Тайное становиться явным
Люди давным-давно мечтают о путешествиях к дальним планетам; данный же вопрос многие десятилетия освещается в научной фантастике. В действительности существует множество проблем, которые мешают нам осуществить это, в том числе и неимение адекватных спецтехнологий. Но это не останавливает ученых от теоретизации допустимых методов освоения космического пространства, которые когда-нибудь могут стать абсолютно реальными.
Ионные двигатели
Ионные моторы вряд ли станут чем-то новеньким для поклонников «Звездных войн», от того что на них летали. Помимо того, это абсолютно новая технология, которую применял зонд Dawn, запущенный в сентябре 1997 году, для достижения карликовых планет Весты и Цереры.
Ионные моторы работают, когда атомы ксенона бомбардируются электронами, образуя ионы. В задней части мотора находятся металлические сетки, с зарядом в 1000 вольт, которые выстреливают ионы с большой скоростью. Тяга достаточно маленькая, но от того что космос — это среда без трения и с нулевой гравитацией, она непрерывно возрастает. Максимальная скорость, которую может набрать зонд Dawn в комосе составит около 38 000 км/ч.
Ионные моторы требуют небольшого количества топлива. Они в 10 раз результативней химических моторов. Энергию они получают от крупных солнечных батарей, следственно нет никакой необходимости строить хранилище для топлива. Также это дает ионным моторам в теории неиссякаемый источник энергии.
Текущая задача ионных моторов заключается в том, что они слишком маломощные, дабы перевозить людей. Их дозволено было бы применять, скажем, для транспортировки оборудования и припасов в марсианские колонии.
Bussard Ramjet
Выше уже упоминалось что, одной из сложнейших задач, стоящих на пути решения проблемы космических странствий, остается нужное количество топлива. Для решения этой задачи в 1960-х годах предложили проект Bussard Interstellar Ramjet.
Смысл идеи в том, что космический аппарат захватывает протоны, разбросанные во Вселенной, по мере странствия. Если эти протоны после этого можно было бы синтезировать, космический агрегат по сути был бы подобен ядерной ракете.
Правда, есть ряд неразрешимых проблем с проектом Ramjet. Возможно использовать только определенное количество протонов, а по мере захвата протонов также будет рождаться веское противодействие. В этом заключается стабильность бесперебойной работы зонда.
Ядерный импульс
Мысль использования ядерной энергии ради запуска космических кораблей выходит корнями в 1950-е. План «Орион» был инициативой NASA, которое решило построить огромный космический корабль, запускающийся от взрыва ядерной бомбы перед ним. Разумеется это приведет к высвобождению огромного количества радиации, и сами космонавты могут почить смертельную дозу облучения.
Когда бомба взорвется, она создаст электромагнитный толчек, что уничтожит бортовую электронику. И это когда сам запуск может быть довольно благополучным и не обязательно приведет к неизбежным утратам. План «Орион» рассматривался в первую очередь потому, что мог доставить астронавтов для Марс за три месяца. Обыкновенному кораблю потребовалось бы не менее восемнадцати.
Очевидно, план «Орион» неосуществим, однако идея использовать такой способ живет. «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали источник ядерной энергии на основе распада плутония, преобразуя ее в электричество, ради своих полетов. К сожалению, запасы так нужного нам плутония для нашей планете подходят к истощению, а запустить возобновляемое производство плутония достаточно сложно и очень дорого, поскольку это основное сырье для создания ядерных бомб.
Движение на лазерных лучах
Аэрокосмический инженер Леик Мирабо в 1988 году пришел к мысли использования движения на лазерных лучах, когда он работал над проектом ПРО «Звездных войн». Аппарат Мирабо обязан был быть коническим. Сильный лазерный луч выстреливал бы с тесного конца конуса, содержащего параболический отражатель.
Это нагревало бы воздух внутри до 30 000 градусов, что приводило бы к взрывам, производящим тягу. Мирабо считал, что такой аппарат появится самое большее в ближайшие 20 лет, но его ровесники считали эту идею бесперспективной.
Межзвездный аппарат «Дедал»
Британское межпланетное сообщество проводило исследования в течение пяти лет, начиная с 1973 года, изучая возможность отправки людей к звезде Барнарда, которая находится в шести световых годах от нас. Их решением стал межпланетный космический аппарат «Дедал» (Daedalus). Daedalus был громадным аппаратом, тоже по размерам с превосходный небоскреб, и точно обязан был собираться на орбите Земли.
Как и проект «Орион», он обязан был использовать двигатели использующие энергию синтеза. Гранулы топлива вводились бы на высокой скорости в реакционную камеру, где их зажигали бы пучки высокоэнергетических электронов. Первая ступень обязана была поднять с Земли 46 000 тонн топлива, вторая — маленькую часть корабля с 4000 тонн топлива. Топливом обязан был стать гелий-3.
Гелий-3 — невозможная редкость на Земле, но на Луне, как полагают, его гораздо больше; также его можно найти в космических облаках. Сбор необходимого количества занял бы 20 лет. Гелий-3 также очень трудно поджечь в качестве топлива, поскольку требуется крайне много тепла. Но если бы проект мог бы быть осуществленным, аппарат разогнался бы до 10% скорости света и достиг бы звезды Барнарда за 50 лет.
В 2009 году начались исследования в рамках проекта «Икар» (Icarus), которые обязаны показать, каким может стать межзвездное странствие после стольких лет научного прогресса.
Верхом на астероиде
Одной из сложнейших проблем странствий в космосе остается воздействие космической радиации. Если человеку необходимо 1000 дней, чтобы добраться до Марса, он получит такое облучение, то вероятность на развитие рака вырастут на 20 процентов.
Космический аппарат состоит из легких материалов, а экраны от радиации слишком тяжелые. Поэтому профессор физики из Массачусетского технологического института считает, что наихорошим способом преодолеть значительные космические расстояния будет приземление на астероид и рытье убежища под его поверхностью для зашиты от космической радиации.
Астероид должен быть не менее 20 метров шириной и проходить в не более чем в нескольких миллионов километров от Земли чтобы план был осуществлен. Пока известно о пяти таких астероидов, и все они пройдут рядом с Землей до 2100 года. Странствие будет в один конец, поскольку астероидов, которые летят туда и обратно, не существует. Хотя, непрерывно происходят открытия новых астероидов, поэтому, вероятно, мы найдем и астероид, летящий от Марса к нам в нужный момент.
Солнечный парус
Кажется что паруса трудно назвать высокими технологиями по современным меркам, в космическом контексте они получили превосходные качества. Вместо использования ветра эти паруса будут задействовать энергию солнечного ветра. Солнечные паруса дадут космическому аппарату незначительную тягу, но поскольку в космосе нет трения, эти паруса будут постепенно набирать скорость.
Для сравнения, солнечный парус шириной в 600 метров сможет проходить больше двух миллиардов километров в год. Это намного более эффективно, чем может проходить судно с химической тягой. Это было бы веско дешевле.
Проекты по использованию солнечных парусов тоже не такая уж и редкость. Один от NASA именуется Sunjammer, названный в честь рассказа Артура Кларка. Парус Sunjammer может быть изготовлен из материала капрона и быть в пять микрон толщиной, весить меньше 20 килограммов и в упакованном состоянии по размерам быть как стиральная машинка.
Другой вариант, созданный в честь Карла Сагана, очень скоро должен выйти на орбиту. Есть также теория, что солнечный парус может отвезти космический аппарат в иную солнечную систему. Такой парус будет размером с великой город и активным его центром будет сильный лазер.
Магнитный парус
Скорость большинства испускаемых Солнцем протонов и электронов варьируется от 400 до 600 километров в секунду. Магнитный парус мог бы применять их энергию и отталкиваться от них. Петля проводящего материала может изготавливать магнитное поле, которое перпендикулярно ясному ветру, и это будет толкать агрегат в надобном направлении.
Проблема в том, что магнитный парус просто обязан быть многокилометровой длины. Технологии, которые позволят сделать парус из сверхпроводящего материала таких размеров и поддерживать нужную температуру, пока просто недоступны сейчас. Магнитные паруса остаются теорией, пока не будет разработана нужная технология.
Червоточина
Выходцы из научной фантастики, червоточины вдохновляли людей с самого своего возникновения в теории в 1921 году. Правда их существование допускается, прямых свидетельств этому пока не находили. Червоточины — это по сути туннели в космосе, через которые может пройти объект в теории. При этом червоточины нестабильны — если кто-то захочет пройти через одну из таких, ее стенки могут коллапсировать.
Для неопасного прохождения через червоточину агрегат должен применять антигравитационную силу. Физики считают, что мы примитивно не соберем довольно энергии. Если и существует червоточина, через которую могут пройти люди, то верно не в природе; впрочем довольно развитая цивилизация могла бы возвести ее. Следственно пока мы не встретим либо не возведем ее, червоточина будет оставаться научно-фантастическим вымыслом.
Варп-двигатель
Ставшая популярной благодаря «Звездному пути», идея варп-двигателя позволяет путешествовать буквально быстрее скорости света, при этом не нарушая законы физики. Тем не менее ученые верят в возможность его реализации. Впервые идею предложил физик Мигель Алькубьерре: создать космический аппарат в форме мяча для регби с плоским кольцом вокруг. Правда, чтобы корабль полетел, вам нужен шар антиматерии размером с Юпитер.
Чтобы сделать такой космический аппарат возможным, Гарольд Уайт из NASA внес в проект изменения. В теории его модифицированный корабль будет требовать намного меньше антиматерии, порядка 500 килограммов. Он сможет искривлять пространство-время и достигать скорость в 10 раз быстрее скорости света. Путешествие к ближайшей звезде займет четыре-пять месяцев.
К сожалению, антиматерия чрезвычайно нестабильна. Всего треть грамма антивещества может высвободить столько же энергии, сколько было высвобождено при бомбардировке Хиросимы. Антиматерии в проекте Уайта потянет на 1,5 миллиона Хиросим, чего будет достаточно для уничтожения Земли.
Понравилась статья ? Поделись с друзьями
