Nesistemska pozicija. Koliko je potrebno da se leti do najbliže zvijezde? Koliko je udaljena najbliža zvijezda u svjetlosnim godinama?

Čovek je od davnina okrenuo pogled ka nebu, gde je video hiljade zvezda. Fascinirali su ga i naveli na razmišljanje. Tokom vekova znanje o njima se gomilalo i sistematizovalo. A kada je postalo jasno da zvijezde nisu samo svjetleće tačke, već pravi kosmički objekti ogromne veličine, čovjek je imao san - doletjeti do njih. Ali prvo smo morali utvrditi koliko su udaljeni.

Najbliža zvijezda Zemlji

Koristeći teleskope i matematičke formule naučnici su uspjeli izračunati udaljenosti do naših (isključujući objekte Sunčevog sistema) kosmičkih susjeda. Dakle, koja je zvijezda najbliža Zemlji? Ispostavilo se da je to mala Proxima Centauri. Dio je trostrukog sistema koji se nalazi na udaljenosti od otprilike nešto više od četiri svjetlosne godine od Sunčevog sistema (vrijedi napomenuti da astronomi češće koriste drugu jedinicu mjerenja - parsek). Dobila je ime proxima, što na latinskom znači "najbliža". Za Univerzum se ova udaljenost čini beznačajnom, ali sa sadašnjim nivoom izgradnje svemirskih brodova, biće potrebno više od jedne generacije ljudi da do nje dođe.

Proxima Centauri

Na nebu se ova zvijezda može vidjeti samo kroz teleskop. Sja oko sto pedeset puta slabije od Sunca. Također je znatno manjih dimenzija od potonjeg, a temperatura njegove površine je dva puta niža. Astronomi smatraju ovu zvijezdu i postojanje planeta oko nje malo vjerovatnim. I stoga nema smisla letjeti tamo. Iako sam trostruki sistem zaslužuje pažnju - takvi objekti nisu baš česti u Univerzumu. Zvijezde u njima se okreću jedna oko druge u bizarnim orbitama, a ponekad „prožderu“ svog susjeda.

Duboki svemir

Recimo nekoliko riječi o najudaljenijem objektu do sada otkrivenom u Univerzumu. Od onih vidljivih bez upotrebe posebnih optičkih uređaja, ovo je, bez sumnje, Andromedina maglina. Njegov sjaj je otprilike četvrtina magnitude. A najbliža zvijezda Zemlji u ovoj galaksiji nalazi se od nas, prema astronomima, na udaljenosti od dva miliona svjetlosnih godina. Zapanjujuća veličina! Na kraju krajeva, mi ga vidimo kakav je bio prije dva miliona godina - tako je lako pogledati u prošlost! No, vratimo se našim “komšijama”. Nama najbliža galaksija je patuljasta galaksija, koja se može posmatrati u sazvežđu Strijelca. Toliko nam je blizu da je praktično upija! Istina, i dalje će biti potrebno osamdeset hiljada svjetlosnih godina da doleti do njega. Ovo su udaljenosti u svemiru! O Magelanovom oblaku nije vredno govoriti. Ovaj satelit mliječni put je skoro 170 miliona svetlosnih godina iza nas.

Zvezde najbliže Zemlji

Relativno blizu Sunca ima pedeset i jedan, ali navešćemo samo osam. Dakle, upoznajte:

1. Proxima Centauri, već pomenuta gore. Udaljenost - četiri svjetlosne godine, klasa M5.5 (crveni ili smeđi patuljak).
2. Zvijezde Alpha Centauri A i B. Udaljene su 4,3 svjetlosne godine od nas. Objekti klase D2 i K1 respektivno. Alfa Centauri je ujedno i najbliža zvijezda Zemlji, po temperaturi slična našem Suncu.
3. Barnardova zvijezda - naziva se i "Leteća" jer se kreće velikom brzinom (u poređenju sa drugim svemirskim objektima). Nalazi se na udaljenosti od 6 svjetlosnih godina od Sunca. Klasa objekta M3.8. Na nebu se može naći u sazviježđu Ophiuchus.
4. Wolf 359 nalazi se na udaljenosti od 7,7 svjetlosnih godina. Objekat 16. magnitude u sazvežđu Drako. Klasa M5.8.
5. Lalande 1185 je 8,2 svjetlosne godine udaljen od našeg sistema. Nalazi se u klasi objekta M2.1. Magnituda - 10.
6. Tau Ceti se nalazi na udaljenosti od 8,4 svjetlosne godine. M5,6 klasa zvijezda.
7. Sistem Sirius A i B udaljen je osam i po svjetlosnih godina. Zvjezdice klase A1 i DA.
8. Ross 154 u sazviježđu Strijelca. Nalazi se na udaljenosti od 9,4 svjetlosne godine od Sunca. M klasa zvijezda 3.6.

Ovdje se spominju samo svemirski objekti koji se nalaze u radijusu od deset svjetlosnih godina od nas.

Ned

Međutim, gledajući u nebo, zaboravljamo da je najbliža zvijezda Zemlji i dalje Sunce. Ovo je centar našeg sistema. Bez toga bi život na Zemlji bio nemoguć, a naša planeta je nastala zajedno sa ovom zvijezdom. Zato zaslužuje posebnu pažnju. Malo o njoj. Kao i sve zvijezde, Sunce se sastoji prvenstveno od vodonika i helijuma. Štaviše, prvi se stalno pretvara u zadnji. Kao rezultat, nastaju i teži elementi. I što je zvijezda starija, to ih više akumulira.

Što se tiče starosti, najbliža zvijezda Zemlji više nije mlada, stara je oko pet milijardi godina. je ~2,10 33 g, prečnik - 1.392.000 kilometara. Temperatura na površini dostiže 6000 K. U sredini zvijezde se diže. Atmosfera Sunca se sastoji od tri dijela: korone, hromosfere i fotosfere.

Sunčeva aktivnost značajno utiče na život na Zemlji. Tvrdi se da klima, vrijeme i stanje biosfere zavise od toga. Poznata je jedanaestogodišnja periodičnost Sunčeve aktivnosti.

Koristeći teleskope iz Evropske južne opservatorije (ESO), astronomi su uspjeli napraviti još jedno nevjerovatno otkriće. Ovaj put su otkrili definitivne dokaze o postojanju egzoplanete koja kruži oko zvijezde najbliže Zemlji, Proxima Centauri. Svijet, nazvan Proxima Centauri b, dugo su tražili naučnici širom Zemlje. Sada je, zahvaljujući njegovom otkriću, utvrđeno da period njegove orbite oko matične zvijezde (godina) iznosi 11 zemaljskih dana, a temperatura površine ove egzoplanete je pogodna za mogućnost pronalaženja vode u tekućem stanju. Sam ovaj kameni svijet je nešto veći od Zemlje i, poput zvijezde, postao nam je najbliži od svih takvih svemirskih objekata. Osim toga, ovo nije samo najbliža egzoplaneta Zemlji, to je i najbliži svijet pogodan za postojanje života.

Proxima Centauri je zvezda crveni patuljak, a nalazi se na udaljenosti od 4,25 svetlosnih godina od nas. Zvijezda je ime dobila s razlogom - ovo je još jedna potvrda njene blizine Zemlji, jer se proksima s latinskog prevodi kao "najbliža". Ova zvijezda se nalazi u sazviježđu Kentauri, a njezin sjaj je toliko slab da ga je potpuno nemoguće primijetiti golim okom, a osim toga, prilično je blizu mnogo svjetlijeg para zvijezda α Centauri AB.

Tokom prve polovine 2016. godine, Proxima Centauri je redovno proučavana pomoću spektrografa HARPS postavljenog na 3,6-metarski teleskop u Čileu, kao i istovremeno sa drugim teleskopima iz cijelog svijeta. Zvijezda je proučavana u sklopu kampanje Pale Red Dot, tokom koje su naučnici sa Univerziteta u Londonu proučavali vibracije zvijezde uzrokovane prisustvom neidentifikovane egzoplanete u njenoj orbiti. Naziv ovog programa direktna je referenca na čuvenu sliku Zemlje iz dalekih krajeva Sunčevog sistema. Tada je Carl Sagan nazvao ovu sliku (plava tačka). Pošto je Proxima Centauri crveni patuljak, naziv programa je prilagođen.

Kako je ova tema pretraživanja egzoplaneta izazvala širok interes javnosti, napredak naučnika u ovom radu kontinuirano je javno objavljivan od sredine januara do aprila 2016. na vlastitoj web stranici programa i putem društvenih mreža. Ove izvještaje pratili su brojni članci stručnjaka iz cijelog svijeta.

“Dobili smo prve naznake mogućnosti postojanja egzoplaneta ovdje, ali su se naši podaci tada pokazali neuvjerljivima. Od tada smo naporno radili na poboljšanju naših zapažanja uz pomoć Evropske opservatorije i drugih organizacija. Na primjer, planiranje ove kampanje trajalo je otprilike dvije godine,” Guilhem Anglada-Escudé, šef istraživačkog tima.

Podaci iz kampanje Pale Red Dot, u kombinaciji s ranijim zapažanjima ESO-a i drugih opservatorija, pokazali su jasan signal o prisutnosti egzoplaneta. Vrlo je precizno utvrđeno da se s vremena na vrijeme Proxima Centauri približava Zemlji brzinom od 5 kilometara na sat, što je jednako normalnoj brzini čovjeka, a zatim se istom brzinom udaljava. Ovaj redovni ciklus promjena radijalnih brzina ponavlja se sa periodom od 11,2 dana. Pažljiva analiza rezultirajućih Doplerovih pomaka pokazala je prisustvo planete mase najmanje 1,3 puta veće od Zemlje na udaljenosti od 7 miliona kilometara od Proksime Kentauri, samo 5 posto udaljenosti od Zemlje do Sunca. Općenito, takva detekcija je postala tehnički moguća tek u posljednjih 10 godina. Ali, u stvari, signali sa još manjim amplitudama su detektovani i ranije. Međutim, zvijezde nisu glatke kugle plina, a Proxima Centauri je vrlo aktivna zvijezda. Stoga je precizno otkrivanje Proksime Centauri b bilo moguće samo nakon dobijanja detaljnog opisa kako se zvijezda mijenja na vremenskim skalama u rasponu od minuta do decenija, i praćenja njenog sjaja pomoću teleskopa za mjerenje svjetlosti.

“Nastavili smo provjeravati podatke kako bismo bili sigurni da signal koji smo dobili nije u suprotnosti s onim što smo otkrili. To se radilo svaki dan još 60 dana. Nakon prvih deset dana imali smo samopouzdanje, nakon 20 dana shvatili smo da je naš signal očekivan, a nakon 30 dana svi podaci su kategorički tvrdili da je otkrivena egzoplanet Proxima Centauri b, pa smo počeli pripremati članke o ovom događaju.”

Crveni patuljci poput Proxima Centauri su aktivne zvijezde i imaju mnogo trikova u rukavu kako bi mogli oponašati prisustvo egzoplaneta u svojim orbitama. Da bi eliminisali ovu grešku, istraživači su pratili promene u sjaju zvezde pomoću teleskopa ASH2 u opservatoriji San Pedro de Atacami u Čileu i mreže teleskopa Las Cumbres opservatorije. Informacija o radijalnim brzinama kako se sjaj zvijezde povećavala je isključena iz konačne analize.

Uprkos činjenici da Proxima Centauri b kruži mnogo bliže svojoj zvijezdi od Merkura oko Sunca, sama Proxima Centauri je mnogo slabija od naše zvijezde. Kao rezultat toga, otkrivena egzoplaneta nalazi se tačno u području oko zvijezde pogodnom za postojanje života kakvog poznajemo, a procijenjena temperatura njene površine dozvoljava prisustvo tekuće vode. Uprkos ovoj umerenoj orbiti, na uslove na njenoj površini mogu u velikoj meri uticati ultraljubičasto zračenje i rendgenske baklje sa zvezde, koje su mnogo intenzivnije od efekata koje Sunce ima na Zemlju.

Stvarna sposobnost ove vrste planeta da podrži tekuću vodu i ima život sličan Zemlji je stvar intenzivne, ali uglavnom teorijske debate. Glavni argumenti protiv prisustva života odnose se na blizinu Proksime Centauri. Na primjer, mogu se stvoriti uslovi na Proksimi Centauri b u kojoj je jedna strana uvijek okrenuta prema zvijezdi, što uzrokuje vječnu noć na jednoj polovini i vječni dan na drugoj. Atmosfera planete bi također mogla polako isparavati ili imati složeniju hemiju od Zemljine zbog jakog ultraljubičastog i rendgensko zračenje, posebno tokom prve milijarde godina života zvezde. Međutim, do sada nijedan argument nije uvjerljivo dokazan, a malo je vjerovatno da će oni biti eliminirani bez direktnih opservacijskih dokaza i dobijanja tačnih karakteristika atmosfere planete.

Dva pojedinačni radovi bili su posvećeni nastanjivosti Proxima Centauri b i njegovoj klimi. Utvrđeno je da danas ne možemo isključiti postojanje tečna voda na planeti, u kom slučaju može biti prisutan na površini planete samo u najsunčanijim predjelima, bilo u području hemisfere planete koja je uvijek okrenuta prema zvijezdi (sinhrona rotacija), bilo u tropskoj zoni (3:2 rezonantna rotacija). Brzo kretanje Proxima Centauri b oko zvijezde, intenzivno zračenje Proxima Centauri b i historija formiranja planete učinili su njegovu klimu potpuno drugačijom od Zemljine, i malo je vjerovatno da Proxima Centauri b uopće ima godišnja doba.

Na ovaj ili onaj način, ovo otkriće će biti početak daljih opservacija velikih razmjera, kako sa sadašnjim instrumentima, tako i s posljednjom generacijom gigantskih teleskopa, poput europskog Extremely Veliki teleskop(E-ELT). U narednim godinama, Proxima Centauri b će postati glavni cilj da tragaju za životom negde drugde u Univerzumu. Ovo je prilično simbolično, budući da je sistem Alfa Centauri takođe izabran kao meta prvog pokušaja čovečanstva da pređe u drugi zvjezdani sistem. Projekat Breakthrough Starshot je istraživački i inženjerski projekat u okviru programa Breakthrough Initiatives za razvoj koncepta za flotu svemirskih letjelica sa lakim jedrima pod nazivom StarChip. Ova vrsta svemirskih letjelica bi mogla putovati do zvjezdanog sistema Alpha Centauri, 4,37 svjetlosnih godina od Zemlje, brzinom između 20 i 15 posto brzine svjetlosti, za 20 do 30 godina, odnosno još oko 4 godine da obavijesti Zemlju. uspešnog dolaska.

U zaključku, želio bih napomenuti da se mnoge precizne metode za traženje egzoplaneta zasnivaju na analizi njenog prolaska preko diska zvijezde i svjetlosti zvijezde kroz njenu atmosferu. Trenutno nema dokaza da Proxima Centauri b prolazi preko diska svoje roditeljske zvijezde, a prilike da se vidi događaj su trenutno zanemarljive. Međutim, naučnici se nadaju da će se efikasnost instrumenata za posmatranje povećati u budućnosti.

U nekom trenutku svog života, svako od nas je postavio ovo pitanje: koliko je vremena potrebno da se leti do zvezda? Da li je moguće napraviti takav let u jednom ljudskom životu, mogu li takvi letovi postati norma svakodnevnog života? Postoji mnogo odgovora na ovo složeno pitanje, u zavisnosti od toga ko postavlja. Neki su jednostavni, drugi složeniji. Previše toga treba uzeti u obzir da biste pronašli potpun odgovor.

Odgovor na ovo pitanje nije tako jednostavan

Nažalost nema stvarne procjene Ne postoje rješenja koja bi mogla pomoći u pronalaženju takvog odgovora, a to frustrira futuriste i entuzijaste međuzvjezdanih putovanja. Htjeli mi to ili ne, prostor je vrlo velik (i složen) i naša tehnologija je još uvijek ograničena. Ali ako ikada odlučimo da napustimo svoje "gnijezdo", imat ćemo nekoliko načina da dođemo do najbližeg zvjezdanog sistema u našoj galaksiji.

Najbliža zvijezda našoj Zemlji je , prilično "prosječna" zvijezda prema Hertzsprung-Russell shemi "glavnog niza". To znači da je zvijezda vrlo stabilna i daje dovoljno sunčeva svetlost kako bi se život mogao razviti na našoj planeti. Znamo da postoje i druge planete koje kruže oko zvijezda u blizini našeg Sunčevog sistema, a mnoge od ovih zvijezda su slične našim.

Mogući naseljivi svjetovi u Univerzumu

U budućnosti, ako čovečanstvo poželi da napusti Sunčev sistem, imaćemo ogroman izbor zvezda na koje ćemo otići, a mnoge od njih bi mogle imati uslove pogodne za život. Ali kuda ćemo ići i koliko će nam vremena trebati da stignemo tamo? Imajte na umu da su sve ovo samo nagađanja i da u ovom trenutku ne postoje smjernice za međuzvjezdana putovanja. Pa, kao što reče Gagarin, idemo!

Kao što je već napomenuto, naša najbliža zvijezda Solarni sistem je Proxima Centauri, i stoga ima puno smisla započeti planiranje međuzvjezdane misije s njim. Deo trostrukog zvezdanog sistema Alfa Kentauri, Proksima je udaljena 4,24 svetlosne godine (1,3 parseka) od Zemlje. Alfa Kentauri je u suštini najsjajnija zvezda od tri u sistemu, deo bliskog binarnog sistema udaljenog 4,37 svetlosnih godina od Zemlje - dok je Proksima Kentauri (najslabiji od tri) izolovani crveni patuljak na 0,13 svetlosnih godina od dualnog sistem.

I iako razgovori o međuzvjezdanim putovanjima podsjećaju na sve vrste putovanja „bržih od brzine svjetlosti“ (FSL), u rasponu od warp brzina i crvotočina do podsvemirskih motora, takve teorije su ili najviši stepen su izmišljeni (kao ), ili postoje samo u naučnoj fantastici. Svaka misija u duboki svemir trajat će generacijama.

Dakle, počevši od jednog od najsporijih oblika svemirskog putovanja, koliko će vremena trebati da se stigne do Proxima Centauri?

Savremene metode

Pitanje procjene trajanja putovanja u svemiru mnogo je jednostavnije ako uključuje postojeće tehnologije i tijela u našem Sunčevom sistemu. Na primjer, korištenjem tehnologije koju koristi 16 hidrazinskih monopogonskih motora, moguće je stići do Mjeseca za samo 8 sati i 35 minuta.

Tu je i misija SMART-1 Evropske svemirske agencije, koja se kretala prema Mjesecu koristeći jonski pogon. Sa ovom revolucionarnom tehnologijom, čiju verziju je koristila i svemirska sonda Dawn da stigne do Veste, misiji SMART-1 je trebalo godinu, mjesec i dvije sedmice da stigne do Mjeseca.

Ionski potisnik

Od brzih raketnih svemirskih letjelica do ionskog pogona koji štedi gorivo, imamo nekoliko opcija za kretanje po lokalnom svemiru - plus možete koristiti Jupiter ili Saturn kao ogromnu gravitacijsku praćku. Međutim, ako planiramo ići malo dalje, morat ćemo povećati snagu tehnologije i istražiti nove mogućnosti.

Kada govorimo o mogućim metodama, govorimo o onima koje uključuju postojeće tehnologije, ili onima koje još ne postoje, ali su tehnički izvodljive. Neki od njih su, kao što ćete vidjeti, provjereni i potvrđeni, dok su drugi i dalje pod znakom pitanja. Ukratko, predstavljaju mogući, ali vrlo dugotrajan i finansijski skup scenario za putovanje čak i do najbliže zvijezde.

Jonsko kretanje

Trenutno, najsporiji i najekonomičniji oblik pogona je jonski pogon. Prije nekoliko decenija, jonski pogon se smatrao predmetom naučne fantastike. Ali unutra posljednjih godina Tehnologije podrške jonskim motorima prešle su iz teorije u praksu, i to vrlo uspješno. Misija SMART-1 Evropske svemirske agencije primjer je uspješne misije na Mjesec u 13-mjesečnoj spirali od Zemlje.

SMART-1 je koristio jonske motore na solarni pogon, u kojima je električna energija prikupljana solarnim panelima i korištena za napajanje motora s Hallovim efektom. Za isporuku SMART-1 na Mjesec bilo je potrebno samo 82 kilograma ksenonskog goriva. 1 kilogram ksenonskog goriva daje delta-V od 45 m/s. Ovo je izuzetno efikasan oblik kretanja, ali daleko od najbržeg.

Jedna od prvih misija koja je koristila tehnologiju jonskog pogona bila je misija Deep Space 1 na kometu Borrelli 1998. godine. DS1 je također koristio ksenonski jonski motor i potrošio 81,5 kg goriva. Nakon 20 mjeseci potiska, DS1 je dostigao brzinu od 56.000 km/h u vrijeme preleta komete.

Jonski motori su ekonomičniji od raketne tehnologije jer je njihov potisak po jedinici mase pogonskog goriva (specifični impuls) mnogo veći. Ali ionskim motorima treba dosta vremena da ubrzaju svemirska letjelica do značajnih brzina, a maksimalna brzina zavisi od potpore goriva i količine proizvodnje energije.

Stoga, ako bi se jonski pogon koristio u misiji na Proksimu Centauri, motori bi morali imati snažan izvor energije (nuklearna energija) i velike rezerve goriva (iako manje od konvencionalnih raketa). Ali ako krenemo od pretpostavke da se 81,5 kg ksenonskog goriva pretvara u 56.000 km/h (i neće biti drugih oblika kretanja), mogu se napraviti proračuni.

Pri maksimalnoj brzini od 56.000 km/h, dubokom svemiru 1 bilo bi potrebno 81.000 godina da pređe 4,24 svjetlosne godine između Zemlje i Proksime Centauri. Vremenom je to oko 2.700 generacija ljudi. Sigurno je reći da će međuplanetarni jonski pogon biti presporo za međuzvjezdanu misiju s ljudskom posadom.

Ali ako su jonski motori veći i snažniji (odnosno, brzina odliva jona će biti mnogo veća), ako ima dovoljno raketnog goriva da izdrži čitavih 4,24 svjetlosne godine, vrijeme putovanja će se značajno smanjiti. Ali i dalje će ostati znatno više ljudskih života.

Gravitacioni manevar

Najbrži način putovanja u svemir je korištenje pomoći gravitacije. Ova tehnika uključuje letjelicu koja koristi relativno kretanje (tj. orbitu) i gravitaciju planete da promijeni svoju putanju i brzinu. Gravitacijski manevri su izuzetno korisna tehnika svemirskih letova, posebno kada se koristi Zemlja ili drugi masivni planet (kao što je plinski div) za ubrzanje.

Svemirska sonda Mariner 10 bila je prva koja je koristila ovu metodu, koristeći gravitaciono privlačenje Venere da se pokrene prema Merkuru u februaru 1974. Osamdesetih godina prošlog vijeka sonda Voyager 1 koristila je Saturn i Jupiter za gravitacijske manevre i ubrzanje do 60.000 km/h prije ulaska u međuzvjezdani prostor.

Misija Helios 2, koja je započela 1976. godine i imala je za cilj istraživanje međuplanetarne sredine između 0,3 AJ. e. i 1 a. e. od Sunca, drži rekord za najveću brzinu razvijenu gravitacionim manevrom. U to vrijeme, Helios 1 (lansiran 1974.) i Helios 2 držali su rekorde za najbliži pristup Suncu. Helios 2 lansiran je konvencionalnom raketom i postavljen u veoma izduženu orbitu.

Helios Mission

Zbog visokog ekscentriciteta (0,54) 190-dnevne solarne orbite, u perihelu Helios 2 mogao je postići maksimalnu brzinu od preko 240.000 km/h. Ova orbitalna brzina je razvijena samo zbog gravitacionog privlačenja Sunca. Tehnički, brzina perihela Heliosa 2 nije rezultat gravitacionog manevra, već njegove maksimalne orbitalne brzine, ali i dalje drži rekord za najbrži objekt koji je napravio čovjek.

Kada bi se Voyager 1 kretao prema zvijezdi crvenog patuljka Proksima Centauri konstantnom brzinom od 60.000 km/h, trebalo bi 76.000 godina (ili više od 2.500 generacija) da pređe ovu udaljenost. Ali ako bi sonda dosegla rekordnu brzinu Heliosa 2 – trajnu brzinu od 240.000 km/h – trebalo bi 19.000 godina (ili više od 600 generacija) da pređe 4.243 svjetlosne godine. Znatno bolje, iako ni približno praktično.

Elektromagnetski motor EM Drive

Druga predložena metoda za međuzvjezdano putovanje je EM Drive. Predložen 2001. od strane Rogera Scheuera, britanskog naučnika koji je stvorio Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) za implementaciju projekta, motor je zasnovan na ideji da elektromagnetne mikrotalasne šupljine mogu direktno pretvoriti električnu energiju u potisak.

EM Drive - motor sa rezonantnom šupljinom

Dok su tradicionalni elektromagnetski motori dizajnirani da pokreću određenu masu (kao što su jonizovane čestice), ovaj poseban pogonski sistem je nezavisan od odziva mase i ne emituje usmereno zračenje. Općenito gledano, ovaj motor je naišao s priličnom dozom skepticizma, uglavnom zato što krši zakon održanja količine gibanja, prema kojem impuls sistema ostaje konstantan i ne može se stvoriti ili uništiti, već se mijenja samo pod utjecajem sile. .

Međutim, nedavni eksperimenti s ovom tehnologijom su očigledno doveli do pozitivnih rezultata. U julu 2014. godine, na 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE zajedničkoj konferenciji o pogonu u Clevelandu, Ohajo, NASA-ini naučnici za napredne propulzije objavili su da su uspješno testirali novi dizajn elektromagnetnog pogona.

U aprilu 2015. naučnici NASA Eagleworks (dio Johnson Space Centra) su rekli da su uspješno testirali motor u vakuumu, što bi moglo ukazivati ​​na moguće primjene u svemiru. U julu iste godine, grupa naučnika iz odjela za svemirske sisteme Drezdena Tehnološki univerzitet razvila vlastitu verziju motora i primijetila primjetan potisak.

2010. godine, profesor Zhuang Yang sa Northwesterna Politehnički univerzitet u Xi'anu, Kina, počela je objavljivati ​​seriju članaka o svom istraživanju EM Drive tehnologije. U 2012. prijavila je veliku ulaznu snagu (2,5 kW) i zabilježeni potisak od 720 mN. Takođe je sproveo opsežna testiranja 2014. godine, uključujući merenja unutrašnje temperature sa ugrađenim termoparovima, koja su pokazala da sistem radi.

Na osnovu proračuna zasnovanih na NASA-inom prototipu (za koji je procijenjeno da ima snagu od 0,4 N/kilovat), svemirska letjelica na elektromagnetni pogon mogla bi otputovati do Plutona za manje od 18 mjeseci. To je šest puta manje od onoga što je zahtijevala sonda New Horizons, koja se kretala brzinom od 58.000 km/h.

Zvuči impresivno. Ali čak i u ovom slučaju, brod na elektromagnetnim motorima će letjeti u Proksimu Centauri 13.000 godina. Blizu, ali još uvijek nedovoljno. Osim toga, dok se u ovoj tehnologiji ne stave sva slova i, prerano je govoriti o njenoj upotrebi.

Nuklearno termalno i nuklearno električno kretanje

Druga mogućnost za međuzvjezdani let je korištenje svemirske letjelice opremljene nuklearnim motorima. NASA je decenijama proučavala takve opcije. Raketa s nuklearnim termičkim pogonom mogla bi koristiti uranijumske ili deuterijumske reaktore za zagrijavanje vodika u reaktoru, pretvarajući ga u ionizirani plin (vodikovu plazmu), koji bi zatim bio usmjeren u mlaznicu rakete, stvarajući potisak.

Ja sam raketa na nuklearni pogon

Raketa na nuklearno-električni pogon koristi isti reaktor za pretvaranje topline i energije u električnu energiju, koja zatim pokreće električni motor. U oba slučaja, raketa bi se oslanjala na nuklearnu fuziju ili fisiju za stvaranje potiska, a ne na hemijsko gorivo na kojem rade sve moderne svemirske agencije.

U poređenju sa hemijskim motorima, nuklearni motori imaju neosporne prednosti. Prvo, ima gotovo neograničenu gustinu energije u poređenju sa raketnim gorivom. Osim toga, nuklearni motor će također proizvesti snažan potisak u odnosu na količinu utrošenog goriva. To će smanjiti količinu potrebnog goriva, a ujedno i težinu i cijenu određenog uređaja.

Iako termički nuklearni motori još nisu lansirani u svemir, stvoreni su i testirani prototipovi, a predloženo je još više.

Ipak, uprkos prednostima u ekonomičnosti goriva i specifičnom impulsu, najbolji predloženi koncept nuklearnog termalnog motora ima maksimalni specifični impuls od 5000 sekundi (50 kN s/kg). Koristeći nuklearne motore pogonjene fisijom ili fuzijom, NASA-ini naučnici mogli bi isporučiti svemirski brod na Mars za samo 90 dana ako je Crvena planeta udaljena 55.000.000 kilometara od Zemlje.

Ali kada je u pitanju putovanje u Proksimu Centauri, trebalo bi stoljećima da nuklearna raketa postigne značajan dio brzine svjetlosti. Tada će biti potrebno nekoliko decenija putovanja, praćeno još mnogo vekova usporavanja na putu do cilja. Još smo 1000 godina od našeg odredišta. Ono što je dobro za međuplanetarne misije nije tako dobro za međuzvjezdane.

Nuklearni pogon

Nuklearni pogon je teoretski moguć "motor" za brzo putovanje svemirom. Koncept je prvobitno predložio Stanislaw Ulam 1946. godine, poljsko-američki matematičar uključen u , a preliminarne proračune su napravili F. Reines i Ulam 1947. godine. Projekat Orion pokrenut je 1958. godine i trajao je do 1963. godine.

Predvođen Tedom Tejlorom iz General Atomics i fizičarom Freemanom Dysonom sa Instituta za napredne studije na Princetonu, Orion bi iskoristio moć pulsiranih nuklearnih eksplozija da pruži ogroman potisak sa vrlo visokim specifičnim impulsom.

Orion je trebao koristiti snagu pulsnih nuklearnih eksplozija

Ukratko, projekat Orion uključuje veliku svemirsku letjelicu koja dobija na brzini podržavajući termonuklearne bojeve glave, izbacujući bombe s leđa i ubrzavajući se od talasa eksplozije koji ide u stražnji "gurač", propulzioni panel. Nakon svakog guranja, ova ploča apsorbira silu eksplozije i pretvara u kretanje naprijed.

Iako je ovaj dizajn teško da je elegantan prema modernim standardima, prednost koncepta je u tome što pruža visok specifični potisak – odnosno izvlači maksimalnu količinu energije iz izvora goriva (u u ovom slučaju nuklearne bombe) uz minimalne troškove. Uz to, ovaj koncept teoretski može postići vrlo velike brzine, neki procjenjuju i do 5% brzine svjetlosti (5,4 x 107 km/h).

Naravno, ovaj projekat ima neizbježne nedostatke. S jedne strane, brod ove veličine će biti izuzetno skup za izgradnju. Dyson je 1968. procijenio da je svemirska letjelica Orion hidrogenske bombe bio bi težak između 400.000 i 4.000.000 metričkih tona. A najmanje tri četvrtine te težine dolazilo bi od nuklearnih bombi, svaka teška oko jednu tonu.

Dysonove konzervativne kalkulacije pokazale su da bi ukupni troškovi izgradnje Oriona bili 367 milijardi dolara. Korigovano za inflaciju, ovaj iznos iznosi 2,5 biliona dolara, što je prilično mnogo. Čak i uz najkonzervativnije procjene, uređaj će biti izuzetno skup za proizvodnju.

Tu je i mali problem radijacije koju će emitovati, a da ne spominjemo nuklearni otpad. Vjeruje se da je to razlog zašto je projekat odustao kao dio sporazuma o djelomičnoj zabrani testiranja iz 1963. godine, kada su svjetske vlade pokušale ograničiti nuklearna testiranja i zaustaviti prekomjerno ispuštanje radioaktivnih padavina u atmosferu planete.

Fusion rakete

Druga mogućnost korištenja nuklearne energije je kroz termonuklearne reakcije za stvaranje potiska. U ovom konceptu, energija bi se stvarala paljenjem peleta mješavine deuterijuma i helijuma-3 u reakcionoj komori inercijskim zatvaranjem pomoću snopa elektrona (slično onome što se radi u Nacionalnom postrojenju za paljenje u Kaliforniji). Dakle termo nuklearni reaktor bi eksplodirao 250 kuglica u sekundi, stvarajući visokoenergetsku plazmu koja bi se zatim preusmjerila u mlaznicu, stvarajući potisak.

Projekat Dedal nikada nije ugledao svjetlo dana

Poput rakete koja se oslanja na nuklearni reaktor, ovaj koncept ima prednosti u smislu efikasnosti goriva i specifičnog impulsa. Procjenjuje se da će brzina dostići 10.600 km/h, što je daleko iznad ograničenja brzine konvencionalnih raketa. Štaviše, ova tehnologija je opsežno proučavana u proteklih nekoliko decenija i dato je mnogo predloga.

Na primjer, između 1973. i 1978. Britansko interplanetarno društvo je sprovelo studiju o izvodljivosti projekta Daedalus. Oslanjajući se na moderno znanje i tehnologiju fuzije, naučnici su pozvali na izgradnju dvostepene naučne sonde bez posade koja bi mogla da stigne do Barnardove zvezde (5,9 svetlosnih godina od Zemlje) u toku ljudskog života.

Prva faza, najveća od dvije, radila bi 2,05 godina i ubrzala letjelicu na 7,1% brzine svjetlosti. Zatim se ova faza odbacuje, druga se pali i uređaj ubrzava do 12% brzine svjetlosti za 1,8 godina. Zatim se motor drugog stepena gasi i brod leti 46 godina.

Slažem se, izgleda veoma lijepo!

Projekt Daedalus procjenjuje da bi misiji trebalo 50 godina da stigne do Barnardove zvijezde. Ako do Proksime Centauri, isti brod će tamo stići za 36 godina. Ali, naravno, projekat uključuje mnogo toga neriješeni problemi, posebno nerješivi modernom tehnologijom - a većina njih još uvijek nije riješena.

Na primjer, na Zemlji praktički nema helijuma-3, što znači da će se morati kopati na drugom mjestu (najvjerovatnije na Mjesecu). Drugo, reakcija koja pokreće aparat zahtijeva da emitirana energija znatno premašuje energiju utrošenu za pokretanje reakcije. I iako su eksperimenti na Zemlji već premašili "tačku rentabilnosti", još smo daleko od količine energije koja može napajati međuzvjezdanu svemirsku letjelicu.

Treće, ostaje pitanje cijene takvog plovila. Čak i po skromnim standardima bespilotnog vozila projekta Daedalus, potpuno opremljeno vozilo bilo bi teško 60.000 tona. Da vam dam ideju, bruto težina NASA SLS-a je nešto više od 30 metričkih tona, a samo lansiranje koštat će 5 milijardi dolara (procjene za 2013.).

Ukratko, raketa je uključena nuklearna fuzija Ne samo da bi bila preskupa za izgradnju, već bi takođe zahtevala nivo fuzionog reaktora koji je daleko iznad naših mogućnosti. Icarus Interstellar, međunarodna organizacija naučnika građana (od kojih su neki radili za NASA-u ili ESA), pokušava da oživi koncept sa Projektom Ikar. Osnovana 2009. godine, grupa se nada da će fuzioni pokret (i više) učiniti mogućim u doglednoj budućnosti.

Fusion ramjet

Također poznat kao Bussard ramjet, motor je prvi predložio fizičar Robert Bussard 1960. godine. U svojoj srži, to je poboljšanje standardne termonuklearne rakete koja se koristi magnetna polja da se kompresuje vodonično gorivo do tačke okidanja fuzije. Ali u slučaju ramjet, ogroman elektromagnetski lijevak usisava vodonik iz međuzvjezdanog medija i izbacuje ga u reaktor kao gorivo.

Kako vozilo dobija brzinu, reaktivna masa ulazi u ograničavajuće magnetsko polje, koje ga komprimira sve dok ne počne termonuklearna fuzija. Magnetno polje zatim usmjerava energiju u mlaznicu rakete, ubrzavajući letjelicu. Budući da ga nikakvi rezervoari za gorivo neće usporiti, fuzioni ramjet može postići brzinu od 4% brzine svjetlosti i putovati bilo gdje u galaksiji.

Međutim, postoji mnogo potencijalnih nedostataka ove misije. Na primjer, problem trenja. Svemirska letjelica se oslanja na visoku stopu prikupljanja goriva, ali će također naići na velike količine međuzvjezdanog vodonika i izgubiti brzinu - posebno u gustim područjima galaksije. Drugo, u svemiru ima malo deuterija i tricijuma (koji se koriste u reaktorima na Zemlji), a sinteza običnog vodonika, kojeg ima u izobilju u svemiru, još nije pod našom kontrolom.

Međutim, naučna fantastika se zaljubila u ovaj koncept. Najviše poznati primjer je možda franšiza Star Trek koja koristi "Bussard Collectors". U stvarnosti, naše razumijevanje fuzijskih reaktora nije ni približno tako dobro koliko bismo željeli.

Lasersko jedro

Solarna jedra su odavno razmatrana efikasan način osvajanje Sunčevog sistema. Osim što su relativno jednostavni i jeftini za proizvodnju, imaju veliku prednost: ne zahtijevaju gorivo. Umjesto da koristi rakete kojima je potrebno gorivo, jedro koristi radijacijski pritisak zvijezda kako bi potjeralo ultratanka ogledala do velikih brzina.

Međutim, u slučaju međuzvjezdanog putovanja, takvo jedro bi moralo biti pokrenuto fokusiranim snopovima energije (laser ili mikrovalovi) da bi se ubrzalo do brzine svjetlosti. Koncept je prvi predložio Robert Forward 1984. godine, fizičar u Hughes Aircraft Laboratory.

Čega ima puno u svemiru? Tako je - sunčeva svetlost

Njegova ideja zadržava prednosti solarnog jedra u tome što ne zahtijeva gorivo na brodu, a također i da se laserska energija ne raspršuje na daljinu na isti način kao sunčevo zračenje. Stoga, iako će laserskom jedru trebati neko vrijeme da se ubrza do brzine svjetlosti, kasnije će biti ograničeno samo brzinom same svjetlosti.

Prema studiji iz 2000. Roberta Frisbyja, direktora istraživanja naprednih koncepta pogona u NASA-inoj laboratoriji za mlazni pogon, lasersko jedro bi ubrzalo do polovine brzine svjetlosti za manje od jedne decenije. Takođe je izračunao da bi jedro prečnika 320 kilometara moglo da stigne do Proksime Kentauri za 12 godina. U međuvremenu, jedro, prečnika 965 kilometara, stići će za samo 9 godina.

Međutim, takvo jedro morat će biti izgrađeno od naprednih kompozitnih materijala kako bi se izbjeglo topljenje. Što će biti posebno teško s obzirom na veličinu jedra. Troškovi su još gori. Prema Frisbyju, laseri bi zahtijevali stalan protok od 17.000 teravata energije, što je otprilike ono što cijeli svijet potroši u jednom danu.

Motor antimaterije

Ljubitelji naučne fantastike dobro znaju šta je antimaterija. Ali u slučaju da ste zaboravili, antimaterija je supstanca sastavljena od čestica koje imaju istu masu kao i obične čestice, ali suprotnog naboja. Motor antimaterije je hipotetički motor koji se oslanja na interakcije između materije i antimaterije za stvaranje energije ili potiska.

Hipotetički motor antimaterije

Ukratko, motor antimaterije koristi čestice vodika i antivodika koji se sudaraju. Energija koja se emituje tokom procesa anihilacije po zapremini je uporediva sa energijom eksplozije termonuklearne bombe praćene protokom subatomskih čestica - piona i miona. Ove čestice, koje putuju brzinom jedne trećine brzine svjetlosti, preusmjeravaju se u magnetsku mlaznicu i stvaraju potisak.

Prednost ove klase raketa je u tome što se većina mase mješavine materije i antimaterije može pretvoriti u energiju, što rezultira visokom gustoćom energije i specifičnim impulsom boljim od bilo koje druge rakete. Štaviše, reakcija anihilacije može ubrzati raketu do polovine brzine svjetlosti.

Ova klasa raketa će biti najbrža i energetski najefikasnija moguća (ili nemoguća, ali predložena). Dok konvencionalne hemijske rakete zahtijevaju tone goriva da pokreću svemirski brod do odredišta, motor antimaterije će obaviti isti posao sa samo nekoliko miligrama goriva. Međusobno uništavanje pola kilograma čestica vodika i antivodika oslobađa više energije od hidrogenske bombe od 10 megatona.

Upravo iz tog razloga NASA-in Institut za napredne koncepte istražuje ovu tehnologiju kao mogućnost za buduće misije na Mars. Nažalost, kada se razmatraju misije na obližnje zvjezdane sisteme, količina potrebnog goriva raste eksponencijalno, a troškovi postaju astronomski (bez igre riječi).

Kako izgleda uništenje?

Prema izvještaju pripremljenom za 39. AIAA/ASME/SAE/ASEE zajedničku konferenciju o pogonu i izložbu, dvostepenoj raketi antimaterije bilo bi potrebno više od 815.000 metričkih tona pogonskog goriva da bi dosegla Proksimu Centauri za 40 godina. Relativno je brz. Ali cijena...

Iako jedan gram antimaterije proizvodi nevjerovatnu količinu energije, proizvodnja samo jednog grama zahtijevala bi 25 miliona milijardi kilovat-sati energije i koštala bi trilion dolara. Trenutno je ukupna količina antimaterije koju su ljudi stvorili manja od 20 nanograma.

Čak i kada bismo mogli jeftino proizvoditi antimateriju, trebao bi nam masivni brod koji bi mogao držati potrebnu količinu goriva. Prema izvještaju dr. Darrell Smith i Jonathan Webby sa Embry-Riddle Aeronautical University u Arizoni, međuzvjezdana svemirska letjelica na pogon antimaterije mogla bi postići brzinu 0,5 puta veću od brzine svjetlosti i dosegnuti Proksimu Kentauri za nešto više od 8 godina. Međutim, sam brod bi bio težak 400 tona i zahtijevao bi 170 tona goriva antimaterije.

Mogući način da se ovo zaobiđe bio bi stvaranje posude koja bi stvarala antimateriju, a zatim je koristila kao gorivo. Ovaj koncept, poznat kao raketni međuzvezdani istraživački sistem od vakuuma do antimaterije (VARIES), predložio je Richard Aubauzi iz Icarus Interstellar. Zasnovano na ideji recikliranja na licu mjesta, vozilo VARIES koristilo bi velike lasere (pokrenute ogromnim solarnim panelima) za stvaranje čestica antimaterije kada se ispaljuje u prazan prostor.

Slično konceptu fuzionog ramjet, ovaj prijedlog rješava problem transporta goriva izvlačenjem direktno iz svemira. Ali opet, cijena takvog broda bit će izuzetno visoka ako ga sagrade naši savremenim metodama. Jednostavno ne možemo stvoriti antimateriju u velikim razmjerima. Tu je i problem radijacije koji treba riješiti, budući da uništavanje materije i antimaterije proizvodi rafale visokoenergetskih gama zraka.

Oni ne predstavljaju opasnost samo za posadu, već i za motor da se ne raspadnu na subatomske čestice pod uticajem sveg tog zračenja. Ukratko, motor antimaterije je potpuno nepraktičan s obzirom na našu trenutnu tehnologiju.

Alcubierre Warp Drive

Ljubitelji naučne fantastike su bez sumnje upoznati sa konceptom warp pogona (ili Alcubierre pogona). Predložena od strane meksičkog fizičara Miguela Alcubierrea 1994. godine, ideja je bila pokušaj da se zamisli trenutno kretanje u svemiru bez narušavanja Ajnštajnove teorije specijalne relativnosti. Ukratko, ovaj koncept uključuje rastezanje tkiva prostor-vremena u val, što bi teoretski izazvalo sužavanje prostora ispred objekta i širenje prostora iza njega.

Objekat unutar ovog talasa (naš brod) će moći da zajaše ovim talasom, nalazeći se u „warp balonu“, brzinom mnogo većom od relativističke. Pošto se brod ne kreće u samom mehuru, već ga nosi, zakoni relativnosti i prostor-vreme neće biti narušeni. U suštini, ova metoda ne uključuje kretanje brže od brzine svjetlosti u lokalnom smislu.

On je "brži od svjetlosti" samo u smislu da brod može stići do svog odredišta brže od snopa svjetlosti koji putuje izvan warp balona. Pod pretpostavkom da je letjelica opremljena Alcubierreovim sistemom, stići će do Proksime Centauri za manje od 4 godine. Stoga, kada je riječ o teorijskom međuzvjezdanom svemirskom putovanju, ovo je daleko najperspektivnija tehnologija u smislu brzine.

Naravno, cijeli ovaj koncept je izuzetno kontroverzan. Među argumentima protiv, na primjer, je to što ne uzima u obzir kvantnu mehaniku i što se može opovrgnuti (kao kvantna gravitacija u petlji). Proračun potrebne količine energije također je pokazao da bi warp pogon bio pretjerano proždrljiv. Ostale neizvjesnosti uključuju sigurnost takvog sistema, prostorno-vremenske efekte na odredištu i kršenje uzročnosti.

Međutim, 2012. godine NASA-in naučnik Harold White je objavio da je, zajedno sa svojim kolegama, Alcubierreov motor. White je izjavio da su napravili interferometar koji bi uhvatio prostorna izobličenja nastala širenjem i kontrakcijom prostor-vremena u Alcubierreovoj metrici.

Laboratorija za mlazni pogon je 2013. godine objavila rezultate testova warp polja sprovedenih u vakuumskim uslovima. Nažalost, rezultati su smatrani "neuvjerljivim". Dugoročno, možemo otkriti da Alcubierreova metrika krši jedan ili više osnovnih zakona prirode. Čak i ako se njegova fizika pokaže tačnom, nema garancije da se Alcubierreov sistem može koristiti za let.

Općenito, sve je kao i obično: rođeni ste prerano da biste putovali do najbliže zvijezde. Međutim, ako čovječanstvo osjeti potrebu da izgradi "međuzvjezdanu arku" koja će sadržavati samoodrživi ljudsko društvo, biće potrebno oko sto godina da se dođe do Proksime Centauri. Ako, naravno, želimo da investiramo u ovakav događaj.

Što se tiče vremena, čini se da su sve dostupne metode izuzetno ograničene. I dok provođenje stotina hiljada godina putujući do najbliže zvijezde može biti malo interesantno za nas kada je naš vlastiti opstanak u pitanju, kako svemirska tehnologija bude napredovala, metode će ostati krajnje nepraktične. Dok naša arka stigne do najbliže zvijezde, njena tehnologija će postati zastarjela, a samo čovječanstvo možda više ne postoji.

Dakle, osim ako ne napravimo veliki proboj u fuziji, antimateriji ili laserskoj tehnologiji, bićemo zadovoljni istraživanjem sopstvenog solarnog sistema.

Koja je udaljenost od Zemlje do najbliže zvijezde, Proxy Centauri?

1. Uzmimo u obzir - 3,87 svjetlosnih godina * za 365 dana * 86400 (broj sekundi u danu) * 300 000 (brzina svjetlosti km/s) = (približno) kao Vladimir Ustinov, a naše Sunce je samo 150 miliona km
2. Možda su zvijezde bliže (sunce se ne računa), ali su vrlo male (bijeli patuljak, na primjer), ali još nisu otkrivene. 4 svjetlosne godine su još uvijek veoma daleko(((((
3. Najbliža zvijezda od Sunca, Proxima Centauri. Njegov prečnik je sedam puta manji od sunčevog, a isto važi i za njegovu masu. Njegov luminozitet iznosi 0,17% luminoznosti Sunca, odnosno samo 0,0056% u spektru vidljivom ljudskom oku. To objašnjava činjenicu da se ne može vidjeti golim okom, te činjenicu da je otkrivena tek u 20. vijeku. Udaljenost od Sunca do ove zvijezde je 4,22 svjetlosne godine. Što je po kosmičkim standardima gotovo blizu. Uostalom, čak se i gravitacija našeg Sunca proteže na otprilike polovinu ove udaljenosti! Međutim, za čovječanstvo je ova udaljenost zaista ogromna. Udaljenosti na planetarnim skalama mjere se svjetlosnim godinama. Koliko će svjetlo putovati u vakuumu za 365 dana? Ova vrijednost je 9.640 milijardi kilometara. Da biste razumjeli udaljenosti, evo nekoliko primjera. Udaljenost od Zemlje do Mjeseca je 1,28 svjetlosnih sekundi, a uz savremenu tehnologiju putovanje traje 3 dana. Udaljenost između planeta našeg Sunčevog sistema varira od 2,3 svjetlosne minute do 5,3 svjetlosnih sati. Drugim riječima, najduže putovanje će trajati nešto više od 10 godina na svemirskom brodu bez posade. Sada razmotrimo koliko nam je vremena potrebno za let do Proxima Centauri. Aktuelni šampion u brzini je bespilotna letelica Helios 2. Njena brzina je 253.000 km/h ili 0,02334% brzine svetlosti. Izračunavši, saznajemo da će nam trebati 18.000 godina da dođemo do najbliže zvijezde. Na sadašnjem nivou razvoja tehnologije možemo osigurati rad svemirske letjelice samo 50 godina.
4. Teško je zamisliti udaljenosti koristeći brojeve. Ako se naše sunce smanji na veličinu šibice, tada će udaljenost do najbliže zvijezde biti otprilike 1 kilometar
5. Proxima Centauri je udaljena otprilike 40,000,000,000,000 km... 4,22 svjetlosne godine.. Alpha Centauri je udaljena 4,37 svjetlosnih godina. godine…
6. 4 svjetlosne godine (približno 37.843.200.000.000 km)
7. Nešto zbunjujete, dragi kolega. Najbliža zvijezda je Sunce. 8 minuta i malo bez svetla :)
8. Do Proksime: 4,22 (+- 0,01) svjetlosne godine. Ili 1,295 (+-0,004) parsec. Preuzeto odavde.
9. do Proksime Centauri 4,2 svjetlosne godine je 41,734,219,479,449,6 km, ako je 1 svjetlosna godina 9,460,528,447,488 km
10. 4,5 svjetlosnih godina (1 parsec?)
11. U Univerzumu postoje zvijezde koje su toliko udaljene od nas da nemamo ni priliku da znamo njihovu udaljenost niti odredimo njihov broj. Ali koliko je najbliža zvijezda udaljena od Zemlje?

    Udaljenost od Zemlje do Sunca je 150.000.000 kilometara. Budući da svjetlost putuje brzinom od 300.000 km/s, potrebno je 8 minuta da putuje od Sunca do Zemlje.

    Nama najbliže zvijezde su Proxima Centauri i Alpha Centauri. Udaljenost od njih do Zemlje je 270.000 puta veća od udaljenosti od Sunca do Zemlje. Odnosno, udaljenost od nas do ovih zvijezda je 270.000 puta veća od 150.000.000 kilometara! Njihovoj svjetlosti treba 4,5 godine da stigne do Zemlje.

    Udaljenost do zvijezda je toliko velika da je bilo potrebno razviti jedinicu za mjerenje ove udaljenosti. Zove se svetlosna godina. Ovo je udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini. Ovo je otprilike 10 triliona kilometara (10.000.000.000.000 km). Udaljenost do najbliže zvijezde premašuje ovu udaljenost za 4,5 puta.

    Od svih zvezda na nebu, samo 6000 se može videti bez teleskopa, golim okom. Nisu sve ove zvijezde vidljive iz Velike Britanije.

    U stvari, gledajući u nebo i posmatrajući zvezde, ima ih nešto više od hiljadu. A sa moćnim teleskopom možete otkriti mnogo, mnogo puta više.

> > Koliko će trajati putovanje do najbliže zvijezde?

Saznati, koliko dugo treba letjeti do najbliže zvijezde: najbliža zvijezda Zemlji nakon Sunca, udaljenost do Proxima Centauri, opis lansiranja, nove tehnologije.

Moderno čovječanstvo ulaže napore u istraživanje svog prirodnog Sunčevog sistema. Ali možemo li ići u izviđanje do susjedne zvijezde? I koliko Koliko će trajati putovanje do najbliže zvijezde?? Na ovo se može odgovoriti vrlo jednostavno, ili možete ići dublje u sferu naučne fantastike.

Govoreći iz perspektive današnje tehnologije, stvarne brojke će preplašiti entuzijaste i sanjare. Ne zaboravimo da su udaljenosti u svemiru nevjerovatno velike, a naši resursi još uvijek ograničeni.

Najbliža zvijezda planeti Zemlji je . Ovo je srednji predstavnik glavne sekvence. Ali oko nas je koncentrisano mnogo susjeda, tako da je sada moguće napraviti cijelu mapu ruta. Ali koliko je potrebno da se stigne tamo?

Koja je zvijezda najbliža

Najbliža zvijezda Zemlji je Proxima Centauri, tako da za sada svoje proračune treba bazirati na njenim karakteristikama. On je dio trostrukog sistema Alpha Centauri i udaljen je od nas na udaljenosti od 4,24 svjetlosne godine. To je izolovani crveni patuljak koji se nalazi 0,13 svetlosnih godina od binarne zvezde.

Čim se pojavi tema međuzvjezdanog putovanja, svi odmah pomisle na warp brzinu i skakanje u crvotočine. Ali sve su one ili nedostižne ili apsolutno nemoguće. Nažalost, svaka misija na daljinu će trajati više od jedne generacije. Započnimo analizu najsporijim metodama.

Koliko će vam danas trebati putovati do najbliže zvijezde?

Lako je napraviti proračune na osnovu postojeće opreme i ograničenja našeg sistema. Na primjer, misija New Horizons koristila je 16 motora koji su radili na hidrazin monopropelantu. Do njega je trebalo 8 sati i 35 minuta. Ali misija SMART-1 bila je zasnovana na jonskim motorima i trebalo joj je 13 mjeseci i dvije sedmice da stigne do Zemljinog satelita.

Tako da imamo nekoliko opcija vozilo. Osim toga, može se koristiti kao džinovska gravitacijska praćka. Ali ako planiramo putovati tako daleko, moramo provjeriti sve moguće opcije.

Sada govorimo ne samo o postojećim tehnologijama, već i o onima koje se u teoriji mogu stvoriti. Neki od njih su već testirani na misijama, dok su drugi samo u obliku crteža.

Jonska snaga

Ovo je najsporija metoda, ali ekonomična. Prije samo nekoliko decenija, jonski motor se smatrao fantastičnim. Ali sada se koristi u mnogim uređajima. Na primjer, misija SMART-1 je uz njenu pomoć stigla do Mjeseca. U ovom slučaju korištena je opcija sa solarnim panelima. Tako je potrošio samo 82 kg ksenonskog goriva. Ovdje pobjeđujemo u efikasnosti, ali definitivno ne u brzini.

Po prvi put, jonski motor je korišćen za Deep Space 1, leteći do (1998). Uređaj je koristio isti tip motora kao SMART-1, koristeći samo 81,5 kg pogonskog goriva. Tokom 20 mjeseci putovanja uspio je ubrzati do 56.000 km/h.

Jonski tip se smatra mnogo ekonomičnijim od raketne tehnologije jer je potisak po jedinici mase eksploziva mnogo veći. Ali potrebno je dosta vremena da se ubrza. Ako je planirano da se koriste za putovanje od Zemlje do Proksime Centauri, bilo bi potrebno mnogo raketnog goriva. Iako za osnovu možete uzeti prethodne pokazatelje. Dakle, ako se uređaj kreće brzinom od 56.000 km/h, tada će preći razdaljinu od 4,24 svjetlosne godine za 2.700 ljudskih generacija. Stoga je malo vjerovatno da će se koristiti za misiju leta s posadom.

Naravno, ako ga napunite velikom količinom goriva, možete povećati brzinu. Ali vrijeme dolaska će i dalje trajati standardni ljudski život.

Pomoć od gravitacije

Ovo je popularna metoda jer vam omogućava da koristite orbitu i planetarnu gravitaciju za promjenu rute i brzine. Često se koristi za putovanje do plinskih divova kako bi se povećala brzina. Mariner 10 je ovo pokušao prvi put. Oslanjao se na gravitaciju Venere da dostigne (februar 1974.). 1980-ih, Voyager 1 je koristio mjesece Saturna i Jupitera da ubrza do 60.000 km/h i uđe u međuzvjezdani prostor.

No, rekorder po brzini postignutoj gravitacijom bila je misija Helios-2, koja je 1976. krenula da proučava međuplanetarni medij.

Zbog velikog ekscentriciteta 190-dnevne orbite, uređaj je mogao da ubrza do 240.000 km/h. U tu svrhu korištena je isključivo solarna gravitacija.

Pa, ako pošaljemo Voyager 1 brzinom od 60.000 km/h, morat ćemo čekati 76.000 godina. Za Helios 2 bi za ovo trebalo 19.000 godina. Brže je, ali ne dovoljno brzo.

Elektromagnetski pogon

Postoji još jedan način - radiofrekventni rezonantni motor (EmDrive), koji je predložio Roger Shavir 2001. godine. Zasnovan je na činjenici da elektromagnetski mikrotalasni rezonatori mogu pretvoriti električnu energiju u potisak.

Dok su konvencionalni elektromagnetski motori dizajnirani da pokreću određenu vrstu mase, ovaj ne koristi reakcionu masu i ne proizvodi usmjereno zračenje. Ova vrsta je naišla na ogromnu dozu skepticizma jer krši zakon održanja količine gibanja: sistem impulsa unutar sistema ostaje konstantan i mijenja se samo pod utjecajem sile.

Ali nedavni eksperimenti polako osvajaju pristalice. U aprilu 2015. istraživači su objavili da su uspješno testirali disk u vakuumu (što znači da može funkcionirati u svemiru). U julu su već napravili svoju verziju motora i otkrili primjetan potisak.

Huang Yang je 2010. godine započeo seriju članaka. Završni rad je završila 2012. godine, gdje je prijavila veću ulaznu snagu (2,5 kW) i testirala potisak (720 mN). U 2014. dodala je i neke detalje o korištenju promjena unutrašnje temperature koji su potvrdili funkcionalnost sistema.

Prema proračunima, uređaj s takvim motorom može do Plutona doletjeti za 18 mjeseci. Ovo su važni rezultati, jer predstavljaju 1/6 vremena koje su New Horizons proveli. Zvuči dobro, ali čak i tako, putovanje u Proksimu Centauri bi trajalo 13.000 godina. Štaviše, još uvijek nemamo 100% povjerenja u njegovu efikasnost, tako da nema smisla započeti razvoj.

Nuklearna termalna i električna oprema

NASA već decenijama istražuje nuklearni pogon. Reaktori koriste uranijum ili deuterijum za zagrijavanje tekućeg vodika, pretvarajući ga u ionizirani vodonik (plazmu). Zatim se šalje kroz raketnu mlaznicu za stvaranje potiska.

U nuklearnoj raketnoj elektrani nalazi se isti originalni reaktor, koji pretvara toplinu i energiju u električnu energiju. U oba slučaja, raketa se oslanja na nuklearnu fisiju ili fuziju za stvaranje pogona.

U poređenju sa hemijskim motorima, dobijamo niz prednosti. Počnimo s neograničenom gustinom energije. Osim toga, zagarantovana je veća vuča. To bi smanjilo potrošnju goriva, što bi smanjilo masu lansiranja i troškove misije.

Do sada nije pokrenut niti jedan nuklearni termalni motor. Ali postoji mnogo koncepata. Oni se kreću od tradicionalnih čvrstih dizajna do onih zasnovanih na tečnom ili plinovitom jezgru. Uprkos svim ovim prednostima, najkompleksniji koncept postiže maksimalni specifični impuls od 5000 sekundi. Ako koristite takav motor da putujete do kada je planeta udaljena 55.000.000 km (položaj “opozicije”), to će trajati 90 dana.

Ali ako ga pošaljemo u Proksimu Centauri, trebat će stoljećima da ubrza da postigne brzinu svjetlosti. Nakon toga, trebalo bi nekoliko decenija da se putuje i više vekova da se uspori. Generalno, period se svodi na hiljadu godina. Odlično za međuplanetarna putovanja, ali još uvijek nije dobro za međuzvjezdana putovanja.

U teoriji

Verovatno ste to već shvatili moderne tehnologije prilično sporo da pređe tako velike udaljenosti. Ako želimo ovo postići u jednoj generaciji, onda moramo smisliti nešto revolucionarno. I ako crvotočine još skupljaju prašinu na stranicama fantasy knjige, onda imamo nekoliko stvarnih ideja.

Kretanje nuklearnog impulsa

Stanislav Ulam se u ovu ideju uključio još 1946. godine. Projekat je započeo 1958. godine i nastavio se do 1963. pod imenom Orion.

Orion je planirao da iskoristi snagu impulsivnih nuklearnih eksplozija kako bi stvorio snažan šok sa visokim specifičnim impulsom. Odnosno, imamo veliki svemirski brod sa ogromnim zalihama termonuklearnih bojevih glava. Prilikom pada koristimo detonacioni talas na zadnjoj platformi („gurač“). Nakon svake eksplozije, potiskivač apsorbira silu i pretvara potisak u impuls.

Naravno, u savremeni svet Metoda je lišena milosti, ali garantuje neophodan impuls. Prema preliminarnim procjenama, u ovom slučaju je moguće postići 5% brzine svjetlosti (5,4 x 10 7 km/h). Ali dizajn pati od nedostataka. Počnimo s činjenicom da bi takav brod bio veoma skup, a težio bi 400.000-4.000.000 tona. Štaviše, ¾ težine predstavljaju nuklearne bombe (svaka od njih dostiže 1 metričku tonu).

Ukupni troškovi lansiranja tada bi porasli na 367 milijardi dolara (danas - 2,5 biliona dolara). Tu je i problem nastalog zračenja i nuklearnog otpada. Vjeruje se da je upravo zbog toga projekat zaustavljen 1963. godine.

Nuklearna fuzija

Ovdje se koriste termonuklearne reakcije, zbog kojih se stvara potisak. Energija se proizvodi kada se pelete deuterijuma/helijum-3 zapale u reakcionom odeljku kroz inercijalno zatvaranje pomoću snopa elektrona. Takav reaktor bi detonirao 250 kuglica u sekundi, stvarajući visokoenergetsku plazmu.

Ovaj razvoj štedi gorivo i stvara poseban poticaj. Ostvarljiva brzina je 10.600 km (mnogo brže od standardnih raketa). U posljednje vrijeme sve više ljudi se zanima za ovu tehnologiju.

Godine 1973-1978. Britansko interplanetarno društvo kreiralo je studiju izvodljivosti, Projekat Dedal. To je bilo zasnovano na savremeno znanje fuzionom tehnologijom i prisustvom dvostepene sonde bez posade koja bi mogla da stigne do Barnardove zvezde (5,9 svetlosnih godina) u jednom životu.

Prva faza će raditi 2,05 godine i ubrzaće brod do 7,1% brzine svjetlosti. Zatim će se resetirati i motor će se pokrenuti, povećavajući brzinu na 12% za 1,8 godina. Nakon toga, motor drugog stepena će se zaustaviti i brod će putovati 46 godina.

Generalno, brod će stići do zvijezde za 50 godina. Ako ga pošaljete Proksimi Centauri, vrijeme će se smanjiti na 36 godina. Ali i ova tehnologija se suočila sa preprekama. Počnimo s činjenicom da će se helijum-3 morati kopati na Mjesecu. A reakcija koja pokreće svemirsku letjelicu zahtijeva da oslobođena energija premašuje energiju koja se koristi za lansiranje. I iako je testiranje prošlo dobro, još uvijek nemamo potrebnu vrstu energije koja bi mogla napajati međuzvjezdanu svemirsku letjelicu.

Pa, ne zaboravimo na novac. Jedno lansiranje rakete od 30 megatona košta NASA-u 5 milijardi dolara. Dakle, projekat Daedalus bi bio težak 60.000 megatona. Osim toga, bit će potreban i novi tip termonuklearnog reaktora, koji se također ne uklapa u budžet.

Ramjet motor

Ovu ideju je predložio Robert Bussard 1960. godine. Ovo se može smatrati poboljšanim oblikom nuklearne fuzije. Koristi magnetna polja za komprimiranje vodikovog goriva dok se ne aktivira fuzija. Ali ovdje se stvara ogroman elektromagnetski lijevak, koji "istrga" vodonik iz međuzvjezdanog medija i baca ga u reaktor kao gorivo.

Brod će dobiti brzinu i prisiliti komprimirano magnetsko polje da postigne proces termonuklearne fuzije. Zatim će preusmjeriti energiju u obliku izduvnih plinova kroz injektor motora i ubrzati kretanje. Bez upotrebe drugog goriva, možete dostići 4% brzine svjetlosti i putovati bilo gdje u galaksiji.

Ali ova shema ima ogroman broj nedostataka. Odmah se javlja problem otpora. Brod treba povećati brzinu kako bi akumulirao gorivo. Ali nailazi na ogromne količine vodonika, tako da može usporiti, posebno kada pogodi guste regije. Osim toga, vrlo je teško pronaći deuterijum i tricijum u svemiru. Ali ovaj koncept se često koristi u naučnoj fantastici. Najpopularniji primjer su Zvjezdane staze.

Lasersko jedro

Kako bi se uštedio novac, solarna jedra se već dugo koriste za kretanje vozila po solarnom sistemu. Lagani su i jeftini i ne zahtijevaju gorivo. Jedro koristi radijacijski pritisak zvijezda.

Ali da bi se takav dizajn koristio za međuzvjezdana putovanja, mora se kontrolirati fokusiranim energetskim snopovima (laserima i mikrovalovima). Ovo je jedini način da ga ubrzate do tačke bliske brzini svjetlosti. Ovaj koncept je razvio Robert Ford 1984. godine.

Suština je da sve prednosti solarnog jedra ostaju. I iako će laseru trebati vremena da se ubrza, granica je samo brzina svjetlosti. Studija iz 2000. godine pokazala je da lasersko jedro može ubrzati do polovine brzine svjetlosti za manje od 10 godina. Ako je veličina jedra 320 km, onda će na odredište stići za 12 godina. A ako ga povećate na 954 km, onda za 9 godina.

Ali njegova proizvodnja zahtijeva korištenje naprednih kompozita kako bi se izbjeglo topljenje. Ne zaboravite da mora dostići ogromne veličine, pa će cijena biti visoka. Osim toga, morat ćete potrošiti novac na stvaranje moćnog lasera koji bi mogao pružiti kontrolu pri tako velikim brzinama. Laser troši konstantnu struju od 17.000 teravata. Dakle, shvatite, ovo je količina energije koju cijela planeta potroši u jednom danu.

Antimaterija

Ovo je materijal predstavljen antičesticama koje dostižu istu masu kao i obične, ali imaju suprotan naboj. Takav mehanizam bi koristio interakciju između materije i antimaterije za stvaranje energije i stvaranje potiska.

Općenito, takav motor koristi vodonik i antivodikove čestice. Štaviše, u takvoj reakciji oslobađa se ista količina energije kao u termonuklearnoj bombi, kao i val subatomskih čestica koji se kreću 1/3 brzine svjetlosti.

Prednost ove tehnologije je što se većina mase pretvara u energiju, što će stvoriti veću gustoću energije i specifični impuls. Kao rezultat toga, dobićemo najbrži i najekonomičniji svemirski brod. Ako konvencionalna raketa koristi tone hemijskog goriva, onda motor sa antimaterijom troši samo nekoliko miligrama za iste akcije. Ova tehnologija bi bila odlična za putovanje na Mars, ali se ne može primijeniti na drugu zvijezdu jer se količina goriva eksponencijalno povećava (zajedno sa troškovima).

Dvostepena raketa protiv materije zahtevala bi 900.000 tona goriva za 40-godišnji let. Poteškoća je u tome što će za ekstrakciju 1 grama antimaterije biti potrebno 25 miliona milijardi kilovat-sati energije i više od triliona dolara. Trenutno imamo samo 20 nanograma. Ali takav brod je sposoban da ubrza do polovine brzine svjetlosti i odleti do zvijezde Proxima Centauri u sazviježđu Kentaur za 8 godina. Ali težak je 400 Mt i troši 170 tona antimaterije.

Kao rješenje problema, predložili su razvoj “Vakumskog antimaterijalnog raketnog međuzvjezdanog istraživačkog sistema”. Ovo bi moglo koristiti velike lasere koji stvaraju čestice antimaterije kada se ispaljuju u prazan prostor.

Ideja se takođe zasniva na korišćenju goriva iz svemira. Ali opet nastupa trenutak visoke cijene. Osim toga, čovječanstvo jednostavno ne može stvoriti toliku količinu antimaterije. Postoji i rizik od radijacije, jer uništavanje materije i antimaterije može stvoriti rafale visokoenergetskih gama zraka. Bit će potrebno ne samo zaštititi posadu posebnim ekranima, već i opremiti motore. Stoga je proizvod inferioran u praktičnosti.

Alcubierre Bubble

Godine 1994. predložio ga je meksički fizičar Miguel Alcubierre. Želio je stvoriti alat koji ne bi narušio specijalnu teoriju relativnosti. Predlaže rastezanje tkiva prostor-vremena u talasu. Teoretski, ovo će uzrokovati smanjenje udaljenosti ispred objekta i povećanje udaljenosti iza njega.

Brod zatečen unutar vala moći će da se kreće iznad relativističkih brzina. Sam brod se neće kretati u „warp balonu“, tako da pravila prostor-vremena ne važe.

Ako govorimo o brzini, onda je to „brže od svjetlosti“, ali u smislu da će brod stići do odredišta brže od snopa svjetlosti koji napušta balon. Računice pokazuju da će na odredište stići za 4 godine. Ako razmišljamo o tome u teoriji, ovo je najbrža metoda.

Ali ova šema ne uzima u obzir kvantnu mehaniku i tehnički je poništena Teorijom svega. Proračuni količine potrebne energije su također pokazali da će biti potrebna izuzetno ogromna snaga. I još se nismo dotakli sigurnosti.

Međutim, 2012. se govorilo da se ova metoda testira. Naučnici su tvrdili da su napravili interferometar koji bi mogao otkriti distorzije u svemiru. Laboratorija za mlazni pogon je 2013. godine sprovela eksperiment u vakuumskim uslovima. U zaključku, rezultati su se činili neuvjerljivim. Ako pogledate dublje, možete shvatiti da ova šema krši jedan ili više osnovnih zakona prirode.

Šta iz ovoga slijedi? Ako ste se nadali povratnom putu do zvijezde, šanse su nevjerovatno niske. Ali ako je čovečanstvo odlučilo da izgradi svemirsku arku i pošalje ljude na vekovno putovanje, onda je sve moguće. Naravno, ovo je za sada samo priča. Ali naučnici bi bili aktivniji u takvim tehnologijama da su naša planeta ili sistem u stvarnoj opasnosti. Tada bi putovanje do druge zvijezde bilo pitanje preživljavanja.

Za sada možemo samo da surfamo i istražujemo prostranstva našeg matičnog sistema, nadajući se da će u budućnosti biti novi način, što je omogućilo implementaciju međuzvjezdanih tranzita.