Несистемска положба. Колку време е потребно за да лета до најблиската ѕвезда? Колку е далеку најблиската ѕвезда во светлосни години?

Од античко време, човекот го свртел погледот кон небото, каде што видел илјадници ѕвезди. Го фасцинираа и го натераа да размислува. Низ вековите, знаењето за нив се акумулирало и систематизирало. И кога стана јасно дека ѕвездите не се само светли точки, туку вистински космички објекти со огромна големина, едно лице имаше сон - да лета до нив. Но, прво требаше да утврдиме колку се далеку.

Најблиската ѕвезда до Земјата

Користење на телескопи и математички формулиНаучниците успеаја да ги пресметаат растојанијата до нашите (со исклучок на објектите од Сончевиот систем) космички соседи. Значи, која ѕвезда е најблиску до Земјата? Се покажа дека е малата Проксима Кентаури. Тој е дел од троен систем кој се наоѓа на растојание од приближно нешто повеќе од четири светлосни години од Сончевиот систем (вреди да се напомене дека астрономите почесто користат друга мерна единица - парсекот). Таа беше именувана проксима, што на латински значи „најблиска“. За Универзумот, оваа оддалеченост изгледа незначителна, но со сегашното ниво на вселенска бродоградба, ќе биде потребно повеќе од една генерација луѓе да го достигнат.

Проксима Кентаури

На небото оваа ѕвезда може да се види само преку телескоп. Сјае околу сто и педесет пати послабо од Сонцето. Тој е исто така значително помал по големина од вториот, а температурата на површината е два пати помала. Астрономите сметаат дека оваа ѕвезда и постоењето на планети околу неа се малку веројатни. И затоа нема смисла да летаме таму. Иако самиот троен систем заслужува внимание - таквите објекти не се многу чести во Универзумот. Ѕвездите во нив се вртат една околу друга во бизарни орбити, а понекогаш го „голтаат“ и својот сосед.

Длабок простор

Да кажеме неколку зборови за најоддалечениот објект откриен досега во Универзумот. Од оние што се видливи без употреба на специјални оптички уреди, ова е, без сомнение, маглината Андромеда. Неговата осветленост е приближно четвртина светлинска величина. И најблиската ѕвезда до Земјата во оваа галаксија се наоѓа од нас, според астрономите, на растојание од два милиони светлосни години. Неверојатна големина! На крајот на краиштата, го гледаме како што беше пред два милиони години - ете колку е лесно да се погледне во минатото! Но, да се вратиме на нашите „соседи“. Најблиската галаксија до нас е џуџеста галаксија, која може да се набљудува во соѕвездието Стрелец. Таа е толку блиска со нас што практично ја впива! Навистина, ќе бидат потребни уште осумдесет илјади светлосни години за да се лета до него. Ова се растојанија во вселената! За Магеланов облак не вреди да се зборува. Овој сателит млечен пате речиси 170 милиони светлосни години зад нас.

Најблиските ѕвезди до Земјата

Релативно блиску до Сонцето има педесет и еден, но ние ќе наведеме само осум. Значи, запознајте се:

1. Проксима Кентаури, веќе спомената погоре. Растојание - четири светлосни години, класа M5.5 (црвено или кафеаво џуџе).
2. Ѕвездите Алфа Кентаур А и Б. Тие се оддалечени 4,3 светлосни години од нас. Објекти од класа D2 и K1 соодветно. Алфа Кентаур е исто така најблиската ѕвезда до Земјата, слична на температурата на нашето Сонце.
3. Ѕвездата на Барнард - се нарекува и „Летечки“ бидејќи се движи со голема брзина (во споредба со другите вселенски објекти). Се наоѓа на растојание од 6 светлосни години од Сонцето. Класа на објект М3.8. На небото може да се најде во соѕвездието Ophiuchus.
4. Wolf 359 се наоѓа на 7,7 светлосни години од нас. Објект со светлинска величина 16 во соѕвездието Драко. Класа М5.8.
5. Лаланд 1185 е оддалечен 8,2 светлосни години од нашиот систем. Се наоѓа во Објект класа М2.1. Магнитуда - 10.
6. Тау Цети се наоѓа на 8,4 светлосни години од нас. Ѕвезда од класа М5,6.
7. Системот Сириус А и Б е оддалечен осум и пол светлосни години. Ѕвезди класа А1 и ДА.
8. Рос 154 во соѕвездието Стрелец. Се наоѓа на оддалеченост од 9,4 светлосни години од Сонцето. Ѕвезда од М класа 3.6.

Овде се споменуваат само вселенски објекти лоцирани во радиус од десет светлосни години од нас.

Сонцето

Меѓутоа, гледајќи во небото, забораваме дека најблиската ѕвезда до Земјата е сепак Сонцето. Ова е центарот на нашиот систем. Без него, животот на Земјата ќе беше невозможен, а нашата планета беше формирана заедно со оваа ѕвезда. Затоа заслужува посебно внимание. Малку за неа. Како и сите ѕвезди, Сонцето е составено првенствено од водород и хелиум. Покрај тоа, првиот постојано се претвора во последен. Како резултат на тоа, се формираат и потешки елементи. И колку е постара ѕвездата, толку повеќе тие се акумулираат.

Во однос на возраста, најблиската ѕвезда до Земјата веќе не е млада, стара е околу пет милијарди години. е ~2,10 33 g, дијаметар - 1.392.000 километри. Температурата на површината достигнува 6000 К. Во средината на ѕвездата се издига. Атмосферата на Сонцето се состои од три дела: корона, хромосфера и фотосфера.

Сончевата активност значително влијае на животот на Земјата. Се тврди дека климата, времето и состојбата на биосферата зависат од тоа. Познато е за единаесетгодишната периодичност на сончевата активност.

Со помош на телескопи од Европската јужна опсерваторија (ESO), астрономите успеаја да направат уште едно неверојатно откритие. Овој пат тие открија дефинитивен доказ за постоење на егзопланета која орбитира околу ѕвездата најблиску до Земјата, Проксима Кентаури. Светот, наречен Проксима Кентаур б, долго време го бараа научниците ширум Земјата. Сега, благодарение на нејзиното откритие, утврдено е дека периодот на нејзината орбита околу својата родна ѕвезда (една година) е 11 земјини денови, а температурата на површината на оваа егзопланета е погодна за можноста за пронаоѓање на течна вода. Самиот овој камен свет е малку поголем од Земјата и, како ѕвездата, ни стана најблизок од сите такви вселенски објекти. Покрај тоа, ова не е само најблиската егзопланета до Земјата, туку е и најблискиот свет погоден за постоење на живот.

Проксима Кентаур е црвено џуџе ѕвезда и се наоѓа на оддалеченост од 4,25 светлосни години од нас. Ѕвездата го доби своето име со причина - ова е уште една потврда за нејзината близина до Земјата, бидејќи проксима е преведена од латински како „најблиску“. Оваа ѕвезда се наоѓа во соѕвездието Кентаур, а нејзината сјајност е толку слаба што е сосема невозможно да се забележи со голо око, а покрај тоа, таа е доста блиску до многу посветлиот пар ѕвезди α Centauri AB.

Во првата половина на 2016 година, Проксима Кентаури редовно се проучуваше со помош на спектрографот HARPS поставен на 3,6-метарскиот телескоп во Чиле, како и истовремено со други телескопи од целиот свет. Ѕвездата беше проучувана како дел од кампањата „Бледо црвена точка“, за време на која научниците од Универзитетот во Лондон ги проучуваа вибрациите на ѕвездата предизвикани од присуството на неидентификувана егзопланета во нејзината орбита. Името на оваа програма е директно упатување на познатата слика на Земјата од далечните делови на Сончевиот систем. Тогаш Карл Саган ја нарече оваа слика (сина точка). Бидејќи Проксима Кентаур е црвено џуџе, името на програмата беше прилагодено.

Бидејќи оваа тема за пребарување на егзопланети предизвика широк јавен интерес, напредокот на научниците во оваа работа беше континуирано јавно објавуван од средината на јануари до април 2016 година на сопствената веб-страница на програмата и преку социјалните медиуми. Овие извештаи беа придружени со бројни написи напишани од експерти од целиот свет.

„Ги добивме првите навестувања за можноста за постоење на егзопланета овде, но нашите податоци потоа се покажаа како неубедливи. Оттогаш напорно работевме за да ги подобриме нашите набљудувања со помош на Европската опсерваторија и други организации. На пример, планирањето на оваа кампања траеше приближно две години“, Гилхем Англада-Ескуде, шеф на истражувачкиот тим.

Податоците од кампањата „Бледо црвена точка“, во комбинација со претходните набљудувања од ЕСО и други опсерватории, покажаа јасен сигнал за присуство на егзопланета. Многу прецизно е утврдено дека од време на време Проксима Кентаур се приближува кон Земјата со брзина од 5 километри на час, што е еднаква на нормалната брзина на човекот, а потоа се оддалечува со иста брзина. Овој редовен циклус на промени во радијалните брзини се повторува со период од 11,2 дена. Внимателна анализа на добиените Доплер-поместувања покажа присуство на планета со маса најмалку 1,3 пати поголема од онаа на Земјата на растојание од 7 милиони километри од Проксима Кентаури, само 5 отсто од растојанието од Земјата до Сонцето. Генерално, ваквото откривање стана технички возможно само во последните 10 години. Но, всушност, претходно биле откриени сигнали со уште помали амплитуди. Сепак, ѕвездите не се мазни топчиња од гас, а Проксима Кентаур е многу активна ѕвезда. Затоа, прецизното откривање на Проксима Кентаур б беше можно само откако ќе се добие детален опис за тоа како ѕвездата се менува во временски размери кои се движат од минути до децении, и следење на нејзината сјајност со телескопи за мерење на светлина.

„Продолживме да ги проверуваме податоците за да се осигураме дека сигналот што го добивме не е во спротивност со она што го откривме. Ова се правеше секој ден уште 60 дена. По првите десет дена имавме доверба, по 20 дена сфативме дека нашиот сигнал е како што се очекуваше, а по 30 дена сите податоци категорично тврдеа дека е откриена егзопланетата Проксима Кентаур б, па почнавме да подготвуваме написи за овој настан.

Црвените џуџиња како Проксима Кентаур се активни ѕвезди и имаат многу трикови во ракавот за да можат да имитираат присуство на егзопланета во нивните орбити. За да се елиминира оваа грешка, истражувачите ги следеа промените во осветленоста на ѕвездата користејќи го телескопот ASH2 во опсерваторијата Сан Педро де Атаками во Чиле и телескопската мрежа на опсерваторијата Лас Камбрес. Информациите за радијалните брзини како што се зголемуваше сјајноста на ѕвездата беа исклучени од конечната анализа.

И покрај фактот дека Проксима Кентаур b орбитира многу поблиску до својата ѕвезда отколку Меркур околу Сонцето, самата Проксима Кентаур е многу побледа од нашата ѕвезда. Како резултат на тоа, откриената егзопланета се наоѓа токму во регионот околу ѕвездата погоден за постоење на живот каков што го знаеме, а проценетата температура на нејзината површина дозволува присуство на течна вода. И покрај оваа умерена орбита, условите на нејзината површина можат да бидат под големо влијание на ултравиолетовото зрачење и рендгенските блесоци од ѕвездата, кои се многу поинтензивни од ефектите што ги има Сонцето на Земјата.

Вистинската способност на овој вид планета да поддржува течна вода и да има живот сличен на Земјата е прашање на интензивна, но главно теоретска дебата. Главните аргументи против присуството на живот се поврзани со близината на Проксима Кентаур. На пример, може да се создадат услови на Проксима Кентаур б во кои едната страна е секогаш свртена кон ѕвездата, предизвикувајќи вечна ноќ на едната половина и вечен ден на другата. Атмосферата на планетата исто така може полека да испарува или да има посложена хемија од онаа на Земјата поради силните ултравиолетови и рендгенско зрачење, особено во текот на првите милијарда години од животот на една ѕвезда. Сепак, до сега ниту еден аргумент не е дефинитивно докажан и малку е веројатно дека ќе бидат елиминирани без директни набљудувачки докази и добивање точни карактеристики на атмосферата на планетата.

Две индивидуални работибеа посветени на вселувањето на Проксима Кентаур б и неговата клима. Утврдено е дека денес не можеме да го исклучиме постоењето течна водана планетата, во тој случај може да биде присутна на површината на планетата само во најсончевите региони, или во регионот на хемисферата на планетата секогаш свртен кон ѕвездата (синхрона ротација), или во тропската зона (резонантна 3:2 ротација). Брзото движење на Проксима Кентаур б околу ѕвездата, интензивното зрачење на Проксима Кентаур и историјата на формирањето на планетата ја направија нејзината клима сосема поинаква од Земјината, и малку е веројатно дека Проксима Кентаур б воопшто има сезони.

На еден или друг начин, ова откритие ќе биде почеток на големи понатамошни набљудувања, и со сегашните инструменти и со последователната генерација на гигантски телескопи, како што е European Extremely Голем телескоп(Е-ЕЛТ). Во следните години ќе стане Proxima Centauri b главна целда бара живот на друго место во Универзумот. Ова е прилично симболично, бидејќи системот Алфа Кентаур исто така беше избран како цел на првиот обид на човештвото да се пресели во друг ѕвезден систем. Проектот Breakthrough Starshot е истражувачки и инженерски проект во рамките на програмата Breakthrough Initiatives за развој на концепт за флота на вселенски летала со лесни едра наречена StarChip. Овој тип на вселенски летала ќе може да патува до ѕвездениот систем Алфа Кентаур, оддалечен 4,37 светлосни години од Земјата, со помеѓу 20 и 15 проценти од брзината на светлината, што ќе трае 20 до 30 години соодветно, и уште околу 4 години за да ја извести Земјата на успешно пристигнување.

Како заклучок, би сакал да забележам дека многу точни методи за пребарување на егзопланети се засноваат на анализата на нејзиното поминување низ дискот на ѕвездата и ѕвездената светлина низ нејзината атмосфера. Во моментов нема докази дека Proxima Centauri b поминува низ дискот на својата матична ѕвезда, а можностите да се види настанот во моментов се занемарливи. Сепак, научниците се надеваат дека во иднина ќе се зголеми ефикасноста на инструментите за набљудување.

Во одреден момент од животот, секој од нас го постави ова прашање: колку време е потребно за да лета до ѕвездите? Дали е можно да се направи таков лет во еден човечки живот, дали таквите летови можат да станат норма на секојдневниот живот? Има многу одговори на ова сложено прашање, во зависност од тоа кој прашува. Некои се едноставни, други се посложени. Има премногу што треба да се земе предвид за да се најде целосен одговор.

Одговорот на ова прашање не е толку едноставен

За жал не реални проценкиНе постојат решенија кои би можеле да помогнат да се најде таков одговор, а тоа ги фрустрира футуристите и љубителите на меѓуѕвездените патувања. Без разлика дали ни се допаѓа или не, просторот е многу голем (и сложен) и нашата технологија е сè уште ограничена. Но, ако некогаш одлучиме да го напуштиме нашето „гнездо“, ќе имаме неколку начини да стигнеме до најблискиот ѕвезден систем во нашата галаксија.

Најблиската ѕвезда до нашата Земја е сосема „просечна“ ѕвезда според шемата за „главна низа“ Херцпрунг-Расел. Тоа значи дека ѕвездата е многу стабилна и обезбедува доволно сончева светлиназа да може да се развие живот на нашата планета. Знаеме дека има и други планети кои орбитираат околу ѕвездите во близина на нашиот Сончев систем, и многу од овие ѕвезди се слични на нашите.

Можни погодни светови во универзумот

Во иднина, ако човештвото сака да го напушти Сончевиот систем, ќе имаме огромен избор на ѕвезди до кои ќе одиме, а многу од нив може да имаат услови поволни за живот. Но, каде ќе одиме и колку време ќе ни треба да стигнеме таму? Имајте на ум дека сето ова е само шпекулација и во овој момент нема упатства за меѓуѕвезденото патување. Па, како што рече Гагарин, ајде да одиме!

Како што веќе беше забележано, најблиската ѕвезда до нашата сончев системе Проксима Кентаур, и затоа има многу смисла да се започне со планирање на меѓуѕвездена мисија со него. Дел од тројниот ѕвезден систем Алфа Кентаур, Проксима е оддалечен 4,24 светлосни години (1,3 парсеци) од Земјата. Алфа Кентаур е во суштина најсветлата ѕвезда од трите во системот, дел од блискиот бинарен систем оддалечен 4,37 светлосни години од Земјата - додека Проксима Кентаур (најслабата од трите) е изолирано црвено џуџе на 0,13 светлосни години од двојната систем.

И иако разговорите за меѓуѕвезденото патување потсетуваат на секакви патувања „побрзи од брзината на светлината“ (FSL), кои се движат од брзини на искривување и црви дупки до потвселенски мотори, таквите теории се или највисок степенсе измислени (како ), или постојат само во научната фантастика. Секоја мисија во длабоката вселена ќе трае со генерации.

Значи, почнувајќи со една од најбавните форми на патување во вселената, колку време ќе биде потребно за да се стигне до Проксима Кентаур?

Современи методи

Прашањето за проценка на времетраењето на патувањето во вселената е многу поедноставно ако ги вклучува постоечките технологии и тела во нашиот Сончев систем. На пример, користејќи ја технологијата што ја користат 16 хидразински монопропелантни мотори, можно е да се стигне до Месечината за само 8 часа и 35 минути.

Тука е и мисијата SMART-1 на Европската вселенска агенција, која се придвижи кон Месечината користејќи јонски погон. Со оваа револуционерна технологија, чија верзија ја користеше и вселенската сонда Dawn за да стигне до Веста, на мисијата SMART-1 и беа потребни една година, месец и две недели за да стигне до Месечината.

Јонски потиснувач

Од брзи ракетни вселенски летала до економичен јонски погон, имаме неколку опции за движење низ локалниот простор - плус можете да ги користите Јупитер или Сатурн како огромна гравитациска прашка. Меѓутоа, ако планираме да одиме малку подалеку, ќе мора да ја зголемиме моќта на технологијата и да истражиме нови можности.

Кога зборуваме за можни методи, зборуваме за оние кои вклучуваат постоечки технологии, или оние кои сè уште не постојат, но се технички изводливи. Некои од нив, како што ќе видите, се временски тестирани и потврдени, додека други остануваат под знак прашалник. Накратко, тие претставуваат можно, но многу време и финансиски скапо сценарио за патување дури и до најблиската ѕвезда.

Јонско движење

Во моментов, најбавниот и најекономичен облик на погон е јонскиот погон. Пред неколку децении, јонскиот погон се сметаше за научна фантастика. Но во последниве годиниТехнологиите за поддршка на јонски мотори се префрлија од теорија во пракса, и тоа многу успешно. Мисијата SMART-1 на Европската вселенска агенција е пример за успешна мисија на Месечината во 13-месечна спирала од Земјата.

SMART-1 користеше јонски мотори на соларна енергија, во кои електричната енергија се собираше од соларни панели и се користеше за напојување на мотори со ефект на Хол. За испорака на SMART-1 на Месечината, беа потребни само 82 килограми ксенонско гориво. 1 килограм ксенонско гориво обезбедува делта-V од 45 m/s. Ова е исклучително ефикасен облик на движење, но е далеку од најбрз.

Една од првите мисии што користеше технологија за јонски погон беше мисијата Deep Space 1 до кометата Борели во 1998 година. DS1 користел и ксенон-јонски мотор и потрошил 81,5 kg гориво. По 20 месеци потисок, DS1 достигна брзина од 56.000 km/h во моментот на прелетувањето на кометата.

Јонските мотори се поекономични од ракетната технологија, бидејќи нивниот потисок по единица маса на погонско гориво (специфичен импулс) е многу поголем. Но, на јонските мотори им треба долго време за да забрзаат вселенско леталодо значителни брзини, а максималната брзина зависи од поддршката на горивото и обемот на производство на енергија.

Затоа, ако јонскиот погон треба да се користи во мисијата до Проксима Кентаур, моторите ќе треба да имаат моќен извор на енергија (нуклеарна енергија) и големи резерви на гориво (иако помалку од конвенционалните ракети). Но, ако тргнеме од претпоставката дека 81,5 kg ксенонско гориво се претвора во 56.000 km/h (а нема да има други форми на движење), може да се направат пресметки.

Со максимална брзина од 56.000 km/h, на Deep Space ќе му бидат потребни 1.81.000 години за да помине 4,24 светлосни години помеѓу Земјата и Проксима Кентаури. Со текот на времето, ова се околу 2.700 генерации луѓе. Слободно може да се каже дека меѓупланетарниот јонски погон ќе биде премногу бавен за меѓуѕвездена мисија со екипаж.

Но, ако јонските мотори се поголеми и помоќни (односно, стапката на одлив на јони ќе биде многу поголема), ако има доволно ракетно гориво за да издржи цели 4,24 светлосни години, времето на патување значително ќе се намали. Но, сепак ќе остане значително повеќе човечки животи.

Маневар со гравитација

Најбрзиот начин за патување во вселената е да користите помош од гравитација. Оваа техника го вклучува вселенското летало со користење на релативното движење (т.е. орбитата) и гравитацијата на планетата за да го промени нејзиниот пат и брзина. Маневрите со гравитација се исклучително корисна техника за вселенски летови, особено кога се користи Земјата или друга масивна планета (како гасовит џин) за забрзување.

Вселенското летало Маринер 10 беше првото што го користеше овој метод, користејќи ја гравитациската сила на Венера за да се придвижи кон Меркур во февруари 1974 година. Во 1980-тите, сондата Војаџер 1 ги користеше Сатурн и Јупитер за гравитациски маневри и забрзување до 60.000 km/h пред да влезе во меѓуѕвездениот простор.

Мисијата Хелиос 2, која започна во 1976 година и беше наменета за истражување на меѓупланетарниот медиум помеѓу 0,3 АЕ. е. и 1 а. од Сонцето, го држи рекордот за најголема брзина развиена со помош на гравитациски маневар. Во тоа време, Хелиос 1 (лансиран во 1974 година) и Хелиос 2 го држеа рекордот за најблиско приближување до Сонцето. Хелиос 2 беше лансиран со конвенционална ракета и поставен во многу издолжена орбита.

Мисијата Хелиос

Поради големата ексцентричност (0,54) на 190-дневната соларна орбита, на перихелот Хелиос 2 успеа да постигне максимална брзина од над 240.000 км/ч. Оваа орбитална брзина е развиена само поради гравитациската привлечност на Сонцето. Технички, брзината на перихелот на Хелиос 2 не беше резултат на гравитациски маневар, туку неговата максимална орбитална брзина, но сепак го држи рекордот за најбрз објект направен од човекот.

Доколку Војаџер 1 се движел кон црвеното џуџеста ѕвезда Проксима Кентаури со константна брзина од 60.000 km/h, би биле потребни 76.000 години (или повеќе од 2.500 генерации) за да го помине ова растојание. Но, ако сондата ја достигне рекордната брзина на Хелиос 2 - одржлива брзина од 240.000 км/ч - би биле потребни 19.000 години (или повеќе од 600 генерации) да патува 4.243 светлосни години. Значително подобро, иако не е скоро практично.

Електромагнетен мотор ЕМ погон

Друг предложен метод за меѓуѕвездено патување е EM Drive. Предложен уште во 2001 година од Роџер Шеуер, британски научник кој го создаде Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) за да го спроведе проектот, моторот се заснова на идејата дека електромагнетните микробранови шуплини можат директно да ја претворат електричната енергија во потисок.

EM Drive - мотор со резонантна празнина

Додека традиционалните електромагнетни мотори се дизајнирани да придвижуваат одредена маса (како што се јонизирани честички), овој конкретен погонски систем е независен од одговорот на масата и не емитува насочено зрачење. Генерално, овој мотор беше дочекан со прилично количество скептицизам, најмногу поради тоа што го нарушува законот за зачувување на импулсот, според кој моментумот на системот останува константен и не може да се создаде или уништи, туку само да се менува под влијание на силата. .

Сепак, неодамнешните експерименти со оваа технологија очигледно доведоа до позитивни резултати. Во јули 2014 година, на 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference во Кливленд, Охајо, научниците за напреден погон на НАСА објавија дека успешно тестирале нов дизајн на електромагнетен погон.

Во април 2015 година, научниците од НАСА Eagleworks (дел од вселенскиот центар Џонсон) рекоа дека успешно го тестирале моторот во вакуум, што може да укаже на можни вселенски апликации. Во јули истата година, група научници од одделот за вселенски системи на Дрезден Универзитетот за технологијаразвила своја верзија на моторот и забележала забележлив потисок.

Во 2010 година, професорот Жуанг Јанг од Нортвестерн Политехнички универзитетво Ксиан, Кина, почна да објавува серија написи за своето истражување во технологијата EM Drive. Во 2012 година, таа пријави висока влезна моќност (2,5 kW) и регистриран потисок од 720 mN. Исто така, спроведе опширно тестирање во 2014 година, вклучително и внатрешни мерења на температурата со вградени термопарови, што покажа дека системот функционира.

Врз основа на пресметките засновани на прототипот на НАСА (кој се проценува дека има моќност од 0,4 N/киловат), вселенско летало со електромагнетна енергија би можело да патува до Плутон за помалку од 18 месеци. Ова е шест пати помалку од она што го бараше сондата New Horizons, која се движеше со брзина од 58.000 km/h.

Звучи импресивно. Но, дури и во овој случај, бродот на електромагнетни мотори ќе лета до Проксима Кентаур 13.000 години. Затвори, но сепак недоволно. Дополнително, додека сите јас не се исцртани во оваа технологија, прерано е да се зборува за нејзината употреба.

Нуклеарно термичко и нуклеарно електрично движење

Друга можност за меѓуѕвезден лет е да се користи вселенско летало опремено со нуклеарни мотори. НАСА ги проучува ваквите опции со децении. Ракетата со нуклеарен термички погон може да користи реактори на ураниум или деутериум за загревање на водородот во реакторот, претворајќи го во јонизиран гас (водородна плазма), кој потоа би се насочил во ракетната млазница, генерирајќи потисок.

Јас сум ракета со нуклеарен погон

Ракетата со нуклеарен погон го користи истиот реактор за претворање на топлина и енергија во електрична енергија, што потоа го напојува електричен мотор. Во двата случаи, ракетата би се потпирала на нуклеарна фузија или фисија за да генерира потисок, наместо на хемиско гориво на кое работат сите модерни вселенски агенции.

Во споредба со хемиските мотори, нуклеарните мотори имаат непобитни предности. Прво, има практично неограничена густина на енергија во споредба со ракетното гориво. Покрај тоа, нуклеарниот мотор исто така ќе произведе моќен потисок во однос на количината на гориво што се користи. Ова ќе го намали обемот на потребното гориво, а во исто време и тежината и цената на одреден уред.

Иако термалните нуклеарни мотори сè уште не се лансирани во вселената, прототипови се создадени и тестирани, а предложени се уште повеќе.

Сепак, и покрај предностите во економичноста на горивото и специфичниот импулс, најдобро предложениот концепт на нуклеарен термички мотор има максимален специфичен импулс од 5000 секунди (50 kN s/kg). Користејќи нуклеарни мотори кои се напојуваат со фисија или фузија, научниците на НАСА би можеле да испорачаат вселенско летало на Марс за само 90 дена доколку Црвената планета е оддалечена 55.000.000 километри од Земјата.

Но, кога станува збор за патување до Проксима Кентаур, би биле потребни векови за нуклеарна ракета да достигне значителен дел од брзината на светлината. Тогаш ќе бидат потребни неколку децении патување, проследено со уште многу векови забавување на патот до целта. Сè уште сме 1000 години од нашата дестинација. Она што е добро за меѓупланетарни мисии не е толку добро за меѓуѕвездените.

Нуклеарен погон

Нуклеарниот погон е теоретски можен „мотор“ за брзо патување во вселената. Концептот првично беше предложен од Станислав Улам во 1946 година, полско-американски математичар вклучен во , а прелиминарните пресметки беа направени од Ф. Рејнс и Улам во 1947 година. Проектот Орион беше лансиран во 1958 година и траеше до 1963 година.

Предводен од Тед Тејлор од General Atomics и физичарот Фримен Дајсон од Институтот за напредни студии во Принстон, Орион ќе ја искористи моќта на импулсните нуклеарни експлозии за да обезбеди огромен потисок со многу висок специфичен импулс.

Орион требаше да ја користи моќта на импулсни нуклеарни експлозии

Накратко, Проектот Орион вклучува големо вселенско летало кое добива брзина со поддршка на термонуклеарни боеви глави, исфрлање бомби одзади и забрзување од бранот експлозија што оди во „туркач“ поставен одзади, погонски панел. По секое притискање, силата на експлозијата се апсорбира од овој панел и се претвора во движење напред.

Иако овој дизајн е тешко елегантен според современите стандарди, предноста на концептот е тоа што обезбедува висока специфична потисна сила - односно ја извлекува максималната количина на енергија од изворот на гориво (во во овој случајнуклеарни бомби) со минимална цена. Дополнително, овој концепт теоретски може да постигне многу големи брзини, некои проценуваат до 5% од брзината на светлината (5,4 x 107 km/h).

Се разбира, овој проект има неизбежни недостатоци. Од една страна, брод со оваа големина ќе биде исклучително скап за изградба. Дајсон процени во 1968 година дека вселенското летало Орион водородни бомбиби тежел помеѓу 400.000 и 4.000.000 метрички тони. А најмалку три четвртини од таа тежина би дошле од нуклеарни бомби, од кои секоја тежи околу еден тон.

Конзервативните пресметки на Дајсон покажаа дека вкупните трошоци за изградба на Орион би биле 367 милијарди долари. Прилагодено за инфлацијата, оваа сума изнесува 2,5 трилиони долари, што е доста. Дури и со најконзервативните проценки, уредот ќе биде исклучително скап за производство.

Тука е и малото прашање со радијацијата што ќе ја емитува, а да не зборуваме за нуклеарниот отпад. Се верува дека тоа е причината зошто проектот беше укинат како дел од договорот за забрана на делумна тестови од 1963 година, кога светските влади се обидоа да го ограничат нуклеарното тестирање и да го запрат прекумерното ослободување на радиоактивни падови во атмосферата на планетата.

Фузија ракети

Друга можност за користење на нуклеарната енергија е преку термонуклеарни реакции за да се произведе потисок. Во овој концепт, енергијата би се создала со запалување на пелети од мешавина од деутериум и хелиум-3 во реакциона комора со инерцијално затворање користејќи електронски зраци (слично на она што се прави во Националната постројка за палење во Калифорнија). Значи термо нуклеарен реакторби експлодирал 250 пелети во секунда, создавајќи високоенергетска плазма која потоа би била пренасочена во млазницата, создавајќи потисок.

Проектот Дедалус никогаш не ја виде светлината на денот

Како ракета која се потпира на нуклеарен реактор, овој концепт има предности во однос на ефикасноста на горивото и специфичен импулс. Се проценува дека брзината ќе достигне 10.600 km/h, што е далеку над ограничувањата на брзината на конвенционалните ракети. Покрај тоа, оваа технологија беше опширно проучувана во текот на изминатите неколку децении и беа дадени многу предлози.

На пример, помеѓу 1973 и 1978 година, Британското меѓупланетарно друштво спроведе студија за изводливоста на проектот Дедалус. Повикувајќи се на современото знаење и технологијата на фузија, научниците повикаа на изградба на научна сонда без екипаж во две фази, која би можела да стигне до ѕвездата на Барнард (5,9 светлосни години од Земјата) во текот на човечкиот живот.

Првата фаза, најголемата од двете, ќе работи 2,05 години и ќе го забрза леталото до 7,1% од брзината на светлината. Потоа оваа фаза се фрла, втората се запали, а уредот забрзува до 12% од брзината на светлината за 1,8 години. Потоа се исклучува моторот од втората фаза, а бродот лета 46 години.

Се согласувам, изгледа многу убаво!

Проектот Дедалус проценува дека на мисијата би и биле потребни 50 години за да стигне до ѕвездата на Барнард. Ако до Проксима Кентаури, истиот брод ќе стигне таму за 36 години. Но, се разбира, проектот вклучува многу нерешени прашања, особено нерешливи со користење на модерна технологија - а повеќето од нив сè уште не се решени.

На пример, практично нема хелиум-3 на Земјата, што значи дека ќе треба да се ископува на друго место (најверојатно на Месечината). Второ, реакцијата што го придвижува апаратот бара емитираната енергија значително да ја надмине енергијата потрошена за започнување на реакцијата. И иако експериментите на Земјата веќе ја надминаа „неповолната точка“, сè уште сме далеку од обемот на енергија што може да напојува меѓуѕвездено вселенско летало.

Трето, останува прашањето за цената на таков брод. Дури и според скромните стандарди на беспилотното возило Project Daedalus, целосно опремено возило би тежело 60.000 тони. За да ви дадеме идеја, бруто тежината на NASA SLS е нешто повеќе од 30 метрички тони, а само лансирањето ќе чини 5 милијарди долари (проценки за 2013 година).

Накратко, ракетата е вклучена нуклеарна фузијаНе само што би било премногу скапо да се изгради, туку ќе бара и ниво на реактор за фузија далеку над нашите можности. Icarus Interstellar, меѓународна организација на граѓани научници (од кои некои работеле за НАСА или ЕСА), се обидува да го оживее концептот со проектот Icarus. Формирана во 2009 година, групата се надева дека ќе го овозможи движењето за фузија (и повеќе) во догледна иднина.

Фузија рамџет

Исто така познат како Bussard ramjet, моторот првпат бил предложен од физичарот Роберт Бусард во 1960 година. Во неговото јадро, тоа е подобрување на стандардната термонуклеарна ракета, која користи магнетни полињаза да се компресира водородното гориво до точката на активирање на фузија. Но, во случај на млаз млаз, огромна електромагнетна инка вшмукува водород од меѓуѕвездениот медиум и го исфрла во реакторот како гориво.

Како што возилото добива брзина, реактивната маса влегува во ограничено магнетно поле, кое го компресира додека не започне термонуклеарната фузија. Магнетното поле потоа насочува енергија во млазницата на ракетата, забрзувајќи го леталото. Бидејќи ниту еден резервоар за гориво нема да го забави, фузијата може да достигне брзини од 4% од брзината на светлината и да патува насекаде во галаксијата.

Сепак, има многу потенцијални негативни страни на оваа мисија. На пример, проблемот со триење. Леталото се потпира на висока стапка на собирање гориво, но исто така ќе наиде на големи количини меѓуѕвезден водород и ќе ја изгуби брзината - особено во густите области на галаксијата. Второ, во вселената има малку деутериум и тритиум (кои се користат во реакторите на Земјата), а синтезата на обичниот водород, кој го има во изобилство во вселената, сè уште не е во наша контрола.

Сепак, научната фантастика се заљуби во овој концепт. Најмногу познат примере можеби франшизата Star Trek која користи „Bussard Collectors“. Во реалноста, нашето разбирање за реакторите за фузија не е ни приближно добро како што би сакале.

Ласерско едро

Сончевите едра веќе долго време се разгледуваа ефективен начиносвојување на Сончевиот систем. Покрај фактот што се релативно едноставни и евтини за производство, тие имаат и голема предност: не бараат гориво. Наместо да користи ракети на кои им треба гориво, едрото користи радијационен притисок од ѕвездите за да ги придвижи ултра тенките огледала до големи брзини.

Меѓутоа, во случај на меѓуѕвездено патување, таквото едро би требало да се придвижува со фокусирани зраци на енергија (ласерски или микробранови) за да се забрза до брзината на светлината. Концептот првпат беше предложен од Роберт Форвард во 1984 година, физичар во лабораторијата за авиони Хјуз.

Што има многу во вселената? Така е - сончева светлина

Неговата идеја ги задржува предностите на соларното едро со тоа што не бара гориво на бродот, а исто така и дека ласерската енергија не се расфрла на далечина на ист начин како и сончевото зрачење. Така, иако на ласерското едро ќе му треба извесно време да се забрза до брзината на светлината, последователно ќе биде ограничена само од брзината на самата светлина.

Според студијата од 2000 година на Роберт Фрисби, директор за истражување на напредни концепти за погон во Лабораторијата за млазен погон на НАСА, ласерското едро би забрзало до половина од брзината на светлината за помалку од една деценија. Тој исто така пресметал дека едро со дијаметар од 320 километри може да стигне до Проксима Кентаур за 12 години. Во меѓувреме, едрото со пречник од 965 километри ќе пристигне за само 9 години.

Сепак, таквото едро ќе мора да биде изградено од напредни композитни материјали за да се избегне топење. Што ќе биде особено тешко со оглед на големината на едрото. Трошоците се уште полоши. Според Фризби, ласерите ќе бараат постојан проток од 17.000 теравати енергија, што е приближно она што целиот свет го троши за еден ден.

Мотор против материја

Љубителите на научната фантастика добро знаат што е антиматерија. Но, ако сте заборавиле, антиматеријата е супстанца составена од честички кои имаат иста маса како и обичните честички, но спротивен полнеж. Антиматеријален мотор е хипотетички мотор кој се потпира на интеракциите помеѓу материјата и антиматеријата за да генерира енергија или потисок.

Хипотетички мотор против материја

Накратко, моторот против материјата користи водород и антиводородни честички кои се судираат едни со други. Енергијата што се емитува за време на процесот на уништување е споредлива по волумен со енергијата на експлозијата на термонуклеарна бомба придружена со проток на субатомски честички - пиони и миони. Овие честички, кои патуваат со една третина од брзината на светлината, се пренасочуваат во магнетна млазница и создаваат потисок.

Предноста на оваа класа на ракети е што поголемиот дел од масата на смесата материја/антиматерија може да се претвори во енергија, што резултира со висока енергетска густина и специфичен импулс супериорен во однос на која било друга ракета. Покрај тоа, реакцијата на уништување може да ја забрза ракетата до половина од брзината на светлината.

Оваа класа на ракети ќе бидат најбрзите и енергетски најефикасните можни (или невозможни, но предложени). Додека конвенционалните хемиски ракети бараат тони гориво за да го придвижат вселенското летало до неговата дестинација, моторот против материја ќе ја заврши истата работа со само неколку милиграми гориво. Взаемното уништување на половина килограм водород и антиводородни честички ослободува повеќе енергија отколку водородна бомба од 10 мегатони.

Токму поради оваа причина Институтот за напредни концепти на НАСА ја истражува оваа технологија како можност за идни мисии на Марс. За жал, кога се разгледуваат мисиите до блиските ѕвездени системи, количината на потребното гориво расте експоненцијално и трошоците стануваат астрономски (без игра на зборови).

Како изгледа уништувањето?

Според извештајот подготвен за 39-та Заедничка конференција и изложба за погон на AIAA/ASME/SAE/ASEE, за ракета со антиматерија во две фази ќе бидат потребни повеќе од 815.000 метрички тони погонско гориво за да стигне до Проксима Кентаур за 40 години. Тоа е релативно брзо. Но цената...

Иако еден грам антиматерија произведува неверојатно количество енергија, за производство на само еден грам би биле потребни 25 милиони милијарди киловат-часови енергија и би чинел трилион долари. Во моментов, вкупната количина на антиматерија што ја создале луѓето е помала од 20 нанограми.

И дури и кога би можеле евтино да произведуваме антиматерија, ќе ни треба огромен брод што ќе може да ја собере потребната количина на гориво. Според извештајот на д-р Дарел Смит и Џонатан Веби од Аеронаутичкиот универзитет Ембри-Ридл во Аризона, меѓуѕвезденото вселенско летало напојуван од антиматерија би можело да достигне брзина од 0,5 пати поголема од брзината на светлината и да достигне Проксима Кентаур за нешто повеќе од 8 години. Сепак, самиот брод би тежел 400 тони и барал 170 тони гориво против материја.

Можен начин да се заобиколи ова би било да се создаде сад што ќе создаде антиматерија и потоа ќе ја користи како гориво. Овој концепт, познат како Вакуум до антиматерија ракета меѓуѕвезден истражувачки систем (VARIES), беше предложен од Ричард Аубаузи од Icarus Interstellar. Врз основа на идејата за рециклирање на самото место, возилото VARIES би користело големи ласери (напојувани од огромни соларни панели) за да создадат честички против материја кога ќе се отпуштат во празен простор.

Слично на концептот на фузија рамџет, овој предлог го решава проблемот со транспортот на горивото со негово извлекување директно од вселената. Но, повторно, цената на еден таков брод ќе биде исклучително висока ако го изградиме нашиве современи методи. Едноставно не можеме да создадеме антиматерија во огромни размери. Исто така, треба да се реши проблем со радијацијата, бидејќи уништувањето на материјата и антиматеријата произведува изливи на високоенергетски гама зраци.

Тие не само што претставуваат опасност за екипажот, туку и за моторот за да не се распаднат во субатомски честички под влијание на сето тоа зрачење. Накратко, моторот против материја е целосно непрактичен со оглед на нашата сегашна технологија.

Alcubierre Warp Drive

Обожавателите на научната фантастика без сомнение се запознаени со концептот на warp drive (или Alcubierre drive). Предложена од мексиканскиот физичар Мигел Алкубиер во 1994 година, идејата беше обид да се замисли моменталното движење во вселената без да се наруши Ајнштајновата теорија за специјална релативност. Накратко, овој концепт вклучува истегнување на ткаенината на време-просторот во бран, што теоретски би предизвикало собирање на просторот пред објектот и проширување на просторот зад него.

Објектот во овој бран (нашиот брод) ќе може да го вози овој бран, наоѓајќи се во „искривен меур“, со брзина многу поголема од релативистичката. Бидејќи бродот не се движи во самиот меур, туку го носи тој, законите на релативноста и простор-времето нема да бидат прекршени. Во суштина, овој метод не вклучува движење побрзо од брзината на светлината во локална смисла.

Тој е „побрз од светлината“ само во смисла дека бродот може да стигне до својата дестинација побрзо од зрак светлина што патува надвор од меурот на искривување. Под претпоставка дека леталото е опремено со системот Alcubierre, ќе стигне до Проксима Кентаур за помалку од 4 години. Затоа, кога станува збор за теоретско меѓуѕвездено вселенско патување, ова е убедливо најперспективната технологија во однос на брзината.

Се разбира, целиот овој концепт е крајно контроверзен. Меѓу аргументите против, на пример, е тоа што не ја зема предвид квантната механика и може да се побие (како квантната гравитација на јамка). Пресметките на потребната количина на енергија, исто така, покажаа дека погонот за искривување би бил премногу незаситен. Други несигурности ја вклучуваат безбедноста на таков систем, влијанија на време-просторот на дестинацијата и прекршување на каузалноста.

Меѓутоа, во 2012 година, научникот на НАСА, Харолд Вајт, објави дека, заедно со неговите колеги, моторот Алкубиер. Вајт изјави дека изградиле интерферометар кој ќе ги долови просторните нарушувања предизвикани од проширувањето и контракцијата на време-просторот во метриката Алкубиер.

Во 2013 година, Лабораторијата за млазен погон ги објави резултатите од испитувањата на теренот на искривување спроведени во вакуумски услови. За жал, резултатите се сметаа за „неубедливи“. На долг рок, може да откриеме дека метриката Алкубиер прекршува еден или повеќе основни закони на природата. И дури и ако неговата физика се покаже точна, нема гаранција дека системот Alcubierre може да се користи за лет.

Во принцип, сè е како и обично: сте родени премногу рано за да патувате до најблиската ѕвезда. Меѓутоа, ако човештвото почувствува потреба да изгради „меѓуѕвездена арка“ која ќе содржи самоодржлива човечкото општество, ќе бидат потребни околу сто години за да се стигне до Проксима Кентаур. Доколку, се разбира, сакаме да инвестираме во ваков настан.

Во однос на времето, сите достапни методи се чини дека се крајно ограничени. И додека поминувањето стотици илјади години патувајќи до најблиската ѕвезда може да биде од мал интерес за нас кога нашиот сопствен опстанок е во прашање, како што напредува вселенската технологија, методите ќе останат крајно непрактични. До моментот кога нашата арка ќе стигне до најблиската ѕвезда, нејзината технологија ќе стане застарена, а самото човештво можеби веќе нема да постои.

Значи, освен ако не направиме голем пробив во фузија, антиматерија или ласерска технологија, ќе бидеме задоволни со истражување на сопствениот Сончев систем.

Колку е растојанието од Земјата до најблиската ѕвезда, Прокси Кентаур?

1. Размислете - 3,87 светлосни години * за 365 дена * 86400 (број на секунди во еден ден) * 300.000 (брзина на светлината km/s) = (приближно) како Владимир Устинов, а нашето Сонце е само 150 милиони km
2. Можеби има ѕвезди поблиску (сонцето не се брои), но тие се многу мали (бело џуџе, на пример), но сè уште не се откриени. 4 светлосни години се уште се многу далеку (((((((
3. Најблиската ѕвезда од Сонцето, Проксима Кентаури. Неговиот дијаметар е седум пати помал од оној на сонцето, а истото важи и за неговата маса. Неговата сјајност е 0,17% од сјајноста на Сонцето, или само 0,0056% во спектарот видлив за човечкото око. Ова го објаснува фактот дека не може да се види со голо око, и фактот дека е откриен дури во 20 век. Растојанието од Сонцето до оваа ѕвезда е 4,22 светлосни години. Што според космичките стандарди е речиси блиску. На крајот на краиштата, дури и гравитацијата на нашето Сонце се протега на приближно половина од ова растојание! Сепак, за човештвото, ова растојание е навистина огромно. Растојанието на планетарните размери се мерат во светлосни години. Колку далеку светлината ќе помине во вакуум за 365 дена? Оваа вредност е 9.640 милијарди километри. За да ги разберете растојанијата, еве неколку примери. Растојанието од Земјата до Месечината е 1,28 светлосни секунди, а со модерна технологија патувањето трае 3 дена. Помеѓу планетите на нашиот Сончев систем, растојанијата варираат од 2,3 светлосни минути до 5,3 светлосни часови. Со други зборови, најдолгото патување ќе трае нешто повеќе од 10 години на вселенско летало без екипаж. Сега да размислиме колку време ни треба да летаме до Проксима Кентаур. Актуелен шампион во брзина е беспилотното летало Helios 2. Неговата брзина е 253.000 km/h или 0,02334% од брзината на светлината. Откако пресметавме, дознаваме дека ќе ни бидат потребни 18.000 години да стигнеме до најблиската ѕвезда. На сегашното ниво на развој на технологијата, можеме да обезбедиме работа на вселенско летало само 50 години.
4. Тешко е да се замислат растојанија користејќи бројки. Ако нашето сонце се сведе на големина на глава од кибрит, тогаш растојанието до најблиската ѕвезда ќе биде приближно 1 километар
5. Проксима Кентаур е оддалечен приближно 40.000.000.000.000 km... 4,22 светлосни години.. Алфа Кентаур е оддалечен 4,37 светлосни години. на годината…
6. 4 светлосни години (приближно 37.843.200.000.000 km)
7. Нешто збунуваш драг колега. Најблиската ѕвезда е Сонцето. 8 минути и малку без свети светло :)
8. До Проксима: 4,22 (+- 0,01) светлосни години. Или 1,295 (+-0,004) парсек. Преземено од овде.
9. до Проксима Кентаури 4,2 светлосни години е 41.734.219.479.449.6 km, ако 1 светлосна година е 9.460.528.447.488 km
10. 4,5 светлосни години (1 парсек?)
11. Во Универзумот има ѕвезди кои се толку далеку од нас што дури немаме можност да ја знаеме нивната оддалеченост или да го одредиме нивниот број. Но, колку е оддалечена најблиската ѕвезда од Земјата?

    Растојанието од Земјата до Сонцето е 150.000.000 километри. Бидејќи светлината патува со 300.000 км/сек, од Сонцето до Земјата и се потребни 8 минути.

    Најблиски ѕвезди до нас се Проксима Кентаур и Алфа Кентаур. Растојанието од нив до Земјата е 270.000 пати поголемо од растојанието од Сонцето до Земјата. Односно, растојанието од нас до овие ѕвезди е 270.000 пати повеќе од 150.000.000 километри! На нивната светлина и се потребни 4,5 години за да стигне до Земјата.

    Растојанието до ѕвездите е толку големо што беше неопходно да се развие единица за мерење на ова растојание. Тоа се нарекува светлосна година. Ова е растојанието што светлината го поминува за една година. Ова е приближно 10 трилиони километри (10.000.000.000.000 км). Растојанието до најблиската ѕвезда го надминува ова растојание за 4,5 пати.

    Од сите ѕвезди на небото, само 6000 можат да се видат без телескоп, со голо око. Не сите од овие ѕвезди се видливи од ОК.

    Всушност, гледајќи во небото и набљудувајќи ги ѕвездите, ги има малку повеќе од илјада. И со моќен телескоп можете да откриете многу, многу пати повеќе.

> > Колку време ќе биде потребно за патување до најблиската ѕвезда?

Пронајди, колку долго да лета до најблиската ѕвезда: најблиската ѕвезда до Земјата после Сонцето, растојание до Проксима Кентаур, опис на лансирања, нови технологии.

Современото човештво троши напори за истражување на својот роден сончев систем. Но, дали можеме да одиме на извидување кај соседна ѕвезда? И колку Колку време ќе биде потребно за патување до најблиската ѕвезда?? Ова може да се одговори многу едноставно, или можете да навлезете подлабоко во областа на научната фантастика.

Зборувајќи од перспектива на денешната технологија, реалните бројки ќе ги исплашат ентузијастите и сонувачите. Да не заборавиме дека растојанијата во вселената се неверојатно огромни и нашите ресурси се сè уште ограничени.

Најблиската ѕвезда до планетата Земја е . Ова е средниот претставник на главната низа. Но, има многу соседи концентрирани околу нас, па сега е можно да се создаде цела мапа на правци. Но, колку време е потребно за да се стигне таму?

Која ѕвезда е најблиска

Најблиската ѕвезда до Земјата е Проксима Кентаури, така што засега вашите пресметки треба да ги базирате на нејзините карактеристики. Тој е дел од тројниот систем Алфа Кентаури и е оддалечен од нас на растојание од 4,24 светлосни години. Станува збор за изолирано црвено џуџе кое се наоѓа на 0,13 светлосни години од двојната ѕвезда.

Веднаш штом ќе се појави темата за меѓуѕвезденото патување, сите веднаш размислуваат за брзината на искривување и скокање во црвоточини. Но, сите тие се или недостижни или апсолутно невозможни. За жал, секоја мисија на далечина ќе трае повеќе од една генерација. Да ја започнеме анализата со најбавните методи.

Колку време ќе биде потребно за да се патува до најблиската ѕвезда денес?

Лесно е да се направат пресметки врз основа на постоечката опрема и границите на нашиот систем. На пример, мисијата Нови хоризонти користеше 16 мотори кои работеа на хидразински монопропелант. Беа потребни 8 часа и 35 минути за да се стигне до. Но, мисијата SMART-1 беше заснована на јонски мотори и беа потребни 13 месеци и две недели за да стигне до сателитот на земјата.

Значи имаме неколку опции возилото. Покрај тоа, може да се користи како џиновска гравитациска прашка. Но, ако планираме да патуваме толку далеку, треба да ги провериме сите можни опции.

Сега не зборуваме само за постоечките технологии, туку и за оние кои во теорија можат да се создадат. Некои од нив се веќе тестирани на мисии, додека други се само во форма на цртежи.

Јонска сила

Ова е најбавниот метод, но економичен. Пред само неколку децении, јонскиот мотор се сметаше за фантастичен. Но, сега се користи во многу уреди. На пример, мисијата SMART-1 стигна до Месечината со нејзина помош. Во овој случај беше искористена опцијата со соларни панели. Така, тој потрошил само 82 килограми ксенонско гориво. Овде победуваме во ефикасност, но дефинитивно не во брзина.

За прв пат, јонскиот мотор беше искористен за Deep Space 1, летајќи до (1998). Уредот користел ист тип на мотор како SMART-1, користејќи само 81,5 kg погонско гориво. Во текот на 20 месеци патување, тој успеа да забрза до 56.000 km/h.

Типот на јони се смета за многу поекономичен од ракетната технологија бидејќи потисокот по единица маса на експлозив е многу поголем. Но, потребно е многу време да се забрза. Доколку се планира да се користат за патување од Земјата до Проксима Кентаури, би било потребно многу ракетно гориво. Иако можете да ги земете претходните индикатори како основа. Значи, ако уредот се движи со брзина од 56.000 km/h, тогаш ќе помине растојание од 4,24 светлосни години во 2.700 човечки генерации. Така што е малку веројатно да се користи за мисија на летање со екипаж.

Се разбира, ако го наполните со огромна количина гориво, можете да ја зголемите брзината. Но, времето на пристигнување сепак ќе одземе стандарден човечки живот.

Помош од гравитацијата

Ова е популарен метод бидејќи ви овозможува да користите орбита и планетарна гравитација за да ја промените патеката и брзината. Често се користи за патување до гасните гиганти за да се зголеми брзината. Маринер 10 го проба ова за прв пат. Тој се потпираше на гравитацијата на Венера за да стигне (февруари 1974 година). Во 1980-тите, Војаџер 1 ги користеше месечините на Сатурн и Јупитер за да забрза до 60.000 km/h и да влезе во меѓуѕвездениот простор.

Но, рекордер за брзината постигната со помош на гравитацијата беше мисијата Хелиос-2, која тргна да го проучува меѓупланетарниот медиум во 1976 година.

Поради високата ексцентричност на 190-дневната орбита, уредот можеше да забрза до 240.000 km/h. За таа цел се користеше исклучиво сончева гравитација.

Па, ако го испратиме Војаџер 1 со 60.000 km/h, ќе треба да чекаме 76.000 години. За Хелиос 2, ова би траело 19.000 години. Побрзо е, но не доволно брзо.

Електромагнетен погон

Постои уште еден начин - радиофреквентен резонантен мотор (EmDrive), предложен од Роџер Шавир во 2001 година. Се заснова на фактот дека електромагнетните микробранови резонатори можат да ја претворат електричната енергија во потисок.

Додека конвенционалните електромагнетни мотори се дизајнирани да придвижуваат специфичен тип на маса, овој не користи реакциона маса и не произведува насочено зрачење. Овој тип е дочекан со огромна количина на скептицизам бидејќи го прекршува законот за зачувување на импулсот: системот на импулс во системот останува константен и се менува само под влијание на силата.

Но, неодамнешните експерименти полека ги освојуваат поддржувачите. Во април 2015 година, истражувачите објавија дека успешно го тестирале дискот во вакуум (што значи дека може да функционира во вселената). Во јули тие веќе ја изградија својата верзија на моторот и открија забележлив потисок.

Во 2010 година, Хуанг Јанг започна серија написи. Таа ја заврши последната работа во 2012 година, каде што пријави поголема влезна моќност (2,5 kW) и тестирани услови на потисок (720 mN). Во 2014 година, таа додаде и некои детали за употребата на внатрешни температурни промени кои ја потврдија функционалноста на системот.

Според пресметките, уред со таков мотор може да лета до Плутон за 18 месеци. Ова се важни резултати, бидејќи претставуваат 1/6 од времето поминато на New Horizons. Звучи добро, но и покрај тоа, патувањето до Проксима Кентаур би траело 13.000 години. Покрај тоа, сè уште немаме 100% доверба во неговата ефикасност, така што нема смисла да започнеме со развој.

Нуклеарна топлинска и електрична опрема

НАСА веќе со децении го истражува нуклеарниот погон. Реакторите користат ураниум или деутериум за загревање на течниот водород, трансформирајќи го во јонизиран водороден гас (плазма). Потоа се испраќа низ ракетната млазница за да генерира потисок.

Во нуклеарната ракетна централа се наоѓа истиот оригинален реактор, кој ја трансформира топлината и енергијата во електрична енергија. Во двата случаи, ракетата се потпира на нуклеарна фисија или фузија за да генерира погон.

Во споредба со хемиските мотори, добиваме голем број на предности. Да почнеме со неограничена густина на енергија. Покрај тоа, загарантирана е поголема влечна сила. Ова би ја намалило потрошувачката на гориво, што би ја намалило масата на лансирање и трошоците за мисијата.

Досега немаше ниту еден лансиран нуклеарен термички мотор. Но, има многу концепти. Тие се движат од традиционални цврсти дизајни до оние базирани на течно или гасно јадро. И покрај сите овие предности, најкомплексниот концепт постигнува максимален специфичен импулс од 5000 секунди. Ако користите таков мотор за да патувате кога планетата е оддалечена 55.000.000 km (позиција „опозиција“), ќе бидат потребни 90 дена.

Но, ако го испратиме до Проксима Кентаур, ќе бидат потребни векови за да се забрза за да достигне брзина на светлината. После тоа, ќе бидат потребни неколку децении да се патува и уште векови за да се забави. Општо земено, периодот е намален на илјада години. Одлично за меѓупланетарни патувања, но сепак не е добро за меѓуѕвездено патување.

Во теорија

Веројатно веќе сте го сфатиле тоа модерни технологииприлично бавно за да помине толку долги растојанија. Ако сакаме да го постигнеме ова за една генерација, тогаш треба да дојдеме до нешто пробив. И ако црвичките сè уште собираат прашина на страниците книги за фантазија, тогаш имаме неколку реални идеи.

Движење на нуклеарни импулси

Станислав Улам бил вклучен во оваа идеја уште во 1946 година. Проектот започна во 1958 година и продолжи до 1963 година под името Орион.

Орион планираше да ја искористи моќта на импулсивни нуклеарни експлозии за да создаде силен удар со висок специфичен импулс. Односно, имаме голем вселенски брод со огромна понуда на термонуклеарни боеви глави. За време на падот, ние користиме детонациски бран на задната платформа („туркач“). По секоја експлозија, подлогата за туркање ја апсорбира силата и го претвора потисокот во импулс.

Нормално, во модерен светМетодот е лишен од благодат, но го гарантира потребниот импулс. Според прелиминарните проценки, во овој случај е можно да се постигне 5% од брзината на светлината (5,4 x 10 7 km/h). Но, дизајнот страда од недостатоци. Да почнеме со фактот дека таков брод би бил многу скап, а би тежел 400.000-4000.000 тони. Покрај тоа, ¾ од тежината е претставена со нуклеарни бомби (секоја од нив достигнува 1 метрички тон).

Вкупната цена на лансирањето во тоа време би се зголемила на 367 милијарди долари (денес - 2,5 трилиони долари). Тука е и проблемот со радијацијата и создадениот нуклеарен отпад. Се верува дека токму поради тоа проектот бил прекинат во 1963 година.

Нуклеарна фузија

Овде се користат термонуклеарни реакции, поради што се создава потисок. Енергијата се произведува кога пелети од деутериум/хелиум-3 се запалат во одделот за реакција преку инерцијално затворање со помош на електронски зраци. Таквиот реактор би детонирал 250 пелети во секунда, создавајќи плазма со висока енергија.

Овој развој заштедува гориво и создава посебен поттик. Достижна брзина е 10.600 km (многу побрзо од стандардните ракети). Неодамна, сè повеќе луѓе се заинтересирани за оваа технологија.

Во 1973-1978 г. Британското меѓупланетарно друштво создаде физибилити студија, Проект Дедалус. Се засноваше на современото знаењетехнологија на фузија и присуство на двостепена беспилотна сонда која би можела да стигне до ѕвездата на Барнард (5,9 светлосни години) за еден животен век.

Првата етапа ќе работи 2,05 години и ќе го забрза бродот до 7,1% од брзината на светлината. Потоа ќе се ресетира и моторот ќе стартува, зголемувајќи ја брзината на 12% за 1,8 години. По ова, моторот од втората фаза ќе запре и бродот ќе патува 46 години.

Генерално, бродот ќе стигне до ѕвездата за 50 години. Ако го испратите до Проксима Кентаур, времето ќе се намали на 36 години. Но, оваа технологија се соочи и со пречки. Да почнеме со фактот дека хелиум-3 ќе треба да се ископува на Месечината. А реакцијата што го напојува вселенското летало бара ослободената енергија да ја надмине енергијата што се користи за негово лансирање. И иако тестирањето помина добро, сè уште го немаме потребниот тип на енергија што може да напојува меѓуѕвездено вселенско летало.

Па, да не заборавиме на парите. Едно лансирање на ракета од 30 мегатони ја чини НАСА 5 милијарди долари. Така, проектот Дедалус би тежел 60.000 мегатони. Дополнително, ќе биде потребен нов тип на термонуклеарен реактор, кој исто така не се вклопува во буџетот.

Рамџет мотор

Оваа идеја беше предложена од Роберт Бусард во 1960 година. Ова може да се смета за подобрена форма на нуклеарна фузија. Користи магнетни полиња за да го компресира водородното гориво додека не се активира фузијата. Но, тука се создава огромна електромагнетна инка, која го „откинува“ водородот од меѓуѕвездениот медиум и го исфрла во реакторот како гориво.

Бродот ќе добие брзина и ќе го принуди компримираното магнетно поле да го постигне процесот на термонуклеарна фузија. Потоа ќе ја пренасочи енергијата во форма на издувни гасови низ инјекторот на моторот и ќе го забрза движењето. Без користење на друго гориво, можете да достигнете 4% од брзината на светлината и да патувате до каде било во галаксијата.

Но, оваа шема има огромен број недостатоци. Проблемот со отпорот веднаш се појавува. Бродот треба да ја зголеми брзината за да акумулира гориво. Но, наидува на огромни количини на водород, па може да забави, особено кога ќе погоди густи региони. Покрај тоа, многу е тешко да се најдат деутериум и тритиум во вселената. Но, овој концепт често се користи во научната фантастика. Најпопуларен пример е Star Trek.

Ласерско едро

Со цел да се заштедат пари, соларните едра се користат многу долго за движење на возила низ Сончевиот систем. Тие се лесни и евтини и не бараат гориво. Едрото користи радијациски притисок од ѕвездите.

Но, за да се користи таков дизајн за меѓуѕвездено патување, тој мора да се контролира со фокусирани енергетски зраци (ласери и микробранови). Ова е единствениот начин да се забрза до точка блиска до брзината на светлината. Овој концепт беше развиен од Роберт Форд во 1984 година.

Заклучокот е дека сите придобивки од соларното едро остануваат. И иако на ласерот ќе му треба време да се забрза, границата е само брзината на светлината. Студија од 2000 година покажа дека ласерското едро може да забрза до половина од брзината на светлината за помалку од 10 години. Ако големината на едрото е 320 километри, тогаш ќе стигне до својата дестинација за 12 години. И ако го зголемите на 954 km, тогаш за 9 години.

Но, неговото производство бара употреба на напредни композити за да се избегне топење. Не заборавајте дека мора да достигне огромни димензии, па цената ќе биде висока. Покрај тоа, ќе треба да потрошите пари за создавање моќен ласер кој би можел да обезбеди контрола при толку големи брзини. Ласерот троши постојана струја од 17.000 теравати. Значи, разбирате, ова е количината на енергија што целата планета ја троши во еден ден.

Антиматерија

Ова е материјал претставен со античестички кои достигнуваат иста маса како и обичните, но имаат спротивен полнеж. Таквиот механизам би ја искористил интеракцијата помеѓу материјата и антиматеријата за да генерира енергија и да создаде потисок.

Во принцип, таков мотор користи водород и антиводородни честички. Покрај тоа, во таква реакција се ослободува иста количина на енергија како во термонуклеарна бомба, како и бран од субатомски честички кои се движат со 1/3 од брзината на светлината.

Предноста на оваа технологија е што поголемиот дел од масата се претвора во енергија, што ќе создаде поголема енергетска густина и специфичен импулс. Како резултат на тоа, ќе го добиеме најбрзиот и најекономичен вселенски брод. Ако конвенционалната ракета користи тони хемиско гориво, тогаш моторот со антиматерија троши само неколку милиграми за истите дејства. Оваа технологија би била одлична за патување до Марс, но не може да се примени на друга ѕвезда бидејќи количината на гориво се зголемува експоненцијално (заедно со трошоците).

Двостепена ракета против материја ќе бара 900.000 тони гориво за 40-годишен лет. Тешкотијата е што за да се извлече 1 грам антиматерија ќе бидат потребни 25 милиони милијарди киловат-часови енергија и повеќе од трилион долари. Во моментов имаме само 20 нанограми. Но, таков брод е способен да забрза до половина од брзината на светлината и да лета до ѕвездата Проксима Кентаур во соѕвездието Кентаур за 8 години. Но, тежи 400 Mt и троши 170 тони антиматерија.

Како решение за проблемот, тие предложија развој на „Систем за истражување на меѓуѕвездени ракети со вакуум антиматеријал“. Ова би можело да користи големи ласери кои создаваат честички на антиматерија кога се отпуштаат во празен простор.

Идејата се заснова и на користење гориво од вселената. Но, повторно доаѓа моментот на висока цена. Покрај тоа, човештвото едноставно не може да создаде толкаво количество антиматерија. Исто така, постои ризик од зрачење, бидејќи уништувањето на материја-антиматерија може да создаде изливи на високоенергетски гама зраци. Ќе биде неопходно не само да се заштити екипажот со специјални екрани, туку и да се опремат моторите. Затоа, производот е инфериорен во практичноста.

Alcubierre меур

Во 1994 година, тоа беше предложено од мексиканскиот физичар Мигел Алкубиер. Тој сакаше да создаде алатка која нема да ја наруши специјалната теорија на релативноста. Тоа сугерира истегнување на ткаенината на време-просторот во бран. Теоретски, ова ќе предизвика да се намали растојанието пред објектот и да се прошири растојанието зад него.

Брод фатен во бран ќе може да се движи подалеку од релативистичките брзини. Самиот брод нема да се движи во „балонот за искривување“, така што правилата за простор-време не важат.

Ако зборуваме за брзина, тогаш ова е „побрзо од светлината“, но во смисла дека бродот ќе стигне до својата дестинација побрзо од зрак светлина што го остава меурот. Пресметките покажуваат дека на дестинацијата ќе пристигне за 4 години. Ако размислиме за тоа во теорија, ова е најбрзиот метод.

Но, оваа шема не ја зема предвид квантната механика и е технички поништена од Теоријата на сè. Пресметките за количината на потребната енергија исто така покажаа дека ќе биде потребна исклучително огромна моќност. И сè уште не сме ја допреле безбедноста.

Меѓутоа, во 2012 година се зборуваше дека овој метод се тестира. Научниците тврдеа дека изградиле интерферометар кој може да открие нарушувања во вселената. Во 2013 година, Лабораторијата за млазен погон спроведе експеримент во вакуумски услови. Како заклучок, резултатите изгледаа неубедливи. Ако погледнете подлабоко, можете да разберете дека оваа шема прекршува еден или повеќе основни закони на природата.

Што следи од ова? Ако се надевавте дека ќе направите кружно патување до ѕвездата, шансите се неверојатно мали. Но, ако човештвото реши да изгради вселенска арка и да испрати луѓе на едновековно патување, тогаш сè е можно. Се разбира, ова е само разговор за сега. Но, научниците би биле поактивни во таквите технологии доколку нашата планета или систем се во реална опасност. Тогаш патувањето до друга ѕвезда би било прашање на опстанок.

Засега можеме само да сурфаме и да ги истражуваме пространствата на нашиот мајчин систем, надевајќи се дека во иднина ќе има нов начин, што овозможи да се имплементираат меѓуѕвездени транзити.