Tizimsiz pozitsiya. Eng yaqin yulduzga uchish uchun qancha vaqt ketadi? Eng yaqin yulduz yorug'lik yillarida qancha masofada joylashgan?

Qadim zamonlardan beri inson nigohini osmonga qaratgan, u erda minglab yulduzlarni ko'rgan. Ular uni maftun etib, o‘ylantirib qo‘yishdi. Asrlar davomida ular haqidagi bilimlar to'planib, tizimlashtirildi. Yulduzlar shunchaki yorug' nuqtalar emas, balki ulkan o'lchamdagi haqiqiy kosmik ob'ektlar ekanligi ma'lum bo'lgach, odamning orzusi bor edi - ularga uchish. Lekin birinchi navbatda ular qanchalik uzoqda ekanligini aniqlashimiz kerak edi.

Yerga eng yaqin yulduz

Teleskoplardan foydalanish va matematik formulalar olimlar bizning (quyosh tizimi ob'ektlaridan tashqari) kosmik qo'shnilargacha bo'lgan masofani hisoblashga muvaffaq bo'lishdi. Xo'sh, qaysi yulduz Yerga eng yaqin? Bu kichkina Proksima Kentavr bo'lib chiqdi. Bu Quyosh tizimidan taxminan to'rt yorug'lik yilidan ko'proq masofada joylashgan uch tizimning bir qismidir (ta'kidlash joizki, astronomlar boshqa o'lchov birligi - parsekdan ko'proq foydalanadilar). U proksima deb nomlangan, bu lotincha "eng yaqin" degan ma'noni anglatadi. Koinot uchun bu masofa ahamiyatsiz ko'rinadi, ammo kosmik kemasozlikning hozirgi darajasi bilan unga erishish uchun bir necha avlod odamlari kerak bo'ladi.

Proksima Kentavr

Osmonda bu yulduzni faqat teleskop orqali ko'rish mumkin. U Quyoshdan bir yuz ellik marta zaifroq porlaydi. Bundan tashqari, u ikkinchisidan sezilarli darajada kichikroq va uning sirt harorati ikki baravar past. Astronomlar bu yulduz va uning atrofida sayyoralar mavjudligini dargumon deb hisoblashadi. Va shuning uchun u erga uchishning ma'nosi yo'q. Uch tomonlama tizimning o'zi e'tiborga loyiq bo'lsa-da - bunday ob'ektlar koinotda unchalik keng tarqalgan emas. Ulardagi yulduzlar bir-birining atrofida g'alati orbitalarda aylanadi va ba'zan ular qo'shnisini "yutib yuborishadi".

Chuqur bo'shliq

Keling, koinotda hozirgacha topilgan eng uzoq ob'ekt haqida bir necha so'z aytaylik. Maxsus optik qurilmalardan foydalanmasdan ko'rinadiganlardan, bu, shubhasiz, Andromeda tumanligi. Uning yorqinligi taxminan chorak magnitudani tashkil qiladi. Va bu galaktikadagi Yerga eng yaqin yulduz bizdan, astronomlarning fikriga ko'ra, ikki million yorug'lik yili masofasida joylashgan. Aqlni hayratda qoldiradigan kattalik! Axir, biz buni ikki million yil avvalgidek ko'ramiz - o'tmishga nazar tashlash qanchalik oson! Ammo keling, "qo'shnilarimizga" qaytaylik. Bizga eng yaqin galaktika mitti galaktika boʻlib, uni Sagittarius yulduz turkumida kuzatish mumkin. U bizga shunchalik yaqinki, uni amalda o'ziga singdiradi! To'g'ri, unga uchish uchun hali sakson ming yorug'lik yili kerak bo'ladi. Bu koinotdagi masofalar! Magellan buluti haqida gapirishga arzimaydi. Bu sun'iy yo'ldosh Somon yo'li bizdan deyarli 170 million yorug'lik yili orqada.

Yerga eng yaqin yulduzlar

Quyoshga nisbatan yaqin bo'lgan ellik bir, ammo biz faqat sakkiztasini sanab o'tamiz. Shunday qilib, tanishing:

1. Yuqorida aytib o'tilgan Proxima Centauri. Masofa - to'rt yorug'lik yili, sinf M5.5 (qizil yoki jigarrang mitti).
2. Alpha Centauri A va B yulduzlari. Ular bizdan 4,3 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. D2 va K1 sinfidagi ob'ektlar. Alpha Centauri, shuningdek, Yerga eng yaqin yulduz bo'lib, harorati bizning Quyoshnikiga o'xshaydi.
3. Barnard yulduzi - uni "Uchish" deb ham atashadi, chunki u yuqori tezlikda harakat qiladi (boshqa kosmik jismlarga nisbatan). Quyoshdan 6 yorug'lik yili masofasida joylashgan. M3.8 ob'ekt sinfi. Osmonda uni Ophiuchus yulduz turkumida topish mumkin.
4. Wolf 359 7,7 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. Drako yulduz turkumidagi 16-kattalik ob'ekt. M5.8 sinf.
5. Lalande 1185 bizning tizimimizdan 8,2 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. M2.1 ob'ekt sinfida joylashgan. Kattaligi - 10.
6. Tau Ceti 8,4 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. M5,6 sinf yulduzi.
7. Sirius A va B tizimi sakkiz yarim yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. Yulduzlar sinfi A1 va DA.
8. Ross 154 Sagittarius yulduz turkumidagi. Quyoshdan 9,4 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. M sinf yulduzi 3.6.

Bu erda faqat bizdan o'n yorug'lik yili radiusida joylashgan kosmik ob'ektlar eslatib o'tilgan.

Quyosh

Biroq, osmonga qarab, biz Yerga eng yaqin yulduz hali ham Quyosh ekanligini unutamiz. Bu bizning tizimimizning markazi. Usiz Yerdagi hayot imkonsiz bo'lardi va bizning sayyoramiz ham shu yulduz bilan birga shakllangan. Shuning uchun u alohida e'tiborga loyiqdir. U haqida bir oz. Barcha yulduzlar singari, Quyosh ham asosan vodorod va geliydan iborat. Bundan tashqari, birinchisi doimo oxirgisiga aylanadi. Natijada, og'irroq elementlar ham hosil bo'ladi. Va yulduz qanchalik katta bo'lsa, ular shunchalik ko'p to'planadi.

Yoshi bo'yicha Yerga eng yaqin yulduz endi yosh emas, uning yoshi taxminan besh milliard yil. ~2,10 33 g, diametri - 1 392 000 kilometr. Sirtdagi harorat 6000 K ga etadi. Yulduzning o'rtasida u ko'tariladi. Quyosh atmosferasi uch qismdan iborat: toj, xromosfera va fotosfera.

Quyosh faolligi Yerdagi hayotga sezilarli ta'sir qiladi. Bunga iqlim, ob-havo va biosferaning holati bog'liq, deb ta'kidlanadi. Quyosh faolligining o'n bir yillik davriyligi haqida ma'lum.

Yevropa janubiy rasadxonasi (ESO) teleskoplari yordamida astronomlar yana bir ajoyib kashfiyot qilishga muvaffaq bo‘lishdi. Bu safar ular Yerga eng yaqin yulduz Proksima Sentavrni aylanib chiqadigan ekzosayyora mavjudligining aniq dalillarini topdilar. Proxima Centauri b deb nomlangan dunyo uzoq vaqtdan beri butun er yuzidagi olimlar tomonidan qidirib kelingan. Endi uning kashfiyoti tufayli uning o'z yulduzi atrofida aylanish davri (bir yil) 11 Yer kuni ekanligi va bu ekzosayyoraning sirt harorati suyuq suvni topish imkoniyatiga mos kelishi aniqlandi. Bu tosh dunyoning o'zi Yerdan bir oz kattaroq va yulduz kabi barcha kosmik ob'ektlarning bizga eng yaqiniga aylandi. Bundan tashqari, bu nafaqat Yerga eng yaqin ekzosayyora, balki hayotning mavjudligi uchun mos keladigan eng yaqin dunyo hamdir.

Proxima Centauri qizil mitti yulduz bo'lib, u bizdan 4,25 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan. Yulduz o'z nomini bir sababga ko'ra oldi - bu uning Yerga yaqinligining yana bir tasdig'idir, chunki proksima lotin tilidan "eng yaqin" deb tarjima qilingan. Bu yulduz Centauri yulduz turkumida joylashgan bo'lib, uning yorqinligi shunchalik zaifki, uni oddiy ko'z bilan sezish mutlaqo mumkin emas, bundan tashqari, u ancha yorqinroq yulduzlar juftligi a Centauri ABga juda yaqin.

2016 yilning birinchi yarmida Proxima Centauri muntazam ravishda Chilidagi 3,6 metrli teleskopga o'rnatilgan HARPS spektrografi, shuningdek, dunyoning boshqa teleskoplari bilan bir vaqtda o'rganildi. Yulduz “Pale Red Dot” kampaniyasi doirasida o‘rganildi, uning davomida London universiteti olimlari yulduzning orbitasida noma’lum ekzosayyora borligidan kelib chiqqan tebranishlarini o‘rganishdi. Ushbu dasturning nomi Quyosh tizimining uzoq masofalaridan Yerning mashhur tasviriga to'g'ridan-to'g'ri ishoradir. Keyin Karl Sagan bu rasmni (ko'k nuqta) deb nomladi. Proxima Centauri qizil mitti bo'lgani uchun dastur nomi o'zgartirildi.

Ekzosayyorani qidirishning ushbu mavzusi keng jamoatchilikning qiziqishini uyg'otgani sababli, olimlarning bu ishdagi yutuqlari 2016 yil yanvar o'rtalaridan aprelgacha dasturning shaxsiy veb-saytida va ijtimoiy tarmoqlarda doimiy ravishda ommaga e'lon qilindi. Ushbu hisobotlarga dunyoning turli burchaklaridan kelgan mutaxassislar tomonidan yozilgan ko'plab maqolalar qo'shildi.

“Biz bu yerda ekzosayyora borligi haqidagi dastlabki maslahatlarni oldik, ammo keyin maʼlumotlarimiz noaniq boʻlib chiqdi. O'shandan beri biz Evropa observatoriyasi va boshqa tashkilotlar yordamida kuzatishlarimizni yaxshilash uchun ko'p ishladik. Misol uchun, ushbu kampaniyani rejalashtirish taxminan ikki yil davom etdi ", - tadqiqot guruhi rahbari Guilhem Anglada-Eskude.

Pale Red Dot kampaniyasi ma'lumotlari ESO va boshqa observatoriyalarning oldingi kuzatuvlari bilan birgalikda ekzosayyora mavjudligining aniq signalini ko'rsatdi. Vaqti-vaqti bilan Proksima Sentavr Yerga soatiga 5 kilometr tezlikda yaqinlashib, bu oddiy odam tezligiga teng, keyin bir xil tezlikda uzoqlashishi juda aniq aniqlangan. Radial tezliklardagi o'zgarishlarning bu muntazam tsikli 11,2 kunlik davr bilan takrorlanadi. Olingan Doppler siljishlarini sinchkovlik bilan tahlil qilish Proksima Sentavridan 7 million kilometr uzoqlikda, Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofaning atigi 5 foizini tashkil etadigan massasi Yernikidan kamida 1,3 baravar ko'p bo'lgan sayyora mavjudligini ko'rsatdi. Umuman olganda, bunday aniqlash texnik jihatdan faqat so'nggi 10 yil ichida mumkin bo'ldi. Ammo, aslida, bundan oldin ham kichikroq amplitudali signallar aniqlangan. Biroq, yulduzlar silliq gaz to'plari emas va Proxima Centauri juda faol yulduzdir. Shu sababli, Proxima Centauri b ni aniq aniqlash yulduzning vaqt shkalasi bo'yicha daqiqalardan o'nlab yillargacha o'zgarishining batafsil tavsifini olgandan va yorug'lik o'lchagich teleskoplari yordamida uning yorqinligini nazorat qilgandan keyingina mumkin bo'ldi.

“Biz qabul qilgan signal biz aniqlagan narsaga zid kelmasligiga ishonch hosil qilish uchun maʼlumotlarni tekshirishda davom etdik. Bu yana 60 kun davomida har kuni amalga oshirildi. Birinchi o'n kundan keyin bizda ishonch paydo bo'ldi, 20 kundan keyin biz signalimiz kutilgandek bo'lganini angladik va 30 kundan keyin barcha ma'lumotlar Proxima Centauri b ekzosayyorasi kashf etilganini qat'iyan da'vo qildi, shuning uchun biz ushbu voqea haqida maqolalar tayyorlashni boshladik.

Proxima Centauri kabi qizil mittilar faol yulduzlardir va ularning orbitalarida ekzosayyora mavjudligini taqlid qilish uchun ko'plab hiyla-nayranglarga ega. Ushbu xatoni bartaraf etish uchun tadqiqotchilar Chilidagi San-Pedro-de-Atakami rasadxonasidagi ASH2 teleskopi va Las-Kumbres observatoriyasi teleskop tarmog‘i yordamida yulduz yorqinligidagi o‘zgarishlarni kuzatdilar. Yulduzning yorqinligi oshishi bilan radial tezliklar haqidagi ma'lumotlar yakuniy tahlildan chiqarib tashlandi.

Proxima Centauri b o'z yulduziga Quyosh atrofida Merkuriyga qaraganda ancha yaqinroq orbitada bo'lishiga qaramay, Proxima Centauri o'zi bizning yulduzimizga qaraganda ancha zaifroq. Natijada, kashf etilgan ekzosayyora aynan yulduz atrofida biz bilgan hayot mavjudligi uchun mos bo'lgan hududda joylashgan va uning sirtining taxminiy harorati suyuq suv mavjudligiga imkon beradi. Bunday mo''tadil orbitaga qaramay, uning yuzasidagi sharoitlarga ultrabinafsha nurlanish va yulduzning rentgen nurlari ta'sir qilishi mumkin, bu Quyoshning Yerga ta'siridan ancha kuchliroqdir.

Ushbu turdagi sayyoraning suyuq suvni qo'llab-quvvatlash va Yerga o'xshash hayotga ega bo'lish qobiliyati qizg'in, lekin asosan nazariy munozaralarga sabab bo'ladi. Hayotning mavjudligiga qarshi asosiy dalillar Proxima Centauri yaqinligi bilan bog'liq. Masalan, Proxima Centauri b da bir tomoni doimo yulduzga qaragan holda, bir yarmida abadiy tun, ikkinchisida esa abadiy kun bo'ladigan sharoitlar yaratilishi mumkin. Sayyora atmosferasi ham sekin bug'lanishi yoki kuchli ultrabinafsha va nurlar tufayli Yernikiga qaraganda murakkabroq kimyoga ega bo'lishi mumkin. rentgen nurlanishi, ayniqsa yulduz hayotining birinchi milliard yilida. Biroq, hozirgacha biron bir dalil qat'iy isbotlanmagan va ularni to'g'ridan-to'g'ri kuzatish dalillarisiz va sayyora atmosferasining aniq xususiyatlarini olmasdan yo'q qilish dargumon.

Ikki individual ishlar Proxima Centauri b ning yashashga yaroqliligiga va uning iqlimiga bag'ishlangan. Ma'lum bo'ldiki, bugungi kunda biz mavjudlikni inkor eta olmaymiz suyuq suv sayyorada, u holda u sayyora yuzasida faqat eng quyoshli hududlarda yoki sayyora yarim sharining doimo yulduzga qaragan mintaqasida (sinxron aylanish) yoki tropik zonada (3:2 rezonansli) mavjud bo'lishi mumkin. aylanish). Proksima Sentavr b ning yulduz atrofida tez harakati, Proksima Sentavrning kuchli nurlanishi va sayyoraning paydo bo‘lish tarixi uning iqlimini Yernikidan butunlay farq qilgan va Proksima Sentavr b ning umuman fasllarga ega bo‘lishi ehtimoldan yiroq emas.

Qanday bo'lmasin, bu kashfiyot hozirgi asboblar yordamida ham, Evropaning ekstremal teleskoplari kabi yirik teleskoplarning keyingi avlodi bilan ham keng ko'lamli keyingi kuzatishlarning boshlanishi bo'ladi. Katta teleskop(E-ELT). Keyingi yillarda Proxima Centauri b bo'ladi asosiy maqsad koinotning boshqa joylarida hayot izlash. Bu juda ramziy ma'noga ega, chunki Alpha Centauri tizimi insoniyatning boshqa yulduz tizimiga o'tishga birinchi urinishining maqsadi sifatida ham tanlangan. "Breakthrough Starshot" loyihasi "Breakthrough Initiatives" dasturi doirasida StarChip deb nomlangan engil yelkanli kosmik kemalar parki kontseptsiyasini ishlab chiqish bo'yicha tadqiqot va muhandislik loyihasidir. Ushbu turdagi kosmik kemalar Yerdan 4,37 yorug'lik yili uzoqlikdagi Alpha Centauri yulduz tizimiga yorug'lik tezligining 20-15 foizida, mos ravishda 20-30 yil va Yerni xabardor qilish uchun yana 4 yil davomida sayohat qila oladi. muvaffaqiyatli kelishi.

Xulosa qilib shuni ta'kidlashni istardimki, ekzosayyoralarni qidirishning ko'plab aniq usullari uning yulduz diskidan o'tishini va uning atmosferasidan yulduz yorug'ligini tahlil qilishga asoslangan. Hozirda Proxima Centauri b o'zining asosiy yulduzi diskidan o'tayotganiga oid hech qanday dalil yo'q va hodisani ko'rish imkoniyatlari hozircha ahamiyatsiz. Biroq olimlar kelajakda kuzatish asboblarining samaradorligi oshishiga umid qilishmoqda.

Hayotimizning qaysidir nuqtasida har birimiz shunday savol berdik: yulduzlarga uchish uchun qancha vaqt ketadi? Bir inson hayotida shunday parvoz qilish mumkinmi, bunday parvozlar kundalik hayot normasiga aylana oladimi? Kim so'raganiga qarab, bu murakkab savolga ko'plab javoblar mavjud. Ba'zilari oddiy, boshqalari esa murakkabroq. To'liq javob topish uchun juda ko'p narsani hisobga olish kerak.

Bu savolga javob juda oddiy emas

Afsuski, yo'q haqiqiy taxminlar Bunday javobni topishga yordam beradigan hech qanday yechim yo'q va bu futuristlar va yulduzlararo sayohat ishqibozlarini xafa qiladi. Biz xohlaymizmi yoki yo'qmi, kosmik juda katta (va murakkab) va bizning texnologiyamiz hali ham cheklangan. Ammo agar biz "uyamiz" ni tark etishga qaror qilsak, galaktikamizdagi eng yaqin yulduzlar tizimiga borishning bir necha yo'li bo'ladi.

Bizning Yerga eng yaqin yulduz Gertssprung-Russell "asosiy ketma-ketlik" sxemasiga ko'ra "o'rtacha" yulduzdir. Bu shuni anglatadiki, yulduz juda barqaror va etarli darajada ta'minlaydi quyosh nuri sayyoramizda hayot rivojlanishi uchun. Biz bilamizki, bizning quyosh sistemamiz yaqinida yulduzlar atrofida aylanadigan boshqa sayyoralar ham bor va bu yulduzlarning aksariyati biznikiga o'xshaydi.

Koinotda yashash mumkin bo'lgan dunyolar

Kelajakda, agar insoniyat quyosh tizimini tark etmoqchi bo'lsa, bizda juda ko'p yulduzlar tanlovi bo'ladi va ularning ko'pchiligi hayot uchun qulay sharoitlarga ega bo'lishi mumkin. Ammo biz qaerga boramiz va u erga qancha vaqt ketadi? Shuni yodda tutingki, bularning barchasi faqat taxminlar va hozirda yulduzlararo sayohat uchun ko'rsatmalar yo'q. Gagarin aytganidek, ketaylik!

Yuqorida aytib o'tilganidek, biznikiga eng yaqin yulduz quyosh sistemasi Bu Proxima Centauri va shuning uchun u bilan yulduzlararo missiyani rejalashtirishni boshlash juda mantiqiy. Alpha Centauri uch yulduz tizimining bir qismi, Proxima Yerdan 4,24 yorug'lik yili (1,3 parsek) uzoqlikda joylashgan. Alpha Centauri asosan tizimdagi uchta yulduzning eng yorqin yulduzi bo'lib, Yerdan 4,37 yorug'lik yili uzoqlikdagi yaqin ikkilik tizimning bir qismidir, Proksima Sentavr esa (uchlikning eng zaifi) ikkilik yulduzdan 0,13 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan izolyatsiya qilingan qizil mittidir. tizimi.

Garchi yulduzlararo sayohat haqidagi suhbatlar yodga “yorug‘lik tezligidan tezroq” (FSL) sayohatlar, ya’ni egrilik tezligi va chuvalchang teshigidan tortib subkosmik dvigatellargacha olib kelsa ham, bunday nazariyalar yoki eng yuqori daraja xayoliydir (kabi) yoki faqat ilmiy fantastikada mavjud. Chuqur kosmosdagi har qanday missiya avlodlar uchun davom etadi.

Shunday qilib, kosmik sayohatning eng sekin shakllaridan biridan boshlab, Proxima Centauri-ga borish uchun qancha vaqt ketadi?

Zamonaviy usullar

Kosmosda sayohat davomiyligini hisoblash masalasi, agar u bizning Quyosh sistemamizdagi mavjud texnologiyalar va jismlarni o'z ichiga olsa, ancha sodda. Masalan, 16 ta gidrazinli monopropellantli dvigatellar qo‘llaydigan texnologiyadan foydalanib, Oyga bor-yo‘g‘i 8 soatu 35 daqiqada yetib borish mumkin.

Bundan tashqari, Evropa kosmik agentligining SMART-1 missiyasi ham mavjud bo'lib, u Oyga ion qo'zg'atuvchisi yordamida harakat qildi. Ushbu inqilobiy texnologiya bilan, uning versiyasi "Dawn" kosmik zondi tomonidan Vestaga yetib borish uchun ham ishlatilgan, SMART-1 missiyasi Oyga yetib borish uchun bir yil, bir oy va ikki hafta davom etdi.

Ion tashuvchisi

Tez raketa kosmik kemasidan yoqilg'i tejamkor ion harakatiga qadar, bizda mahalliy fazoni aylanib chiqish uchun bir nechta variant mavjud - bundan tashqari, siz Yupiter yoki Saturnni ulkan gravitatsion slingshot sifatida ishlatishingiz mumkin. Biroq, agar biz biroz oldinga borishni rejalashtirsak, texnologiyaning kuchini oshirishimiz va yangi imkoniyatlarni o'rganishimiz kerak bo'ladi.

Mumkin bo'lgan usullar haqida gapirganda, biz mavjud texnologiyalarni o'z ichiga olgan yoki hali mavjud bo'lmagan, ammo texnik jihatdan mumkin bo'lganlar haqida gapiramiz. Ulardan ba'zilari, siz ko'rib turganingizdek, vaqt sinovidan o'tgan va tasdiqlangan, boshqalari esa hali ham savol ostida. Muxtasar qilib aytganda, ular hatto eng yaqin yulduzga sayohat qilish uchun mumkin bo'lgan, lekin juda ko'p vaqt talab qiladigan va moliyaviy jihatdan qimmat stsenariyni taqdim etadilar.

Ion harakati

Hozirgi vaqtda harakatlanishning eng sekin va eng tejamli shakli ionli harakatdir. Bir necha o'n yillar oldin, ion qo'zg'alish ilmiy fantastika narsasi hisoblanardi. Lekin ichida so'nggi yillar ion dvigatellarini qo'llab-quvvatlash texnologiyalari nazariyadan amaliyotga o'tdi va juda muvaffaqiyatli. Yevropa kosmik agentligining SMART-1 missiyasi Yerdan 13 oylik spiralda Oyga muvaffaqiyatli missiyaning namunasidir.

SMART-1 quyosh energiyasi bilan ishlaydigan ionli dvigatellardan foydalangan, ularda elektr energiyasi quyosh panellari tomonidan to'plangan va Hall effektli dvigatellarni quvvatlantirish uchun ishlatilgan. SMART-1ni Oyga yetkazish uchun atigi 82 kilogramm ksenon yoqilg‘isi kerak edi. 1 kilogramm ksenon yoqilg'isi 45 m / s delta-Vni ta'minlaydi. Bu harakatning o'ta samarali shakli, lekin u eng tez emas.

Ion qo'zg'alish texnologiyasidan foydalangan birinchi missiyalardan biri 1998 yilda Borrelli kometasiga Deep Space 1 missiyasi edi. DS1 shuningdek, ksenon ionli dvigateldan foydalangan va 81,5 kg yoqilg'i sarflagan. 20 oylik zarbadan so'ng, DS1 kometa uchib o'tish vaqtida 56 000 km/soat tezlikka erishdi.

Ionli dvigatellar raketa texnologiyasiga qaraganda tejamkorroqdir, chunki ularning propellant massasi birligiga (o'ziga xos impulsga) tortish kuchi ancha yuqori. Ammo ionli dvigatellarning tezlashishi uzoq vaqt talab etadi kosmik kema sezilarli tezliklarga, va maksimal tezlik yoqilg'i ta'minoti va energiya ishlab chiqarish hajmlariga bog'liq.

Shuning uchun, agar Proxima Centauri missiyasida ion qo'zg'atuvchisi qo'llanilsa, dvigatellar kuchli quvvat manbai (yadroviy energiya) va katta yoqilg'i zaxirasiga (an'anaviy raketalardan kamroq bo'lsa ham) ega bo'lishi kerak edi. Ammo 81,5 kg ksenon yoqilg'isi 56 000 km / soat tezlikka aylanadi degan taxmindan boshlasak (va boshqa harakat shakllari bo'lmaydi), hisob-kitoblarni amalga oshirish mumkin.

56 000 km/soat maksimal tezlikda Yer va Proksima Sentavr o'rtasida 4,24 yorug'lik yili bo'ylab sayohat qilish uchun Deep Space 1 81 000 yil kerak bo'ladi. Vaqt o'tib, bu taxminan 2700 avlod odamlari. Aytish mumkinki, sayyoralararo ion harakati boshqariladigan yulduzlararo missiya uchun juda sekin bo'ladi.

Ammo ion dvigatellari kattaroq va kuchliroq bo'lsa (ya'ni, ionlarning chiqib ketish tezligi ancha yuqori bo'ladi), agar butun 4,24 yorug'lik yiliga to'g'ri keladigan raketa yoqilg'isi etarli bo'lsa, sayohat vaqti sezilarli darajada kamayadi. Ammo yana sezilarli darajada ko'proq inson hayoti qoladi.

Gravitatsiyaviy manevr

Kosmosda sayohat qilishning eng tezkor usuli bu tortishish yordamidan foydalanishdir. Ushbu usul kosmik kemaning yo'lini va tezligini o'zgartirish uchun sayyoraning nisbiy harakati (ya'ni, orbita) va tortishish kuchidan foydalanishni o'z ichiga oladi. Gravitatsion manevrlar, ayniqsa, Yerdan yoki boshqa ulkan sayyoradan (masalan, gaz gigantidan) tezlashuv uchun foydalanilganda juda foydali kosmik parvoz texnikasidir.

Mariner 10 kosmik kemasi birinchi bo'lib 1974 yil fevral oyida Merkuriy tomon harakatlanish uchun Veneraning tortishish kuchidan foydalangan holda ushbu usuldan foydalangan. 1980-yillarda Voyager 1 zondi Saturn va Yupiterni tortishish manevrlari va yulduzlararo kosmosga kirishdan oldin 60 000 km/soat tezlashtirish uchun ishlatgan.

Helios 2 missiyasi 1976 yilda boshlangan va 0,3 AB oralig'ida sayyoralararo muhitni o'rganish uchun mo'ljallangan edi. e. va 1 a. e. Quyoshdan, gravitatsion manevr yordamida ishlab chiqilgan eng yuqori tezlik bo'yicha rekord o'rnatadi. O'sha paytda Helios 1 (1974 yilda ishga tushirilgan) va Helios 2 Quyoshga eng yaqin yaqinlashish bo'yicha rekord o'rnatgan edi. Helios 2 oddiy raketa bilan uchirildi va juda cho'zilgan orbitaga joylashtirildi.

Helios missiyasi

190 kunlik quyosh orbitasining yuqori ekssentrikligi (0,54) tufayli Helios 2 perigelida maksimal 240 000 km/soat tezlikka erisha oldi. Ushbu orbital tezlik faqat Quyoshning tortishish kuchi tufayli ishlab chiqilgan. Texnik jihatdan, Helios 2 ning perihelion tezligi tortishish manevrining natijasi emas, balki uning maksimal orbital tezligi edi, lekin u hali ham eng tez sun'iy ob'ekt bo'yicha rekord o'rnatadi.

Agar Voyager 1 qizil mitti yulduz Proksima Sentavriga qarab 60 000 km/soat doimiy tezlikda harakatlanayotgan bo‘lsa, bu masofani bosib o‘tish uchun 76 000 yil (yoki 2500 dan ortiq avlod) kerak bo‘lardi. Ammo agar zond Helios 2 ning rekord tezligiga erishsa - 240 000 km/soat barqaror tezlik - 4243 yorug'lik yili yo'l bosib o'tish uchun 19 000 yil (yoki 600 dan ortiq avlod) kerak bo'ladi. Deyarli amaliy bo'lmasa ham, sezilarli darajada yaxshi.

Elektromagnit vosita EM Drive

Yulduzlararo sayohatning yana bir taklif qilingan usuli - EM Drive. Loyihani amalga oshirish uchun Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) kompaniyasini yaratgan britaniyalik olim Rojer Scheuer tomonidan 2001 yilda taklif qilingan dvigatel elektromagnit mikroto'lqinli bo'shliqlar elektr energiyasini to'g'ridan-to'g'ri kuchga aylantirishi mumkin degan g'oyaga asoslanadi.

EM Drive - rezonansli kavitali vosita

An'anaviy elektromagnit motorlar ma'lum bir massani (masalan, ionlangan zarrachalar) harakatga keltirish uchun mo'ljallangan bo'lsa-da, bu maxsus harakat tizimi massa reaktsiyasidan mustaqil va yo'naltirilgan nurlanishni chiqarmaydi. Umuman olganda, ushbu dvigatel juda katta shubha bilan kutib olindi, chunki u impulsning saqlanish qonunini buzadi, unga ko'ra tizimning impulsi doimiy bo'lib qoladi va uni yaratish yoki yo'q qilish mumkin emas, faqat kuch ta'sirida o'zgartiriladi. .

Biroq, ushbu texnologiya bilan yaqinda o'tkazilgan tajribalar ijobiy natijalarga olib keldi. 2014-yil iyul oyida Klivlendda (Ogayo shtati) boʻlib oʻtgan 50-AIAA/ASME/SAE/ASEE qoʻzgʻalish konferensiyasida NASA ilgʻor harakatlantiruvchi olimlar yangi elektromagnit qoʻzgʻalish dizaynini muvaffaqiyatli sinovdan oʻtkazganliklarini eʼlon qilishdi.

2015 yil aprel oyida NASA Eagleworks olimlari (Jonson kosmik markazining bir qismi) dvigatelni vakuumda muvaffaqiyatli sinovdan o'tkazganliklarini aytishdi, bu esa mumkin bo'lgan kosmik ilovalarni ko'rsatishi mumkin. O'sha yilning iyul oyida Drezdenning kosmik tizimlar bo'limining bir guruh olimlari Texnologiya universiteti dvigatelning o'z versiyasini ishlab chiqdi va sezilarli kuchni kuzatdi.

2010 yilda shimoli-g'arbiy professor Zhuang Yang Politexnika universiteti Xitoyning Sian shahrida EM Drive texnologiyasi bo'yicha o'z tadqiqotlari haqida bir qator maqolalar chop etishni boshladi. 2012-yilda u yuqori kirish quvvati (2,5 kVt) va qayd etilgan 720 mN kuchlanish haqida xabar berdi. Shuningdek, 2014-yilda keng qamrovli sinovlar o‘tkazdi, jumladan, o‘rnatilgan termojuftlar yordamida ichki harorat o‘lchovlari tizimning ishlaganligini ko‘rsatdi.

NASA prototipiga asoslangan hisob-kitoblarga asoslanib (uning quvvati 0,4 N/kVt deb baholangan) elektromagnit quvvatga ega kosmik kema Plutonga 18 oydan kamroq vaqt ichida ucha oladi. Bu 58 000 km/soat tezlikda harakatlanayotgan “New Horizons” zondi talab qilganidan olti barobar kamdir.

Ta'sirli eshitiladi. Ammo bu holatda ham elektromagnit dvigatellardagi kema 13 000 yil davomida Proksima Sentavriga uchib ketadi. Yoping, lekin hali ham etarli emas. Bundan tashqari, ushbu texnologiyada barcha i nuqtalari aniqlanmaguncha, undan foydalanish haqida gapirishga hali erta.

Yadro termal va yadro elektr harakati

Yulduzlararo parvozning yana bir imkoniyati yadro dvigatellari bilan jihozlangan kosmik kemadan foydalanishdir. NASA bunday variantlarni o'nlab yillar davomida o'rganib kelmoqda. Yadroviy termal harakatlantiruvchi raketa reaktordagi vodorodni isitish uchun uran yoki deyteriy reaktorlaridan foydalanishi va uni ionlangan gazga (vodorod plazmasiga) aylantirishi mumkin, bu esa raketaning nozuliga yo'naltiriladi va zarba hosil qiladi.

Men yadroviy raketaman

Yadroviy elektr energiyasi bilan ishlaydigan raketa issiqlik va energiyani elektr energiyasiga aylantirish uchun bir xil reaktordan foydalanadi, keyin esa elektr motorini quvvatlantiradi. Ikkala holatda ham raketa barcha zamonaviy kosmik agentliklar ishlaydigan kimyoviy yoqilg'iga emas, balki yadroviy sintezga yoki parchalanishga tayanadi.

Kimyoviy dvigatellar bilan taqqoslaganda, yadro dvigatellari shubhasiz afzalliklarga ega. Birinchidan, u raketa yoqilg'isi bilan solishtirganda deyarli cheksiz energiya zichligiga ega. Bundan tashqari, yadroviy dvigatel ham ishlatiladigan yoqilg'i miqdoriga nisbatan kuchli tortishish hosil qiladi. Bu kerakli yoqilg'i hajmini va shu bilan birga ma'lum bir qurilmaning og'irligi va narxini kamaytiradi.

Termal yadro dvigatellari hali koinotga uchirilmagan bo'lsa-da, prototiplar yaratildi va sinovdan o'tkazildi va undan ham ko'proq taklif qilindi.

Yoqilg'i tejamkorligi va o'ziga xos impulsning afzalliklariga qaramay, eng yaxshi taklif qilingan yadroviy termal dvigatel kontseptsiyasi maksimal o'ziga xos impulsga ega 5000 soniya (50 kN s / kg). NASA olimlari parchalanish yoki termoyadroviy bilan ishlaydigan yadro dvigatellaridan foydalangan holda, agar Qizil sayyora Yerdan 55 000 000 kilometr uzoqlikda bo'lsa, Marsga atigi 90 kun ichida kosmik kemani yetkazishi mumkin.

Ammo Proksima Sentavriga sayohat qilish haqida gap ketganda, yadroviy raketa yorug'lik tezligining sezilarli qismiga etib borishi uchun asrlar kerak bo'ladi. Keyin bir necha o'n yillik sayohat, keyin esa maqsadga erishish yo'lida yana ko'p asrlar sekinlashishi kerak bo'ladi. Biz manzilimizga hali 1000 yil bor. Sayyoralararo missiyalar uchun yaxshi bo'lgan narsa yulduzlararo missiyalar uchun unchalik yaxshi emas.

Yadro harakatlanish

Yadro harakatlanish tez kosmik sayohat uchun nazariy jihatdan mumkin bo'lgan "dvigatel" dir. Bu kontseptsiya dastlab 1946 yilda ishtirok etgan polshalik amerikalik matematik Stanislav Ulam tomonidan taklif qilingan va dastlabki hisob-kitoblar 1947 yilda F. Reyns va Ulam tomonidan qilingan. Orion loyihasi 1958 yilda boshlangan va 1963 yilgacha davom etgan.

Prinstondagi Ilg'or tadqiqotlar institutidan Ted Teylor va fizik Friman Dayson boshchiligidagi Orion impulsli yadro portlashlarining kuchidan juda yuqori o'ziga xos impuls bilan ulkan kuchni ta'minlaydi.

Orion impulsli yadroviy portlashlar kuchidan foydalanishi kerak edi

Xulosa qilib aytganda, Project Orion katta kosmik kemani o'z ichiga oladi, u termoyadroviy kallaklarni qo'llab-quvvatlash, orqadan bomba uloqtirish va orqaga o'rnatilgan "itaruvchi" qo'zg'atuvchi panelga kiradigan portlash to'lqinidan tezlashish orqali tezlikni oshiradi. Har bir surishdan keyin portlash kuchi ushbu panel tomonidan so'riladi va oldinga harakatga aylanadi.

Garchi bu dizayn zamonaviy standartlarga ko'ra nafis bo'lmasa-da, kontseptsiyaning afzalligi shundaki, u yuqori o'ziga xos kuchni ta'minlaydi - ya'ni yoqilg'i manbasidan maksimal energiyani oladi (ichida). Ushbu holatda yadroviy bombalar) minimal xarajat bilan. Bundan tashqari, ushbu kontseptsiya nazariy jihatdan juda yuqori tezlikka erishishi mumkin, ba'zilari yorug'lik tezligining 5% gacha (5,4 x 107 km / soat) taxmin qiladilar.

Albatta, bu loyihaning muqarrar kamchiliklari bor. Bir tomondan, bunday o'lchamdagi kemani qurish juda qimmatga tushadi. Dyson 1968 yilda Orion kosmik kemasini taxmin qildi vodorod bombalari og'irligi 400 000 dan 4 000 000 metrik tonnagacha bo'lgan bo'lar edi. Va bu vaznning kamida to'rtdan uch qismi har birining og'irligi taxminan bir tonna bo'lgan yadroviy bombalardan iborat bo'lar edi.

Dysonning konservativ hisob-kitoblari shuni ko'rsatdiki, Orionni qurishning umumiy qiymati 367 milliard dollarni tashkil qiladi. Inflyatsiyani hisobga olgan holda, bu miqdor 2,5 trillion dollarni tashkil etadi, bu juda ko'p. Hatto eng konservativ hisob-kitoblarga qaramay, qurilma ishlab chiqarish juda qimmatga tushadi.

Yadro chiqindilari haqida gapirmasa ham, u chiqaradigan radiatsiyaning kichik muammosi ham bor. Taxminlarga ko'ra, shuning uchun loyiha 1963 yildagi sinovlarni qisman taqiqlash to'g'risidagi shartnomaning bir qismi sifatida bekor qilingan, o'shanda dunyo hukumatlari yadroviy sinovlarni cheklashga va sayyora atmosferasiga radioaktiv chiqindilarning haddan tashqari ko'p tarqalishini to'xtatishga harakat qilgan.

Fusion raketalari

Yadro energiyasidan foydalanishning yana bir imkoniyati - bu termoyadroviy reaktsiyalar orqali zarba hosil qilish. Ushbu kontseptsiyada energiya deyteriy va geliy-3 aralashmasidan iborat granulalarni reaktsiya kamerasida elektron nurlar yordamida (Kaliforniyadagi Milliy ateşleme markazida qilinganiga o'xshash) inertial cheklash orqali yoqish orqali yaratiladi. Shunday qilib, termo yadro reaktori sekundiga 250 granulani portlatib, yuqori energiyali plazma hosil qilib, so'ngra nozulga yo'naltirilib, surish hosil qiladi.

Daedalus loyihasi hech qachon yorug'likni ko'rmagan

Yadro reaktoriga tayanadigan raketa kabi, bu kontseptsiya yoqilg'i samaradorligi va o'ziga xos impuls jihatidan afzalliklarga ega. Tezlik 10 600 km/soatga yetishi taxmin qilinmoqda, bu oddiy raketalarning tezlik chegarasidan ancha yuqori. Bundan tashqari, ushbu texnologiya so'nggi bir necha o'n yilliklarda keng qamrovli o'rganildi va ko'plab takliflar kiritildi.

Masalan, 1973 yildan 1978 yilgacha Britaniya sayyoralararo jamiyati Daedalus loyihasini amalga oshirish imkoniyatini o'rganishni o'tkazdi. Olimlar zamonaviy bilim va termoyadroviy texnologiyalarga tayangan holda, inson umri davomida Barnard yulduziga (Yerdan 5,9 yorug‘lik yili) yetib borishi mumkin bo‘lgan ikki bosqichli uchuvchisiz ilmiy zondni yaratishga chaqirishdi.

Birinchi bosqich, eng kattasi, 2,05 yil ishlaydi va hunarmandchilikni yorug'lik tezligining 7,1% ga tezlashtiradi. Keyin bu bosqich tashlanadi, ikkinchisi yoqiladi va qurilma 1,8 yil ichida yorug'lik tezligining 12% gacha tezlashadi. Keyin ikkinchi bosqich dvigateli o'chiriladi va kema 46 yil davomida uchadi.

Qabul qiling, bu juda chiroyli ko'rinadi!

Project Daedalus missiyasi Barnard yulduziga yetib borish uchun 50 yil vaqt ketishini taxmin qilmoqda. Agar Proxima Centauri-ga boradigan bo'lsak, xuddi shu kema u erga 36 yil ichida etib boradi. Lekin, albatta, loyiha juda ko'p narsalarni o'z ichiga oladi hal qilinmagan muammolar, xususan, zamonaviy texnologiyalar yordamida hal qilib bo'lmaydigan - va ularning aksariyati hali ham hal etilmagan.

Misol uchun, Yerda geliy-3 deyarli yo'q, ya'ni uni boshqa joyda (ko'pincha Oyda) qazib olish kerak bo'ladi. Ikkinchidan, apparatni harakatga keltiradigan reaktsiya chiqadigan energiya reaktsiyani boshlash uchun sarflangan energiyadan sezilarli darajada oshib ketishini talab qiladi. Garchi er yuzidagi tajribalar allaqachon "zararsizlanish nuqtasi" dan oshib ketgan bo'lsa-da, biz hali ham yulduzlararo kosmik kemani quvvatlay oladigan energiya hajmidan uzoqmiz.

Uchinchidan, bunday kemaning narxi masalasi qolmoqda. Project Daedalus uchuvchisiz transport vositasining oddiy me'yorlariga ko'ra, to'liq jihozlangan transport vositasining og'irligi 60 000 tonnani tashkil qiladi. Sizga fikr berish uchun, NASA SLS ning yalpi og'irligi 30 metrik tonnadan sal ko'proqni tashkil qiladi va faqat uchirishning o'zi 5 milliard dollarga tushadi (2013 yil hisob-kitoblari).

Qisqasi, raketa ishga tushdi yadroviy sintez Buni qurish nafaqat juda qimmatga tushadi, balki termoyadroviy reaktorni ham bizning imkoniyatlarimizdan ancha yuqori darajada talab qiladi. Icarus Interstellar, fuqarolik olimlarining xalqaro tashkiloti (ularning ba'zilari NASA yoki ESA uchun ishlagan) Icarus loyihasi bilan kontseptsiyani jonlantirishga harakat qilmoqda. 2009 yilda tashkil etilgan guruh yaqin kelajakda termoyadroviy harakatni (va yana ko'p narsalarni) amalga oshirishga umid qilmoqda.

Fusion ramjet

Bussard ramjet nomi bilan ham tanilgan dvigatel birinchi marta 1960 yilda fizik Robert Bussard tomonidan taklif qilingan. Asosiysi, u foydalanadigan standart termoyadro raketasini takomillashtirishdir magnit maydonlar vodorod yoqilg'isini termoyadroviy tetik nuqtasiga siqish uchun. Ammo ramjet holatida ulkan elektromagnit voronka yulduzlararo muhitdan vodorodni so'radi va uni yoqilg'i sifatida reaktorga tashlaydi.

Avtotransport tezligi oshgani sayin, reaktiv massa cheklovchi magnit maydonga kiradi va u termoyadro sintezi boshlangunga qadar uni siqadi. Keyin magnit maydon energiyani raketaning nozuliga yo'naltiradi, bu esa kemani tezlashtiradi. Hech qanday yonilg'i baklari uni sekinlashtira olmasligi sababli, termoyadroviy ramjet yorug'lik tezligining 4% darajasida tezlikka erisha oladi va galaktikaning istalgan nuqtasiga sayohat qiladi.

Biroq, bu missiyaning ko'plab salbiy tomonlari mavjud. Masalan, ishqalanish muammosi. Kosmik kema yonilg'i yig'ishning yuqori tezligiga tayanadi, lekin ayni paytda yulduzlararo vodorodning katta miqdoriga duch keladi va tezligini yo'qotadi - ayniqsa galaktikaning zich mintaqalarida. Ikkinchidan, koinotda deyteriy va tritiy (Ular Yerdagi reaktorlarda qoʻllaniladi) kam, kosmosda koʻp boʻlgan oddiy vodorod sintezi esa hali bizning nazoratimiz ostida emas.

Biroq, ilmiy fantastika bu kontseptsiyaga oshiq bo'ldi. Eng mashhur misol Bu, ehtimol, "Bussard Collectors" dan foydalanadigan Star Trek franshizasidir. Aslida, termoyadroviy reaktorlar haqidagi tushunchamiz biz xohlagan darajada yaxshi emas.

Lazerli yelkan

Quyosh yelkanlari uzoq vaqtdan beri ko'rib chiqilgan samarali usul quyosh tizimini zabt etish. Ularni ishlab chiqarish nisbatan sodda va arzonligidan tashqari, ular katta afzalliklarga ega: ular yoqilg'ini talab qilmaydi. Yelkanlar yoqilg'iga muhtoj bo'lgan raketalarni ishlatish o'rniga, ultra yupqa ko'zgularni yuqori tezlikka olib chiqish uchun yulduzlarning radiatsiya bosimidan foydalanadi.

Biroq, yulduzlararo sayohatda bunday yelkanni yorug'lik tezligiga yaqinroq tezlashtirish uchun yo'naltirilgan energiya nurlari (lazer yoki mikroto'lqinlar) bilan harakatlanishi kerak edi. Ushbu kontseptsiyani birinchi marta 1984 yilda Hughes samolyot laboratoriyasi fizikasi Robert Forvard taklif qilgan.

Kosmosda nima ko'p? To'g'ri - quyosh nuri

Uning g'oyasi quyosh yelkanining afzalliklarini saqlab qoladi, chunki u bortda yoqilg'ini talab qilmaydi, shuningdek, lazer energiyasi quyosh nurlanishi kabi masofaga tarqalmaydi. Shunday qilib, lazer yelkanining yorug'lik tezligiga yaqinlashishi uchun biroz vaqt kerak bo'lsa-da, keyinchalik u faqat yorug'lik tezligi bilan cheklanadi.

2000 yilda NASA reaktiv harakat laboratoriyasining ilg'or harakat kontseptsiyalari bo'yicha direktori Robert Frisbi tomonidan o'tkazilgan tadqiqotga ko'ra, lazerli suzib o'n yildan kamroq vaqt ichida yorug'lik tezligining yarmigacha tezlashadi. Shuningdek, u diametri 320 kilometr bo‘lgan yelkan Proksima Sentavriga 12 yil ichida yetib borishini hisoblab chiqdi. Shu bilan birga, diametri 965 kilometr bo'lgan yelkan atigi 9 yil ichida keladi.

Biroq, bunday yelkan erishi oldini olish uchun ilg'or kompozit materiallardan qurilishi kerak bo'ladi. Bu, ayniqsa, yelkanning o'lchamini hisobga olgan holda qiyin bo'ladi. Xarajatlar bundan ham yomonroq. Frisbining so'zlariga ko'ra, lazerlar 17 000 teravatt energiya oqimini talab qiladi, bu taxminan butun dunyo bir kunda iste'mol qiladigan energiyadir.

Antimodda dvigateli

Ilmiy fantastika muxlislari antimateriya nima ekanligini yaxshi bilishadi. Ammo agar siz unutgan bo'lsangiz, antimatter oddiy zarrachalar bilan bir xil massaga ega, ammo teskari zaryadga ega bo'lgan zarralardan tashkil topgan moddadir. Antimateriya dvigateli gipotetik dvigatel bo'lib, u energiya yoki tortishish hosil qilish uchun materiya va antimateriya o'rtasidagi o'zaro ta'sirga tayanadi.

Gipotetik antimateriya dvigateli

Muxtasar qilib aytganda, antimodda dvigateli vodorod va antivodorod zarralarini bir-biri bilan to'qnashadi. Yo'q qilish jarayonida chiqariladigan energiya hajmi bo'yicha subatomik zarralar - pionlar va muonlarning oqimi bilan birga keladigan termoyadro bombasining portlash energiyasi bilan taqqoslanadi. Yorug'likning uchdan bir tezligida harakatlanadigan bu zarralar magnit nozulga yo'naltiriladi va surish hosil qiladi.

Ushbu sinf raketasining afzalligi shundaki, materiya/antimateriya aralashmasi massasining katta qismi energiyaga aylanishi mumkin, bu esa yuqori energiya zichligi va boshqa raketalardan ustun bo'lgan o'ziga xos impulsga olib keladi. Bundan tashqari, yo'q qilish reaktsiyasi raketani yorug'lik tezligining yarmigacha tezlashtirishi mumkin.

Raketalarning bu sinfi mumkin bo'lgan eng tez va energiya tejamkor (yoki imkonsiz, lekin taklif qilingan) bo'ladi. An'anaviy kimyoviy raketalar kosmik kemani o'z manziliga olib borish uchun tonnalab yoqilg'ini talab qilsa-da, antimater dvigateli bir necha milligramm yoqilg'i bilan xuddi shunday vazifani bajaradi. Yarim kilogramm vodorod va antivodorod zarralarini o'zaro yo'q qilish 10 megatonlik vodorod bombasidan ko'ra ko'proq energiya chiqaradi.

Aynan shuning uchun NASAning ilg'or kontseptsiyalar instituti ushbu texnologiyani Marsga bo'lajak missiyalar uchun imkoniyat sifatida tadqiq qilmoqda. Afsuski, yaqin atrofdagi yulduz tizimlariga missiyalarni ko'rib chiqayotganda, talab qilinadigan yoqilg'i miqdori eksponent ravishda o'sib boradi va xarajatlar astronomik bo'ladi (hech qanday so'z o'yini nazarda tutilmagan).

Yo'q qilish nimaga o'xshaydi?

39-AIAA/ASME/SAE/ASEE qo'shma harakat konferentsiyasi va ko'rgazmasi uchun tayyorlangan hisobotga ko'ra, ikki bosqichli antimaterli raketa 40 yil ichida Proxima Centauri-ga yetib borishi uchun 815 000 metrik tonnadan ortiq yoqilg'ini talab qiladi. Bu nisbatan tez. Lekin narxi...

Bir gramm antimodda aql bovar qilmaydigan miqdorda energiya ishlab chiqarsa-da, atigi bir gramm ishlab chiqarish uchun 25 million kilovatt-soat energiya talab qilinadi va bir trillion dollarga tushadi. Hozirgi vaqtda odamlar tomonidan yaratilgan antimateriyalarning umumiy miqdori 20 nanogramdan kam.

Antimateriyani arzon ishlab chiqarishimiz mumkin bo'lsa ham, bizga kerakli miqdordagi yoqilg'ini sig'dira oladigan ulkan kema kerak bo'ladi. Arizonadagi Embri-Ridl aviatsiya universitetidan doktor Darrell Smit va Jonatan Uebbining hisobotiga ko‘ra, antimateriya bilan ishlaydigan yulduzlararo kosmik kema yorug‘lik tezligidan 0,5 baravar tezlikka erishib, 8 yildan sal ko‘proq vaqt ichida Proksima Sentavriga yetib borishi mumkin. Biroq, kemaning o'zi 400 tonna og'irlikda va 170 tonna antimater yoqilg'isini talab qiladi.

Buning mumkin bo'lgan yo'li antimaterni yaratadigan va undan yoqilg'i sifatida foydalanadigan idishni yaratish bo'lishi mumkin. Vakuumdan antimoddaga raketa yulduzlararo tadqiqot tizimi (VARIES) deb nomlanuvchi ushbu kontseptsiya Icarus Interstellar kompaniyasidan Richard Aubauzi tomonidan taklif qilingan. In-situ qayta ishlash g'oyasiga asoslanib, VARIES avtomobili bo'sh joyga otilganda antimater zarralarini yaratish uchun katta lazerlardan (katta quyosh panellari bilan ishlaydi) foydalanadi.

Fusion ramjet kontseptsiyasiga o'xshab, bu taklif yoqilg'ini to'g'ridan-to'g'ri kosmosdan olish yo'li bilan tashish muammosini hal qiladi. Ammo yana aytaman, agar bizniki tomonidan qurilgan bo'lsa, bunday kemaning narxi juda yuqori bo'ladi zamonaviy usullar. Biz shunchaki katta miqyosda antimateriya yarata olmaymiz. Bundan tashqari, hal qilinishi kerak bo'lgan radiatsiya muammosi mavjud, chunki materiya va antimateriyaning yo'q qilinishi yuqori energiyali gamma nurlarining portlashlarini keltirib chiqaradi.

Ular nafaqat ekipajga, balki dvigatelga ham xavf tug'diradi, shunda ular barcha nurlanish ta'sirida subatomik zarrachalarga bo'linib ketmaydi. Muxtasar qilib aytganda, hozirgi texnologiyamizni hisobga olsak, antimater dvigateli mutlaqo amaliy emas.

Alcubierre Warp Drive

Ilmiy fantastika muxlislari warp drive (yoki Alcubierre drive) tushunchasi bilan yaxshi tanish. 1994-yilda meksikalik fizik Migel Alkubyer tomonidan taklif qilingan g‘oya Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasini buzmagan holda fazoda bir lahzalik harakatni tasavvur qilishga urinish edi. Muxtasar qilib aytganda, bu kontseptsiya fazo-vaqt matosini to'lqinga cho'zishni o'z ichiga oladi, bu nazariy jihatdan ob'ekt oldidagi bo'shliqning qisqarishiga va uning orqasidagi bo'shliqning kengayishiga olib keladi.

Ushbu to'lqin ichidagi ob'ekt (bizning kemamiz) bu to'lqinni relativistikdan ancha yuqori tezlikda "burilish pufakchasi" ga o'tkazishi mumkin. Kema pufakchaning o'zida harakat qilmaydi, balki u tomonidan olib ketilganligi sababli, nisbiylik va fazo-vaqt qonunlari buzilmaydi. Aslida, bu usul mahalliy ma'noda yorug'lik tezligidan tezroq harakat qilishni o'z ichiga olmaydi.

Bu "yorug'likdan tezroq" faqat kema o'z manziliga egri pufakchadan tashqarida harakatlanadigan yorug'lik nuridan tezroq yetib borishi ma'nosida. Kosmik kema Alcubierre tizimi bilan jihozlangan deb faraz qilsak, u 4 yildan kamroq vaqt ichida Proksima Sentavriga yetib boradi. Shuning uchun, nazariy yulduzlararo kosmik sayohat haqida gap ketganda, bu tezlik jihatidan eng istiqbolli texnologiyadir.

Albatta, bu kontseptsiya juda ziddiyatli. Qarshi argumentlar orasida, masalan, u kvant mexanikasini hisobga olmaydi va inkor etilishi mumkin (pastga kvant tortishish kuchi kabi). Kerakli energiya miqdori bo'yicha hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, burilish haydovchisi juda ochko'z bo'ladi. Boshqa noaniqliklar qatoriga bunday tizimning xavfsizligi, belgilangan joyga fazo-vaqt ta'siri va sababiy bog'liqlikning buzilishi kiradi.

Biroq, 2012 yilda NASA olimi Garold Uayt o'z hamkasblari bilan birgalikda Alcubierre dvigatelini e'lon qildi. Uaytning ta'kidlashicha, ular Alcubierre metrikasida fazoviy vaqtning kengayishi va qisqarishi natijasida hosil bo'lgan fazoviy buzilishlarni ushlaydigan interferometrni yaratdilar.

2013 yilda Jet Propulsion Laboratoriyasi vakuum sharoitida o'tkazilgan burilish maydoni sinovlari natijalarini e'lon qildi. Afsuski, natijalar "noaniq" deb topildi. Uzoq muddatda biz Alcubierre metrikasi tabiatning bir yoki bir nechta asosiy qonunlarini buzishini aniqlashimiz mumkin. Va hatto uning fizikasi to'g'ri bo'lsa ham, Alcubierre tizimi parvoz uchun ishlatilishiga kafolat yo'q.

Umuman olganda, hamma narsa odatdagidek: siz eng yaqin yulduzga sayohat qilish uchun juda erta tug'ilgansiz. Biroq, agar insoniyat o'z-o'zini ta'minlaydigan "yulduzlararo kema" qurish zarurligini his qilsa. insoniyat jamiyati, Proxima Centauri-ga borish uchun taxminan yuz yil kerak bo'ladi. Agar, albatta, biz bunday tadbirga sarmoya kiritmoqchi bo'lsak.

Vaqt nuqtai nazaridan, barcha mavjud usullar juda cheklangan ko'rinadi. Va eng yaqin yulduzga sayohat qilish uchun yuz minglab yillar sarflash biz uchun unchalik qiziq bo'lmasa-da, o'zimizning omon qolishimiz xavf ostida bo'lishi mumkin, chunki kosmik texnologiyalar rivojlanganidek, usullar juda amaliy bo'lib qoladi. Bizning kemamiz eng yaqin yulduzga yetib borguncha, uning texnologiyasi eskiradi va insoniyatning o'zi yo'q bo'lib ketishi mumkin.

Shunday ekan, termoyadroviy, antimateriya yoki lazer texnologiyasida katta yutuq yaratmasak, biz o‘z quyosh sistemamizni o‘rganish bilan kifoyalanamiz.

Yerdan eng yaqin yulduz Proksi Sentavrgacha qancha masofa bor?

1. O'ylab ko'ring - 3,87 yorug'lik yili * 365 kun davomida * 86400 (kunlik soniyalar soni) * 300 000 (yorug'lik tezligi km/s) = (taxminan) Vladimir Ustinov kabi, bizning Quyosh esa atigi 150 million km.
2. Ehtimol, yaqinroq yulduzlar bor (quyosh hisobga olinmaydi), lekin ular juda kichik (masalan, oq mitti), lekin ular hali kashf etilmagan. 4 yorug'lik yili hali juda uzoq((((((
3. Quyoshga eng yaqin yulduz Proksima Kentavr. Uning diametri quyoshnikidan etti baravar kichik va xuddi shu narsa uning massasiga ham tegishli. Uning yorqinligi Quyosh yorqinligining 0,17% yoki inson ko'ziga ko'rinadigan spektrda atigi 0,0056% ni tashkil qiladi. Bu uni oddiy ko'z bilan ko'rish mumkin emasligini va faqat 20-asrda kashf etilganligini tushuntiradi. Quyoshdan bu yulduzgacha bo'lgan masofa 4,22 yorug'lik yili. Kosmik me'yorlar bo'yicha bu deyarli yaqin. Axir, bizning Quyoshning tortishish kuchi ham bu masofaning yarmigacha cho'ziladi! Biroq, insoniyat uchun bu masofa haqiqatan ham juda katta. Sayyoralar shkalasidagi masofalar yorug'lik yilida o'lchanadi. Yorug'lik vakuumda 365 kunda qancha masofani bosib o'tadi? Bu qiymat 9,640 milliard kilometrni tashkil etadi. Masofalarni tushunish uchun bu erda bir nechta misollar mavjud. Yerdan Oygacha bo'lgan masofa 1,28 yorug'lik soniyasini tashkil etadi va zamonaviy texnologiya bilan sayohat 3 kun davom etadi. Quyosh sistemamizdagi sayyoralar orasidagi masofalar 2,3 yorug'lik daqiqasidan 5,3 yorug'lik soatigacha o'zgarib turadi. Boshqacha qilib aytganda, uchuvchisiz kosmik kemada eng uzoq sayohat 10 yildan sal ko'proq vaqtni oladi. Keling, Proxima Centauri-ga uchish uchun qancha vaqt kerakligini ko'rib chiqaylik. Tezlik bo'yicha amaldagi chempion Helios 2 uchuvchisiz kosmik kemadir. Uning tezligi 253 000 km/soat yoki yorug'lik tezligining 0,02334% ni tashkil qiladi. Hisoblab chiqqach, eng yaqin yulduzga yetib borishimiz uchun 18 000 yil kerak bo'lishini aniqlaymiz. Texnologiyani rivojlantirishning hozirgi darajasida biz faqat 50 yil davomida kosmik kemaning ishlashini ta'minlay olamiz.
4. Raqamlar yordamida masofalarni tasavvur qilish qiyin. Agar bizning quyoshimiz gugurt boshi kattaligiga kichraysa, eng yaqin yulduzgacha bo'lgan masofa taxminan 1 kilometr bo'ladi.
5. Proksima Sentavr taxminan 40 000 000 000 000 km uzoqlikda... 4,22 yorug'lik yili.. Alfa Sentavr 4,37 yorug'lik yili uzoqlikda. yilning…
6. 4 yorug'lik yili (taxminan 37 843 200 000 000 km)
7. Siz nimanidir chalkashtirib yuboryapsiz, aziz hamkasb. Eng yaqin yulduz Quyoshdir. 8 daqiqa va bir oz chiroq yonmaydi :)
8. Proksimagacha: 4,22 (+- 0,01) yorug'lik yili. Yoki 1,295 (+-0,004) parsek. Bu yerdan olingan.
9. Proxima Centauri 4,2 yorug'lik yili 41 734 219 479 449,6 km, agar 1 yorug'lik yili 9 460 528 447 488 km bo'lsa
10. 4,5 yorug'lik yili (1 parsek?)
11. Koinotda bizdan shunchalik uzoqda joylashgan yulduzlar borki, biz ularning masofasini bilish yoki ularning sonini aniqlash imkoniga ega emasmiz. Lekin eng yaqin yulduz Yerdan qanchalik uzoqda?

    Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofa 150 000 000 km. Yorug'lik 300 000 km/sek tezlikda harakat qilgani uchun Quyoshdan Yergacha 8 daqiqada harakatlanadi.

    Bizga eng yaqin yulduzlar Proxima Centauri va Alpha Centauri. Ulardan Yergacha bo'lgan masofa Quyoshdan Yergacha bo'lgan masofadan 270 000 marta katta. Ya'ni, bizdan bu yulduzlargacha bo'lgan masofa 150 000 000 kilometrdan 270 000 marta ko'p! Ularning yorug'ligi Yerga etib borishi uchun 4,5 yil kerak bo'ladi.

    Yulduzlargacha bo'lgan masofa shunchalik kattaki, bu masofani o'lchash uchun birlikni ishlab chiqish kerak edi. Bu yorug'lik yili deb ataladi. Bu yorug'lik bir yilda bosib o'tadigan masofa. Bu taxminan 10 trillion kilometr (10 000 000 000 000 km). Eng yaqin yulduzgacha bo'lgan masofa bu masofadan 4,5 marta oshadi.

    Osmondagi barcha yulduzlardan faqat 6000 tasini teleskopsiz, yalang'och ko'z bilan ko'rish mumkin. Bu yulduzlarning hammasi ham Buyuk Britaniyadan ko'rinmaydi.

    Darhaqiqat, osmonga qarab, yulduzlarni kuzatganda, ularning soni mingdan bir oz ko'proq. Va kuchli teleskop yordamida siz ko'p marta ko'proq narsani aniqlay olasiz.

> > Eng yaqin yulduzga borish uchun qancha vaqt ketadi?

Aniqlash, eng yaqin yulduzga qancha vaqt uchish kerak: Quyoshdan keyin Yerga eng yaqin yulduz, Proksima Sentavrgacha bo'lgan masofa, uchirishlar tavsifi, yangi texnologiyalar.

Zamonaviy insoniyat o'zining quyosh tizimini o'rganishga harakat qilmoqda. Ammo biz qo'shni yulduzga razvedka qilishimiz mumkinmi? Va qancha Eng yaqin yulduzga borish uchun qancha vaqt ketadi?? Bunga juda oddiy javob berish mumkin yoki ilmiy fantastika sohasiga chuqurroq kirishingiz mumkin.

Bugungi texnologiya nuqtai nazaridan gapiradigan bo'lsak, haqiqiy raqamlar ishqibozlar va xayolparastlarni qo'rqitadi. Kosmosdagi masofalar nihoyatda katta va resurslarimiz hali ham cheklanganligini unutmaylik.

Yer sayyorasiga eng yaqin yulduz. Bu asosiy ketma-ketlikning o'rta vakili. Ammo atrofimizda ko'plab qo'shnilar to'plangan, shuning uchun endi marshrutlarning butun xaritasini yaratish mumkin. Ammo u erga borish uchun qancha vaqt ketadi?

Qaysi yulduz eng yaqin

Yerga eng yaqin yulduz Proksima Sentavr, shuning uchun hozircha siz uning xususiyatlariga asoslanib hisob-kitob qilishingiz kerak. U Alpha Centauri uchlik tizimining bir qismidir va bizdan 4,24 yorug'lik yili masofasida joylashgan. Bu ikkilik yulduzdan 0,13 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan izolyatsiya qilingan qizil mitti.

Yulduzlararo sayohat mavzusi paydo bo'lishi bilanoq, hamma darhol burilish tezligi va qurt teshigiga sakrash haqida o'ylaydi. Ammo ularning barchasiga erishib bo'lmaydigan yoki mutlaqo imkonsizdir. Afsuski, har qanday uzoq masofali missiya bir necha avlodni oladi. Keling, tahlilni eng sekin usullardan boshlaylik.

Bugun eng yaqin yulduzga sayohat qilish uchun qancha vaqt ketadi?

Mavjud uskunalar va tizimimizning chegaralari asosida hisob-kitoblarni amalga oshirish oson. Masalan, New Horizons missiyasi gidrazin monopropellantida ishlaydigan 16 dvigateldan foydalangan. U erga borish uchun 8 soat 35 daqiqa vaqt ketdi. Ammo SMART-1 missiyasi ionli dvigatellarga asoslangan edi va yer sun'iy yo'ldoshiga etib borish uchun 13 oy va ikki hafta vaqt kerak bo'ldi.

Shunday qilib, bizda bir nechta variant bor transport vositasi. Bundan tashqari, u ulkan gravitatsion slingshot sifatida ishlatilishi mumkin. Ammo agar biz shunchalik uzoq sayohat qilishni rejalashtirsak, barcha mumkin bo'lgan variantlarni tekshirishimiz kerak.

Endi biz nafaqat mavjud texnologiyalar, balki nazariy jihatdan yaratilishi mumkin bo'lgan texnologiyalar haqida ham gapiramiz. Ulardan ba'zilari allaqachon missiyalarda sinovdan o'tgan, boshqalari esa faqat chizmalar shaklida.

Ion kuchi

Bu eng sekin usul, ammo tejamkor. Bir necha o'n yillar oldin ion dvigateli fantastik deb hisoblangan. Ammo hozir u ko'plab qurilmalarda qo'llaniladi. Masalan, SMART-1 missiyasi uning yordamida Oyga yetib bordi. Bunday holda, quyosh panellari bilan variant ishlatilgan. Shunday qilib, u atigi 82 kg ksenon yoqilg'isini sarfladi. Bu erda biz samaradorlikda g'alaba qozonamiz, lekin aniq tezlikda emas.

Birinchi marta ion dvigateli Deep Space 1 ga (1998) uchish uchun ishlatilgan. Qurilma SMART-1 bilan bir xil turdagi dvigateldan foydalangan, faqat 81,5 kg yoqilg'i ishlatilgan. 20 oylik sayohat davomida u 56 000 km/soat tezlikka erishdi.

Ion turi raketa texnologiyasiga qaraganda ancha tejamkor hisoblanadi, chunki portlovchi moddaning birlik massasiga tortish kuchi ancha yuqori. Ammo tezlashtirish uchun ko'p vaqt kerak bo'ladi. Agar ularni Yerdan Proksima Sentavriga sayohat qilish uchun ishlatish rejalashtirilgan bo'lsa, juda ko'p raketa yoqilg'isi kerak bo'ladi. Oldingi ko'rsatkichlarni asos qilib olishingiz mumkin bo'lsa-da. Demak, agar qurilma 56 000 km/soat tezlikda harakat qilsa, u holda u 2700 ta inson avlodida 4,24 yorug‘lik yili masofasini bosib o‘tadi. Shuning uchun uni boshqariladigan parvoz missiyasi uchun ishlatish dargumon.

Albatta, agar siz uni katta miqdorda yoqilg'i bilan to'ldirsangiz, tezlikni oshirishingiz mumkin. Ammo kelish vaqti hali ham standart inson hayotini oladi.

Gravitatsiyadan yordam

Bu mashhur usul, chunki u marshrutni va tezlikni o'zgartirish uchun orbita va sayyoralarning tortishish kuchidan foydalanishga imkon beradi. Tezlikni oshirish uchun gaz gigantlariga sayohat qilish uchun tez-tez ishlatiladi. Mariner 10 buni birinchi marta sinab ko'rdi. U Veneraning tortishish kuchiga tayangan (1974 yil fevral). 1980-yillarda Voyager 1 Saturn va Yupiter yoʻldoshlaridan foydalangan holda 60 000 km/soat tezlikka erishdi va yulduzlararo fazoga kirdi.

Ammo tortishish kuchidan foydalangan holda erishilgan tezlik bo'yicha rekordchi Helios-2 missiyasi bo'lib, u 1976 yilda sayyoralararo muhitni o'rganish uchun yo'lga chiqqan.

190 kunlik orbitaning yuqori ekssentrikligi tufayli qurilma 240 000 km/soatgacha tezlasha oldi. Buning uchun faqat quyosh tortishish kuchi ishlatilgan.

Agar biz Voyager 1 ni 60 000 km/soat tezlikda yuborsak, 76 000 yil kutishga to‘g‘ri keladi. Helios 2 uchun bu 19 000 yil davom etgan bo'lar edi. Bu tezroq, lekin etarlicha tez emas.

Elektromagnit haydovchi

Yana bir yo'l bor - 2001 yilda Rojer Shavir tomonidan taklif qilingan radio chastotali rezonansli vosita (EmDrive). Bu elektromagnit mikroto'lqinli rezonatorlar elektr energiyasini kuchga aylantira olishiga asoslanadi.

An'anaviy elektromagnit motorlar ma'lum turdagi massani harakatlantirish uchun mo'ljallangan bo'lsa-da, bu reaktsiya massasidan foydalanmaydi va yo'naltirilgan nurlanishni keltirib chiqarmaydi. Bu tur impulsning saqlanish qonunini buzgani uchun juda katta skeptitsizm bilan kutib olindi: tizim ichidagi impuls tizimi doimiy bo'lib qoladi va faqat kuch ta'sirida o'zgaradi.

Ammo so'nggi tajribalar asta-sekin tarafdorlar ustidan g'alaba qozonmoqda. 2015-yilning aprel oyida tadqiqotchilar diskni vakuumda muvaffaqiyatli sinovdan o‘tkazganliklarini e’lon qilishdi (ya’ni u koinotda ishlay oladi). Iyul oyida ular dvigatelning o'z versiyasini yaratdilar va sezilarli kuchni topdilar.

2010 yilda Huang Yang bir qator maqolalarni boshladi. U 2012 yilda yakuniy ishni yakunladi, u erda yuqori kirish quvvati (2,5 kVt) va sinovdan o'tgan tortishish sharoitlari (720 mN) haqida xabar berdi. 2014-yilda u, shuningdek, tizimning ishlashini tasdiqlovchi ichki harorat o'zgarishlaridan foydalanish haqida ba'zi tafsilotlarni qo'shdi.

Hisob-kitoblarga ko‘ra, bunday dvigatelga ega qurilma Plutonga 18 oy ichida ucha oladi. Bu muhim natijalar, chunki ular Yangi ufqlar sarflagan vaqtning 1/6 qismini tashkil qiladi. Yaxshi eshitiladi, lekin shunga qaramay, Proksima Sentavriga sayohat 13 000 yil davom etadi. Bundan tashqari, biz hali ham uning samaradorligiga 100% ishonchimiz komil emas, shuning uchun rivojlanishni boshlashning ma'nosi yo'q.

Yadro issiqlik va elektr jihozlari

NASA o'nlab yillar davomida yadro harakatini tadqiq qilmoqda. Reaktorlar suyuq vodorodni isitish uchun uran yoki deyteriydan foydalanadi va uni ionlangan vodorod gaziga (plazmaga) aylantiradi. Keyin u raketa nozullari orqali zarba hosil qilish uchun yuboriladi.

Yadro-raketa elektr stansiyasida issiqlik va energiyani elektr energiyasiga aylantiradigan bir xil original reaktor joylashgan. Ikkala holatda ham raketa harakatlanish uchun yadro parchalanishi yoki termoyadroviyga tayanadi.

Kimyoviy dvigatellar bilan taqqoslaganda, biz bir qator afzalliklarga ega bo'lamiz. Cheksiz energiya zichligi bilan boshlaylik. Bundan tashqari, yuqori tortishish kafolatlanadi. Bu yoqilg'i sarfini kamaytiradi, bu esa uchirish massasi va missiya xarajatlarini kamaytiradi.

Hozirgacha birorta ham yadroviy issiqlik dvigateli ishga tushirilmagan. Ammo ko'plab tushunchalar mavjud. Ular an'anaviy qattiq dizaynlardan suyuqlik yoki gaz yadrosiga asoslangan dizaynlarga qadar o'zgaradi. Bu barcha afzalliklarga qaramay, eng murakkab kontseptsiya 5000 soniya maksimal o'ziga xos impulsga erishadi. Agar siz sayyoradan 55 000 000 km uzoqlikda bo'lgan vaqtga sayohat qilish uchun bunday dvigateldan foydalansangiz ("muxolifat" pozitsiyasi), bu 90 kun davom etadi.

Ammo agar biz uni Proxima Centauri-ga yuborsak, yorug'lik tezligiga erishish uchun tezlashtirish uchun asrlar kerak bo'ladi. Shundan so'ng, sayohat qilish uchun bir necha o'n yillar va sekinlashishi uchun yana asrlar kerak bo'ladi. Umuman olganda, davr ming yilga qisqartiriladi. Sayyoralararo sayohat uchun juda yaxshi, lekin yulduzlararo sayohat uchun hali ham yaxshi emas.

Nazariy jihatdan

Ehtimol, siz buni allaqachon tushungansiz zamonaviy texnologiyalar bunday uzoq masofalarni bosib o'tish uchun juda sekin. Agar biz buni bir avlodda amalga oshirmoqchi bo'lsak, unda biz biron bir yutuq bilan chiqishimiz kerak. Va agar gijjalar hali ham sahifalarda chang to'playotgan bo'lsa fantaziya kitoblari, keyin bizda bir nechta haqiqiy g'oyalar mavjud.

Yadro impulslari harakati

Stanislav Ulam 1946 yilda bu g'oya bilan shug'ullangan. Loyiha 1958 yilda boshlangan va 1963 yilgacha Orion nomi bilan davom etgan.

Orion yuqori o'ziga xos impuls bilan kuchli zarba yaratish uchun impulsiv yadroviy portlashlar kuchidan foydalanishni rejalashtirgan. Ya'ni, bizda termoyadroviy kallaklarning katta zaxirasiga ega katta kosmik kemamiz bor. Tushish paytida biz orqa platformada portlash to'lqinidan foydalanamiz ("itaruvchi"). Har bir portlashdan so'ng, surish yostig'i kuchni o'zlashtiradi va surishni impulsga aylantiradi.

Tabiiyki, ichida zamonaviy dunyo Usul inoyatdan mahrum, ammo kerakli impulsni kafolatlaydi. Dastlabki hisob-kitoblarga ko'ra, bu holda yorug'lik tezligining 5% ga (5,4 x 10 7 km/soat) erishish mumkin. Ammo dizayn kamchiliklardan aziyat chekmoqda. Keling, bunday kema juda qimmatga tushishidan boshlaylik va uning og'irligi 400-4000000 tonnani tashkil qiladi. Bundan tashqari, vaznning ¾ qismi yadroviy bombalar bilan ifodalanadi (ularning har biri 1 metrik tonnaga etadi).

Uchirishning umumiy qiymati o'sha paytda 367 milliard dollarga ko'tarilgan bo'lar edi (bugungi kunda - 2,5 trillion dollar). Radiatsiya va yadroviy chiqindilar muammosi ham mavjud. Aynan shu sababli loyiha 1963 yilda to'xtatilgan deb ishoniladi.

Yadro sintezi

Bu erda termoyadro reaktsiyalari qo'llaniladi, buning natijasida tortishish hosil bo'ladi. Energiya, deyteriy/geliy-3 granulalari reaksiya boʻlimida elektron nurlar yordamida inertial cheklash orqali yondirilganda hosil boʻladi. Bunday reaktor soniyada 250 granulani portlatib, yuqori energiyali plazma hosil qiladi.

Ushbu rivojlanish yonilg'ini tejaydi va maxsus quvvatni yaratadi. Erish mumkin bo'lgan tezlik - 10 600 km (standart raketalardan ancha tez). So'nggi paytlarda ko'proq odamlar ushbu texnologiyaga qiziqish bildirmoqda.

1973-1978 yillarda. Britaniya sayyoralararo jamiyati Daedalus loyihasining texnik-iqtisodiy asosini yaratdi. Bunga asoslangan edi zamonaviy bilim termoyadroviy texnologiya va bir umr davomida Barnard yulduziga (5,9 yorug'lik yili) etib borishi mumkin bo'lgan ikki bosqichli uchuvchisiz zond mavjudligi.

Birinchi bosqich 2,05 yil davomida ishlaydi va kemani yorug'lik tezligining 7,1% ga tezlashtiradi. Keyin u qayta o'rnatiladi va vosita ishga tushadi, 1,8 yil ichida tezlikni 12% ga oshiradi. Shundan so'ng, ikkinchi bosqich dvigateli to'xtaydi va kema 46 yil davomida sayohat qiladi.

Umuman olganda, kema 50 yildan keyin yulduzga etib boradi. Agar siz uni Proxima Centauri-ga yuborsangiz, vaqt 36 yilga qisqaradi. Ammo bu texnologiya ham to'siqlarga duch keldi. Keling, geliy-3 ni Oyda qazib olish kerakligidan boshlaylik. Va kosmik kemani quvvatlantiradigan reaktsiya, chiqarilgan energiya uni ishga tushirish uchun sarflangan energiyadan oshib ketishini talab qiladi. Garchi sinov yaxshi o'tgan bo'lsa-da, bizda yulduzlararo kosmik kemani quvvatlay oladigan zarur energiya turi hali ham yo'q.

Xo'sh, pul haqida unutmang. 30 megatonlik raketaning bir marta uchirilishi NASAga 5 milliard dollarga tushadi. Shunday qilib, Daedalus loyihasining og'irligi 60 000 megatonni tashkil qiladi. Bundan tashqari, yangi turdagi termoyadroviy reaktor kerak bo'ladi, bu ham byudjetga to'g'ri kelmaydi.

Ramjet dvigateli

Ushbu g'oya 1960 yilda Robert Bussard tomonidan taklif qilingan. Buni yadro sintezining takomillashtirilgan shakli deb hisoblash mumkin. U termoyadroviy faollashtirilgunga qadar vodorod yoqilg'isini siqish uchun magnit maydonlardan foydalanadi. Ammo bu erda yulduzlararo muhitdan vodorodni "olib tashlaydigan" va uni yoqilg'i sifatida reaktorga tashlaydigan ulkan elektromagnit voronka yaratiladi.

Kema tezlikni oshiradi va siqilgan magnit maydonni termoyadroviy sintez jarayoniga erishishga majbur qiladi. Keyin u dvigatel injektori orqali chiqindi gazlar ko'rinishidagi energiyani qayta yo'naltiradi va harakatni tezlashtiradi. Boshqa yoqilg'idan foydalanmasdan, siz yorug'lik tezligining 4% ga erishishingiz va galaktikaning istalgan nuqtasiga sayohat qilishingiz mumkin.

Ammo bu sxema juda ko'p kamchiliklarga ega. Qarshilik muammosi darhol paydo bo'ladi. Yoqilg'i to'plash uchun kema tezlikni oshirishi kerak. Ammo u juda ko'p miqdorda vodorodga duch keladi, shuning uchun u sekinlashishi mumkin, ayniqsa zich hududlarga tushganda. Bundan tashqari, fazoda deyteriy va tritiyni topish juda qiyin. Ammo bu tushuncha ko'pincha ilmiy fantastikada qo'llaniladi. Eng mashhur misol - Star Trek.

Lazerli yelkan

Pulni tejash uchun quyosh yelkanlari quyosh tizimi bo'ylab transport vositalarini harakatlantirish uchun juda uzoq vaqt davomida ishlatilgan. Ular engil va arzon, yoqilg'i talab qilmaydi. Yelkan yulduzlarning radiatsiya bosimidan foydalanadi.

Ammo yulduzlararo sayohat uchun bunday dizayndan foydalanish uchun uni yo'naltirilgan energiya nurlari (lazerlar va mikroto'lqinlar) bilan boshqarish kerak. Bu yorug'lik tezligiga yaqin nuqtaga tezlashtirishning yagona yo'li. Ushbu kontseptsiya 1984 yilda Robert Ford tomonidan ishlab chiqilgan.

Xulosa shuki, quyosh yelkanining barcha afzalliklari saqlanib qoladi. Va lazer tezlashishi uchun vaqt kerak bo'lsa-da, chegara faqat yorug'lik tezligidir. 2000 yilgi tadqiqot shuni ko'rsatdiki, lazerli yelkan 10 yildan kamroq vaqt ichida yorug'lik tezligining yarmigacha tezlashishi mumkin. Agar yelkanning kattaligi 320 km bo'lsa, u o'z manziliga 12 yilda yetib boradi. Va agar siz uni 954 km ga oshirsangiz, 9 yil ichida.

Ammo uni ishlab chiqarish eritishdan qochish uchun ilg'or kompozitsiyalardan foydalanishni talab qiladi. Shuni unutmangki, u katta o'lchamlarga yetishi kerak, shuning uchun narx yuqori bo'ladi. Bundan tashqari, siz bunday yuqori tezlikda boshqaruvni ta'minlaydigan kuchli lazerni yaratishga pul sarflashingiz kerak bo'ladi. Lazer doimiy ravishda 17 000 teravatt quvvat sarflaydi. Shunday qilib, tushunasiz, bu butun sayyora bir kunda iste'mol qiladigan energiya miqdori.

Antimodda

Bu oddiy zarrachalar bilan bir xil massaga ega bo'lgan, ammo teskari zaryadga ega bo'lgan antizarralar bilan ifodalangan materialdir. Bunday mexanizm materiya va antimateriya o'rtasidagi o'zaro ta'sirdan energiya ishlab chiqarish va kuchni yaratish uchun foydalanadi.

Umuman olganda, bunday vosita vodorod va antivodorod zarralarini ishlatadi. Bundan tashqari, bunday reaktsiyada termoyadro bombasidagi kabi energiya, shuningdek, yorug'lik tezligining 1/3 qismida harakatlanadigan subatomik zarrachalar to'lqini chiqariladi.

Ushbu texnologiyaning afzalligi shundaki, massaning katta qismi energiyaga aylanadi, bu esa yuqori energiya zichligi va o'ziga xos impuls hosil qiladi. Natijada, biz eng tez va tejamkor kosmik kemaga ega bo'lamiz. Agar an'anaviy raketa tonnalab kimyoviy yoqilg'idan foydalansa, antimaterli dvigatel xuddi shu harakatlar uchun bir necha milligramm sarflaydi. Bu texnologiya Marsga sayohat uchun juda yaxshi bo‘lardi, lekin uni boshqa yulduzga qo‘llash mumkin emas, chunki yoqilg‘i miqdori eksponent ravishda oshadi (xarajatlar bilan birga).

Ikki bosqichli antimaterli raketa 40 yillik parvoz uchun 900 000 tonna yoqilg'i sarflaydi. Qiyinchilik shundaki, 1 gramm antimateriyani ajratib olish uchun 25 million kilovatt-soat energiya va bir trillion dollardan ortiq mablag‘ kerak bo‘ladi. Hozir bizda atigi 20 nanogram bor. Ammo bunday kema yorug'lik tezligining yarmigacha tezlasha oladi va Centaurus yulduz turkumidagi Proksima Sentavr yulduziga 8 yil ichida ucha oladi. Ammo uning og'irligi 400 Mt va 170 tonna antimateriya iste'mol qiladi.

Muammoni hal qilish uchun ular "Vakuumli antimaterial raketa yulduzlararo tadqiqot tizimini" ishlab chiqishni taklif qilishdi. Bu bo'sh joyga otilganda antimateriya zarralarini yaratadigan katta lazerlardan foydalanishi mumkin.

Bu g‘oya koinotdan yoqilg‘idan foydalanishga ham asoslangan. Ammo yana yuqori narx paydo bo'ladi. Bundan tashqari, insoniyat shunchaki antimaterning bunday miqdorini yarata olmaydi. Radiatsiya xavfi ham mavjud, chunki materiya-antimateriyaning yo'q qilinishi yuqori energiyali gamma nurlarining portlashlarini keltirib chiqarishi mumkin. Bu nafaqat ekipajni maxsus ekranlar bilan himoya qilish, balki dvigatellarni jihozlash uchun ham zarur bo'ladi. Shuning uchun mahsulot amaliy jihatdan pastroq.

Alcubierre Bubble

1994 yilda meksikalik fizik Migel Alkubyer tomonidan taklif qilingan. U maxsus nisbiylik nazariyasini buzmaydigan vosita yaratmoqchi edi. Bu fazoviy vaqt matosini to'lqinda cho'zishni taklif qiladi. Nazariy jihatdan, bu ob'ekt oldidagi masofaning qisqarishiga va uning orqasidagi masofaning kengayishiga olib keladi.

To'lqin ichida ushlangan kema relativistik tezlikdan tashqariga harakat qila oladi. Kemaning o'zi "burilish pufakchasi" ichida harakat qilmaydi, shuning uchun fazo-vaqt qoidalari qo'llanilmaydi.

Agar tezlik haqida gapiradigan bo'lsak, bu "yorug'likdan tezroq", ammo kema pufakni tark etgan yorug'lik nuridan tezroq o'z manziliga etib boradi degan ma'noni anglatadi. Hisob-kitoblarga ko‘ra, u manziliga 4 yildan keyin yetib boradi. Agar nazariy jihatdan bu haqda o'ylaydigan bo'lsak, bu eng tezkor usul.

Ammo bu sxema kvant mexanikasini hisobga olmaydi va hamma narsa nazariyasi tomonidan texnik jihatdan bekor qilingan. Kerakli energiya miqdori bo'yicha hisob-kitoblar ham juda katta quvvat talab qilinishini ko'rsatdi. Va biz hali xavfsizlik haqida gapirmadik.

Biroq, 2012 yilda bu usul sinovdan o'tkazilayotgani haqida gap bordi. Olimlar kosmosdagi buzilishlarni aniqlay oladigan interferometr qurganliklarini da'vo qilishdi. 2013 yilda Jet Propulsion Laboratory vakuum sharoitida tajriba o'tkazdi. Xulosa qilib aytganda, natijalar noaniq bo'lib tuyuldi. Agar siz chuqurroq qarasangiz, bu sxema tabiatning bir yoki bir nechta asosiy qonunlarini buzishini tushunishingiz mumkin.

Bundan nima kelib chiqadi? Agar siz yulduzga aylanma sayohat qilishni orzu qilgan bo'lsangiz, ehtimollik juda past. Ammo agar insoniyat kosmik kema qurishga va odamlarni asrlik sayohatga jo'natishga qaror qilsa, unda hamma narsa mumkin. Albatta, bu hozircha gap. Ammo bizning sayyoramiz yoki tizimimiz haqiqiy xavf ostida bo'lsa, olimlar bunday texnologiyalarda faolroq bo'lar edi. Keyin boshqa yulduzga sayohat omon qolish masalasi bo'ladi.

Hozircha biz kelajakda shunday bo'lishiga umid qilib, o'z ona tizimimizning kengliklarini kezishimiz va o'rganishimiz mumkin. yangi yo'l, bu yulduzlararo tranzitlarni amalga oshirish imkonini berdi.