4 rumskibskoncepter, der kunne blive en realitet i fremtiden

1. Vil eksplodere

Videooptagelse: DrRhysy / YouTube

Vi har alle i det mindste en vag idé om, hvor destruktive atomvåben er. Det ser ud til, at brugen af ​​sådan en farlig ting usandsynligt vil føre til noget godt.

Men fysikerne Stanislav Ulam og Freeman Dyson besluttedeG. Dyson. Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceshipat denne kraft også kan ledes ind i en kreativ kanal. Og i 60'erne foreslog de ideen om et interstellar fartøj, der ville flyve ved at drive sig selv med kontrollerede atomeksplosioner.

Ja, hvorfor bære enorme tanke med brændstof på tværs af universets vidder, hvis du i stedet kan tage hundrede eller to atomsprænghoveder med dig?

Projektet fik navnet Orion, eller atomdrevet rumfartøj. Princippet for driften af ​​enheden er som følger.

Et skib dingler i kredsløb, som har til hensigt at flyve til udkanten af ​​solsystemet eller endda til andre stjerner. I det rigtige øjeblik slipper han en brintbombe et sted hundrede meter bag sig, som eksploderer og leder flyet fremad med en chokbølge. Når fremdriften af ​​skubningen begynder at aftage, affyres den næste bombe, derefter endnu en og endnu en. Dette er meget mere effektivt, du ved, end det er banalt at flyve i en raket.

Ideen i sig selv var fantastisk. Men "eksplosionen", som udviklingen blev døbt, havde mange problemer, som ikke kunne løses på dette stadium i udviklingen af ​​videnskab og teknologi. Det var ikke klart, hvordan man skulle beskytte bagenden af ​​skibet mod relativistisk plasma, gammastråler og lysglimt. Det blev antaget, at den reflekterende plade ville blive dækket med en ablativ belægning af grafitfedt, som også skulle genopfriskes efter hver eksplosion.

Der er dog en vis tvivl om, at det er muligt at designe et skjold, der kan modstå detonation af hundredvis af brintbomber næsten på skarp afstand.

Derudover var det en ret risikabel opgave at sætte et apparat med hundredvis af atombomber om bord i kredsløb. I 60'erne til stråling behandlet mere simpelt end nu - tilsyneladende troede de, at hun kun dræber dem, der er bange for hende.

I starten blev det antaget, at Orion ville lette af sig selv, det vil sige lave atomeksplosioner under sig lige i atmosfæren. Så indså forskerne stadig, at de blev ophidsede og besluttede kun at detonere atomladninger i luftløst rum.

Men selv i dette tilfælde, hvis noget ikke går efter planen, og en raket med en så farlig last ikke når rummet, vil der opstå en reel strålingskatastrofe på det sted, hvor den falder. Derfor blev projektet udskudtG. Dyson. Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceship på bagen, og derefter, med underskrivelsen af ​​traktaten om delvist testforbud i 1963, blev den helt lukket.

Ikke desto mindre dukker ideen om et interstellart rumfartøj accelereret af en atombombe stadig op i fysikernes sind.

2. Solar sejlbåd

Video: The Planetary Society / YouTube

Udtrykket "solar (eller fotonisk) sejl" lyder ret fantastisk. Ikke desto mindre er dette en ægte og endda allerede gennemprøvet teknologi. I juni 2019 blev LightSail-2-sonden med en sådan motor testet med succes.Hvad kan du forvente, når LightSail 2 lanceres i rummet/planetsamfundet i rummet.

Faktum er, at fotoner - de partikler, der udgør lyset - kan udøve tryk, når de kommer i kontakt med en overflade. Det vil sige, at sollys i rummet er i stand tilG. Vulpetti. Hurtig solsejlads: Astrodynamik af specielle sejlfartøjsbaner skubbe sejlet på samme måde som vinden gør på Jorden.

Kun sejlet skal laves af et ultratyndt absorberende materiale - for eksempel fra en aluminiumsfilm på 30 nanometer tyk. Og den skal være mindst et par kvadratkilometer stor.

Til sammenligning var arealet af LightSail-2-sonden kun 32 kvadratmeter.

Et apparat med et solsejl behøver ikke at bære snesevis og hundredvis af tons brændstof med sig: det vil være i stand til at flyve overalt, hvor sollys når. Sandt nok er der potentielle vanskeligheder i implementeringen af ​​konceptet.

Den vigtigste er, hvordan man beskytter sejlet mod skader. Det er trods alt et knivtyndt uigennemsigtigt lærred, der har en styrke som toiletpapir og løber igennem tomhed i rasende fart. Ethvert modstøvkorn kan lave et ordentligt hul i det.

3. Foton raket

Sådan et rumfartøj bruger samme princip som et solsejlskib, kun omvendt. Når alt kommer til alt, hvis fotonerneE. G. Haug. De ultimative grænser for den relativistiske raketligning. Planck fotonraketten / Acta Astronautica er i stand til at trykke på den overflade, de kommer i kontakt med, kan de også smide motoren, der producerer dem. Resultatet er en raket, der ikke drives af brændstof, men af ​​lys.

Ja, i et vakuum vil selv en simpel lommelygte, hvis den får en meget holdbar energikilde, gradvist accelerere og drive sig selv med de udsendte fotoner. Det er nok at dreje det med en pære mod målet og tænde lyset.

Sandt nok vil lommelygten flyve så langsomt, at det vil tage milliarder af år at accelerere til mærkbare hastigheder. Men dette er et problem, der kan løses - du skal bare gøre enheden større.

Men at drive sådan en pandelampe vil være en anden opgave. Fysiker Daniel Tommasini fra Universitetet i Vigo har regnet udD. Tommasini. Kommenter "de ultimative grænser for den relativistiske raketligning. Planck fotonraketten ”/ Acta Astronauticaat selv den mest effektive atomreaktor kun vil være i stand til at accelerere et fotonisk skib med 0,02 % af lysets hastighed.

Dette er et sted omkring 60 km/s, hvilket allerede er ret godt til at rejse gennem solsystemet. Men for at vinke til den nærmeste stjerne har du brug for energikilder bedre end en banal atomreaktor. For eksempel en god forsyning af antistofbrændstof eller et sort hul i lommerne.

Når antistof kolliderer med stof, frigiver det en enorm mængde ren energi. Sandt nok er antistofproduktionen utrolig dyr fornøjelse: skabelsen af ​​et gram af antibrint NASA-forskere har anslåetReaching for the Stars / Science NASA 62,5 billioner dollars. Og det vil tage tonsvis af det at fodre udslettelsesreaktoren.

Sorte huller er endnu mere effektive energikilder. De kan bruges til at lave de såkaldte singular- eller kollapsar-reaktorer, som Stephen Hawking hævdede. Det sorte hul skaber stråling, der gradvist fordamper.

BeregnetL. Kran. Er sorte hul-rumskibe mulige / Generel relativitet og kvantekosmologiat et sådant hul, der vejer 606.000 tons, vil fordampe i omkring 3,5 år og skabe 160 petawatt energi i løbet af denne tid. Bare en vild figur: nok energi til at accelerere til 10% lysets hastighed på 20 dage.

Det er kun tilbage at finde ud af, hvordan man laver et sort hul, og hvordan man opbevarer det i skibet, og et kompakt batteri med utrolig kraft er klar. Det vigtigste er ikke at stikke fingrene i det, ellers bliver de ental, det vil sige, vil krympe til et punkt. Sammen med alle andre dele af kroppen.

4. Laserdrevet skib

Video: School of Physics - University of Sydney / YouTube

Ovenstående begreber har et fælles problem: de bliver nødt til at bære deres energikilder med sig. Raketbrændstof, atombrændsel, antistof eller et sort hul vejer alle meget og reducerer nyttelasten. Vi bliver nødt til at bruge ekstra energi på at flytte denne økonomi.

Det behøver en solcellebåd ikkeG. EN. Landis. Interstellar Flight af Particle Beam / NASA bære mange tons brændstof, men det har også en begrænsning: det flyver kun, hvor solvinden blæser, og det vil ikke være så nyttigt i det interstellare rum.

Et skib, der accelereres af en laser, har imidlertid ingen sådanne ulemper. Dette er en analog af et rumskib med et sejl, men det vil ikke blive accelereret af solens lys, men af ​​en gigawatt retningsbestemt strålingskilde.

Princippet er dette: en interstellar sonde spreder sejlet, og en enorm laseraccelerator på Jorden eller i en nær-sol-bane skinner på den og skubber den, hvor den skal være.

Lad os sige, at vi accelererede til den krævede hastighed, men hvordan bremser man ved ankomsten til en eller anden Proxima Centauri eller Barnard's Star? I forvejen er der ingen måde at drive en anden laser af samme slags på - vi byggede endda en i en næsten solbane med besvær.

Men bare rolig, fysikerne Jeffrey Landis og Carver Andrews har tænkt på dette for længe siden.G. EN. Landis. Optik og materialeovervejelser for et laserdrevet lyssejl / NTRS. Om nødvendigt kan apparatet ikke kun accelerere, men også decelerere ved hjælp af energien fra fotoner, der sendes til det fra laseren.

Vi passerer dem bare forbi sejlet op på et kæmpe spejl, de reflekteres på sejlet, men fra den anden side. Og vi får mulighed for at flyve i retning modsat laseren. Det vil sige, at vi ikke kun vil være i stand til at køre til fjerne stjerner med nærlyshastighed, men også at vende tilbage.

Denne mekanisme for interstellar rejse ser ud til at være den mest mulige. Den 12. april 2016 friede Stephen HawkingReaching for the Stars, Across 4.37 Light-Years / The New York Times sende en gruppe af sonder, der vejer 0,5 g til Alpha Centauri, accelereret til 20 % af lysets hastighed af en laser fra Jordens overflade. I teorien vil det tage dem 20 år at flyve, og de data, der transmitteres af sonderne ved ankomsten til stedet, vil rejse tilbage i form af radiotransmissioner i yderligere 5 år.

Mig selv Hawking levede ikke for at se virkeliggørelsen af ​​hans idé, men projektet kaldet Breakthrough Starshot udvikles fortsat. Det er finansieret af den russiske forretningsmand Yuri Milner og Meta-ejer Mark Zuckerberg. Måske er sidstnævnte simpelthen på udkig efter en måde at vende hjem på.