Хората отдавна мечтаят да пътуват до далечни планети; същият въпрос е обхванат в научната фантастика повече от век. В действителност има много проблеми, които ни пречат да правим това, включително липсата на адекватни технологии. Но това не спира учените да теоретизират възможните начини за завладяване на космическото пространство, които един ден могат да станат съвсем реални.
Йонни двигатели
Йонните силни тръби вероятно няма да са нови за феновете на „Междузвездни войни“, тъй като те бяха полетени от бойците на TIE. Това е също така утвърдена технология, използвана от сондата Dawn, лансирана през септември 1997 г. за изследване на планетите джуджета Веста и Церера.
Йонните двигатели работят, когато ксеноновите атоми са бомбардирани с електрони, за да образуват йони. Отзад на двигателя са метални мрежи, заредени на 1000 волта, които изстрелват йони с огромна скорост. Тягата е доста малка, но тъй като пространството е среда без триене и нулева гравитация, тя непрекъснато се увеличава. Максималната скорост на зората е 38 600 км / ч.
Йонните двигатели изискват минимално гориво. Те са 10 пъти по-ефективни от химическите двигатели. Те получават енергията си от големи слънчеви панели, така че няма нужда да се изгражда съоръжение за съхранение на гориво. Освен това дава йонни тласкачи на теория неизчерпаем източник на енергия.
Сегашният проблем с йонните двигатели е, че те са твърде бавни за превоз на хора. Те биха могли да бъдат използвани например за транспортиране на оборудване и доставки до марсианските колонии.
Промоционално видео:
Bussard ramjet
Както бе споменато по-горе, едно от най-големите предизвикателства пред космическото пътуване е необходимото количество гориво. За да се реши този проблем през 60-те години на миналия век, беше предложено да се създаде т. Нар. Bussard Interstellar Ramjet.
Идеята е космическият кораб да вземе протоните, разпръснати из Вселената, докато пътува. Ако след това тези протони могат да бъдат синтезирани, космическият кораб по същество лети на ядрена ракета.
Вярно, има редица проблеми с концепцията Ramjet. Можете да повдигнете само определен брой протони и докато протоните се качват, ще се роди и значителна съпротива. Освен това има малък въпрос относно създаването на стабилно работещо устройство за ядрен синтез.
Движение по ядрен импулс
Идеята за използване на ядрената енергия за изстрелване на космически кораби датира от 50-те години. Проектът на Орион беше инициатива на НАСА, която реши да построи кораб с размерите на хубав небостъргач, изстрелян от експлозията на ядрена бомба отдолу. Вече започвате да гадаете за проблемите, свързани с проекта. Като начало, след този проект трябва да остане огромно количество радиация, а самите астронавти ще получат радиационно отравяне.
Когато бомбата избухне, тя ще създаде електромагнитен импулс, който ще унищожи бордовата електроника. И това, ако стартирането все още е успешно и не води до фатални загуби. Проектът на Орион се разглеждаше главно, защото можеше да ни откара до Марс след три месеца. Един обикновен кораб би отнел осемнадесет.
Очевидно Project Orion е мъртъв, но идеята зад него живее. Вояджър 1, Вояджър 2 и Касини използваха форма на ядрена енергия, основана на разпадането на плутоний, превръщайки го в електричество, за своите полети. За съжаление, резервите на необходимия плутоний на нашата планета приключиха и е доста трудно да се започне повторно производство, тъй като това е страничен продукт от създаването на ядрени бомби.
Движение по лазерни лъчи
Аерокосмическият инженер Leic Mirabeau излезе с идеята да използва лазерно движение през 1988 г., докато работи по проекта за противоракетна отбрана "Междузвездни войни". Апаратът на Мирабо трябваше да бъде коничен. Мощен лазерен лъч ще бъде изстрелян от тесния край на конуса, съдържащ параболичния отражател.
Това би загряло въздуха вътре до 30 000 градуса, което води до експлозии, които създават тяга. Мирабо вярваше, че подобно устройство ще се появи в следващите 20 години, но неговите връстници гледат на тази идея скептично.
Междузвезден космически кораб "Daedalus"
Британското междупланетарно общество провежда проучвания в продължение на пет години, започвайки през 1973 г., изследвайки възможността за изпращане на хора до звездата на Барнард, която е на шест светлинни години. Тяхното решение беше междупланетарният космически кораб "Daedalus". Дедал беше гигантски космически кораб, също с размерите на добър небостъргач и определено би бил сглобен на земна орбита.
Подобно на Project Orion, той трябваше да използва термоядрени двигатели. Горивните пелети биха се инжектирали с висока скорост в реакционната камера, където лъчите от високоенергийни електрони биха ги запалили. Първият етап е трябвало да вдигне на Земята 46 000 тона гориво, вторият - малка част от кораба с 4000 тона гориво. Горивото е трябвало да бъде хелий-3.
Хелий-3 е невероятно рядък на Земята, но се смята, че е много по-обилен на Луната; може да се намери и в космически облаци. Събирането на необходимата сума би отнело 20 години. Хелий-3 също е много трудно да се запали като гориво, тъй като изисква много топлина. Но ако проектът беше изгорял, устройството щеше да се ускори до 12,2% от скоростта на светлината и щеше да достигне звездата на Барнард след 50 години.
През 2009 г. изследванията започнаха в рамките на проекта Icarus, който трябва да покаже какво може да стане междузвездното пътуване след толкова години научен напредък.
Езда на астероид
Един от най-големите проблеми на космическото пътуване остава влиянието на космическите лъчи. Ако човек отнеме 1000 дни, за да стигне до Марс, той ще получи такава радиация, че шансовете за развитие на рак ще се повишат от 1 до 19 процента.
Космическият кораб е изработен от леки материали, а радиационните екрани са твърде тежки. Затова професор по физика от Масачузетския технологичен институт смята, че най-добрият начин за пътуване на дълги разстояния е да кацнете на астероид и да създадете тунел под повърхността му.
Астероидът трябва да е широк 10 метра и да е на няколко милиона километра от Земята и Марс, за да работи планът. Засега са известни пет такива астероиди и всички те ще преминат близо до Земята до 2100 година. Пътуването ще бъде еднопосочно, тъй като няма астероиди, които летят напред-назад. Но постоянно се откриват нови открития, следователно може би ще намерим астероид, летящ от Марс към нас в точното време.
Слънчево платно
Въпреки че платната едва ли са високотехнологични по днешните стандарти, в космическия контекст те получиха добра актуализация. Вместо да използват вятъра, тези платна ще използват енергията на слънцето. Слънчевите платна ще придадат на космическия кораб малка тяга, но тъй като няма триене в пространството, тези платна постепенно ще набира скорост.
Например слънчевото платно с ширина 400 метра може да измине повече от два милиарда километра годишно. Това е по-бързо, отколкото може да мине съд с химическо захранване. Освен това би било по-евтино.
Проектите за слънчеви платна също не са рядкост. Един от НАСА се казва Sunjammer, кръстен на кратка история на Артър Кларк. Платното Sunjammer може да бъде направено от материал Kapton и може да бъде с дебелина пет микрона, тежи по-малко от 20 килограма, а когато е опаковано, може да бъде толкова голямо, колкото пералня.
Друг вариант, създаден в чест на Карл Сагън, трябва да излезе в орбита съвсем скоро. Съществува и теория, че слънчевото платно може да отведе космически кораб към друга слънчева система. Такова платно ще бъде с големина на голям град и неговият активен център ще бъде мощен лазер.
Магнитно платно
Повечето от излъчваните от Слънцето протони и електрони варират от 400 до 600 километра в секунда. Магнитното платно може да използва енергията им и да се отблъсне от тях. Цикъл от проводим материал може да произведе магнитно поле, което е перпендикулярно на слънчевия вятър и това ще избута плавателния съд в желаната посока.
Проблемът е, че магнитното платно трябва да е дълго 100 километра. Технологии, които ще позволят да се направи платно от свръхпроводящ материал с такъв размер и да поддържат необходимата температура, просто сега не са налични. Магнитните платна остават теория до разработването на технологията.
Червеева дупка
Първоначално от научната фантастика, дупчиците са вдъхновявали хората от създаването си на теория през 1921 г. Въпреки че съществуването им е позволено, все още не са открити преки доказателства за това. Червените дупки по същество са тунели в пространството, през които един предмет, на теория, може да премине. В същото време червейните дупки са нестабилни - ако някой иска да мине през някоя от тях, стените му могат да се срутят.
За безопасно преминаване през червоточината, апаратът трябва да използва сила на гравитация. Физиците смятат, че ние просто няма да съберем достатъчно енергия. Ако има червей, през която хората могат да преминат, това определено не е в природата; обаче достатъчно напреднала цивилизация би могла да я изгради. Следователно, докато не го срещнем или изградим, червейната дупка ще си остане научна фантастика.
Warp Drive
Популяризирана от Star Trek, идеята за warp устройство ви позволява да пътувате буквално по-бързо от скоростта на светлината, без да нарушавате законите на физиката. Независимо от това учените вярват във възможността за прилагането му. Физикът Мигел Алкубиер пръв предложи идеята: да се създаде космически кораб във формата на топка за ръгби с плосък пръстен около него. Вярно е, че за да лети корабът, имате нужда от топка антиматерия с размерите на Юпитер.
За да направи възможно такъв космически кораб, Харолд Уайт направи промени в проекта. На теория модифицираният му кораб ще изисква много по-малко антиматерия, от порядъка на 500 килограма. Той ще може да огъва пространството-времето и да достига скорост 10 пъти по-бърза от скоростта на светлината. Пътуването до най-близката звезда ще отнеме четири до пет месеца.
За съжаление антиматерията е изключително нестабилна. Само една трета от грам антиматерия може да освободи толкова енергия, колкото е освободена при бомбардировките над Хирошима. Антиматерията в проекта на Уайт ще бъде изтеглена от 1,5 милиона Хирошима, което ще бъде достатъчно, за да унищожи Земята.