Yıldızların soğuk parlaması özellikle kış gökyüzünde güzeldir. Şu anda, en parlak yıldızlar ve takımyıldızlar görülebilir: Orion, Pleiades, göz kamaştırıcı Sirius'lu Büyük Köpek ...
Yüzyılda çeyrek önce, Deniz Harp Okulu'nun yedi orta adamı kendilerine olağandışı bir soru sordu: Modern insanlık yıldızlara ne kadar yakın? Araştırmanın sonucu, "Longshot" ("Uzun atış") projesi olarak bilinen ayrıntılı bir rapordur. Makul bir sürede en yakın yıldızlara ulaşabilen otomatik bir yıldızlararası uzay aracı kavramı. Binlerce yıl uçuş yok ve "nesiller boyu gemi"! Prob, 100 yılından sonra, uzaya fırlatıldığı andan itibaren Alpha Centauri mahallelerine ulaşmalı.
Hiper uzay, yerçekimi, anti madde ve fotonik roketler ... Hayır! Projenin temel özelliği, mevcut teknolojilere yapılan bir bahisti. Geliştiricilere göre, Longshot tasarımı 21. yüzyılın ilk yarısında bir uzay gemisi inşa etmeyi mümkün kılıyor!
Mevcut teknolojilerle yüz yıllık uçuş. Uzay mesafelerinin ölçeği göz önüne alındığında, cesaret duyulmamış. Güneş ile Alfa Centauri arasında, St "4,36. yıl. 40 trilyonun üzerinde kilometre uzakta! Bu rakamın canavarca anlamı aşağıdaki örnekle açıklığa kavuşuyor.
Güneş'in boyutunu bir tenis topunun boyutuna indirirseniz, tüm Güneş Sistemi Kızıl Meydan'a sığacaktır. Seçilen ölçekte Dünya'nın büyüklüğü kum taneciklerinin boyutuna inecek, en yakın “tenis topu” - Alpha Centauri - Venedik'teki Piazza San Marco'da uzanacak.
Konvansiyonel bir “Mekik” veya Soyuz uzay gemisinde Alpha Centauri'ye uçmak 190000 yıl alacaktır.
Korkunç bir tanı bir cümleye benziyor. Yıldızlara ulaşma şansımız az değil, “kum taneciklerimiz” üzerine oturmaya mahkum muyuz? Popüler bilim dergilerinde, bir yıldız gemisini yakın ışık hızlarına hızlandırmanın imkansız olduğunu gösteren hesaplamalar vardır. Bu güneş sisteminin tüm meselesini "yakmak" gerektirecektir.
Ve yine de bir şans var! Long Shot projesi, yıldızların hayal edebileceğimizden daha yakın olduğunu kanıtladı.
Voyager davasında, Güneş'in Galaksideki yerini gösteren bir Dünya haritası ile birlikte ayrıntılı bilgileri gösteren bir pulsar haritasını içeren bir levha vardır. Uzaylıların bir gün bu "taş baltayı" bulup bizi ziyaret etmeleri bekleniyor. Ancak, tüm teknolojik uygarlıkların dünyadaki davranış özelliklerini hatırlarsak, tarih Amerika’nın fetihçiler tarafından fethi, “barışsever temas” yok ...
Seferin Misyonu
Alpha Centauri sistemine yüz yıl içinde ulaşmak.
Diğer “yıldız gemilerinden” (“Daedalus”) farklı olarak, “Longshot” projesi bir yıldız sisteminin yörüngesine (Alpha ve Beta Centauri) girmek anlamına geliyordu. Bu, görevi belirgin bir şekilde karmaşıklaştırdı ve uçuş süresini uzattı, ancak uzak yıldızların çevresini ayrıntılı olarak incelemeye izin verdi (24 saat içinde hedeften geçen ve alanın derinliklerinde iz bırakmadan kaybolan “Daedal” ın aksine).
100 yıl uçuyor. Bilgiyi Dünya'ya aktarmak için yılın başka bir 4,36'i istenecek.
Güneş Sistemine kıyasla Alpha Centauri sistemi
Gökbilimciler projeye büyük umutlar atıyorlar - eğer başarılılarsa, paralaksı ölçmek için harika bir araca sahip olacaklar. yıl.
Gece boyunca yapılan asırlık uçuş da amaçsızca geçmeyecek: Cihaz yıldızlararası ortamı inceleyecek ve güneş sisteminin dış sınırları hakkındaki bilgimizi genişletmemize izin verecek.
Yıldızlara vurdu
Uzay yolculuğunun ana ve tek sorunu muazzam mesafelerdir. Bu sorunu çözdükten sonra diğerlerini de çözeceğiz. Uçuş süresindeki azalma, uzun vadeli enerji kaynağı ve gemi sistemlerinin yüksek güvenilirliği sorununu ortadan kaldıracaktır. Sorun gemide bulunan bir kişinin varlığı ile çözülecektir. Kısa süreli uçuş, gemide karmaşık yaşam destek sistemlerini ve devasa yiyecek / su / hava stoklarını gereksiz kılar.
Fakat bunlar uzak hayaller. Bu durumda, bir yüzyıl içinde yıldızlara insansız bir sonda sunmak gerekiyor. Uzay-zaman sürekliliğini kıramıyoruz, çünkü tek çıkış yolu "yıldız gemisinin" yer hızını arttırmak.
Hesaplamanın gösterdiği gibi, 100 yıllarında Alpha Centauri'ye bir gezi için, ışık hızının en az% 4,5'i gereklidir. 13500 km / s.
Makro kozmdaki vücutların belirli bir hızda hareket etmesine izin veren temel yasaklar yoktur, ancak değeri canavarca büyüktür. Karşılaştırma için: Üst kademeyi kapattıktan sonra en hızlı uzay aracının (sonda “Yeni Ufuklar”) hızı Dünya'ya göre “sadece” 16,26 km / s (58636 km / s) idi.
Uzun atış yıldız gemisi
Yıldızlararası bir gemiyi saniyede binlerce kilometre hıza çıkarmak nasıl? Cevap açıktır: en az 1000000 saniyelik büyük bir adım ve belirli bir itme gücüne sahip bir motora ihtiyacınız var.
Spesifik dürtü, bir jet motorunun verimliliğinin bir ölçüsüdür. Yanma odasındaki moleküler ağırlık, sıcaklık ve gaz basıncına bağlıdır. Yanma odasında ve dış ortamda basınç farkı arttıkça, çalışma akışkanının akış hızı da artar. Ve bu nedenle, daha yüksek motor verimi.
Modern elektrojet motorlarının (ERE) en iyi örnekleri belirli bir dürtü 10000'e sahiptir; yüklü parçacık kirişlerinin çıkış hızında - 100000 km / s'ye kadar. Çalışma sıvısının tüketimi (xenon / kripton), saniyede birkaç miligramdır. Motor uçuş boyunca sessizce çalıyor ve birimi yavaşça hızlandırıyor.
Elektrik itiş gücü göreceli basitliği, düşük maliyeti ve yüksek hızlara ulaşma potansiyeli (onlarca km / s) ile etkileyicidir, ancak düşük itme (bir Newton'dan daha az) nedeniyle, hızlanma onlarca yıl alabilir.
Başka bir şey de, modern uzay araştırmalarının tümünün dayandığı kimyasal yakıtlı roket motorları. Çok büyük bir itme gücüne (onlarca ve yüzlerce ton) sahipler, ancak üç bileşenli bir LRE'nin (lityum / hidrojen / florin) maksimum spesifik dürtü 542 km / sn'den biraz daha fazla olan bir gaz çıkış oranı ile sadece 5'tir. Bu sınırdır.
Sıvı füzeler kısa sürede bir uzay aracının hızını birkaç km / s artırmayı mümkün kılar, ancak daha fazlasını yapamazlar. Bir yıldız gemisi, farklı fiziksel prensipler üzerine bir motora ihtiyaç duyacaktır.
"Longshot" ın yaratıcıları, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli egzotik yollar düşündü Bir lazer gücü 3,5 terawatts ile hızlandırılmış "hafif yelken" (yöntem mümkün olmadığı kabul edilir).
Bugüne kadar yıldızlara ulaşmanın tek gerçekçi yolu, darbeli bir nükleer (termonükleer) motordur. Çalışma prensibi, laboratuvar koşullarında iyi çalışılmış olan lazer termonükleer füzyona (LTS) dayanmaktadır. Ataletsel plazma hapsi ile kısa sürede (<10 ^ -10 ... 10 ^ -9 s) küçük hacimdeki maddelerde büyük miktarda enerji konsantrasyonu.
Longshot durumunda, kontrollü termonükleer konuşma füzyonunun sabit reaksiyonu yoktur: uzun süreli plazma hapsine gerek yoktur. Jet-itme oluşturmak için elde edilen yüksek sıcaklıkta pıhtı derhal geminin yan tarafındaki manyetik alana "basmalı" olmalıdır.
Yakıt, helyum-3 / döteryum karışımıdır. Yıldızlararası uçuş için gerekli yakıt 264 ton olacaktır.
Benzer şekilde, daha önce görülmemiş bir verim elde edilmesi de planlanmaktadır: hesaplamalar, belirli dürtü 1,02 milyon saniyenin değerini göstermektedir!
Gemi sistemlerinin güç kaynağı için ana enerji kaynağı olarak - darbe motorunun lazerleri, oryantasyon sistemleri, iletişim ve bilimsel aletler - yakıt üreten uranyum düzenekleri üzerine geleneksel bir reaktör seçildi. Tesisatın elektriksel kapasitesi en az 300 kW olmalıdır (termal güç neredeyse daha yüksek bir mertebedir).
Modern teknoloji açısından bakıldığında, bir asır boyunca şarj gerektirmeyen bir reaktörün oluşturulması zor bir iştir, ancak pratikte mümkündür. Zaten, savaş gemilerinde, aktif bölgesi gemilerinkine (30-50 yıl) benzeyen bir hizmet ömrüne sahip olan YSU kullanılıyor. Güçle birlikte, ayrıca bir emir de var - örneğin, Rus Donanması'nın denizaltı nükleer motorlu gemilerine kurulan nükleer kurulum OK-650, 190 megawatt termal gücüne sahip ve tüm şehre 50000 nüfusu ile elektrik sağlama yeteneğine sahip!
Bu tür kurulumlar alan için aşırı derecede güçlüdür. Kompaktlık ve belirtilen özelliklere tam uyum gerektirir. Örneğin, 10 Temmuz 1987 "Cosmos-1867" piyasaya sürüldü - "Yenisey" nükleer tesisine sahip Sovyet uydusu (uydu kütlesi - 1,5 ton, reaktörün ısıl gücü - 150 kW, elektrik - 6,6 kW, çalışma süresi - 11 ay).
Bu, Longshot projesinde kullanılan 300 kilowatt reaktörünün yakın gelecek için bir sorun olduğu anlamına gelir. Mühendisler kendileri böyle bir reaktörün kütlesinin yaklaşık 6 ton olacağını düşünüyorlardı.
Aslında bu fiziği bitiriyor ve şarkı sözleri başlıyor.
Yıldızlararası seyahat problemleri
Probu kontrol etmek için, yapay zekanın ürettiği yerleşik bir bilgisayar kompleksine ihtiyacınız olacak. Sinyal iletim süresinin 4 yıldan fazla olduğu durumlarda, sondanın Dünyadan etkin bir şekilde kontrol edilmesi imkansızdır.
Mikroelektronik ve araştırma araçlarının yaratılması alanında son zamanlarda büyük çapta değişiklikler meydana geldi. 1987 yılındaki Longshot yaratıcılarının modern bilgisayarların yeteneklerini tahmin etmeleri pek mümkün değildir. Geçtiğimiz çeyrek yüzyıldaki bu teknik sorunun başarıyla çözüldüğünü varsayabiliriz.
İletişim sistemleri ile durum eşit derecede iyimser. 4,36 St mesafesinden güvenli bilgi aktarımı için yıl, bir 0,532 mikron dalga vadisinde çalışan ve 250 kW radyasyon gücüne sahip bir lazer sistemi gerektirecektir. Bu durumda, her kare için. Saniyedeki 222 foton, modern radyo teleskoplarının hassasiyet eşiğinden çok daha yüksek olan Dünya yüzeyinin metresini düşürecektir. Maksimum mesafeden veri aktarım hızı 1 kbps olacaktır. Modern radyo teleskopları ve uzay iletişim sistemleri veri alışveriş kanalını birkaç kez genişletebilir.
Karşılaştırma için, şu anda Güneşten 1 milyar km uzakta bulunan Voyager 19 probunun verici gücü (17,5 ışık saati), buzdolabınızdaki bir ampul gibi sadece 23 W'dir. Ancak, telemetriyi birkaç kbps hızında Dünya'ya iletmek için bu yeterlidir.
Ayrı bir satır, gemi ısıl düzenlemesi konusudur.
Megawatt sınıfı bir nükleer reaktör ve darbeli bir termonükleer motor, dahası, bir vakumda, yalnızca iki ısı giderme yöntemi mümkündür - ablasyon ve radyasyon.
Çıktı, gelişmiş bir radyatör sistemi ve yayılan yüzeylerin yanı sıra, motor bölmesi ile geminin yakıt depoları arasında termal olarak yalıtkan bir seramik tamponun kurulumu olabilir.
Yolculuğun ilk aşamasında, geminin güneş ışınlarından (Skylab orbital istasyonunda kullanılana benzer) ek bir koruyucu sipere ihtiyacı olacaktır. Nihai hedef bölgesinde - Beta Centauri yıldızının yörüngesinde - sondada aşırı ısınma tehlikesi de olacaktır. Ekipman yalıtımı ve tüm önemli birimlerden ve bilimsel aletlerden yayılan radyatörlere aşırı ısı transferi için bir sistem gereklidir.
Geminin zaman içindeki ivmesinin grafiği
Hız değişimini gösteren grafik
Gemiyi mikrometeoritlerden ve kozmik toz parçacıklarından koruma konusu oldukça karmaşık. % 4,5 ışık hızında, mikroskobik bir nesneyle çarpışma, proba ciddi şekilde zarar verebilir. "Longshot" yaratıcıları, geminin önüne güçlü bir koruyucu ekran takarak (metal? Seramik?) Sorunu çözmeyi teklif ediyorlardı.
Bu koruma ne kadar güvenilir? Ve bilim kurgu koruma sistemlerini kuvvet / manyetik alanlar veya geminin rotasındaki manyetik alan tarafından tutulan mikro dağılmış parçacıkların “bulutları” şeklinde kullanmak mümkün mü? Umarız "yıldız gemisi" yaratıldığında, mühendisler yeterli bir çözüm bulur.
Probun kendisine gelince, geleneksel olarak ayrılabilir tanklara sahip çok aşamalı bir düzen olacaktır. Gövde yapılarının üretimi için malzeme alüminyum / titanyum alaşımlarıdır. Monte edilen geminin toprağa yakın yörüngedeki toplam kütlesi, maksimum uzunlukta 396 metre olacak şekilde 65 ton olacaktır.
Karşılaştırma için: Uluslararası Uzay İstasyonunun kütlesi 417 metre uzunluğunda 109 tondur.
1) Yapılandırmayı Dünya yörüngesinde başlat.
2) 33-uçuş yılı, ilk tank çiftinin ayrılması.
3) 67 - uçuş yılı, ikinci tank çiftinin ayrılması.
4) 100. Uçuş yılı - 15-30 km / s hızında hedefe varış.
Son aşamanın ayrılması, Beta Centauri çevresindeki kalıcı yörüngeye erişim.
2) 33-uçuş yılı, ilk tank çiftinin ayrılması.
3) 67 - uçuş yılı, ikinci tank çiftinin ayrılması.
4) 100. Uçuş yılı - 15-30 km / s hızında hedefe varış.
Son aşamanın ayrılması, Beta Centauri çevresindeki kalıcı yörüngeye erişim.
ISS gibi, Longshot derlemesi de düşük Dünya yörüngesindeki bir blok yöntemiyle yapılabilir. Geminin gerçekçi boyutları, mevcut fırlatma araçlarının montaj sürecinde kullanılmasını mümkün kılar (karşılaştırma için, güçlü Saturn-V, 120 ton ağırlığındaki kargoları bir kerede NOU'ya getirebilir!)
Darbeli bir termonükleer motorun dünyaya yakın yörüngede fırlatılmasının çok riskli ve dikkatsiz olduğu belirtilmelidir. Longshot projesi, ikinci ve üçüncü uzay hızını almak ve gemiyi ekliptik düzlemin dışına zorlamak için ek overclock blokları (kimyasal roket motorları) sağladı (Alpha Centauri sistemi, Dünya'nın Güneş etrafında dönme düzleminin üstünde 61 ° üzerinde yer almaktadır). Ayrıca, bu amaç için Jüpiter'in yerçekimi alanındaki bir manevranın, dev bir gezegenin çevresinde “serbest” ivmelenme kullanarak ekliptik düzlemden kaçmayı başarabilen uzay sondaları haklı çıkması mümkündür.
Sonuç bölümü
Varsayımsal bir yıldızlararası uzay aracının tüm teknolojileri ve bileşenleri gerçekte var.
Longshot probunun genel boyutları, modern astronotiğin yeteneklerine tekabül ediyor.
Bugün çalışmaya başlarsak, XXII. Yüzyılın ortasına kadar, mutlu torunlarımız Alpha Centauri sisteminin ilk fotoğraflarını yakın mesafeden göreceklerdir.
İlerlemenin geri dönüşü olmayan bir yönü var: her gün hayat yeni icatlar ve keşiflerle bizi şaşırtmaya devam ediyor. 10-20 yıllarında yukarıda açıklanan tüm teknolojilerin bizden önce yeni bir teknolojik seviyede yapılan çalışma örnekleri biçiminde görünmesi mümkündür.
Ve yine de yıldızlara giden yol, bunun hakkında ciddi bir şekilde konuşamayacak kadar uzak.
Dikkatli okuyucu muhtemelen zaten Longshot projesinin temel sorununa dikkat çekti. Helyum-3.
Helyum-3'in yıllık üretimi litre başına 60000'e kadar olan bir fiyata yıllık sadece 8 litre (2000 kilogram) ise, bu maddeden yüz ton nereden alınır? Cesur kurgu, aydaki ve dev gezegenlerin atmosferindeki helyum-3'in çıkarılması umutlarını bastırdı, ancak kimse bunun hakkında hiçbir garanti veremez.
Darbeli bir termonükleer motora güç vermek için gerekli olan böyle bir yakıt hacmini ve bunun dozajını donmuş “tabletler” şeklinde depolama olasılığı konusunda şüpheler var. Bununla birlikte, motorun çalışma prensibi olarak: Dünyadaki laboratuvar koşullarında az ya da çok çalıştığı gerçeği, açık alanda kullanımdan hala uzaktır.
Son olarak, tüm prob sistemlerinin benzersiz güvenilirliği. Longshots projesinin katılımcıları doğrudan bunun hakkında yazıyor: 100 yıllarında durmadan ve elden geçirmeden çalışabilen bir motor yaratmak inanılmaz bir teknik atılım olacak. Aynısı, probun diğer tüm sistemleri ve mekanizmaları için de geçerlidir.
Ancak, umutsuzluğa kapılmamalısın. Kozmonotik tarihinde, emsalsiz emsalsiz güvenilirlik örnekleri var. “Pioneers-6, 7, 8, 10, 11” ve “Voyagers-1 ve 2” - hepsi 30 yıl boyunca uzayda çalıştı!
Bu uzay aracının hidrazin toplayıcılarının (oryantasyon sistemi motorları) geçmişi gösterge niteliğindedir. Voyager 1, 2004 yılında yedek kitine geçti. Bu zamana kadar, ana motor seti yıllarca 27 açık alanda çalışarak 353000 kapanımlarını sürdürdü. Motorların katalizörlerinin her zaman sürekli olarak 300 ° C'ye ısıtılması dikkat çekicidir!
Bugün, 37 piyasaya sürüldükten yıllar sonra, her iki Voyager çılgın uçuşlarına devam ediyor. Uzun zamandan beri heliosferden ayrıldılar, ancak düzenli olarak yıldızlararası ortam hakkındaki Dünya verilerini iletmeye devam ediyorlar.
İnsan güvenilirliğine bağlı herhangi bir sistem güvenilmezdir. Bununla birlikte, kabul edilmesi gerekir: Uzay aracının güvenilirliğini sağlama açısından, bir miktar başarı elde etmeyi başardık.
“Yıldız seferi” nin uygulanması için gerekli tüm teknolojiler, kannabinoidleri kötüye kullanan ve açık patentler ve mevcut donanımlar şeklinde somutlaşan bilim adamlarının fantezileri olmaktan çıkmıştır. Laboratuarda - ama varlar!
Yıldızlararası gemi "Longshot" ın kavramsal tasarımı kanıtlandı: Yıldızlara çarpma şansımız var. Bu dikenli yolda bir sürü zorluğun üstesinden gelmek için. Fakat asıl mesele, gelişme vektörünün bilinmesi ve kendine güveni ortaya çıkmasıdır.
Longshot projesi hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz: http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19890007533.
Bu konuyla ilgilenmeye başladığım için, "Postacı" için şükranlarımı sunarım.