Koliko treba letjeti od zemlje do alfa Kentaura. Kako letjeti do Alpha Centauri - tehnički detalji. EM pogon elektromagnetski motor

PREDAVANJE:

"NAKON SEDAM MILIONA GODINA"

Predavač Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU im. Bauman

naselje Ust-Abakan

Dragi drugovi! Odmah želim da vas upozorim da ćemo razgovarati o kontroverznim i prilično apstraktnim pitanjima. Mnogo toga što želim da vam kažem danas nije hitan problem. Međutim, razumijevanje problema o kojem ću govoriti i mogućnost njegovog rješavanja ima ozbiljan ideološki karakter.

Moraćemo da operišemo sa veoma velikim, po našim standardima, brojevima. Želim da ih dobro razumete, podsećam vas: milion je hiljadu hiljada, milijarda je hiljadu miliona. Samo brojanje do hiljadu traje 3 sata. Do milion - 125 dana. Do milijardu - 350 godina. Zastupljen? Dobro onda. Onda možete početi.

Univerzum je nastao prije 20 milijardi godina.

Negdje prije 5-6 milijardi godina naše Sunce je planulo.

Prije 4 milijarde godina ohladila se rastopljena kugla, koja se danas zove planeta Zemlja. Čovek se pojavio pre oko milion godina.

Države postoje tek nekoliko hiljada godina.

Prije stotinjak godina izumljen je radio i konačno, prije 27 godina, počelo je svemirsko doba.

Ovaj put. Hajde sada da pričamo o prostornim skalama.

Kao što znate, zrak svjetlosti putuje 300.000 km u sekundi. Koristićemo brzinu svjetlosti za mjerenje udaljenosti. Da bi zraka svjetlosti prešla udaljenost jednaku dužini ekvatora, trebat će 1/7 sekunde. Do Mjeseca - malo više od 1 sekunde. Svetlost putuje od Zemlje do Sunca za 8 minuta. Potrebno je više od 5 sati da snop svjetlosti putuje do ruba Sunčevog sistema. Ali do najbliže zvijezde - Proxima Centauri - snop svjetlosti leti više od 4 godine. Potrebno je 75.000 godina da snop svjetlosti stigne do centra naše Galaksije. Biće potrebno 40 milijardi godina da snop svetlosti pređe naš univerzum.

Živimo na Zemlji. Naša planeta je vrlo mali dio Sunčevog sistema, koji uključuje prvu zvijezdu - Sunce, 9 velikih planeta, desetine satelita planeta, milione kometa i asteroida i mnoga druga manja materijalna tijela. Naš solarni sistem se nalazi na periferiji Galaksije, ogromnog zvjezdanog sistema koji uključuje 10 milijardi zvijezda sličnih suncu. U Univerzumu postoje hiljade takvih galaksija

milijardi. Ovo je svijet u kojem živimo. Sada kada smo sve ovo predstavili, vrijeme je da postavimo prvi zadatak.

Dakle. Moramo doći do najbližeg zvjezdanog sistema, sistema Alpha Centauri. Ovaj sistem uključuje 3 zvijezde: Alpha Centauri A - zvijezda slična našem Suncu, Alpha Centauri B i Proxima Centauri - male crvene zvijezde. Vrlo je vjerovatno da ovaj sistem uključuje i planete. Udaljenost do njega je 4,3 svjetlosne godine. Kad bismo se mogli kretati brzinom svjetlosti, trebalo bi nam skoro 9 godina da putujemo naprijed-nazad. Ali ne možemo se kretati brzinom svjetlosti. Trenutno na raspolaganju imamo samo hemijske rakete, njihova maksimalna dostignuta brzina je 20 km/s. Ovom brzinom, potrebno je više od 70 hiljada godina da se leti do Alpha Centauri. Na raspolaganju imamo električne raketne i nuklearno-termalne motore. Međutim, prvi zbog malog potiska ne mogu ubrzati vlastitu težinu do pristojnih brzina, a drugi su, grubo rečeno, samo dvostruko bolji od kemijskih. Pisci naučne fantastike vole da svoje junake šalju do zvezda u fotonskim, tačnije, raketama za uništavanje. Anihilacijski potisnici bi teoretski mogli pokrenuti raketu do brzina vrlo blizu brzini svjetlosti za samo godinu dana. Ali da biste napravili anihilacijske pogonske sisteme, potrebna vam je velika količina antimaterije, a kako do nje doći potpuno je nepoznato. Osim toga, dizajn takvog motora potpuno je nejasan. I treba nam pravi motor. Kako bismo znali kako to napraviti i mogli odmah početi raditi na tome. U suprotnom, ako čekamo da se pronađu sada nepoznati principi, možemo ostati bez ičega. Na svu sreću takav motor postoji. Istina, za sada samo na papiru, ali ako ti i ja želimo, možemo to napraviti i u metalu. Ovo je pulsni termonuklearni raketni motor. Upoznajmo ga detaljnije. U ovom motoru, male porcije termonuklearnog goriva sagorevaju velikom frekvencijom. U tom slučaju se oslobađa vrlo velika energija, produkti reakcije - elementarne čestice - raspršuju se velikom brzinom i guraju raketu naprijed. Hajde da se zadržimo na glavnim problemima povezanim sa stvaranjem takvog motora i načinima njihovog rješavanja.

Problem broj jedan je problem sa paljenjem. Potrebno ga je zapaliti, odnosno pokrenuti termonuklearnu reakciju u maloj, ne većoj od 10 miligrama, tableti termonuklearnog goriva. Takva kuglica se obično naziva metom. Da bi se reakcija odvijala dovoljno intenzivno, ciljna temperatura mora dostići stotine miliona stepeni. Štaviše, da bi većina mete reagovala, ovo zagrijavanje mora biti izvedeno u vrlo kratkom vremenu. / Ako se polako zagrevamo, meta će imati vremena da ispari bez sagorevanja. / Proračuni i eksperimenti pokazuju da se milion džula energije mora ubaciti u metu u vremenu od jednog milijarditog dela sekunde. Snaga takvog impulsa jednaka je snazi ​​200.000 krasnojarskih HE. Ali potrošnja energije neće biti tako velika - 100 hiljada kilovata, ako raznesemo 100 ciljeva u sekundi. Prvo rješenje za problem paljenja pronašao je poznati sovjetski fizičar Basov. Predložio je zapaljenje ciljeva laserskim snopom, u kojem je zaista moguće koncentrirati potrebnu snagu. Na ovom području se intenzivno radi, au bliskoj budućnosti biće puštene u rad prve termonuklearne elektrane koje rade na ovom principu. Postoje i druge opcije za rješavanje ovog problema, ali one su još uvijek malo istražene.

Problem broj dva je problem komore za sagorevanje. Prilikom sagorevanja naših ciljeva formiraće se veliki broj elementarnih čestica koje nose visoku energiju i snažno elektromagnetno zračenje, a sve će se to raspršiti na sve strane. I trebamo poslati što je moguće više proizvoda reakcije u jednom smjeru - protiv kretanja naše rakete - samo će u tom slučaju raketa moći povećati brzinu. Ovaj problem možemo riješiti samo uz pomoć magnetnog polja. Magnetno polje određene jačine može promijeniti putanje produkta reakcije i usmjeriti ih u pravom smjeru. Možemo stvoriti takvo polje.

Problem broj tri je problem radijatora. Elektromagnetno zračenje se ne može kontrolisati magnetnim poljem. Ovo zračenje apsorbuju strukturni elementi motora i pretvaraju se u toplotu, koja se mora izbaciti u svemir. Višak topline se obično uklanja pomoću hladnjaka - velikih tankih ploča napravljenih od toplotnih cijevi - jednostavnih uređaja koji omogućavaju prijenos topline na velike udaljenosti. Međutim, za naše uslove, masa takvog sistema je nedovoljno velika.

I ovdje postoji izlaz. Predlaže se korištenje tokova malih čvrstih čestica ili kapi tekućine zagrijane na visoku temperaturu za oslobađanje topline. Takvi uređaji su novi, ali sasvim izvodljivi.

Prilikom projektovanja našeg motora pojaviće se još mnogo problema, ali svi su rješivi i, što je bitno, rješivi na sadašnjem nivou razvoja nauke i tehnologije.

Zamislite motor u cjelini. Zasnovan je na komori za sagorijevanje - skraćenom konusu, veličine nekoliko desetina metara. Na osi ovog konusa, termonuklearne eksplozije se dešavaju 100 puta u sekundi, sa snagom od nekoliko tona TNT-a svaka. Mlaz izlazi iz široke osnove konusa. Ovaj konus formiraju dva prstena solenoida. Nema zidova. Unutar konusa postoji jako magnetno polje. Gornji solenoid je opremljen laserskim sistemom paljenja, sistemom za dovod ciljeva u komoru za sagorevanje i sistemom za ekstrakciju električne energije neophodnim za napajanje laserske instalacije. /Da bi se to postiglo, oduzima se dio energije eksplozija./ Mlazevi tekućine teku duž bočnih generatričara konusa - ovo je radijator. Da bismo obezbedili potreban potisak, moraćemo da ugradimo oko 200 ovih motora na našu raketu.

Napravili smo motor. Hajde sada da pričamo o nosivosti. Naš uređaj će biti opremljen posadom. Stoga će glavni dio biti useljivi odjeljak. Može se napraviti u obliku bučice. "Bućica" će imati dimenzije od dve do tri stotine metara. Rotiraće se oko svoje poprečne ose kako bi stvorio veštačku gravitaciju. Sa svih strana će biti okružen termonuklearnim gorivom, koje će štititi posadu od kosmičkog zračenja. Osim naseljivog odjeljka, nosivi teret će uključivati ​​sistem napajanja, komunikacijski sistem i pomoćne sisteme.

Kao što vidite, nema ničeg nemogućeg u izgradnji međuzvjezdane svemirske letjelice, samo mnogo složenosti. Svi problemi su premostivi. Sada ću vas upoznati sa karakteristikama broda, dobijenim kao rezultat idejnog projekta.

Misa na početku		miliona tona
Težina motora		hiljada tona
Težina nosivosti		hiljada tona
Max Speed		brzina svetlosti
Vrijeme leta		godine
Posada	1000	Čovjek

Takav brod će nam omogućiti da odletimo do sistema Alpha Centauri.

Obratite pažnju - samo leti. Ne može se vratiti. Lako je izračunati da, uz zadržavanje istog dizajna, da bi se mogao vratiti, naš brod na startu mora biti težak 8 milijardi tona. Ovo očigledno prevazilazi naše mogućnosti. A zašto se vratiti? Sve nove – i to vrlo velike, treba napomenuti – informacije možemo prenositi putem radija. A mi ćemo morati ostati u sistemu Alpha Centauri, sletjeti na planete i započeti njihov razvoj.

Kako ćemo to uraditi? Postoji li takva mogućnost? Da imam. Iz Sunčevog sistema lansiramo, recimo, stotinu brodova. Sto hiljada dobrovoljaca. Za 60 godina, oni, njihova djeca i unuci stići će u sistem Alpha Centauri i ući u orbitu oko planete najpogodnije za istraživanje. Nakon izviđanja, ljudi će početi prepravljati cijelu planetu, jer je malo vjerovatno da će biti kopija naše Zemlje. Ako je prevruć, možete ga zatvoriti od zvijezde sa zaštitom od prašine. Ako je prehladno - pošaljite mu dodatnu energiju uz pomoć velikih i vrlo laganih ogledala, možemo ih napraviti. Možemo promijeniti i atmosferu. Na primjer, kao što je predložio Carl Sagan / onaj koji je nedavno poslao pismo KU Chernenko, u kojem je izrazio zabrinutost zbog planova za militarizaciju svemira. Černenkov odgovor je tada objavljen u svim novinama. / - Predložio je da se u atmosferu druge planete baci posebno odabrane mikroorganizme koji bi apsorbovali ugljen-dioksid i oslobađali kiseonik. Mi, u principu, možemo kreirati i vještačke mehanizme koji su u stanju da se reprodukuju/množe/ i mogu brzo prepraviti atmosferu i površinski sloj bilo koje planete. Sve ovo nije lako, ali je moguće. Kada se više-manje upoznamo sa novim sistemom, možemo napraviti sljedeći korak - lansirati novu eskadrilu brodova u novi zvjezdani sistem, sa istim ciljevima.

itd. A sada - najvažnija stvar. Tačka vrhunca. Djelujući na ovaj način, možemo ovladati cijelom našom Galaksijom za SEDAM MILIONA GODINA. Sedam miliona godina na skali svemira je zanemarljivo vrijeme. I za sedam miliona godina, ne više, cela naša Galaksija, ovaj ogromni sistem sa milijardama planetarnih sistema, postaće veliki dom čovečanstva. Radi takvog cilja vrijedi raditi. Naravno, tu je, naravno, više problema nego rješenja. Ali, ponavljam, sve se mogu riješiti. I ne sumnjam da će im biti dozvoljeno.

Jedina stvar koja može zaustaviti čovječanstvo na njegovom zvjezdanom putu je nuklearni rat. Ista sredstva koja omogućavaju Čovječanstvu da stigne do zvijezda mogu ga uništiti na samom početku svog putovanja. Naravno, ne moram da vas agitujem za mir. Ali da vas podsjetim da je sada aktivna borba za mirnu budućnost čovječanstva jedina stvar koja može spasiti ne samo naše živote, već i veliku budućnost našeg čovječanstva.

Alfa Centauri je najbliži zvjezdani sistem Zemlji, na udaljenosti od 4,36 svjetlosnih godina, odnosno više od 40 triliona kilometara. Ovo je toliko daleko da, čak i ako zvjezdani brod može postići brzinu svjetlosti (što je već više nego teško), trebat će mu više od četiri godine da odleti do odredišta kćeri. Prema proračunima autora projekta, njihove svemirske sonde moći će razviti brzinu od 161 milion km/h i stići do zvijezde za oko 10 godina. Stotine i hiljade sićušnih uređaja će biti ubrzane laserskim zrakama.

Prema opservacijskim podacima teleskopa Hubble, planeta veličine Zemlje može rotirati oko zvijezde Alpha Centauri B, što je i glavni cilj misije. Postoje sugestije da se planeta nalazi u samom centru nastanjive zone zvijezde i da ima orbitalni period od 80 do 136 dana.

Projekat finansira ruski biznismen Jurij Milner, koji će obezbediti iznos od 100 miliona dolara. Iznos je zaista astronomski, iako za projekat ovakvih razmera nije mnogo. Poređenja radi, misija naučne laboratorije Curiosity Mars koštala je 2,5 milijardi dolara, a lansiranje aparata Rosetta i sonde Philae do komete Čurjumov-Gerasimenko koštalo je oko 1,4 milijarde evra.

Kako je počela saradnja između Hawkinga i Milnera?

Alexander Rodin

Zamenik šefa Laboratorije za infracrvenu spektroskopiju planetarnih atmosfera visoke rezolucije Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju, zamenik dekana Fakulteta za fiziku i energetske probleme Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju

Uporedne karakteristike Sunca i zvijezda sistema Alpha Centauri

Koje su nedosljednosti u konceptu leta

Vladimir Surdin

Viši istraživač, Državni astronomski institut P.K.Sternberg, vanredni profesor, Fakultet fizike, Moskovski državni univerzitet

“​Ideja o međuzvjezdanim mikrosondama lansiranim do zanimljivih zvijezda i egzoplanetarnih sistema dugo se raspravlja. Njihovo stvaranje sasvim je u mogućnosti moderne tehnologije. Problemi koji još nisu riješeni - ciljevi i metode pokretanja.

Metoda lansiranja predložena u Breakthrough Starshotu - svjetlosnom jedru koje osjeća pritisak laserskog snopa - još nije izvodljiva, budući da ne postoje ni gigavatni kontinuirani valovi laseri, niti materijali za jedra i sonde koji mogu izdržati gigantske snopove zračenja. Procjene u pogledu snage lasera i trajanja ubrzanja sondi su sasvim tačne, ali sumnjam da će ovi zahtjevi biti realizovani u razumnom roku.

Za potrebe protivraketne odbrane pokušali su da naprave slične, ali manje moćne lasere, ali to nije bilo moguće, uprkos visokim troškovima.Takvi laseri su potrebni ne samo vojsci, već i za termonuklearnu energiju i borbu protiv opasnih asteroida. Ali kao metoda lansiranja međuzvjezdanih sondi, lasersko ubrzanje mi se čini neperspektivnim.

Sposobnost nanosonde koja leti pored planete brzinom od oko 100.000 km/s da detaljno proučava ovu planetu je takođe upitna. O tome kako prenijeti prikupljene podatke na Zemlju, o projektu Milner se govori vrlo nejasno, tako da se još nema o čemu raspravljati.

Efikasnost projekta u smislu parametra „očekivani rezultat/trošak“ čini mi se veoma niskom. Ako se ista sredstva ulože u izgradnju zemaljskih i svemirskih teleskopa, tada će se brže dobiti rezultat u proučavanju planeta sličnih Zemlji.

Naučnici obično pokušavaju da svoja mala sredstva, odnosno novac poreskih obveznika, ekonomično iskoriste, po pravilu, računajući na zagarantovani rezultat. Ali ako bogati romantičar, kao što pokazuje Jurij Milner, želi da napravi iskorak, zašto mu onda smeta? Okupio je veoma renomiran tim, troši svoj novac. Može se samo poželjeti uspjeh ovom projektu, makar djelomičan. I koliko mogu i znam da mu pomognem. ​

Umjetnički prikaz pogleda sa hipotetičke planete koja kruži oko Alfe Centauri B

© Planetarium Göttingen

Kada će to biti moguće

„Programeri izdvajaju najmanje 20 godina za tehničku implementaciju projekta i ulažu prilično značajna sredstva za početnu fazu. NASA je isti projekat podržala godinu dana ranije izdvajanjem granta od 100.000 dolara Moderna civilizacija se već razvija u pravcima na koje se oslanjaju autori projekta. Na primjer, razvoj fotonike i nanotehnologije sugerira da će za 10-20 godina biti moguće stvoriti punopravni svemirski brod veličine poštanske marke. Sada morate ulagati u pravi razvoj kako biste postigli dugoročni rezultat. Štaviše, stvaranjem takve svemirske letjelice za let do zvijezda moguće je značajno promijeniti tržište satelita blizu Zemlje, odnosno obećavajući fantastičan razvoj će imati utjecaja i na primijenjenu industriju blizu Zemlje.

Najslabija i ujedno najjača točka cijelog pothvata je prilično moćan laserski pištolj. Stvoriti ga na Zemlji je čisto inženjerski zadatak, koji počiva samo na finansiranju. Ako je potrebno povećati njegovu efikasnost, onda je potrebno odnijeti laser u svemir, a tu se, osim ekonomskih i tehničkih, postavlja i humanitarno pitanje - ko će kontrolisati ovaj pištolj? U slobodno vrijeme od lansiranja međuzvjezdanih poštanskih maraka, ovaj top može ispariti svemirske krhotine, odbiti asteroide koji lete prema Zemlji, prenijeti energiju zemaljskim elektranama, ali isto tako može spržiti vođe nepoželjnih režima ili tenkovske kolone nepoželjnih zemalja. Da li je čovječanstvo spremno predati takvu moć u jedne ruke? Ovo pitanje je teže od rasprave o tome koliko će satelita stati na vrh igle.”

Šta je glavna svrha misije

Alexander Rodin: „Najzanimljivije nije u oblasti fizike ili inženjerstva, već u kontroli masovne svijesti. Javno se saopštava nedostižan cilj, postavlja se rok koji ne podrazumeva nikakvu odgovornost i, što je najvažnije, priča se raspleće u medijima. Istovremeno, iznos investicija je vrlo skroman - deklarisanih 100 miliona dolara za period od dvadeset godina odgovara budžetu jedne velike laboratorije. Zaključak se nameće sam od sebe: niko nikuda neće letjeti, a cijela priča je izmišljena u neku drugu svrhu.

> > Koliko će trajati putovanje do najbliže zvijezde?

Saznati, koliko dugo treba letjeti do najbliže zvijezde: najbliža zvijezda Zemlji nakon Sunca, udaljenost do Proxima Centauri, opis lansiranja, nove tehnologije.

Moderno čovječanstvo ulaže napore na razvoj prirodnog Sunčevog sistema. Ali hoćemo li moći ići u istraživanje do susjedne zvijezde? I koliko vrijeme za putovanje do najbliže zvijezde? Na ovo se može odgovoriti vrlo jednostavno ili zaroniti u sferu naučne fantastike.

Govoreći sa pozicije današnjih tehnologija, stvarne brojke će preplašiti entuzijaste i sanjare. Ne zaboravimo da je prostor nevjerovatno ogroman, a naši resursi još uvijek ograničeni.

Najbliža zvijezda planeti Zemlji je. Ovo je srednji predstavnik glavne sekvence. Ali ima puno susjeda oko nas, tako da već možemo napraviti cijelu mapu rute. Ali koliko je potrebno da se stigne tamo?

Koja je zvijezda najbliža

Najbliža zvijezda Zemlji je Proxima Centauri, tako da za sada svoje proračune trebate bazirati na njenim karakteristikama. Dio je trostrukog sistema Alpha Centauri i udaljen je od nas na udaljenosti od 4,24 svjetlosne godine. To je izolovani crveni patuljak koji se nalazi 0,13 svetlosnih godina od binarne zvezde.

Čim se pojavi tema međuzvjezdanog putovanja, svi se odmah sjete warp brzine i skakanja u crvotočine. Ali sve su one ili nedostižne ili apsolutno nemoguće. Nažalost, svaka misija dugog dometa će trajati više od jedne generacije. Počnimo s najsporijim metodama.

Koliko će danas trebati putovati do najbliže zvijezde

Lako je napraviti proračune na osnovu postojeće tehnike i ograničenja našeg sistema. Na primjer, misija New Horizons koristila je 16 hidrazinskih monopogonskih motora. Trebalo je 8 sati i 35 minuta da se stigne do . Ali misija SMART-1 bila je bazirana na jonskim motorima i putovala je do Zemljinog satelita 13 mjeseci i dvije sedmice.

Dakle, imamo nekoliko opcija za vozila. Osim toga, može se koristiti ili kao džinovska gravitacijska praćka. Ali ako planiramo ići ovako daleko, moramo provjeriti sve moguće opcije.

Sada govorimo ne samo o postojećim tehnologijama, već i o onima koje se, teoretski, mogu stvoriti. Neki od njih su već testirani u misijama, dok su drugi samo nacrtani u obliku crteža.

Jonska snaga

Ovo je najsporiji način, ali ekonomičan. Prije nekoliko decenija, jonski motor se smatrao fantastičnim. Ali sada se koristi u mnogim uređajima. Na primjer, misija SMART-1 je uz njenu pomoć stigla do Mjeseca. U ovom slučaju korištena je opcija sa solarnim panelima. Tako je potrošio samo 82 kg ksenonskog goriva. Ovdje pobjeđujemo u pogledu efikasnosti, ali definitivno ne u smislu brzine.

Po prvi put, ionski motor je korišten za Deep Space 1, leteći do (1998.). Uređaj je koristio isti tip motora kao SMART-1, koristeći samo 81,5 kg pogonskog goriva. Za 20 mjeseci putovanja uspio je ubrzati do 56.000 km/h.

Tip jona se smatra mnogo ekonomičnijim od raketne tehnologije jer je potisak po jedinici mase eksploziva mnogo veći. Ali potrebno je dosta vremena da se ubrza. Ako je planirano da se koriste za putovanje od Zemlje do Proksime Centauri, tada bi bilo potrebno mnogo raketnog goriva. Iako možete uzeti prethodne pokazatelje kao osnovu. Dakle, ako se uređaj kreće brzinom od 56.000 km/h, tada će preći udaljenost od 4,24 svjetlosne godine za 2.700 ljudskih generacija. Stoga je malo vjerovatno da će se koristiti za misiju leta s posadom.

Naravno, ako ga napunite velikom količinom goriva, možete povećati brzinu. Ali vrijeme dolaska će i dalje trajati standardni ljudski život.

Pomoć od gravitacije

Ovo je popularna metoda jer vam omogućava da koristite orbitu i planetarnu gravitaciju za promjenu rute i brzine. Često se koristi za putovanje do plinskih divova kako bi se povećala brzina. Mariner 10 je ovo pokušao prvi put. Oslanjao se na gravitaciju Venere da dostigne (februar 1974.). 80-ih godina, Voyager 1 je koristio mjesece Saturna i Jupitera da ubrza do 60.000 km/h i ode u međuzvjezdani prostor.

Ali rekorder po brzini postignutoj gravitacijom bila je misija Helios-2, koja je 1976. godine otišla da proučava međuplanetarni medij.

Zbog velikog ekscentriciteta 190-dnevne orbite, uređaj je mogao da ubrza do 240.000 km/h. Za to je korištena samo solarna gravitacija.

Pa, ako pošaljemo Voyager 1 brzinom od 60.000 km/h, morat ćemo čekati 76.000 godina. Za Helios 2, trebalo bi 19.000 godina. Brže je, ali nije dovoljno.

Elektromagnetski pogon

Postoji još jedan način - radiofrekventni rezonantni motor (EmDrive), koji je predložio Roger Shavir 2001. godine. Zasnovan je na činjenici da elektromagnetski mikrotalasni rezonatori mogu transformisati električnu energiju u vuču.

Dok su konvencionalni elektromagnetski motori dizajnirani da pokreću određenu vrstu mase, ovaj ne koristi reakcijsku masu i ne proizvodi usmjereno zračenje. Ovo gledište je naišlo na veliku dozu skepticizma jer krši zakon održanja količine gibanja: sistem impulsa unutar sistema ostaje konstantan i mijenja se samo pod djelovanjem sile.

Ali nedavni eksperimenti polako prikupljaju pristalice. U aprilu 2015. istraživači su objavili da su uspješno testirali disk u vakuumu (što znači da može funkcionirati u svemiru). U julu su već napravili sopstvenu verziju motora i pokazali primetan potisak.

Godine 2010. Huang Yang je preuzeo seriju članaka. Završni rad završila je 2012. godine, gdje je prijavila veću ulaznu snagu (2,5kW) i testirala uslove potiska (720mN). U 2014. dodala je i neke detalje o korištenju promjena unutrašnje temperature, čime je potvrđena operativnost sistema.

Ako je vjerovati proračunima, uređaj s takvim motorom može do Plutona odletjeti za 18 mjeseci. Ovo su važni rezultati, jer predstavljaju 1/6 vremena koje su New Horizons potrošili. Zvuči dobro, ali čak i tako, bilo bi potrebno 13.000 godina da se putuje u Proksimu Centauri. Štaviše, još uvijek nemamo 100% povjerenja u njegovu efikasnost, tako da nema smisla započeti razvoj.

Nuklearna termalna i električna oprema

NASA već decenijama istražuje nuklearni pogon. Reaktori koriste uranijum ili deuterijum za zagrijavanje tekućeg vodika, pretvarajući ga u ionizirani vodikov plin (plazmu). Zatim se šalje kroz mlaznicu rakete da formira potisak.

Nuklearna raketna elektrana sadrži isti originalni reaktor koji pretvara toplinu i energiju u električnu energiju. U oba slučaja, raketa se oslanja na nuklearnu fisiju ili fuziju za stvaranje pogonskih sistema.

U poređenju sa hemijskim motorima, dobijamo niz prednosti. Počnimo s neograničenom gustinom energije. Osim toga, zagarantovana je veća vuča. To bi smanjilo nivo potrošnje goriva, a samim tim i smanjilo masu lansiranja i troškove misija.

Do sada nije bilo niti jednog lansiranog nuklearno-termalnog motora. Ali postoji mnogo koncepata. Oni se kreću od tradicionalnih čvrstih struktura do onih zasnovanih na tekućim ili plinovitim jezgrama. Uprkos svim ovim prednostima, najsofisticiraniji koncept postiže maksimalni specifični impuls od 5000 sekundi. Ako koristite sličan motor da putujete do kada je planeta udaljena 55.000.000 km (pozicija "opozicije"), tada će vam trebati 90 dana.

Ali, ako ga pošaljemo u Proksimu Centauri, tada će trebati stoljećima da ubrzanje pređe na brzinu svjetlosti. Nakon toga, trebalo bi nekoliko decenija da se putuje i još jedan vek za usporavanje. Općenito, period se svodi na hiljadu godina. Odlično za međuplanetarna putovanja, ali još uvijek nije dobro za međuzvjezdana putovanja.

U teoriji

Vjerovatno ste već shvatili da moderna tehnologija prilično sporo savladava tako velike udaljenosti. Ako želimo ovo da uradimo u jednoj generaciji, onda moramo smisliti nešto revolucionarno. A ako crvotočine još skupljaju prašinu na stranicama naučnofantastičnih knjiga, onda imamo nekoliko stvarnih ideja.

Nuklearni impuls kretanja

Ovu ideju razvio je Stanislav Ulam još 1946. godine. Projekat je započeo 1958. i nastavio se do 1963. pod imenom Orion.

Orion je planirao da iskoristi snagu impulsivnih nuklearnih eksplozija da stvori snažan pritisak sa visokim specifičnim impulsom. Odnosno, imamo veliku svemirsku letjelicu sa ogromnim zalihama termonuklearnih bojevih glava. Prilikom spuštanja koristimo detonacioni talas na zadnjoj platformi („gurač“). Nakon svake eksplozije, potiskivač apsorbira silu i pretvara potisak u zamah.

Naravno, u savremenom svetu metodi nedostaje elegancija, ali garantuje potreban impuls. Prema preliminarnim procjenama, u ovom slučaju je moguće dostići 5% brzine svjetlosti (5,4 x 10 7 km/h). Ali dizajn pati od nedostataka. Počnimo s činjenicom da bi takav brod bio veoma skup, a bio bi težak 400.000-4.000.000 tona. Štaviše, ¾ težine predstavljaju nuklearne bombe (svaka od njih dostiže 1 metričku tonu).

Ukupni trošak lansiranja porastao bi na 367 milijardi dolara u to vrijeme (2,5 biliona dolara danas). Tu je i problem sa nastalom radijacijom i nuklearnim otpadom. Vjeruje se da je upravo zbog toga projekat zaustavljen 1963. godine.

nuklearna fuzija

Ovdje se koriste termonuklearne reakcije zbog kojih se stvara potisak. Energija se proizvodi kada se pelete deuterijuma/helijum-3 zapale u reakcionoj komori putem inercijalnog zatvaranja pomoću elektronskih zraka. Takav reaktor bi detonirao 250 kuglica u sekundi, stvarajući visokoenergetsku plazmu.

U takvom razvoju se štedi gorivo i stvara poseban zamah. Ostvarljiva brzina - 10600 km (značajno brže od standardnih projektila). U posljednje vrijeme sve više ljudi se zanima za ovu tehnologiju.

Godine 1973-1978. Britansko interplanetarno društvo izradilo je studiju izvodljivosti - Projekat Daedalus. Oslanjao se na trenutno znanje o tehnologiji fuzije i dostupnost dvostepene sonde bez posade koja bi mogla dosegnuti Barnardovu zvijezdu (5,9 svjetlosnih godina) u jednom životnom vijeku.

Prva faza će raditi 2,05 godina i ubrzaće brod do 7,1% brzine svjetlosti. Zatim će se odbaciti i motor će se pokrenuti, povećavajući brzinu na 12% za 1,8 godina. Nakon toga će se motor druge faze zaustaviti i brod će putovati 46 godina.

Generalno, brod će stići do zvijezde za 50 godina. Ako ga pošaljete Proxima Centauri, tada će se vrijeme smanjiti na 36 godina. Ali i ova tehnologija je naišla na prepreke. Počnimo s činjenicom da će helijum-3 morati da se kopa na Mjesecu. A reakcija koja aktivira kretanje letjelice zahtijeva da oslobođena energija premašuje energiju koja se koristi za lansiranje. I dok je testiranje prošlo dobro, još uvijek nemamo snagu koja nam je potrebna da napajamo međuzvjezdanu svemirsku letjelicu.

Pa, ne zaboravimo novac. Jedno lansiranje rakete od 30 megatona košta NASA-u 5 milijardi dolara. Dakle, projekat Daedalus bi bio težak 60.000 megatona. Osim toga, bit će potreban i novi tip fuzijskog reaktora, koji se također ne uklapa u budžet.

ramjet motor

Ovu ideju je predložio Robert Bussard 1960. godine. O tome možete razmišljati kao o poboljšanom obliku nuklearne fuzije. Koristi magnetna polja za kompresiju vodikovog goriva sve dok se fuzija ne aktivira. Ali ovdje se stvara ogroman elektromagnetski lijevak, koji "izvlači" vodonik iz međuzvjezdanog medija i baca ga u reaktor kao gorivo.

Brod će povećati brzinu i uzrokovati da komprimirano magnetsko polje dođe do procesa fuzije. Nakon toga će preusmjeriti energiju u obliku izduvnih plinova kroz mlaznicu motora i ubrzati kretanje. Bez upotrebe drugog goriva, možete dostići 4% brzine svjetlosti i otići bilo gdje u galaksiji.

Ali ova shema ima ogromnu gomilu nedostataka. Odmah se javlja problem otpora. Brod treba povećati brzinu kako bi akumulirao gorivo. Ali nailazi na ogromnu količinu vodonika, tako da može usporiti, posebno kada uđe u guste regije. Osim toga, vrlo je teško pronaći deuterijum i tricijum u svemiru. Ali ovaj koncept se često koristi u naučnoj fantastici. Najpopularniji primjer su Zvjezdane staze.

lasersko jedro

Kako bi se uštedio novac, solarna jedra se već dugo koriste za kretanje vozila po solarnom sistemu. Lagani su i jeftini, osim toga ne zahtijevaju gorivo. Jedro koristi radijacijski pritisak zvijezda.

Ali da bi se takav dizajn koristio za međuzvjezdana putovanja, potrebno ga je kontrolirati fokusiranim energetskim snopovima (laserima i mikrovalovima). Samo na taj način se može ubrzati do oznake bliske brzini svjetlosti. Ovaj koncept je razvio Robert Ford 1984. godine.

Zaključak je da su sve prednosti solarnog jedra zadržane. I iako će laseru trebati vremena da se ubrza, granica je samo brzina svjetlosti. Studija iz 2000. godine pokazala je da lasersko jedro može postići upola manju brzinu svjetlosti za manje od 10 godina. Ako je veličina jedra 320 km, onda će na odredište stići za 12 godina. A ako ga povećate na 954 km, onda za 9 godina.

Ali za njegovu proizvodnju potrebno je koristiti napredne kompozite kako bi se izbjeglo topljenje. Ne zaboravite da mora dostići ogromnu veličinu, tako da će cijena biti visoka. Osim toga, morat ćete potrošiti novac na stvaranje moćnog lasera koji bi mogao pružiti kontrolu pri tako velikim brzinama. Laser troši jednosmernu struju od 17.000 teravata. Da biste shvatili, ovo je količina energije koju cijela planeta potroši u jednom danu.

antimaterija

Ovo je materijal predstavljen antičesticama, koje dostižu istu masu kao i obične, ali imaju suprotan naboj. Takav mehanizam bi koristio interakciju između materije i antimaterije za generiranje energije i stvaranje potiska.

Općenito, čestice vodonika i antivodika su uključene u takav motor. Štaviše, u takvoj reakciji oslobađa se ista količina energije kao u termonuklearnoj bombi, kao i val subatomskih čestica koje se kreću 1/3 brzine svjetlosti.

Prednost ove tehnologije je što se većina mase pretvara u energiju, što će stvoriti veću gustoću energije i specifični impuls. Kao rezultat toga, dobićemo najbrži i najekonomičniji svemirski brod. Ako konvencionalna raketa koristi tone hemijskog goriva, onda motor antimaterije troši samo nekoliko miligrama na iste akcije. Takva tehnologija bi bila odlična opcija za putovanje na Mars, ali se ne može primijeniti na drugu zvijezdu, jer količina goriva eksponencijalno raste (zajedno sa troškovima).

Dvostepena raketa protiv materije zahtevala bi 900.000 tona pogonskog goriva za 40-godišnji let. Poteškoća je u tome što će za ekstrakciju 1 grama antimaterije biti potrebno 25 miliona milijardi kilovat-sati energije i više od triliona dolara. Trenutno imamo samo 20 nanograma. Ali takav brod je sposoban ubrzati do polovine brzine svjetlosti i odletjeti do zvijezde Proxima Centauri u sazviježđu Kentaur za 8 godina. Ali težak je 400 Mt i troši 170 tona antimaterije.

Kao rješenje problema, predložili su razvoj „Vakuma raketnog međuzvjezdanog istraživačkog sistema protiv materijala“. Ovdje bi se mogli koristiti veliki laseri koji stvaraju čestice antimaterije kada se ispaljuju u praznom prostoru.

Ideja se također zasniva na korištenju goriva iz svemira. Ali opet postoji trenutak visoke cijene. Osim toga, čovječanstvo jednostavno ne može stvoriti toliku količinu antimaterije. Postoji i rizik od radijacije, jer uništavanje materije i antimaterije može stvoriti eksplozije visokoenergetskih gama zraka. Bit će potrebno ne samo zaštititi posadu posebnim ekranima, već i opremiti motore. Stoga je alat inferioran u praktičnosti.

Bubble Alcubierre

Godine 1994. predložio ga je meksički fizičar Miguel Alcubierre. Želio je stvoriti alat koji ne bi narušio specijalnu teoriju relativnosti. On predlaže da se tkivo prostor-vremena rastegne u talasu. Teoretski, to će dovesti do činjenice da će se udaljenost ispred objekta smanjiti, a iza njega proširiti.

Brod uhvaćen unutar vala moći će da se kreće iznad relativističkih brzina. Sam brod u "warp balonu" se neće kretati, tako da pravila prostor-vremena ne važe.

Ako govorimo o brzini, onda je ovo "brže od svjetlosti", ali u smislu da će brod stići do odredišta brže od snopa svjetlosti koji je otišao izvan mehura. Proračuni pokazuju da će na odredište stići za 4 godine. Ako razmišljate u teoriji, onda je ovo najbrža metoda.

Ali ova šema ne uzima u obzir kvantnu mehaniku i tehnički je poništena Teorijom svega. Proračuni količine potrebne energije su također pokazali da će biti potrebna izuzetno ogromna snaga. I još se nismo dotakli sigurnosnih pitanja.

Međutim, 2012. se govorilo da se ova metoda testira. Naučnici su tvrdili da su napravili interferometar koji bi mogao otkriti distorzije u svemiru. 2013. godine u Laboratoriji za mlazni pogon izveden je eksperiment u vakuumu. Zaključno, rezultati su bili neuvjerljivi. Ako zađete dublje, možete shvatiti da ova šema krši jedan ili više osnovnih zakona prirode.

Šta iz ovoga slijedi? Ako ste se nadali povratnom putu do zvijezde, onda su šanse nevjerovatno male. Ali, ako je čovječanstvo odlučilo izgraditi svemirsku arku i poslati ljude na vjekovno putovanje, onda je sve moguće. Naravno, ovo je za sada samo priča. Ali naučnici bi bili aktivniji u takvim tehnologijama da su naša planeta ili sistem u stvarnoj opasnosti. Tada bi putovanje do druge zvijezde bilo pitanje preživljavanja.

Za sada možemo samo orati i istraživati ​​prostranstva našeg matičnog sistema, nadajući se da će se u budućnosti pojaviti nova metoda koja će omogućiti implementaciju međuzvjezdanih tranzita.

U nekom trenutku svog života, svako od nas je postavio ovo pitanje: koliko je vremena potrebno da se leti do zvezda? Da li je moguće napraviti takav let u jednom ljudskom životu, mogu li takvi letovi postati norma svakodnevnog života? Postoji mnogo odgovora na ovo složeno pitanje, u zavisnosti od toga ko pita. Neki su jednostavni, drugi su teži. Da biste pronašli sveobuhvatan odgovor, previše je stvari koje treba razmotriti.

Nažalost, ne postoje prave procjene koje bi pomogle u pronalaženju takvog odgovora, a to je frustrirajuće za futurologe i entuzijaste međuzvjezdanih putovanja. Htjeli mi to ili ne, prostor je vrlo velik (i složen) i naša tehnologija je još uvijek ograničena. Ali ako ikada odlučimo da napustimo svoje „gnijezdo“, imat ćemo nekoliko načina da dođemo do najbližeg zvjezdanog sistema u našoj galaksiji.

Najbliža zvijezda našoj Zemlji je Sunce, prilično "prosječna" zvijezda prema Hertzsprung-Russell shemi "glavnog niza". To znači da je zvijezda vrlo stabilna i daje dovoljno sunčeve svjetlosti za razvoj života na našoj planeti. Znamo da postoje i druge planete koje kruže oko zvijezda u blizini našeg Sunčevog sistema, a mnoge od ovih zvijezda su slične našim.

U budućnosti, ako čovečanstvo želi da napusti Sunčev sistem, imaćemo ogroman izbor zvezda na koje bismo mogli da odemo, a mnoge od njih bi mogle imati povoljne uslove za život. Ali kuda idemo i koliko će nam vremena trebati da stignemo tamo? Ne zaboravite da su sve ovo samo nagađanja i da u ovom trenutku ne postoje smjernice za međuzvjezdana putovanja. Pa, kako reče Gagarin, idemo!

Posegnite za zvezdom
Kao što je već napomenuto, najbliža zvijezda našem Sunčevom sistemu je Proxima Centauri, i stoga ima puno smisla započeti planiranje međuzvjezdane misije od nje. Kao dio trostrukog zvjezdanog sistema Alpha Centauri, Proxima se nalazi 4,24 svjetlosne godine (1,3 parseka) od Zemlje. Alfa Kentauri je, u stvari, najsjajnija zvezda od tri u sistemu, deo uskog binarnog sistema udaljenog 4,37 svetlosnih godina od Zemlje - dok je Proksima Kentauri (najmračniji od tri) izolovani crveni patuljak udaljen 0,13 svetlosnih godina iz dualnog sistema.

I dok razgovori o međuzvjezdanim putovanjima pobuđuju misli o svim vrstama putovanja "bržim od svjetlosti" (FSL), u rasponu od warp brzina i crvotočina do podprostornih pogona, takve teorije su ili vrlo izmišljene (poput Alcubierreovog pogona) ili postoje samo u naučna fantastika.. Svaka misija u duboki svemir će se protezati na generacije ljudi.

Dakle, počevši od jednog od najsporijih oblika svemirskog putovanja, koliko je vremena potrebno da se stigne do Proxima Centauri?

Savremene metode

Pitanje procjene trajanja putovanja u svemir je mnogo jednostavnije ako se u njega uključe postojeće tehnologije i tijela u našem Sunčevom sistemu. Na primjer, koristeći tehnologiju koju koristi misija New Horizons, 16 hidrazinskih monopropelentnih potisnika može doći do Mjeseca za samo 8 sati i 35 minuta.

Tu je i misija SMART-1 Evropske svemirske agencije, koja se preselila na Mjesec pomoću jonskog pogona. Sa ovom revolucionarnom tehnologijom, čiju je varijantu koristila i svemirska sonda Dawn da stigne do Veste, misiji SMART-1 je trebalo godinu, mjesec i dvije sedmice da stigne do Mjeseca.

Od brzih raketnih svemirskih letjelica do ekonomičnog ionskog pogona, imamo nekoliko opcija za kretanje u lokalnom svemiru - plus možete koristiti Jupiter ili Saturn kao ogromnu gravitacijsku praćku. Međutim, ako planiramo ići malo dalje, morat ćemo povećati snagu tehnologije i istražiti nove mogućnosti.

Kada govorimo o mogućim metodama, govorimo o onima koje uključuju postojeće tehnologije, ili onima koje još ne postoje, ali su tehnički izvodljive. Neki od njih su, kao što ćete vidjeti, provjereni i potvrđeni, dok su drugi pod znakom pitanja. Ukratko, predstavljaju moguć, ali vrlo dugotrajan i finansijski skup scenario za putovanje čak i do najbliže zvezde.

Jonsko kretanje

Sada je najsporiji i najekonomičniji oblik pogona jonski pogon. Prije nekoliko decenija, jonsko kretanje se smatralo predmetom naučne fantastike. Ali posljednjih godina, tehnologije podrške ionskim potisnicima prešle su se iz teorije u praksu, i to prilično uspješno. SMART-1 misija Evropske svemirske agencije primjer je uspješne misije na Mjesec u 13 mjeseci spiralnog kretanja od Zemlje.

SMART-1 je koristio jonske potisnike na solarni pogon, u kojima su solarni paneli prikupljali električnu energiju i koristili za napajanje motora s Hallovim efektom. Bilo je potrebno samo 82 kilograma ksenonskog goriva da SMART-1 stigne na Mjesec. 1 kilogram ksenonskog goriva daje delta-V od 45 m/s. Ovo je izuzetno efikasan oblik kretanja, ali daleko od najbržeg.

Jedna od prvih misija koja je koristila tehnologiju ionskih potisnika bila je misija Deep Space 1 na kometu Borrelli 1998. godine. DS1 je također koristio ksenonski jonski motor i trošio 81,5 kg goriva. Za 20 mjeseci potiska, DS1 je dostigao brzinu od 56.000 km/h u vrijeme preleta komete.

Jonski potisnici su ekonomičniji od raketnih tehnologija jer je njihov potisak po jedinici mase pogonskog goriva (specifični impuls) mnogo veći. Ali ionskim potisnicima treba dosta vremena da ubrzaju svemirsku letjelicu do značajnih brzina, a najveće brzine zavise od potpore goriva i proizvodnje energije.

Stoga, ako se jonski pogon koristi u misiji na Proxima Centauri, motori moraju imati snažan izvor energije (nuklearna energija) i velike rezerve goriva (iako manje od konvencionalnih raketa). Ali ako krenete od pretpostavke da se 81,5 kg ksenonskog goriva pretvara u 56.000 km/h (i neće biti drugih oblika kretanja), možete napraviti proračune.

Pri maksimalnoj brzini od 56.000 km/h, Deep Space 1 bi trebalo 81.000 godina da pređe 4,24 svjetlosne godine između Zemlje i Proksime Centauri. Vremenom se radi o oko 2700 generacija ljudi. Može se sa sigurnošću reći da bi međuplanetarni jonski pogon bio presporo za međuzvjezdanu misiju s ljudskom posadom.

Ali ako su jonski potisnici veći i snažniji (tj. brzina istjecanja jona je mnogo veća), ako ima dovoljno raketnog goriva da izdrži čitavih 4,24 svjetlosne godine, vrijeme putovanja će se značajno smanjiti. Ali i dalje će postojati mnogo više od ljudskog životnog vijeka.

Gravitacioni manevar

Najbrži način putovanja u svemir je korištenje gravitacijske pomoći. Ova metoda uključuje letjelicu koja koristi relativno kretanje (tj. orbitu) i gravitaciju planete da promijeni putanju i brzinu. Gravitacijski manevri su izuzetno korisna tehnika svemirskih letova, posebno kada se koristi Zemlja ili neki drugi masivni planet (poput plinskog diva) za ubrzanje.

Svemirska sonda Mariner 10 prva je koristila ovu metodu, koristeći gravitaciono privlačenje Venere da ubrza prema Merkuru u februaru 1974. godine. Osamdesetih godina prošlog stoljeća sonda Voyager 1 koristila je Saturn i Jupiter za gravitacijske manevre i ubrzanje do 60.000 km/h, nakon čega je uslijedio izlazak u međuzvjezdani prostor.

Misija Helios 2, koja je započela 1976. godine i trebala je istražiti međuplanetarni medij između 0,3 AJ. e. i 1 a. e. od Sunca, drži rekord za najveću brzinu razvijenu uz pomoć gravitacionog manevra. U to vrijeme, Helios 1 (lansiran 1974.) i Helios 2 držali su rekorde za najbliži pristup Suncu. Helios 2 lansiran je konvencionalnom raketom i stavljen u veoma izduženu orbitu.

Zbog velikog ekscentriciteta (0,54) 190-dnevne solarne orbite, Helios 2 je uspio postići maksimalnu brzinu od preko 240.000 km/h u perihelu. Ova orbitalna brzina je razvijena samo zahvaljujući gravitacionoj privlačnosti Sunca. Tehnički, brzina perihela Heliosa 2 nije rezultat gravitacionog manevra, već maksimalne orbitalne brzine, ali letjelica i dalje drži rekord za najbrži objekt koji je napravio čovjek.

Kada bi se Voyager 1 kretao prema crvenom patuljku Proxima Centauri konstantnom brzinom od 60.000 km/h, trebalo bi 76.000 godina (ili više od 2.500 generacija) da pređe ovu udaljenost. Ali ako bi sonda dosegla rekordnu brzinu Heliosa 2 – konstantnu brzinu od 240.000 km/h – trebalo bi joj 19.000 godina (ili više od 600 generacija) da pređe 4.243 svjetlosne godine. Znatno bolje, iako ni približno praktično.

EM pogon elektromagnetski motor

Još jedna predložena metoda međuzvjezdanog putovanja je RF rezonantna šupljina Drive, također poznata kao EM Drive. Predložen 2001. godine od strane Rogera Scheuera, britanskog naučnika koji je stvorio Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) za izvođenje projekta, motor je zasnovan na ideji da elektromagnetne mikrotalasne šupljine mogu direktno pretvoriti električnu energiju u potisak.

Dok su tradicionalni elektromagnetni potisnici dizajnirani da pokreću određenu masu (poput jonizovanih čestica), ovaj poseban pogonski sistem je nezavisan od masenog odziva i ne emituje usmereno zračenje. Uopšteno govoreći, ovaj motor je naišao sa priličnom dozom skepticizma, uglavnom zbog toga što krši zakon održanja količine gibanja, prema kojem impuls sistema ostaje konstantan i ne može se stvoriti ili uništiti, već samo mijenjati silom.

Međutim, nedavni eksperimenti s ovom tehnologijom očito su doveli do pozitivnih rezultata. U julu 2014. godine, na 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE zajedničkoj konferenciji o pogonu u Clevelandu, Ohajo, NASA-ini napredni mlazni naučnici objavili su da su uspješno testirali novi dizajn elektromagnetnog pogona.

U aprilu 2015. godine naučnici iz NASA Eagleworks (dio Johnson Space Centra) su rekli da su uspješno testirali ovaj motor u vakuumu, što bi moglo ukazivati ​​na moguću primjenu u svemiru. U julu iste godine, grupa naučnika sa Odeljenja za svemirske sisteme na Tehnološkom univerzitetu u Drezdenu razvila je sopstvenu verziju motora i primetila opipljiv potisak.

Godine 2010., profesor Zhuang Yang sa Sjeverozapadnog politehničkog univerziteta u Xi'anu, Kina, počela je objavljivati ​​seriju članaka o svom istraživanju EM Drive tehnologije. U 2012. prijavila je veliku ulaznu snagu (2,5 kW) i zabilježeni potisak od 720 mn. Takođe je sprovela opsežna testiranja 2014. godine, uključujući merenja unutrašnje temperature sa ugrađenim termoparovima, koja su pokazala da sistem radi.

NASA-in prototip (koji je dobio procjenu snage od 0,4 N/kilovat) izračunao je da bi svemirska letjelica na elektromagnetski pogon mogla putovati do Plutona za manje od 18 mjeseci. To je šest puta manje nego što je potrebno sondi New Horizons, koja se kretala brzinom od 58.000 km/h.

Zvuči impresivno. Ali čak i u ovom slučaju, brod na elektromagnetnim motorima će letjeti u Proksimu Centauri 13.000 godina. Blizu, ali još uvijek nedovoljno. Osim toga, dok se u ovoj tehnologiji ne stavi sve e, prerano je govoriti o njenoj upotrebi.

Nuklearni termalni i nuklearni električni pogon

Druga mogućnost za izvođenje međuzvjezdanog leta je korištenje svemirske letjelice opremljene nuklearnim motorima. NASA već decenijama istražuje takve mogućnosti. Raketa s nuklearnim termičkim pogonom mogla bi koristiti reaktore uranijuma ili deuterijuma za zagrijavanje vodika u reaktoru, pretvarajući ga u ionizirani plin (vodikovu plazmu), koji bi zatim bio usmjeren u mlaznicu rakete, stvarajući potisak.

Nuklearni projektil na električni pogon uključuje isti reaktor, koji pretvara toplinu i energiju u električnu energiju, koja zatim pokreće električni motor. U oba slučaja, raketa će se za potisak oslanjati na nuklearnu fuziju ili fisiju, a ne na hemijska goriva na kojima rade sve moderne svemirske agencije.

U poređenju sa hemijskim motorima, nuklearni motori imaju neosporne prednosti. Prvo, ima gotovo neograničenu gustinu energije u poređenju sa pogonskim gorivom. Osim toga, nuklearni motor će također proizvesti snažan potisak u odnosu na količinu goriva koja se koristi. To će smanjiti količinu potrebnog goriva, a ujedno i težinu i cijenu određenog uređaja.

Iako termički nuklearni motori još nisu otišli u svemir, njihovi prototipovi su stvoreni i testirani, a predloženo je još više.

Pa ipak, uprkos prednostima u ekonomičnosti goriva i specifičnom impulsu, najbolji predloženi koncept nuklearnog termalnog motora ima maksimalni specifični impuls od 5000 sekundi (50 kN s/kg). Koristeći nuklearne motore koji se pokreću nuklearnom fisijom ili fuzijom, NASA-ini naučnici bi mogli da dovedu svemirski brod do Marsa za samo 90 dana da je Crvena planeta 55.000.000 kilometara od Zemlje.

Ali ako govorimo o putovanju do Proksime Centauri, trebalo bi stoljećima da se nuklearna raketa ubrza do značajnog djelića brzine svjetlosti. Zatim će proći nekoliko decenija putovanja, a nakon njih još mnogo vekova usporavanja na putu do cilja. Još smo 1000 godina udaljeni od našeg odredišta. Ono što je dobro za međuplanetarne misije nije tako dobro za međuzvjezdane misije.

Kao što je već napomenuto, najbliža zvijezda našem Sunčevom sistemu je Proxima Centauri, i stoga ima puno smisla započeti planiranje međuzvjezdane misije od nje. Kao dio trostrukog zvjezdanog sistema Alpha Centauri, Proxima se nalazi 4,24 svjetlosne godine (1,3 parseka) od Zemlje. Alfa Kentauri je, u stvari, najsjajnija od tri zvezde u sistemu, deo uskog binarnog sistema udaljenog 4,37 svetlosnih godina od Zemlje - dok je Proksima Kentauri (najsjajnija od tri) izolovani crveni patuljak udaljen 0,13 svetlosnih godina od dualni sistem.

I dok razgovori o međuzvjezdanim putovanjima izazivaju misli o svim vrstama putovanja „bržim od svjetlosti“ (FSL), u rasponu od warp brzina i crvotočina do podprostornih pogona, takve teorije su ili vrlo izmišljene (kao) ili postoje samo u naučnoj fantastici. Svaka misija u duboki svemir će se protezati na generacije ljudi.

Dakle, počevši od jednog od najsporijih oblika svemirskog putovanja, koliko je vremena potrebno da se stigne do Proxima Centauri?

Savremene metode

Pitanje procjene trajanja putovanja u svemir je mnogo jednostavnije ako se u njega uključe postojeće tehnologije i tijela u našem Sunčevom sistemu. Na primjer, koristeći tehnologiju koju koristi 16 hidrazinskih monopogonskih motora, možete doći do Mjeseca za samo 8 sati i 35 minuta.

Tu je i misija SMART-1 Evropske svemirske agencije, koja se preselila na Mjesec pomoću jonskog pogona. Sa ovom revolucionarnom tehnologijom, čiju je varijantu koristila i svemirska sonda Dawn da stigne do Veste, misiji SMART-1 je trebalo godinu, mjesec i dvije sedmice da stigne do Mjeseca.

Od brzih raketnih svemirskih letjelica do ekonomičnog ionskog pogona, imamo nekoliko opcija za kretanje u lokalnom svemiru - plus možete koristiti Jupiter ili Saturn kao ogromnu gravitacijsku praćku. Međutim, ako planiramo ići malo dalje, morat ćemo povećati snagu tehnologije i istražiti nove mogućnosti.

Kada govorimo o mogućim metodama, govorimo o onima koje uključuju postojeće tehnologije, ili onima koje još ne postoje, ali su tehnički izvodljive. Neki od njih su, kao što ćete vidjeti, provjereni i potvrđeni, dok su drugi pod znakom pitanja. Ukratko, predstavljaju moguć, ali vrlo dugotrajan i finansijski skup scenario za putovanje čak i do najbliže zvezde.

Jonsko kretanje

Sada je najsporiji i najekonomičniji oblik pogona jonski pogon. Prije nekoliko decenija, jonsko kretanje se smatralo predmetom naučne fantastike. Ali posljednjih godina, tehnologije podrške ionskim potisnicima prešle su se iz teorije u praksu, i to prilično uspješno. SMART-1 misija Evropske svemirske agencije primjer je uspješne misije na Mjesec u 13 mjeseci spiralnog kretanja od Zemlje.


SMART-1 je koristio solarnu energiju, u kojoj je električna energija bila prikupljena solarnim panelima i korištena za napajanje motora s Hall efektom. Bilo je potrebno samo 82 kilograma ksenonskog goriva da SMART-1 stigne na Mjesec. 1 kilogram ksenonskog goriva daje delta-V od 45 m/s. Ovo je izuzetno efikasan oblik kretanja, ali daleko od najbržeg.

Jedna od prvih misija koja je koristila tehnologiju ionskih potisnika bila je misija Deep Space 1 na kometu Borrelli 1998. godine. DS1 je također koristio ksenonski jonski motor i trošio 81,5 kg goriva. Za 20 mjeseci potiska, DS1 je dostigao brzinu od 56.000 km/h u vrijeme preleta komete.

Jonski potisnici su ekonomičniji od raketnih tehnologija jer je njihov potisak po jedinici mase pogonskog goriva (specifični impuls) mnogo veći. Ali ionskim potisnicima treba dosta vremena da ubrzaju svemirsku letjelicu do značajnih brzina, a najveće brzine zavise od potpore goriva i proizvodnje energije.

Stoga, ako se jonski pogon koristi u misiji na Proxima Centauri, motori moraju imati snažan izvor energije (nuklearna energija) i velike rezerve goriva (iako manje od konvencionalnih raketa). Ali ako krenete od pretpostavke da se 81,5 kg ksenonskog goriva pretvara u 56.000 km/h (i neće biti drugih oblika kretanja), možete napraviti proračune.

Pri maksimalnoj brzini od 56.000 km/h, Deep Space 1 bi trebalo 81.000 godina da pokrije 4,24 svjetlosne godine između Zemlje i Proksime Centauri. Vremenom se radi o oko 2700 generacija ljudi. Može se sa sigurnošću reći da bi međuplanetarni jonski pogon bio presporo za međuzvjezdanu misiju s ljudskom posadom.

Ali ako su jonski potisnici veći i snažniji (tj. brzina istjecanja jona je mnogo veća), ako ima dovoljno raketnog goriva da izdrži čitavih 4,24 svjetlosne godine, vrijeme putovanja će se značajno smanjiti. Ali i dalje će postojati mnogo više od ljudskog životnog vijeka.

Gravitacioni manevar

Najbrži način putovanja u svemir je korištenje gravitacijske pomoći. Ova metoda uključuje letjelicu koja koristi relativno kretanje (tj. orbitu) i gravitaciju planete da promijeni putanju i brzinu. Gravitacijski manevri su izuzetno korisna tehnika svemirskih letova, posebno kada se koristi Zemlja ili neki drugi masivni planet (poput plinskog diva) za ubrzanje.

Svemirska sonda Mariner 10 prva je koristila ovu metodu, koristeći gravitaciono privlačenje Venere da ubrza prema Merkuru u februaru 1974. godine. Osamdesetih godina prošlog stoljeća sonda Voyager 1 koristila je Saturn i Jupiter za gravitacijske manevre i ubrzanje do 60.000 km/h, nakon čega je uslijedio izlazak u međuzvjezdani prostor.

Misija Helios 2, koja je započela 1976. godine i trebala je istražiti međuplanetarni medij između 0,3 AJ. e. i 1 a. e. od Sunca, drži rekord za najveću brzinu razvijenu uz pomoć gravitacionog manevra. U to vrijeme, Helios 1 (lansiran 1974.) i Helios 2 držali su rekorde za najbliži pristup Suncu. Helios 2 lansiran je konvencionalnom raketom i stavljen u veoma izduženu orbitu.


Zbog velikog ekscentriciteta (0,54) 190-dnevne solarne orbite, Helios 2 je uspio postići maksimalnu brzinu od preko 240.000 km/h u perihelu. Ova orbitalna brzina je razvijena samo zahvaljujući gravitacionoj privlačnosti Sunca. Tehnički, brzina perihela Heliosa 2 nije rezultat gravitacionog manevra, već maksimalne orbitalne brzine, ali letjelica i dalje drži rekord za najbrži objekt koji je napravio čovjek.

Kada bi se Voyager 1 kretao prema crvenom patuljku Proxima Centauri konstantnom brzinom od 60.000 km/h, trebalo bi 76.000 godina (ili više od 2.500 generacija) da pređe ovu udaljenost. Ali ako bi sonda dosegla rekordnu brzinu Heliosa 2 - konstantnu brzinu od 240.000 km/h - trebalo bi 19.000 godina (ili više od 600 generacija) da putuje 4.243 svjetlosne godine. Znatno bolje, iako ni približno praktično.

EM pogon elektromagnetski motor

Drugi predloženi metod međuzvjezdanog putovanja je EM Drive. Predložen 2001. godine od strane Rogera Scheuera, britanskog naučnika koji je stvorio Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) za izvođenje projekta, motor je zasnovan na ideji da elektromagnetne mikrotalasne šupljine mogu direktno pretvoriti električnu energiju u potisak.


Dok su tradicionalni elektromagnetni potisnici dizajnirani da pokreću određenu masu (poput jonizovanih čestica), ovaj poseban pogonski sistem je nezavisan od masenog odziva i ne emituje usmereno zračenje. Uopšteno govoreći, ovaj motor je naišao sa priličnom dozom skepticizma, uglavnom zbog toga što krši zakon održanja količine gibanja, prema kojem impuls sistema ostaje konstantan i ne može se stvoriti ili uništiti, već samo mijenjati silom.

Međutim, nedavni eksperimenti s ovom tehnologijom očito su doveli do pozitivnih rezultata. U julu 2014. godine, na 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE zajedničkoj konferenciji o pogonu u Clevelandu, Ohajo, NASA-ini napredni mlazni naučnici objavili su da su uspješno testirali novi dizajn elektromagnetnog pogona.


U aprilu 2015. godine naučnici iz NASA Eagleworks (dio Johnson Space Centra) su rekli da su uspješno testirali ovaj motor u vakuumu, što bi moglo ukazivati ​​na moguću primjenu u svemiru. U julu iste godine, grupa naučnika sa Odeljenja za svemirske sisteme na Tehnološkom univerzitetu u Drezdenu razvila je sopstvenu verziju motora i primetila opipljiv potisak.

Godine 2010., profesor Zhuang Yang sa Sjeverozapadnog politehničkog univerziteta u Xi'anu, Kina, počela je objavljivati ​​seriju članaka o svom istraživanju EM Drive tehnologije. U 2012. prijavila je veliku ulaznu snagu (2,5 kW) i zabilježeni potisak od 720 mn. Takođe je sprovela opsežna testiranja 2014. godine, uključujući merenja unutrašnje temperature sa ugrađenim termoparovima, koja su pokazala da sistem radi.

NASA-in prototip (koji je dobio procjenu snage od 0,4 N/kilovat) izračunao je da bi svemirska letjelica na elektromagnetski pogon mogla putovati do Plutona za manje od 18 mjeseci. To je šest puta manje nego što je potrebno sondi New Horizons, koja se kretala brzinom od 58.000 km/h.

Zvuči impresivno. Ali čak i u ovom slučaju, brod na elektromagnetnim motorima će letjeti u Proksimu Centauri 13.000 godina. Blizu, ali još uvijek nedovoljno. Osim toga, dok se u ovoj tehnologiji ne stavi sve e, prerano je govoriti o njenoj upotrebi.

Nuklearni termalni i nuklearni električni pogon

Druga mogućnost za izvođenje međuzvjezdanog leta je korištenje svemirske letjelice opremljene nuklearnim motorima. NASA već decenijama istražuje takve mogućnosti. Raketa s nuklearnim termičkim pogonom mogla bi koristiti reaktore uranijuma ili deuterijuma za zagrijavanje vodika u reaktoru, pretvarajući ga u ionizirani plin (vodikovu plazmu), koji bi zatim bio usmjeren u mlaznicu rakete, stvarajući potisak.


Projektil na nuklearno-električni pogon uključuje isti reaktor, koji pretvara toplinu i energiju u električnu energiju, koja zatim pokreće električni motor. U oba slučaja, raketa će se za potisak oslanjati na nuklearnu fuziju ili fisiju, a ne na hemijska goriva na kojima rade sve moderne svemirske agencije.

U poređenju sa hemijskim motorima, nuklearni motori imaju neosporne prednosti. Prvo, ima gotovo neograničenu gustinu energije u poređenju sa pogonskim gorivom. Osim toga, nuklearni motor će također proizvesti snažan potisak u odnosu na količinu goriva koja se koristi. To će smanjiti količinu potrebnog goriva, a ujedno i težinu i cijenu određenog uređaja.

Iako termički nuklearni motori još nisu otišli u svemir, njihovi prototipovi su stvoreni i testirani, a predloženo je još više.

Pa ipak, uprkos prednostima u ekonomičnosti goriva i specifičnom impulsu, najbolji predloženi koncept nuklearnog termalnog motora ima maksimalni specifični impuls od 5000 sekundi (50 kN s/kg). Koristeći nuklearne motore koji se pokreću nuklearnom fisijom ili fuzijom, NASA-ini naučnici bi mogli da dovedu svemirski brod do Marsa za samo 90 dana da je Crvena planeta 55.000.000 kilometara od Zemlje.

Ali ako govorimo o putovanju do Proksime Centauri, trebalo bi stoljećima da se nuklearna raketa ubrza do značajnog djelića brzine svjetlosti. Zatim će proći nekoliko decenija putovanja, a nakon njih još mnogo vekova usporavanja na putu do cilja. Još smo 1000 godina udaljeni od našeg odredišta. Ono što je dobro za međuplanetarne misije nije tako dobro za međuzvjezdane misije.