Hur mycket man ska flyga från jorden till alpha centauri. Hur man flyger till Alpha Centauri - tekniska detaljer. EM Drive Elektromagnetisk Motor

06.11.2019

FÖRELÄSNING:

"EFTER SJU MILJONER ÅR"

Föreläsare Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU im. Bauman

lösning Ust-Abakan

Kära kamrater! Jag vill genast varna dig för att vi kommer att prata om kontroversiella och ganska abstrakta frågor. Mycket av det jag vill berätta är inget akut problem idag. Men förståelsen av problemet, som jag kommer att tala om, och möjligheten att lösa det, har en allvarlig ideologisk karaktär.

Vi kommer att behöva arbeta med mycket stora, enligt våra mått mätt, antal. Jag vill att du ska förstå dem väl, jag påminner dig: en miljon är tusen tusen, en miljard är tusen miljoner. Att bara räkna till tusen tar 3 timmar. Upp till en miljon - 125 dagar. Upp till en miljard - 350 år. Representerad? Okej då. Sedan kan du börja.

Universum bildades för 20 miljarder år sedan.

Någonstans för 5-6 miljarder år sedan flammade vår sol upp.

För 4 miljarder år sedan kyldes en smält boll, som nu kallas planeten Jorden. Människan dök upp för ungefär en miljon år sedan.

Stater har bara funnits i några tusen år.

För ungefär hundra år sedan uppfanns radion och slutligen, för 27 år sedan, började rymdåldern.

Den här gången. Låt oss nu prata om rumsliga skalor.

Som ni vet färdas en ljusstråle 300 000 km per sekund. Vi kommer att använda ljusets hastighet för att mäta avstånd. För att en ljusstråle ska kunna resa ett avstånd som är lika med ekvatorns längd tar det 1/7 av en sekund. För att nå månen - lite över 1 sekund. Ljus färdas från jorden till solen på 8 minuter. Det tar mer än 5 timmar för en ljusstråle att färdas till kanten av solsystemet. Men till närmaste stjärna - Proxima Centauri - en ljusstråle att flyga mer än 4 år. Det tar 75 000 år för en ljusstråle att nå mitten av vår galax. Det kommer att ta 40 miljarder år för en ljusstråle att korsa vårt universum.

Vi lever på jorden. Vår planet är en mycket liten del av solsystemet, som inkluderar den första stjärnan - Solen, 9 stora planeter, dussintals satelliter av planeterna, miljontals kometer och asteroider och många andra mindre materiella kroppar. Vårt solsystem ligger i periferin av galaxen, ett enormt stjärnsystem som inkluderar 10 miljarder solliknande stjärnor. Det finns tusentals sådana galaxer i universum

miljard. Det här är världen vi lever i. Nu när vi har presenterat allt detta är det dags att sätta den första uppgiften.

Så. Vi måste komma till närmaste stjärnsystem, Alpha Centauri-systemet. Detta system innehåller 3 stjärnor: Alpha Centauri A - en stjärna som liknar vår sol, Alpha Centauri B och Proxima Centauri - små röda stjärnor. Det är högst troligt att detta system även inkluderar planeter. Avståndet till den är 4,3 ljusår. Om vi kunde röra oss med ljusets hastighet skulle det ta oss nästan 9 år att resa fram och tillbaka. Men vi kan inte röra oss med ljusets hastighet. För närvarande har vi bara kemiska raketer till vårt förfogande, deras maximala uppnådda hastighet är 20 km/s. Med denna hastighet tar det mer än 70 tusen år att flyga till Alpha Centauri. Vi har elektriska raket- och kärnkraftsmotorer till vårt förfogande. De förra kan dock på grund av låg dragkraft inte accelerera sin egen vikt till hyfsade hastigheter, och de senare är grovt sett bara dubbelt så bra som kemiska. Science fiction-författare älskar att skicka sina hjältar till stjärnorna i foton, eller mer korrekt, förintelseraketer. Förintelsemotorer skulle teoretiskt kunna driva en raket till hastigheter mycket nära ljusets hastighet på bara ett år. Men för att göra annihilation framdrivningssystem behöver man en stor mängd antimateria, och hur man får fram det är helt okänt. Dessutom är utformningen av en sådan motor helt oklar. Och vi behöver en riktig motor. Så att vi vet hur man gör det och kan börja jobba på det just nu. Annars, om vi väntar tills de nu okända principerna har hittats, kan vi stå med ingenting. Lyckligtvis finns en sådan motor. Sant, än så länge bara på papper, men om du och jag vill kan vi skapa det i metall också. Detta är en pulsad termonukleär raketmotor. Låt oss lära känna honom mer i detalj. I denna motor brinner små delar av termonukleärt bränsle ut med stor frekvens. I det här fallet frigörs en mycket stor energi, reaktionsprodukterna - elementarpartiklar - sprids i hög hastighet och driver raketen framåt. Låt oss uppehålla oss vid de viktigaste problemen i samband med skapandet av en sådan motor och sätt att lösa dem.

Problem nummer ett är tändningsproblemet. Det är nödvändigt att sätta eld på den, det vill säga att initiera en termonukleär reaktion i en liten tablett av termonukleärt bränsle som inte väger mer än 10 milligram. En sådan pellet hänvisas vanligen till som ett mål. För att reaktionen ska fortgå tillräckligt intensivt måste måltemperaturen nå hundratals miljoner grader. Dessutom, för att det mesta av målet ska reagera, måste denna uppvärmning utföras på mycket kort tid. / Om vi värmer långsamt kommer målet att hinna avdunsta utan att brinna. / Beräkningar och experiment visar att en miljon joule energi måste läggas in i målet på en miljarddels sekunds tid. Kraften hos en sådan impuls är lika med kraften hos 200 000 Krasnoyarsk HPPs. Men strömförbrukningen blir inte så stor - 100 tusen kilowatt, om vi spränger 100 mål per sekund. Den första lösningen på antändningsproblemet hittades av den berömda sovjetiske fysikern Basov. Han föreslog att sätta eld på mål med en laserstråle, där det verkligen är möjligt att koncentrera den kraft som krävs. Ett intensivt arbete pågår inom detta område och inom en snar framtid kommer de första termonukleära kraftverken som fungerar enligt denna princip att lanseras. Det finns andra alternativ för att lösa detta problem, men de är fortfarande lite utforskade.

Problem nummer två är förbränningskammarproblemet. Under förbränningen av våra mål kommer ett stort antal elementarpartiklar att bildas, som bär hög energi och kraftfull elektromagnetisk strålning, och allt detta kommer att spridas i alla riktningar. Och vi måste skicka så många reaktionsprodukter som möjligt i en riktning - mot rörelsen av vår raket - bara i det här fallet kommer raketen att kunna ta fart. Vi kan lösa detta problem endast med hjälp av ett magnetfält. Ett magnetfält av en viss styrka kan förändra reaktionsprodukternas banor och styra dem i rätt riktning. Vi kan skapa ett sådant fält.

Problem nummer tre är radiatorproblemet. Elektromagnetisk strålning kan inte kontrolleras av ett magnetfält. Denna strålning absorberas av motorns strukturella delar och omvandlas till värme, som måste dumpas i rymden. Överskottsvärme avlägsnas vanligtvis med hjälp av kylflänsar - stora tunna plattor av värmerör - enkla anordningar som gör att värme kan överföras över långa avstånd. Men för våra förhållanden är massan av ett sådant system oöverkomligt stor.

Det finns en väg ut här också. Det föreslås att använda strömmar av små fasta partiklar eller droppar av vätska uppvärmda till en hög temperatur för att frigöra värme. Sådana enheter är nya, men ganska genomförbara.

När vi designar vår motor kommer många fler problem att uppstå, men alla är lösbara och, vad som är viktigt, lösbara på den nuvarande utvecklingsnivån inom vetenskap och teknik.

Föreställ dig motorn som helhet. Den är baserad på en förbränningskammare - en stympad kon, flera tiotals meter stor. På axeln av denna kon sker termonukleära explosioner 100 gånger per sekund, med en kraft på flera ton TNT vardera. Strålen strömmar ut ur den breda basen av konen. Denna kon är bildad av två ringar av solenoider. Det finns inga väggar. Det finns ett starkt magnetfält inuti konen. Den övre solenoiden är utrustad med ett lasertändningssystem, ett system för att mata in mål i förbränningskammaren och ett elkraftutsugssystem som är nödvändigt för att driva laserinstallationen. /För att göra detta tas en del av energin från explosionerna bort./ Vätskestrålar strömmar längs konens sidogeneratriser - detta är en radiator. För att ge den nödvändiga dragkraften kommer vi att behöva installera cirka 200 av dessa motorer på vår raket.

Vi har gjort motorn. Låt oss nu prata om nyttolasten. Vår enhet kommer att vara bemannad. Därför kommer huvuddelen att vara det beboeliga facket. Det kan göras i form av en hantel. "Hantel" kommer att ha dimensioner på två till tre hundra meter. Den kommer att rotera runt sin tvärgående axel för att skapa en artificiell gravitation. Från alla håll kommer det att omges av termonukleärt bränsle, som kommer att skydda besättningen från kosmisk strålning. Utöver det beboeliga utrymmet kommer nyttolasten att omfatta ett strömförsörjningssystem, ett kommunikationssystem och hjälpsystem.

Som du kan se finns det inget omöjligt i att bygga en interstellär rymdfarkost, bara mycket komplexitet. Alla problem är överkomliga. Nu kommer jag att presentera dig för fartygets egenskaper, erhållna som ett resultat av preliminär design.

Mässa vid starten		miljoner ton
Motorvikt		tusen ton
Lastvikt		tusen ton
högsta hastighet		ljusets hastighet
Flygtid		år
Besättning	1000	Mänsklig

Ett sådant skepp kommer att tillåta oss att flyga till Alpha Centauri-systemet.

Var uppmärksam - bara flyg. Han kan inte återvända. Det är lätt att räkna ut att, samtidigt som vi behåller samma design, för att kunna återvända, måste vårt fartyg i början väga 8 miljarder ton. Detta ligger helt klart utanför vår förmåga. Och varför komma tillbaka? Vi kan sända all ny - och mycket enorm, bör det noteras - information via radio. Och vi måste stanna i Alpha Centauri-systemet, landa på planeterna och börja deras utveckling.

Hur ska vi göra det? Finns det en sådan möjlighet? Ja det har jag. Vi lanserar från solsystemet, säg hundra fartyg. Hundra tusen frivilliga. Om 60 år kommer de, deras barn och barnbarn att anlända till Alpha Centauri-systemet och gå i omloppsbana runt den mest bekväma planeten för utforskning. Efter spaning kommer människor att börja göra om hela planeten, eftersom det är osannolikt att det är en kopia av vår jord. Om det är för varmt kan du stänga det från stjärnan med en dammskärm. Om det är för kallt – skicka ytterligare energi till det med hjälp av stora och mycket lätta speglar, vi kan göra sådana. Vi kan också förändra atmosfären. Till exempel, som föreslagits av Carl Sagan / den som nyligen skickade ett brev till KU Chernenko, där han uttryckte sin oro över planerna för militariseringen av yttre rymden. Tjernenkos svar publicerades sedan i alla tidningar./- Han föreslog att man skulle kasta speciellt utvalda mikroorganismer i atmosfären på en annan planet som skulle absorbera koldioxid och frigöra syre. Vi kan i princip också skapa konstgjorda mekanismer som kan reproducera / föröka sig / och snabbt kan göra om atmosfären och ytskiktet på vilken planet som helst. Allt detta är inte lätt, men möjligt. När vi är mer eller mindre bekanta med det nya systemet kan vi ta nästa steg – lansera en ny skvadron med fartyg till ett nytt stjärnsystem, med samma mål.

Etc. Och nu - det viktigaste. Klimaxpunkt. Genom att agera på detta sätt kan vi bemästra hela vår galax på SJU MILJONER ÅR. Sju miljoner år på universums skala är en försumbar tid. Och om sju miljoner år, inte mer, kommer hela vår galax, detta enorma system med miljarder planetsystem, att bli mänsklighetens stora hem. För ett sådant måls skull är det värt att arbeta. Naturligtvis finns det naturligtvis fler problem här än det finns lösningar. Men jag upprepar, alla kan lösas. Och jag tvivlar inte på att de kommer att tillåtas.

Det enda som kan stoppa mänskligheten på dess stjärnväg är ett kärnvapenkrig. Samma medel som tillåter mänskligheten att nå stjärnorna kan förstöra den i början av sin resa. Naturligtvis behöver jag inte uppröra dig för fred. Men låt mig påminna er om att nu är den aktiva kampen för mänsklighetens fredliga framtid det enda som kan rädda inte bara våra liv utan också vår mänskliga framtid.

Alpha Centauri är det stjärnsystem som ligger närmast jorden, på ett avstånd av 4,36 ljusår, eller mer än 40 biljoner kilometer. Detta är så långt borta att även om rymdskeppet kan nå ljusets hastighet (vilket redan är mer än svårt), kommer det att ta mer än fyra år att flyga till sin destinationsdotter. Enligt beräkningarna av författarna till projektet kommer deras rymdsonder att kunna utveckla en hastighet på 161 miljoner km / h och nå stjärnan om cirka 10 år. Hundra och tusentals små enheter kommer att accelereras av laserstrålar.

Enligt observationsdata från Hubble-teleskopet kan en planet ungefär lika stor som jorden rotera runt stjärnan Alpha Centauri B, vilket är uppdragets huvudmål. Det finns förslag på att planeten är belägen i mitten av stjärnans beboeliga zon och har en omloppstid på 80 till 136 dagar.

Projektet finansieras av den ryske affärsmannen Yuri Milner, som kommer att tillhandahålla ett belopp på 100 miljoner dollar. Beloppet är verkligen astronomiskt, även om det inte är mycket för ett projekt i den här omfattningen. Som jämförelse kostade uppdraget för Curiosity Mars Science Laboratory 2,5 miljarder dollar, och uppskjutningen av Rosetta-apparaten och Philae-sonden till kometen Churyumov-Gerasimenko kostade cirka 1,4 miljarder euro.

Hur började samarbetet mellan Hawking och Milner?

Alexander Rodin

Biträdande chef för laboratoriet för högupplöst infraröd spektroskopi av planetariska atmosfärer vid Moskvainstitutet för fysik och teknik, biträdande dekanus vid fakulteten för fysik och energiproblem vid Moskvainstitutet för fysik och teknik

Jämförande egenskaper hos solen och stjärnorna i Alpha Centauri-systemet

Vilka är inkonsekvenserna i begreppet flygning

Vladimir Surdin

Senior forskare, P.K.Sternberg State Astronomical Institute, Docent, Fysiska fakulteten, Moscow State University

"Idén om interstellära mikrosonder som skickas till intressanta stjärnor och exoplanetära system har länge diskuterats. Att skapa dem ligger helt inom kraften av modern teknik. Problem som ännu inte är lösta - mål och metoder för lansering.

Uppskjutningsmetoden som föreslagits i Breakthrough Starshot - ett lätt segel som känner av trycket från en laserstråle - är ännu inte genomförbar, eftersom det varken finns gigawatts kontinuerliga våglasrar, eller segel- och sondmaterial som tål jättestrålar. Uppskattningarna avseende lasereffekten och varaktigheten av probernas acceleration är helt korrekta, men jag tvivlar på att dessa krav kommer att realiseras inom rimlig tid.

För missilförsvarsändamål försökte man skapa liknande, men mindre kraftfulla lasrar, men detta var inte möjligt, trots de höga kostnaderna.Sådana lasrar behövs inte bara av militären, utan också för termonukleär energi och kampen mot farliga asteroider. Men som en metod för att skjuta upp interstellära sonder verkar laseracceleration inte lovande för mig.

Förmågan hos en nanosond som flyger förbi planeten med en hastighet av cirka 100 000 km/s för att studera denna planet i detalj är också tveksam. Om hur man överför den insamlade datan till jorden, sägs Milner-projektet väldigt vagt, så det finns inget att diskutera ännu.

Projektets effektivitet när det gäller parametern "förväntat resultat / kostnad" förefaller mig mycket låg. Om samma medel investeras i konstruktionen av markbaserade teleskop och rymdteleskop, kommer resultatet i studien av jordliknande planeter att erhållas snabbare.

Vanligtvis försöker forskare använda sina små medel, det vill säga skattebetalarnas pengar, ekonomiskt, som regel, med ett garanterat resultat. Men om en rik romantiker, som Yuri Milner visar sig själv, vill göra ett genombrott, varför störa honom då? Han satte ihop ett mycket välrenommerat team, han spenderar sina pengar. Man kan bara önska detta projekt framgång, åtminstone delvis. Och efter bästa förmåga och kunskap att hjälpa honom. .

Konstnärs återgivning av vyer från en hypotetisk planet som kretsar runt Alpha Centauri B

När det blir möjligt

"Utvecklarna avsätter minst 20 år för det tekniska genomförandet av projektet och investerar ganska betydande medel för det inledande skedet. NASA stödde samma projekt ett år tidigare genom att tilldela ett anslag på $100 000. Den moderna civilisationen utvecklas redan i de riktningar som författarna till projektet litar på. Till exempel tyder utvecklingen av fotonik och nanoteknik på att det om 10–20 år kommer att vara möjligt att skapa en fullfjädrad rymdfarkost lika stor som ett frimärke. Nu måste du investera i rätt utveckling för att få ett långsiktigt resultat. Dessutom, genom att skapa en sådan rymdfarkost för flygning till stjärnorna, är det möjligt att avsevärt förändra marknaden för jordnära satelliter, d.v.s. en lovande fantastisk utveckling kommer också att ha en inverkan på den jordnära industrin.

Den svagaste och samtidigt starkaste punkten i hela företaget är en ganska kraftfull laserpistol. Att skapa det på jorden är en ren ingenjörsuppgift, som bara vilar på finansiering. Om det är nödvändigt att öka dess effektivitet är det nödvändigt att ta lasern ut i rymden, och här, förutom ekonomiska och tekniska frågor, finns det också en humanitär fråga - vem kommer att kontrollera denna pistol? På sin fritid från att skjuta upp interstellära frimärken kan denna kanon förånga rymdskräp, avleda asteroider som flyger mot jorden, överföra energi till jordkraftverk, men den kan lika gärna steka ledarna för stötande regimer eller stridsvagnskolonner i stötande länder. Är mänskligheten redo att lämna över sådan makt på ena handen? Den här frågan är svårare än att argumentera om hur många satelliter som får plats på en nålspets."

Vad är det huvudsakliga syftet med uppdraget

Alexander Rodin: ”Det mest intressanta är inte inom fysik eller ingenjörsvetenskap, utan i kontrollen av massmedvetande. Ett ouppnåeligt mål tillkännages offentligt, en deadline sätts som inte innebär något ansvar, och, viktigast av allt, historien är oskruvad i media. Samtidigt sägs investeringsbeloppet vara mycket blygsamt – de deklarerade 100 miljonerna i termer av en tjugoårsperiod motsvarar budgeten för ett stort laboratorium. Slutsatsen antyder sig själv: ingen kommer att flyga någonstans, och hela historien uppfanns för något annat syfte.

> > Hur lång tid tar det att resa till närmaste stjärna?

Ta reda på, hur länge man ska flyga till närmaste stjärna: den närmaste stjärnan till jorden efter solen, avstånd till Proxima Centauri, beskrivning av uppskjutningar, ny teknik.

Den moderna mänskligheten lägger ansträngningar på utvecklingen av det inhemska solsystemet. Men kommer vi att kunna gå på upptäcktsfärd till en grannstjärna? Och hur många dags att resa till närmaste stjärna? Detta kan besvaras väldigt enkelt eller grävas in i science fiction-området.

På tal från dagens teknologier kommer de verkliga siffrorna att skrämma bort entusiaster och drömmare. Låt oss inte glömma att utrymmet är otroligt stort och att våra resurser fortfarande är begränsade.

Den stjärna som ligger närmast planeten Jorden är. Detta är den mellersta representanten för huvudsekvensen. Men det finns många grannar runt omkring oss, så vi kan redan nu skapa en hel ruttkarta. Men hur lång tid tar det att komma dit?

Vilken stjärna är närmast

Den stjärna som ligger närmast jorden är Proxima Centauri, så tills vidare bör du basera dina beräkningar på dess egenskaper. Det är en del av Alpha Centauri-trippelsystemet och ligger långt ifrån oss på ett avstånd av 4,24 ljusår. Det är en isolerad röd dvärg som ligger 0,13 ljusår från dubbelstjärnan.

Så fort ämnet interstellära resor dyker upp, tänker alla omedelbart på hastigheten för deformation och att hoppa in i maskhål. Men alla är antingen ouppnåeliga eller absolut omöjliga. Tyvärr kommer alla långdistansuppdrag att ta mer än en generation. Låt oss börja med de långsammaste metoderna.

Hur lång tid tar det att resa till närmaste stjärna idag

Det är enkelt att göra beräkningar utifrån den befintliga tekniken och gränserna för vårt system. Till exempel använde New Horizons-uppdraget 16 hydrazinmotorer med monopropellant. Det tog 8 timmar och 35 minuter att komma till . Men SMART-1-uppdraget var baserat på jonmotorer och reste till jordens satellit i 13 månader och två veckor.

Så vi har flera fordonsalternativ. Dessutom kan den användas eller som en gigantisk gravitationsslunga. Men om vi planerar att gå så långt måste vi kontrollera alla möjliga alternativ.

Nu talar vi inte bara om befintliga tekniker, utan också om de som i teorin kan skapas. Vissa av dem har redan testats på uppdrag, medan andra bara har ritats upp i form av ritningar.

Jonstyrka

Detta är det långsammaste sättet, men ekonomiskt. För några decennier sedan ansågs jonmotorn vara fantastisk. Men nu används den i många enheter. Till exempel kom SMART-1-uppdraget till månen med dess hjälp. I det här fallet användes alternativet med solpaneler. Således spenderade han endast 82 kg xenonbränsle. Här vinner vi effektivitetsmässigt, men definitivt inte hastighetsmässigt.

För första gången användes en jonmotor för Deep Space 1, som flyger till (1998). Enheten använde samma typ av motor som SMART-1 och använde endast 81,5 kg drivmedel. Under 20 månaders resor lyckades han accelerera till 56 000 km/h.

Jontypen anses vara mycket mer ekonomisk än raketteknik eftersom dragkraften per massenhet av sprängämnet är mycket högre. Men det tar lång tid att accelerera. Om de var planerade att användas för att resa från jorden till Proxima Centauri skulle det behövas mycket raketbränsle. Även om du kan ta de tidigare indikatorerna som grund. Så om enheten rör sig med en hastighet av 56 000 km / h, kommer den att täcka ett avstånd på 4,24 ljusår i 2 700 mänskliga generationer. Så det är osannolikt att det kommer att användas för ett bemannat flyguppdrag.

Naturligtvis, om du fyller den med en enorm mängd bränsle, kan du öka hastigheten. Men ankomsttiden kommer fortfarande att ta ett vanligt människoliv.

Hjälp från gravitationen

Detta är en populär metod eftersom den låter dig använda omloppsbana och planetarisk gravitation för att ändra rutt och hastighet. Det används ofta för att resa till gasjättarna för att öka hastigheten. Mariner 10 provade detta för första gången. Han litade på att Venus gravitation skulle nå (februari 1974). På 80-talet använde Voyager 1 Saturnus och Jupiters månar för att accelerera till 60 000 km/h och gå in i det interstellära rymden.

Men rekordhållaren för hastigheten som erhölls med gravitation var Helios-2-uppdraget, som gick till att studera det interplanetära mediet 1976.

På grund av den stora excentriciteten i 190-dagarsbanan kunde enheten accelerera till 240 000 km/h. För detta användes endast solgravitation.

Tja, om vi skickar Voyager 1 i 60 000 km/h så får vi vänta 76 000 år. För Helios 2 skulle det ha tagit 19 000 år. Det är snabbare, men inte tillräckligt.

Elektromagnetisk drivning

Det finns ett annat sätt - radiofrekvensresonansmotor (EmDrive), föreslog av Roger Shavir 2001. Den bygger på det faktum att elektromagnetiska mikrovågsresonatorer kan omvandla elektrisk energi till dragkraft.

Medan konventionella elektromagnetiska motorer är designade för att flytta en viss typ av massa, använder denna inte en reaktionsmassa och producerar inte riktad strålning. Denna uppfattning har mötts av en hel del skepsis eftersom den bryter mot lagen om bevarande av momentum: ett system av momentum inom ett system förblir konstant och förändras endast under inverkan av en kraft.

Men de senaste experimenten tjuvjagar långsamt anhängare. I april 2015 meddelade forskare att de framgångsrikt hade testat skivan i ett vakuum (vilket betyder att den kunde fungera i rymden). I juli hade de redan byggt sin egen version av motorn och visade märkbar dragkraft.

2010 tog Huang Yang över en serie artiklar. Hon avslutade sitt sista arbete 2012, där hon rapporterade högre ineffekt (2,5 kW) och testade dragkraftsförhållanden (720 mN). Under 2014 lade hon också till några detaljer om användningen av interna temperaturförändringar, vilket bekräftade systemets funktionsduglighet.

Om man tror på beräkningarna kan en enhet med en sådan motor flyga till Pluto på 18 månader. Detta är viktiga resultat, eftersom de representerar 1/6 av den tid som New Horizons spenderade. Låter bra, men trots det skulle det ta 13 000 år att resa till Proxima Centauri. Dessutom har vi fortfarande inte 100% förtroende för dess effektivitet, så det är ingen idé att börja utveckla.

Nukleär termisk och elektrisk utrustning

NASA har forskat om nukleär framdrivning i decennier nu. Reaktorer använder uran eller deuterium för att värma flytande väte och omvandla det till joniserad vätgas (plasma). Den skickas sedan genom raketens munstycke för att bilda dragkraft.

Ett kärnraketkraftverk innehåller samma ursprungliga reaktor som omvandlar värme och energi till elektrisk energi. I båda fallen förlitar sig raketen på kärnklyvning eller fusion för att generera framdrivningssystem.

Jämfört med kemiska motorer får vi ett antal fördelar. Låt oss börja med obegränsad energitäthet. Dessutom garanteras högre dragkraft. Detta skulle minska nivån på bränsleförbrukningen och skulle därför minska massan av uppskjutningen och kostnaden för uppdragen.

Hittills har det inte funnits en enda lanserad kärn-termisk motor. Men det finns många begrepp. De sträcker sig från traditionella fasta strukturer till de baserade på flytande eller gasformiga kärnor. Trots alla dessa fördelar uppnår det mest sofistikerade konceptet en maximal specifik impuls på 5000 sekunder. Om du använder en liknande motor för att resa till när planeten är 55 000 000 km bort ("motståndspositionen") så tar det 90 dagar.

Men om vi skickar den till Proxima Centauri kommer det att ta århundraden för accelerationen att gå till ljusets hastighet. Därefter skulle det ta flera decennier att resa och ytterligare ett sekel att sakta ner. I allmänhet reduceras perioden till tusen år. Perfekt för interplanetära resor, men fortfarande inte bra för interstellära resor.

I teorin

Du har förmodligen redan insett att modern teknik är ganska långsam för att övervinna så långa avstånd. Om vi vill göra det här på en generation måste vi komma på något genombrott. Och om maskhål fortfarande samlar damm på sidorna i science fiction-böcker, så har vi några riktiga idéer.

Nukleär impulsrörelse

Denna idé utvecklades av Stanislav Ulam redan 1946. Projektet startade 1958 och fortsatte till 1963 under namnet Orion.

Orion planerade att använda kraften hos impulsiva kärnvapenexplosioner för att skapa en stark push med en hög specifik impuls. Det vill säga, vi har en stor rymdfarkost med ett enormt lager av termonukleära stridsspetsar. Under släppet använder vi en detonationsvåg på den bakre plattformen ("pusher"). Efter varje explosion absorberar tryckplattan kraften och omvandlar dragkraft till momentum.

Naturligtvis, i den moderna världen, saknar metoden elegans, men den garanterar den nödvändiga impulsen. Enligt preliminära uppskattningar är det i detta fall möjligt att nå 5% av ljusets hastighet (5,4 x 10 7 km/h). Men designen lider av brister. Låt oss börja med att ett sådant fartyg skulle vara väldigt dyrt, och det skulle väga 400 000-4 000 000 ton. Dessutom representeras ¾ av vikten av kärnvapenbomber (var och en av dem når 1 ton).

Den totala lanseringskostnaden skulle ha stigit till 367 miljarder dollar vid den tiden (2,5 biljoner dollar idag). Det finns också ett problem med den genererade strålningen och kärnavfallet. Man tror att det var på grund av detta som projektet stoppades 1963.

kärnfusion

Här används termonukleära reaktioner, på grund av vilka dragkraft skapas. Energi produceras när deuterium/helium-3-pellets antänds i reaktionskammaren via tröghetsinneslutning med hjälp av elektronstrålar. En sådan reaktor skulle detonera 250 pellets per sekund, vilket skapar ett högenergiplasma.

I en sådan utveckling sparas bränsle och ett speciellt momentum skapas. Uppnåelig hastighet - 10600 km (betydligt snabbare än standardmissiler). På senare tid har fler och fler människor varit intresserade av denna teknik.

Åren 1973-1978. British Interplanetary Society har skapat en förstudie - Project Daedalus. Den förlitade sig på nuvarande kunskap om fusionsteknik och tillgången på en tvåstegs obemannad sond som kunde nå Barnards stjärna (5,9 ljusår) under en enda livstid.

Det första steget kommer att fungera i 2,05 år och kommer att accelerera fartyget till 7,1 % av ljusets hastighet. Sedan kommer den att släppas och motorn startar, vilket ökar varvtalet till 12 % på 1,8 år. Därefter kommer motorn i det andra steget att stanna och fartyget kommer att resa i 46 år.

I allmänhet kommer skeppet att nå stjärnan om 50 år. Om du skickar den till Proxima Centauri kommer tiden att reduceras till 36 år. Men även denna teknik har stött på hinder. Låt oss börja med det faktum att helium-3 måste brytas på månen. Och reaktionen som aktiverar rymdfarkostens rörelse kräver att den energi som frigörs överstiger den energi som används för att lansera. Och även om testerna gick bra, har vi fortfarande inte den typ av kraft vi behöver för att driva en interstellär rymdfarkost.

Nåväl, låt oss inte glömma pengarna. En enda uppskjutning av en 30 megaton raket kostar NASA 5 miljarder dollar. Så Daedalus-projektet skulle väga 60 000 megaton. Dessutom kommer det att behövas en ny typ av fusionsreaktor, som inte heller passar in i budgeten.

ramjetmotor

Denna idé föreslogs av Robert Bussard 1960. Du kan se det som en förbättrad form av kärnfusion. Den använder magnetfält för att komprimera vätebränsle tills fusionen aktiveras. Men här skapas en enorm elektromagnetisk tratt som "drar ut" väte från det interstellära mediet och dumpar det i reaktorn som bränsle.

Fartyget kommer att ta fart och få det komprimerade magnetfältet att nå fusionsprocessen. Efter det kommer den att omdirigera energin i form av avgaser genom motormunstycket och påskynda rörelsen. Utan att använda annat bränsle kan du nå 4 % av ljusets hastighet och gå var som helst i galaxen.

Men det här systemet har ett stort gäng brister. Problemet med motstånd uppstår omedelbart. Fartyget behöver öka sin hastighet för att samla bränsle. Men det möter en enorm mängd väte, så det kan sakta ner, speciellt när det kommer in i täta områden. Dessutom är det mycket svårt att hitta deuterium och tritium i rymden. Men detta koncept används ofta i science fiction. Det mest populära exemplet är Star Trek.

lasersegel

För att spara pengar har solsegel använts under mycket lång tid för att flytta fordon runt i solsystemet. De är lätta och billiga, förutom att de inte kräver bränsle. Seglet använder strålningstrycket från stjärnorna.

Men för att använda en sådan design för interstellär resa är det nödvändigt att styra det med fokuserade energistrålar (lasrar och mikrovågor). Endast på detta sätt kan den accelereras till ett märke nära ljusets hastighet. Detta koncept utvecklades av Robert Ford 1984.

Summan av kardemumman är att alla fördelar med ett solsegel behålls. Och även om lasern kommer att ta tid att accelerera, är gränsen bara ljusets hastighet. En studie från 2000 visade att ett lasersegel kunde nå halva ljusets hastighet på mindre än 10 år. Om storleken på seglet är 320 km, kommer det att nå sin destination om 12 år. Och om du ökar den till 954 km, så om 9 år.

Men för dess produktion är det nödvändigt att använda avancerade kompositer för att undvika smältning. Glöm inte att det måste nå en enorm storlek, så priset blir högt. Dessutom måste du spendera pengar på att skapa en kraftfull laser som kan ge kontroll vid så höga hastigheter. Lasern förbrukar en likström på 17 000 terawatt. För att du ska förstå är detta mängden energi som hela planeten förbrukar på en dag.

antimateria

Detta är ett material som representeras av antipartiklar, som når samma massa som vanliga, men har motsatt laddning. En sådan mekanism skulle använda interaktionen mellan materia och antimateria för att generera energi och skapa dragkraft.

I allmänhet är partiklar av väte och antiväte involverade i en sådan motor. Vid en sådan reaktion frigörs dessutom samma mängd energi som i en termonukleär bomb, såväl som en våg av subatomära partiklar som rör sig med 1/3 av ljusets hastighet.

Fördelen med denna teknik är att det mesta av massan omvandlas till energi, vilket kommer att skapa en högre energitäthet och specifik impuls. Som ett resultat kommer vi att få den snabbaste och mest ekonomiska rymdfarkosten. Om en konventionell raket använder ton kemiskt bränsle, spenderar en antimateriamotor bara några milligram på samma åtgärder. Sådan teknik skulle vara ett utmärkt alternativ för en resa till Mars, men den kan inte tillämpas på en annan stjärna, eftersom mängden bränsle växer exponentiellt (tillsammans med kostnaderna).

En tvåstegs antimateriaraket skulle kräva 900 000 ton drivmedel för en 40-årig flygning. Svårigheten är att för att utvinna 1 gram antimateria kommer det att behövas 25 miljoner miljarder kilowattimmar energi och mer än en biljon dollar. Just nu har vi bara 20 nanogram. Men ett sådant fartyg kan accelerera till halva ljusets hastighet och flyga till stjärnan Proxima Centauri i stjärnbilden Centaurus på 8 år. Men den väger 400 Mt och spenderar 170 ton antimateria.

Som en lösning på problemet föreslog de utvecklingen av "vakuumet för ett interstellärt forskningssystem för antimaterialraketer". Här skulle man kunna använda stora lasrar som skapar antimateriapartiklar när de avfyras i tomt utrymme.

Idén bygger också på användningen av bränsle från rymden. Men återigen finns det ett ögonblick av höga kostnader. Dessutom kan mänskligheten helt enkelt inte skapa en sådan mängd antimateria. Det finns också risk för strålning, eftersom förintelse av materia och antimateria kan skapa explosioner av högenergiska gammastrålar. Det kommer att vara nödvändigt att inte bara skydda besättningen med speciella skärmar, utan också att utrusta motorerna. Därför är verktyget sämre i praktiken.

Bubbla Alcubierre

1994 föreslogs det av den mexikanske fysikern Miguel Alcubierre. Han ville skapa ett verktyg som inte skulle bryta mot den speciella relativitetsteorin. Han föreslår att väven av rum-tid sträcker sig i en våg. Teoretiskt kommer detta att leda till att avståndet framför objektet kommer att minskas och bakom det kommer att expandera.

Ett fartyg som fångas inuti vågen kommer att kunna röra sig bortom relativistiska hastigheter. Själva skeppet i "varpbubblan" kommer inte att röra sig, så reglerna för rum-tid gäller inte.

Om vi pratar om hastighet så är detta "snabbare än ljuset", men i den meningen att fartyget kommer att nå sin destination snabbare än en ljusstråle som har gått bortom bubblan. Beräkningar visar att den kommer fram till sin destination om 4 år. Om du tänker i teorin så är detta den snabbaste metoden.

Men detta schema tar inte hänsyn till kvantmekaniken och är tekniskt upphävd av Theory of Everything. Beräkningar av mängden energi som krävs visade också att det skulle krävas en extremt stor effekt. Och vi har inte berört säkerhetsfrågor ännu.

Men 2012 talades det om att denna metod testades. Forskarna påstod sig ha byggt en interferometer som kunde upptäcka förvrängningar i rymden. 2013 genomfördes ett experiment vid Jet Propulsion Laboratory i ett vakuum. Sammanfattningsvis var resultaten inte övertygande. Om du går djupare kan du förstå att detta schema bryter mot en eller flera av de grundläggande naturlagarna.

Vad följer av detta? Om du hoppades på att göra en rundresa till en stjärna, då är chansen otroligt låg. Men om mänskligheten bestämde sig för att bygga en rymdark och skicka människor på en urgammal resa, då är allt möjligt. Naturligtvis är detta bara snack för tillfället. Men forskare skulle vara mer aktiva inom sådan teknik om vår planet eller vårt system var i verklig fara. Då skulle en resa till en annan stjärna vara en fråga om överlevnad.

Än så länge kan vi bara plöja och utforska vidderna av vårt inhemska system, i hopp om att en ny metod i framtiden kommer att dyka upp som gör det möjligt att implementera interstellära transiter.

Någon gång i våra liv har var och en av oss ställt denna fråga: hur lång tid tar det att flyga till stjärnorna? Är det möjligt att göra en sådan flygning i ett människoliv, kan sådana flygningar bli normen i vardagen? Det finns många svar på denna komplexa fråga, beroende på vem som frågar. Vissa är enkla, andra är svårare. För att hitta ett heltäckande svar finns det för många saker att tänka på.

Tyvärr finns det inga riktiga uppskattningar som hjälper till att hitta ett sådant svar, och detta är frustrerande för futurologer och interstellära reseentusiaster. Gilla det eller inte, utrymmet är väldigt stort (och komplext) och vår teknik är fortfarande begränsad. Men om vi någonsin bestämmer oss för att lämna vårt "bobo", kommer vi att ha flera sätt att komma till närmaste stjärnsystem i vår galax.

Den stjärna som ligger närmast vår jord är solen, en ganska "genomsnittlig" stjärna enligt Hertzsprung-Russells "huvudsekvens"-schema. Det betyder att stjärnan är mycket stabil och ger tillräckligt med solljus för att liv ska kunna utvecklas på vår planet. Vi vet att det finns andra planeter som kretsar runt stjärnor nära vårt solsystem, och många av dessa stjärnor liknar våra egna.

I framtiden, om mänskligheten vill lämna solsystemet, kommer vi att ha ett enormt urval av stjärnor som vi skulle kunna gå till, och många av dem kan mycket väl ha gynnsamma förutsättningar för livet. Men vart är vi på väg och hur lång tid tar det för oss att komma dit? Tänk på att allt detta bara är spekulationer och det finns inga riktlinjer för interstellära resor just nu. Nåväl, som Gagarin sa, låt oss gå!

Nå efter stjärnan
Som redan nämnts är den närmaste stjärnan till vårt solsystem Proxima Centauri, och därför är det mycket vettigt att börja planera ett interstellärt uppdrag från den. Som en del av Alpha Centauri trippelstjärnsystem ligger Proxima 4,24 ljusår (1,3 parsecs) från jorden. Alpha Centauri är i själva verket den ljusaste stjärnan av de tre i systemet, en del av ett tätt binärt system 4,37 ljusår från jorden - medan Proxima Centauri (den mörkaste av de tre) är en isolerad röd dvärg 0,13 ljusår bort. från ett dubbelsystem.

Och medan konversationer om interstellära resor väcker tankar om alla möjliga slags "snabbare-än-ljus" (FSL) resor, allt från varphastigheter och maskhål till subrymddrifter, är sådana teorier antingen mycket fiktiva (som Alcubierre-drevet) eller existerar bara i science fiction.. Varje uppdrag till rymden kommer att sträcka sig över generationer av människor.

Så, till att börja med en av de långsammaste formerna av rymdresor, hur lång tid tar det att komma till Proxima Centauri?

Moderna metoder

Frågan om att uppskatta varaktigheten av resor i rymden är mycket enklare om befintlig teknik och kroppar i vårt solsystem är involverade i det. Till exempel, med hjälp av tekniken som används av New Horizons-uppdraget, kan 16 hydrazin-monopropellant-propellanter nå månen på bara 8 timmar och 35 minuter.

Det finns också SMART-1-uppdraget från European Space Agency, som flyttade till månen med hjälp av jonframdrivning. Med denna revolutionerande teknik, vars variant också användes av rymdsonden Dawn för att nå Vesta, tog det SMART-1-uppdraget ett år, en månad och två veckor att komma till månen.

Från snabba raketfarkoster till ekonomisk framdrivning av joner, vi har ett par alternativ för att ta sig runt i det lokala rymden – plus att du kan använda Jupiter eller Saturnus som en enorm gravitationsslunga. Men om vi planerar att gå lite längre måste vi öka teknikens kraft och utforska nya möjligheter.

När vi pratar om möjliga metoder talar vi om de som involverar befintlig teknik, eller de som ännu inte finns men som är tekniskt genomförbara. Vissa av dem är, som du kommer att se, tidstestade och bekräftade, medan andra fortfarande är ifrågasatta. Kort sagt representerar de ett möjligt, men mycket tidskrävande och ekonomiskt dyrt scenario för att resa även till närmaste stjärna.

Jonisk rörelse

SMART-1 använde soldrivna jonpropeller, där elektrisk energi samlades in av solpaneler och användes för att driva Hall-effektmotorerna. Det tog bara 82 kilo xenonbränsle för att få SMART-1 till månen. 1 kilogram xenonbränsle ger ett delta-V på 45 m/s. Detta är en extremt effektiv rörelseform, men långt ifrån den snabbaste.

Ett av de första uppdragen att använda jonpropellerteknik var Deep Space 1-uppdraget till kometen Borrelli 1998. DS1 använde också en xenonjonmotor och använde 81,5 kg bränsle. Under 20 månaders dragkraft nådde DS1 hastigheter på 56 000 km/h vid tidpunkten för kometens förbiflygning.

Jonpropeller är mer ekonomiska än raketteknik eftersom deras dragkraft per massaenhet drivmedel (specifik impuls) är mycket högre. Men jonpropeller tar lång tid att accelerera en rymdfarkost till betydande hastigheter, och topphastigheterna beror på bränslestöd och kraftgenerering.

Därför, om jonframdrivning används i ett uppdrag till Proxima Centauri, måste motorerna ha en kraftfull energikälla (kärnenergi) och stora bränslereserver (om än mindre än konventionella raketer). Men om du utgår från antagandet att 81,5 kg xenonbränsle översätts till 56 000 km / h (och det kommer inte att finnas några andra former av rörelse), kan du göra beräkningar.

Vid en maxhastighet på 56 000 km/h skulle Deep Space 1 ta 81 000 år att täcka de 4,24 ljusåren mellan jorden och Proxima Centauri. Med tiden handlar det om 2700 generationer människor. Det är säkert att säga att en interplanetär jondrift skulle vara för långsam för ett bemannat interstellärt uppdrag.

Men om jonpropellerna är större och mer kraftfulla (d.v.s. jonutflödeshastigheten är mycket snabbare), om det finns tillräckligt med raketbränsle för att hålla hela 4,24 ljusår, kommer restiden att minska avsevärt. Men det kommer fortfarande att finnas mycket mer än en mänsklig livslängd.

Tyngdkraftsmanöver

Det snabbaste sättet att resa i rymd är att använda gravitationshjälpen. Denna metod innebär att rymdfarkosten använder planetens relativa rörelse (d.v.s. omloppsbana) och gravitationen för att ändra bana och hastighet. Tyngdkraftsmanövrar är en extremt användbar rymdfärdsteknik, speciellt när man använder jorden eller en annan massiv planet (som en gasjätte) för acceleration.

Rymdfarkosten Mariner 10 var den första som använde denna metod och använde Venus gravitationskraft för att accelerera mot Merkurius i februari 1974. På 1980-talet använde Voyager 1-sonden Saturnus och Jupiter för gravitationsmanövrar och acceleration till 60 000 km/h, följt av en utgång till det interstellära rymden.

På grund av den stora excentriciteten (0,54) i den 190 dagar långa solbanan lyckades Helios 2 uppnå en maximal hastighet på över 240 000 km/h vid perihel. Denna omloppshastighet utvecklades endast på grund av solens gravitationsattraktion. Tekniskt sett var Helios 2:s perihelionhastighet inte resultatet av en gravitationsmanöver, utan en maximal omloppshastighet, men farkosten har fortfarande rekordet för det snabbaste konstgjorda föremålet.

Om Voyager 1 rörde sig mot den röda dvärgen Proxima Centauri med en konstant hastighet av 60 000 km/h skulle det ta 76 000 år (eller mer än 2 500 generationer) att klara avståndet. Men om sonden skulle nå Helios 2:s rekordhastighet - en konstant hastighet på 240 000 km/h - skulle det ta 19 000 år (eller mer än 600 generationer) att resa 4 243 ljusår. Betydligt bättre, men inte i närheten av praktiskt.

EM Drive Elektromagnetisk Motor

En annan föreslagen metod för interstellär resa är RF Resonant Cavity Drive, även känd som EM Drive. Föreslog redan 2001 av Roger Scheuer, den brittiska forskaren som skapade Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) för att genomföra projektet, är motorn baserad på idén att elektromagnetiska mikrovågshålrum direkt kan omvandla elektrisk energi till dragkraft.

Medan traditionella elektromagnetiska thrusters är designade för att driva fram en viss massa (som joniserade partiklar), är detta speciella framdrivningssystem oberoende av massrespons och avger inte riktad strålning. I allmänhet möttes denna motor av en hel del skepsis, till stor del för att den bryter mot lagen om bevarande av momentum, enligt vilken systemets momentum förblir konstant och inte kan skapas eller förstöras, utan endast förändras med våld.

I april 2015 sa forskare från NASA Eagleworks (en del av Johnson Space Center) att de framgångsrikt hade testat denna motor i ett vakuum, vilket kan indikera en möjlig tillämpning i rymden. I juli samma år utvecklade ett team av forskare från Institutionen för rymdsystem vid Dresdens tekniska universitet sin egen version av motorn och observerade påtaglig dragkraft.

2010 började professor Zhuang Yang från Northwestern Polytechnic University i Xi'an, Kina, publicera en serie artiklar om sin forskning om EM Drive-teknologi. 2012 rapporterade hon en hög effekttillförsel (2,5 kW) och en registrerad dragkraft på 720 min. Man genomförde även omfattande tester under 2014, inklusive interna temperaturmätningar med inbyggda termoelement, som visade att systemet fungerade.

NASA:s prototyp (som fick en effektuppskattning på 0,4 N/kilowatt) beräknade att en elektromagnetiskt framdriven rymdfarkost kunde göra en resa till Pluto på mindre än 18 månader. Detta är sex gånger mindre än vad New Horizons-sonden, som rörde sig med en hastighet av 58 000 km/h, krävde.

Låter imponerande. Men även i det här fallet kommer fartyget på elektromagnetiska motorer att flyga till Proxima Centauri i 13 000 år. Nära, men ändå inte tillräckligt. Dessutom, tills alla e är prickade i denna teknik, är det för tidigt att prata om dess användning.

Nukleär termisk och nukleär elektrisk framdrivning

En kärnkraftsdriven missil innehåller samma reaktor, som omvandlar värme och energi till elektricitet, som sedan driver en elmotor. I båda fallen kommer raketen att förlita sig på kärnfusion eller fission för dragkraft, snarare än de kemiska drivmedel som alla moderna rymdorganisationer kör på.

Jämfört med kemiska motorer har kärnkraftsmotorer obestridliga fördelar. För det första har den en praktiskt taget obegränsad energitäthet jämfört med drivmedel. Dessutom kommer en kärnkraftsmotor också att producera kraftfull dragkraft jämfört med mängden bränsle som används. Detta kommer att minska mängden bränsle som krävs, och samtidigt vikten och kostnaden för en viss enhet.

Även om termiska kärnkraftsmotorer ännu inte har åkt ut i rymden, har deras prototyper skapats och testats, och ännu fler har föreslagits.

Och ändå, trots fördelarna med bränsleekonomi och specifik impuls, har det bästa föreslagna kärnvärmemotorkonceptet en maximal specifik impuls på 5000 sekunder (50 kN s/kg). Med hjälp av kärnkraftsmotorer som drivs av kärnklyvning eller fusion, kunde NASA-forskare få en rymdfarkost till Mars på bara 90 dagar om den röda planeten var 55 000 000 kilometer från jorden.

Men om vi pratar om resan till Proxima Centauri, skulle det ta århundraden för en kärnvapenraket att accelerera till en avsevärd bråkdel av ljusets hastighet. Sedan kommer det att ta flera decennier av resor, och efter dem många fler århundraden av inbromsning på vägen mot målet. Vi är fortfarande 1000 år bort från vår destination. Det som är bra för interplanetära uppdrag är inte så bra för interstellära uppdrag.

Som redan nämnts är den närmaste stjärnan till vårt solsystem Proxima Centauri, och därför är det mycket vettigt att börja planera ett interstellärt uppdrag från den. Som en del av Alpha Centauri trippelstjärnsystem ligger Proxima 4,24 ljusår (1,3 parsecs) från jorden. Alpha Centauri är faktiskt den ljusaste av de tre stjärnorna i systemet, en del av ett tätt binärt system 4,37 ljusår från jorden - medan Proxima Centauri (den mörkaste av de tre) är en isolerad röd dvärg 0,13 ljusår från en dubbla system.

Och medan konversationer om interstellära resor väcker tankar om alla möjliga slags "snabbare-än-ljus" (FSL) resor, allt från varphastigheter och maskhål till subrymddrifter, är sådana teorier antingen mycket fiktiva (liknande) eller existerar bara inom science fiction. Varje uppdrag till rymden kommer att sträcka sig över generationer av människor.

Så, till att börja med en av de långsammaste formerna av rymdresor, hur lång tid tar det att komma till Proxima Centauri?

Moderna metoder

Frågan om att uppskatta varaktigheten av resor i rymden är mycket enklare om befintlig teknik och kroppar i vårt solsystem är involverade i det. Genom att till exempel använda tekniken som används av 16 hydrazinmotorer med monopropellant kan du nå månen på bara 8 timmar och 35 minuter.

Jonisk rörelse

Nu är den långsammaste och mest ekonomiska formen av framdrivning jonframdrivning. För några decennier sedan ansågs jonisk rörelse vara föremål för science fiction. Men under de senaste åren har teknik för jonpropellerstöd flyttats från teori till praktik, och det är ganska framgångsrikt. SMART-1-uppdraget från European Space Agency är ett exempel på ett framgångsrikt uppdrag till månen under 13 månaders spiralrörelse från jorden.

SMART-1 använde solenergi, där elektricitet samlades in av solpaneler och användes för att driva Hall-effektmotorer. Det tog bara 82 kilo xenonbränsle för att få SMART-1 till månen. 1 kilogram xenonbränsle ger ett delta-V på 45 m/s. Detta är en extremt effektiv rörelseform, men långt ifrån den snabbaste.

Men om jonpropellerna är större och kraftfullare (d.v.s. jonutflödeshastigheten är mycket snabbare), om det finns tillräckligt med drivmedel för att hålla hela 4,24 ljusår, kommer restiden att reduceras avsevärt. Men det kommer fortfarande att finnas mycket mer än en mänsklig livslängd.

Tyngdkraftsmanöver

Helios 2-uppdraget, som började 1976 och var tänkt att utforska det interplanetära mediet mellan 0,3 AU. e. och 1a. e. från solen, innehar rekordet för den högsta hastighet som utvecklats med hjälp av en gravitationsmanöver. Vid den tiden hade Helios 1 (lanserades 1974) och Helios 2 rekordet för närmaste inflygning till solen. Helios 2 sköts upp av en konventionell raket och placerades i en mycket långsträckt bana.

På grund av den stora excentriciteten (0,54) i den 190 dagar långa solbanan lyckades Helios 2 uppnå en maximal hastighet på över 240 000 km/h vid perihel. Denna omloppshastighet utvecklades endast på grund av solens gravitationsattraktion. Tekniskt sett var Helios 2:s perihelionhastighet inte resultatet av en gravitationsmanöver, utan en maximal omloppshastighet, men farkosten har fortfarande rekordet för det snabbaste konstgjorda föremålet.

Om Voyager 1 rörde sig mot den röda dvärgen Proxima Centauri med en konstant hastighet av 60 000 km/h skulle det ta 76 000 år (eller mer än 2 500 generationer) att klara avståndet. Men om sonden skulle nå rekordhastigheten för Helios 2 - en konstant hastighet på 240 000 km/h - skulle det ta 19 000 år (eller mer än 600 generationer) att resa 4 243 ljusår. Betydligt bättre, men inte i närheten av praktiskt.

EM Drive Elektromagnetisk Motor

En annan föreslagen metod för interstellär resa är EM Drive. Föreslog redan 2001 av Roger Scheuer, den brittiska forskaren som skapade Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) för att genomföra projektet, är motorn baserad på idén att elektromagnetiska mikrovågshålrum direkt kan omvandla elektrisk energi till dragkraft.

Medan traditionella elektromagnetiska thrusters är designade för att driva fram en viss massa (som joniserade partiklar), är detta speciella framdrivningssystem oberoende av massrespons och avger inte riktad strålning. I allmänhet möttes denna motor av en hel del skepsis, till stor del för att den bryter mot lagen om bevarande av momentum, enligt vilken systemets momentum förblir konstant och inte kan skapas eller förstöras, utan endast förändras med våld.

De senaste experimenten med denna teknik har dock uppenbarligen lett till positiva resultat. I juli 2014, vid den 50:e AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference i Cleveland, Ohio, meddelade NASA avancerade jetforskare att de framgångsrikt hade testat en ny elektromagnetisk framdrivningsdesign.

I april 2015 sa forskare från NASA Eagleworks (en del av Johnson Space Center) att de framgångsrikt hade testat denna motor i ett vakuum, vilket kan indikera en möjlig tillämpning i rymden. I juli samma år utvecklade ett team av forskare från Institutionen för rymdsystem vid Dresdens tekniska universitet sin egen version av motorn och observerade påtaglig dragkraft.

Nukleär termisk och nukleär elektrisk framdrivning

En annan möjlighet att genomföra interstellär flygning är att använda en rymdfarkost utrustad med kärnkraftsmotorer. NASA har undersökt sådana alternativ i årtionden. En kärnkraftsraket kan använda uran- eller deuteriumreaktorer för att värma upp vätet i reaktorn och omvandla det till joniserad gas (väteplasma), som sedan skulle ledas in i raketmunstycket och generera dragkraft.

En kärnkraftsdriven missil innehåller samma reaktor, som omvandlar värme och energi till elektricitet, som sedan driver en elmotor. I båda fallen kommer raketen att förlita sig på kärnfusion eller fission för dragkraft, snarare än de kemiska drivmedel som alla moderna rymdorganisationer kör på.

Även om termiska kärnkraftsmotorer ännu inte har åkt ut i rymden, har deras prototyper skapats och testats, och ännu fler har föreslagits.

Hur mycket man ska flyga från jorden till alpha centauri. Hur man flyger till Alpha Centauri - tekniska detaljer. EM Drive Elektromagnetisk Motor

Hur började samarbetet mellan Hawking och Milner?

Vilka är inkonsekvenserna i begreppet flygning

När det blir möjligt

Vad är det huvudsakliga syftet med uppdraget

Vilken stjärna är närmast

Hur lång tid tar det att resa till närmaste stjärna idag

Moderna metoder

Jonisk rörelse

Tyngdkraftsmanöver

EM Drive Elektromagnetisk Motor

Nukleär termisk och nukleär elektrisk framdrivning

Rapportera ett stavfel

Text som ska skickas till våra redaktioner:

Din kommentar (valfritt):