เท่าไหร่ที่จะบินจากโลกถึงอัลฟาเซนทอรี วิธีบินไป Alpha Centauri - รายละเอียดทางเทคนิค EM ไดรฟ์มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

06.11.2019

บรรยาย:

"หลังจากเจ็ดล้านปี"

อาจารย์ Moiseev I.M.

SSO "พลังงาน" MVTU im. บาวแมน

การตั้งถิ่นฐาน Ust-Abakan

สหายที่รัก! ฉันต้องการเตือนคุณทันทีว่าเราจะพูดถึงประเด็นที่เป็นข้อโต้แย้งและค่อนข้างเป็นนามธรรม สิ่งที่ฉันต้องการบอกคุณส่วนใหญ่ไม่ใช่ปัญหาเร่งด่วนในวันนี้ อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจในปัญหาที่ฉันจะพูดถึงและความเป็นไปได้ในการแก้ปัญหานั้นมีลักษณะเชิงอุดมคติที่จริงจัง

เราจะต้องดำเนินการกับตัวเลขจำนวนมากตามมาตรฐานของเรา ฉันต้องการให้คุณเข้าใจพวกเขาดี ฉันเตือนคุณ: หนึ่งล้านเป็นพัน พันล้านคือหนึ่งพัน แค่นับหนึ่งพันใช้เวลา 3 ชม. มากถึงล้าน - 125 วัน มากถึงพันล้าน - 350 ปี เป็นตัวแทน? ดีละถ้าอย่างนั้น. จากนั้นคุณสามารถเริ่มต้น

จักรวาลก่อตัวเมื่อ 20 พันล้านปีก่อน

ที่ไหนสักแห่งเมื่อ 5-6 พันล้านปีก่อน ดวงอาทิตย์ของเราแผดเผา

เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน ลูกบอลหลอมเหลวเย็นตัวลง ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าดาวเคราะห์โลก มนุษย์ปรากฏตัวเมื่อประมาณหนึ่งล้านปีก่อน

รัฐมีอยู่เพียงไม่กี่พันปี

ประมาณหนึ่งร้อยปีที่แล้ว วิทยุถูกประดิษฐ์ขึ้น และในที่สุด 27 ปีที่แล้ว ยุคอวกาศเริ่มต้นขึ้น

เวลานี้. ทีนี้มาพูดถึงเครื่องชั่งเชิงพื้นที่กัน

อย่างที่คุณทราบ รังสีของแสงเดินทาง 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที เราจะใช้ความเร็วแสงวัดระยะทาง เพื่อให้รังสีของแสงเดินทางเป็นระยะทางเท่ากับความยาวของเส้นศูนย์สูตร จะใช้เวลา 1/7 ของวินาที เพื่อไปถึงดวงจันทร์ - น้อยกว่า 1 วินาที แสงเดินทางจากโลกไปยังดวงอาทิตย์ใน 8 นาที ลำแสงจะใช้เวลามากกว่า 5 ชั่วโมงในการเดินทางไปยังขอบของระบบสุริยะ แต่สำหรับดาวที่ใกล้ที่สุด - Proxima Centauri - ลำแสงที่บินได้นานกว่า 4 ปี ลำแสงใช้เวลา 75,000 ปีในการเข้าถึงใจกลางกาแลคซี่ของเรา จะใช้เวลา 40 พันล้านปีสำหรับลำแสงที่จะข้ามจักรวาลของเรา

เราอาศัยอยู่บนโลก โลกของเราเป็นส่วนเล็ก ๆ ของระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงดาวดวงแรก - ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ 9 ดวง ดาวเทียมหลายสิบดวงของดาวเคราะห์ ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยหลายล้านดวง และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ อีกมากมาย ระบบสุริยะของเราตั้งอยู่บนขอบของกาแล็กซี่ ซึ่งเป็นระบบดาวขนาดใหญ่ที่มีดาวคล้ายดวงอาทิตย์ถึง 10 พันล้านดวง มีกาแล็กซีดังกล่าวเป็นพันๆ แห่งในจักรวาล

พันล้าน. นี่คือโลกที่เราอาศัยอยู่ เมื่อเราได้นำเสนอทั้งหมดนี้ ก็ถึงเวลากำหนดภารกิจแรก

ดังนั้น. เราต้องไปให้ถึงระบบดาวที่ใกล้ที่สุด นั่นคือระบบอัลฟ่าเซ็นทอรี ระบบนี้ประกอบด้วยดาว 3 ดวง: Alpha Centauri A - ดาวที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา, Alpha Centauri B และ Proxima Centauri - ดาวสีแดงขนาดเล็ก มีความเป็นไปได้สูงที่ระบบนี้รวมถึงดาวเคราะห์ด้วย ระยะทางถึง 4.3 ปีแสง หากเราสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงได้ เราจะต้องใช้เวลาเกือบ 9 ปีในการเดินทางไปมา แต่เราไม่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงได้ ปัจจุบัน เรามีจรวดเคมีเท่านั้น ความเร็วสูงสุดที่ทำได้คือ 20 กม. / วินาที ด้วยความเร็วนี้ ต้องใช้เวลามากกว่า 70,000 ปีในการบินไปยัง Alpha Centauri เรามีจรวดไฟฟ้าและเครื่องยนต์พลังงานความร้อนนิวเคลียร์พร้อมให้บริการ อย่างไรก็ตาม อันแรกเนื่องจากแรงขับต่ำ ไม่สามารถเร่งน้ำหนักของตัวเองให้มีความเร็วที่เหมาะสม และอย่างหลังพูดคร่าวๆ ได้ดีเป็นสองเท่าของสารเคมีเท่านั้น นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ชอบส่งฮีโร่ของพวกเขาไปยังดวงดาวด้วยโฟตอนหรือจรวดทำลายล้าง เครื่องยนต์ทำลายล้างในทางทฤษฎีสามารถขับเคลื่อนจรวดให้มีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสงในเวลาเพียงหนึ่งปี แต่เพื่อที่จะสร้างระบบขับเคลื่อนการทำลายล้าง คุณต้องมีปฏิสสารจำนวนมาก และไม่ทราบวิธีการรับมันมาโดยสมบูรณ์ นอกจากนี้การออกแบบของเครื่องยนต์ดังกล่าวยังไม่ชัดเจน และเราต้องการเครื่องยนต์ที่แท้จริง เพื่อให้เรารู้ว่าต้องทำอย่างไรและสามารถเริ่มทำงานได้ทันที มิฉะนั้น หากเรารอจนกว่าจะพบหลักการที่ไม่รู้จักในตอนนี้ เราก็จะไม่เหลืออะไรเลย โชคดีที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวอยู่ จริงอยู่จนถึงตอนนี้บนกระดาษเท่านั้น แต่ถ้าคุณและฉันต้องการ เราสามารถสร้างขึ้นด้วยโลหะได้เช่นกัน นี่คือเครื่องยนต์จรวดเทอร์โมนิวเคลียร์แบบพัลซิ่ง มารู้จักเขาให้ละเอียดกันดีกว่า ในเครื่องยนต์นี้ เชื้อเพลิงแสนสาหัสส่วนเล็กๆ จะเผาไหม้ด้วยความถี่สูง ในกรณีนี้ มีการปล่อยพลังงานขนาดใหญ่มาก ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา - อนุภาคพื้นฐาน - กระจายด้วยความเร็วสูงและผลักจรวดไปข้างหน้า ให้เราพูดถึงปัญหาหลักที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเอ็นจิ้นดังกล่าวและวิธีแก้ปัญหา

ปัญหาอันดับหนึ่งคือปัญหาการจุดระเบิด จำเป็นต้องจุดไฟนั่นคือเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในเม็ดเชื้อเพลิงเทอร์โมนิวเคลียร์ขนาดเล็กที่มีน้ำหนักไม่เกิน 10 มิลลิกรัม เม็ดดังกล่าวมักเรียกว่าเป้าหมาย เพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไปอย่างเข้มข้นเพียงพอ อุณหภูมิเป้าหมายต้องสูงถึงหลายร้อยล้านองศา ยิ่งไปกว่านั้น เพื่อให้เป้าหมายส่วนใหญ่ทำปฏิกิริยา การให้ความร้อนนี้จะต้องดำเนินการในเวลาอันสั้น / ถ้าเราให้ความร้อนอย่างช้าๆ เป้าหมายจะมีเวลาระเหยโดยไม่ไหม้ / การคำนวณและการทดลองแสดงให้เห็นว่าพลังงานหนึ่งล้านจูลจะต้องถูกใส่เข้าไปในเป้าหมายในเวลาหนึ่งพันล้านวินาที พลังของแรงกระตุ้นนั้นเท่ากับพลังของ 200,000 Krasnoyarsk HPPs แต่การใช้พลังงานจะไม่ดีมาก - 100,000 กิโลวัตต์ ถ้าเราระเบิด 100 เป้าหมายต่อวินาที วิธีแก้ปัญหาแรกสำหรับปัญหาการจุดระเบิดถูกค้นพบโดย Basov นักฟิสิกส์ชาวโซเวียตที่มีชื่อเสียง เขาเสนอให้จุดไฟเผาเป้าหมายด้วยลำแสงเลเซอร์ ซึ่งเป็นไปได้จริง ๆ ที่จะรวมกำลังที่ต้องการ มีการดำเนินการอย่างเข้มข้นในพื้นที่นี้ และในอนาคตอันใกล้นี้ โรงไฟฟ้าเทอร์โมนิวเคลียร์แห่งแรกที่ใช้หลักการนี้จะเปิดตัว มีตัวเลือกอื่นในการแก้ปัญหานี้ แต่ก็ยังมีการสำรวจเพียงเล็กน้อย

ปัญหาข้อที่สองคือปัญหาห้องเผาไหม้ ในระหว่างการเผาไหม้เป้าหมายของเรา อนุภาคมูลฐานจำนวนมากจะก่อตัวขึ้น โดยมีพลังงานสูงและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลัง และสิ่งเหล่านี้จะกระจายไปในทุกทิศทาง และเราจำเป็นต้องส่งผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาไปในทิศทางเดียวให้ได้มากที่สุด - กับการเคลื่อนที่ของจรวดของเรา - เฉพาะในกรณีนี้จรวดจะสามารถรับความเร็วได้ เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยใช้สนามแม่เหล็กเท่านั้น สนามแม่เหล็กที่มีความแรงระดับหนึ่งสามารถเปลี่ยนวิถีของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาและนำทางไปในทิศทางที่ถูกต้อง เราสามารถสร้างสนามดังกล่าวได้

ปัญหาที่สามคือปัญหาหม้อน้ำ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไม่สามารถควบคุมได้ด้วยสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสีนี้ถูกดูดซับโดยองค์ประกอบโครงสร้างของเครื่องยนต์และเปลี่ยนเป็นความร้อนซึ่งต้องทิ้งลงในอวกาศ ความร้อนส่วนเกินมักจะถูกเอาออกโดยใช้ฮีทซิงค์ - แผ่นบางขนาดใหญ่ที่ทำจากท่อความร้อน - อุปกรณ์ง่ายๆ ที่ช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้ในระยะทางไกล อย่างไรก็ตาม สำหรับเงื่อนไขของเรา มวลของระบบดังกล่าวมีขนาดใหญ่มาก

มีทางออกที่นี่ด้วย เสนอให้ใช้กระแสของอนุภาคของแข็งขนาดเล็กหรือหยดของเหลวที่ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อปล่อยความร้อน อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นของใหม่ แต่ค่อนข้างเป็นไปได้

เมื่อออกแบบเครื่องยนต์ของเรา ปัญหาต่างๆ จะเกิดขึ้นอีกมากมาย แต่ปัญหาทั้งหมดสามารถแก้ไขได้ และสิ่งที่สำคัญคือสามารถแก้ไขได้ในระดับปัจจุบันของการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ลองนึกภาพเครื่องยนต์โดยรวม มันขึ้นอยู่กับห้องเผาไหม้ - กรวยที่ถูกตัดทอนซึ่งมีขนาดหลายสิบเมตร บนแกนของกรวยนี้ การระเบิดแสนสาหัสเกิดขึ้น 100 ครั้งต่อวินาที โดยแต่ละครั้งมีค่า TNT หลายตัน เจ็ตไหลออกจากฐานกว้างของกรวย กรวยนี้ประกอบด้วยโซลินอยด์สองวง ไม่มีกำแพง มีสนามแม่เหล็กแรงสูงอยู่ภายในกรวย โซลินอยด์ด้านบนติดตั้งระบบจุดระเบิดด้วยเลเซอร์ ระบบป้อนเป้าหมายเข้าไปในห้องเผาไหม้ และระบบสกัดพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับการติดตั้งเลเซอร์ /การทำเช่นนี้ ส่วนหนึ่งของพลังงานของการระเบิดจะถูกลบออก/ ไอพ่นของเหลวไหลไปตามเครื่องกำเนิดด้านข้างของกรวย - นี่คือหม้อน้ำ เพื่อให้เกิดแรงผลักดันที่จำเป็น เราจะต้องติดตั้งเครื่องยนต์เหล่านี้ประมาณ 200 เครื่องบนจรวดของเรา

เราได้ทำการสร้างเครื่องยนต์ ทีนี้มาพูดถึงเรื่องเพย์โหลดกัน อุปกรณ์ของเราจะได้รับการจัดการ ดังนั้นส่วนหลักจะเป็นส่วนที่อยู่อาศัยได้ สามารถทำเป็นดัมเบลได้ "ดัมเบล" จะมีขนาดสองถึงสามร้อยเมตร มันจะหมุนรอบแกนตามขวางเพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม จากทุกทิศทุกทางจะถูกล้อมรอบด้วยเชื้อเพลิงแสนสาหัสซึ่งจะปกป้องลูกเรือจากรังสีคอสมิก นอกเหนือจากช่องที่อาศัยอยู่ได้ น้ำหนักบรรทุกจะรวมถึงระบบจ่ายไฟ ระบบสื่อสาร และระบบเสริม

อย่างที่คุณเห็น ไม่มีอะไรที่เป็นไปไม่ได้ในการสร้างยานอวกาศระหว่างดวงดาว เพียงแค่มีความซับซ้อนมากเท่านั้น ทุกปัญหาผ่านพ้นไปได้ ตอนนี้ฉันจะแนะนำคุณเกี่ยวกับลักษณะของเรือที่ได้รับจากการออกแบบเบื้องต้น

มิสซาที่จุดเริ่มต้น		ล้านตัน
น้ำหนักเครื่องยนต์		พันตัน
น้ำหนักบรรทุก		พันตัน
ความเร็วสูงสุด		ความเร็วของแสง
เวลาบิน		ปี
ลูกทีม	1000	มนุษย์

เรือลำดังกล่าวจะช่วยให้เราบินไปยังระบบอัลฟ่าเซ็นทอรีได้

กรุณาให้ความสนใจ - เพียงแค่บิน เขาไม่สามารถกลับมา คำนวณได้ง่ายว่าในขณะที่ยังคงการออกแบบเดิมไว้ เพื่อให้สามารถส่งคืนได้ เรือของเราต้องมีน้ำหนัก 8 พันล้านตันในตอนเริ่มต้น สิ่งนี้ชัดเจนเกินความสามารถของเรา แล้วกลับมาทำไม? เราสามารถส่งข้อมูลใหม่ทั้งหมด - และใหญ่มาก - ข้อมูลทางวิทยุ และเราจะต้องอยู่ในระบบ Alpha Centauri ลงจอดบนดาวเคราะห์และเริ่มการพัฒนา

เราจะทำได้อย่างไร? มีความเป็นไปได้ดังกล่าวหรือไม่? มีครับ. เราเปิดตัวจากระบบสุริยะ พูดเป็นร้อยลำ อาสาสมัครหนึ่งแสนคน ในอีก 60 ปี พวกเขา ลูกๆ และหลานๆ จะมาถึงระบบ Alpha Centauri และเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเคราะห์ที่สะดวกที่สุดสำหรับการสำรวจ หลังจากการลาดตระเวน ผู้คนจะเริ่มสร้างโลกทั้งใบขึ้นใหม่ เพราะไม่น่าจะเป็นสำเนาของโลกของเรา ถ้าร้อนเกินไปก็ปิดดาวด้วยแผ่นกันฝุ่นได้ ถ้ามันหนาวเกินไป - ส่งพลังงานเพิ่มเติมเข้าไปด้วยความช่วยเหลือของกระจกขนาดใหญ่และเบามาก เราสามารถทำได้ เราเปลี่ยนบรรยากาศได้ด้วย ตัวอย่างเช่น ตามที่ Carl Sagan แนะนำ / ผู้ที่เพิ่งส่งจดหมายถึง KU Chernenko ซึ่งเขาแสดงความกังวลเกี่ยวกับแผนการทำสงครามนอกโลก คำตอบของ Chernenko ถูกตีพิมพ์ในหนังสือพิมพ์ทุกฉบับแล้ว / - เขาเสนอให้โยนจุลินทรีย์ที่คัดเลือกมาเป็นพิเศษสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นที่จะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจน โดยหลักการแล้ว เรายังสามารถสร้างกลไกประดิษฐ์ที่สามารถสืบพันธุ์/เพิ่มจำนวน/และสามารถสร้างบรรยากาศและชั้นผิวของดาวเคราะห์ใดๆ ได้อย่างรวดเร็ว ทั้งหมดนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่เป็นไปได้ เมื่อเราคุ้นเคยกับระบบใหม่ไม่มากก็น้อย เราสามารถดำเนินการในขั้นต่อไปได้ - เปิดตัวกองเรือรบใหม่ไปยังระบบดาวใหม่ โดยมีเป้าหมายเดียวกัน

และอื่นๆ. และตอนนี้ - สิ่งที่สำคัญที่สุด จุดไคลแม็กซ์. ด้วยการกระทำในลักษณะนี้ เราจึงสามารถควบคุมกาแล็กซี่ทั้งหมดของเราได้ภายในเจ็ดล้านปี เจ็ดล้านปีในระดับจักรวาลเป็นเวลาเล็กน้อย และในอีกเจ็ดล้านปี ไม่มากไปกว่านั้น กาแล็กซีทั้งหมดของเรา ซึ่งเป็นระบบขนาดใหญ่ที่มีระบบดาวเคราะห์นับพันล้านดวง จะกลายเป็นบ้านที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติ เพื่อประโยชน์ของเป้าหมายดังกล่าว มันคุ้มค่าที่จะทำงาน แน่นอนว่ามีปัญหามากกว่าที่จะแก้ไขได้ แต่ฉันขอย้ำ ทุกข้อสามารถแก้ไขได้ และฉันไม่สงสัยเลยว่าพวกเขาจะได้รับอนุญาต

สิ่งเดียวที่สามารถหยุดมนุษยชาติบนเส้นทางที่เป็นตัวเอกคือสงครามนิวเคลียร์ วิธีเดียวกันที่อนุญาตให้มนุษยชาติไปถึงดวงดาวสามารถทำลายมันได้ตั้งแต่เริ่มต้นเส้นทาง แน่นอน ฉันไม่จำเป็นต้องกวนใจคุณเพื่อความสงบสุข แต่ให้ฉันเตือนคุณว่าตอนนี้การต่อสู้อย่างแข็งขันเพื่ออนาคตที่สงบสุขของมนุษยชาติเป็นสิ่งเดียวที่สามารถช่วยชีวิตเราไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอนาคตอันยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติด้วย

Alpha Centauri เป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด ที่ระยะทาง 4.36 ปีแสง หรือมากกว่า 40 ล้านล้านกิโลเมตร นี่อยู่ไกลมากจนแม้ว่ายานอวกาศจะไปถึงความเร็วแสงได้ (ซึ่งยากกว่าอยู่แล้ว) แต่ก็ต้องใช้เวลามากกว่าสี่ปีในการบินไปยังลูกสาวปลายทาง จากการคำนวณของผู้เขียนโครงการ ยานสำรวจอวกาศของพวกเขาจะสามารถพัฒนาความเร็ว 161 ล้านกม. / ชม. และไปถึงดาวฤกษ์ได้ในเวลาประมาณ 10 ปี อุปกรณ์ขนาดเล็กนับแสนชิ้นจะถูกเร่งด้วยลำแสงเลเซอร์

จากข้อมูลการสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ดาวเคราะห์ที่มีขนาดประมาณโลกสามารถหมุนรอบดาวอัลฟ่า เซนทอรี บี ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของภารกิจได้ มีข้อเสนอแนะว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ตั้งอยู่บริเวณศูนย์กลางของเขตเอื้ออาศัยได้ของดาวฤกษ์และมีคาบการโคจรอยู่ที่ 80 ถึง 136 วัน

โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากนักธุรกิจชาวรัสเซีย ยูริ มิลเนอร์ ซึ่งจะมอบเงินจำนวน 100 ล้านดอลลาร์ จำนวนเงินนั้นเป็นเรื่องดาราศาสตร์จริงๆ แม้ว่าสำหรับโครงการในระดับนี้จะมีไม่มาก สำหรับการเปรียบเทียบ ภารกิจของ Curiosity Mars Science Laboratory มีมูลค่า 2.5 พันล้านดอลลาร์ และการเปิดตัวอุปกรณ์ Rosetta และการสอบสวน Philae ไปยังดาวหาง Churyumov-Gerasimenko มีราคาประมาณ 1.4 พันล้านยูโร

ความร่วมมือระหว่าง Hawking และ Milner เริ่มต้นขึ้นอย่างไร

Alexander Rodin

รองหัวหน้าห้องปฏิบัติการสเปกโตรสโกปีอินฟราเรดความละเอียดสูงของบรรยากาศดาวเคราะห์ของสถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีมอสโก รองคณบดีคณะฟิสิกส์และปัญหาพลังงานของสถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีมอสโก

ลักษณะเปรียบเทียบของดวงอาทิตย์และดวงดาวของระบบ Alpha Centauri

อะไรคือความไม่สอดคล้องกันในแนวคิดของเที่ยวบิน

วลาดิเมียร์ ซูร์ดิน

นักวิจัยอาวุโส สถาบัน P.K.Sternberg State Astronomical Institute รองศาสตราจารย์ คณะฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก

“แนวคิดของไมโครโพรบระหว่างดวงดาวที่ปล่อยสู่ดาวที่น่าสนใจและระบบดาวเคราะห์นอกระบบนั้นได้รับการกล่าวถึงมานานแล้ว การสร้างสิ่งเหล่านี้อยู่ในพลังของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข - เป้าหมายและวิธีการเปิดตัว

วิธีการยิงที่เสนอใน Breakthrough Starshot ซึ่งเป็นเรือเบาที่รับรู้แรงกดของลำแสงเลเซอร์ ยังไม่สามารถทำได้ เนื่องจากไม่มีทั้งเลเซอร์คลื่นต่อเนื่องกิกะวัตต์ หรือวัสดุแล่นเรือและโพรบที่สามารถทนต่อลำแสงยักษ์ของรังสีได้ การประมาณการเกี่ยวกับกำลังแสงเลเซอร์และระยะเวลาของการเร่งความเร็วของโพรบนั้นค่อนข้างถูกต้อง แต่ฉันสงสัยว่าข้อกำหนดเหล่านี้จะเป็นจริงในเวลาที่เหมาะสม

เพื่อจุดประสงค์ในการป้องกันขีปนาวุธ พวกเขาพยายามสร้างเลเซอร์ที่คล้ายกัน แต่ทรงพลังน้อยกว่า แต่ก็เป็นไปไม่ได้ แม้จะมีต้นทุนสูง เลเซอร์ดังกล่าวไม่เพียงแต่มีความจำเป็นสำหรับทหารเท่านั้น แต่ยังต้องการพลังงานแสนสาหัสและการต่อสู้กับดาวเคราะห์น้อยที่อันตรายอีกด้วย . แต่สำหรับวิธีการปล่อยยานสำรวจระหว่างดวงดาว การเร่งความเร็วด้วยเลเซอร์ดูไม่มีท่าทีสำหรับผม

ความสามารถของนาโนโพรบบินผ่านดาวเคราะห์ด้วยความเร็วประมาณ 100,000 กม./วินาที เพื่อศึกษารายละเอียดดาวเคราะห์ดวงนี้อย่างละเอียดก็เป็นที่น่าสงสัยเช่นกัน เกี่ยวกับวิธีการถ่ายโอนข้อมูลที่รวบรวมไปยัง Earth โครงการ Milner ได้รับการกล่าวอย่างคลุมเครือ ดังนั้นจึงยังไม่มีอะไรต้องพูดถึง

ประสิทธิภาพของโครงการในแง่ของพารามิเตอร์ "ผลลัพธ์ที่คาดหวัง / ต้นทุน" สำหรับฉันดูเหมือนว่าต่ำมาก หากลงทุนด้วยเงินทุนเดียวกันในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและอวกาศ ผลการศึกษาดาวเคราะห์คล้ายโลกจะได้รับเร็วขึ้น

โดยปกตินักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะใช้เงินจำนวนเล็กน้อยของพวกเขานั่นคือเงินของผู้เสียภาษีตามกฎในเชิงเศรษฐกิจโดยคำนึงถึงผลลัพธ์ที่รับประกัน แต่ถ้าเป็นคนโรแมนติกที่ร่ำรวยอย่างที่ยูริมิลเนอร์แสดงให้เห็นตัวเองต้องการสร้างความก้าวหน้าแล้วทำไมต้องรบกวนเขา? เขารวบรวมทีมที่มีชื่อเสียงมาก เขาใช้เงินของเขา หนึ่งสามารถปรารถนาความสำเร็จของโครงการนี้ อย่างน้อยบางส่วน และสุดความสามารถและความรู้ที่จะช่วยเขา

การแสดงมุมมองของศิลปินจากดาวเคราะห์สมมุติที่โคจรรอบ Alpha Centauri B

เมื่อไหร่จะเป็นไปได้

“นักพัฒนาจัดสรรเวลาอย่างน้อย 20 ปีสำหรับการดำเนินโครงการทางเทคนิคและลงทุนเงินจำนวนมากสำหรับระยะเริ่มต้น NASA สนับสนุนโครงการเดียวกันเมื่อปีก่อนโดยจัดสรรเงินช่วยเหลือจำนวน $100,000 อารยธรรมสมัยใหม่กำลังพัฒนาไปในทิศทางที่ผู้เขียนโครงการพึ่งพา ตัวอย่างเช่น การพัฒนาโฟโตนิกส์และนาโนเทคโนโลยีแนะนำว่าภายใน 10-20 ปี จะสามารถสร้างยานอวกาศขนาดเต็มขนาดของแสตมป์ได้ ตอนนี้คุณต้องลงทุนในการพัฒนาที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในระยะยาว ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการสร้างยานอวกาศสำหรับบินไปยังดวงดาว มันเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนตลาดสำหรับดาวเทียมใกล้โลกอย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ การพัฒนาที่ยอดเยี่ยมที่มีแนวโน้มว่าจะมีผลกระทบต่ออุตสาหกรรมประยุกต์ใกล้โลก

จุดอ่อนที่สุดและในขณะเดียวกัน จุดแข็งที่สุดของกิจการทั้งหมดคือปืนเลเซอร์ที่ทรงพลังพอสมควร การสร้างมันขึ้นมาบนโลกนั้นเป็นงานด้านวิศวกรรมล้วนๆ ซึ่งอาศัยเงินทุนเท่านั้น หากจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพก็จำเป็นต้องนำเลเซอร์ไปในอวกาศและที่นี่นอกจากปัญหาทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคแล้วยังมีคำถามด้านมนุษยธรรมอีกด้วยว่าใครจะเป็นผู้ควบคุมปืนนี้ ในช่วงเวลาว่างจากการเปิดตัวแสตมป์ระหว่างดวงดาว ปืนใหญ่นี้สามารถระเหยเศษซากอวกาศ หันเหดาวเคราะห์น้อยที่บินเข้าหาโลก ถ่ายโอนพลังงานไปยังโรงไฟฟ้าบนดิน แต่ก็สามารถทอดทิ้งผู้นำระบอบการปกครองที่ไม่เหมาะสมหรือเสาถังของประเทศที่น่ารังเกียจได้เช่นกัน มนุษยชาติพร้อมที่จะมอบอำนาจดังกล่าวไว้ในมือเดียวหรือไม่? คำถามนี้ยากกว่าการโต้เถียงว่ามีดาวเทียมกี่ดวงที่พอดีกับปลายเข็ม”

วัตถุประสงค์หลักของภารกิจคืออะไร

Alexander Rodin: “สิ่งที่น่าสนใจที่สุดไม่ได้อยู่ที่สาขาฟิสิกส์หรือวิศวกรรมศาสตร์ แต่อยู่ที่การควบคุมจิตสำนึกมวลชน เป้าหมายที่ไม่สามารถบรรลุได้จะถูกประกาศสู่สาธารณะ กำหนดเส้นตายซึ่งไม่ได้หมายความถึงความรับผิดชอบใดๆ และที่สำคัญที่สุด เรื่องราวจะไม่ถูกบิดเบือนในสื่อ ในขณะเดียวกัน จำนวนเงินลงทุนก็ถือว่าน้อยมาก โดยที่ประกาศไว้ 100 ล้านดอลลาร์ในระยะเวลายี่สิบปีนั้นสอดคล้องกับงบประมาณของห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ข้อสรุปแนะนำตัวเอง: ไม่มีใครจะบินไปไหน และเรื่องราวทั้งหมดถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อจุดประสงค์อื่น

> > จะใช้เวลานานเท่าไรในการเดินทางไปยังดาวที่ใกล้ที่สุด?

หา, นานแค่ไหนที่จะบินไปยังดาวที่ใกล้ที่สุด: ดาวที่อยู่ใกล้โลกที่สุดหลังดวงอาทิตย์, ระยะห่างจาก Proxima Centauri, คำอธิบายของการเปิดตัว, เทคโนโลยีใหม่

มนุษยชาติสมัยใหม่ใช้ความพยายามในการพัฒนาระบบสุริยะพื้นเมือง แต่เราจะสามารถไปสำรวจดาวข้างเคียงได้หรือไม่? และเท่าไหร่ เวลาเดินทางไปดาวที่ใกล้ที่สุด? สิ่งนี้สามารถตอบได้ง่ายมากหรือเจาะลึกในขอบเขตของนิยายวิทยาศาสตร์

เมื่อพูดถึงตำแหน่งของเทคโนโลยีในปัจจุบัน ตัวเลขที่แท้จริงจะทำให้ผู้ที่หลงใหลในความฝันและนักฝันถึงหวาดกลัว อย่าลืมว่าพื้นที่นั้นกว้างใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อและทรัพยากรของเรายังมีจำกัด

ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือ นี่คือตัวแทนตรงกลางของลำดับหลัก แต่มีเพื่อนบ้านมากมายรอบตัวเรา ดังนั้นเราจึงสามารถสร้างแผนที่เส้นทางทั้งหมดได้แล้ว แต่ต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะถึงที่นั่น?

ดาวดวงไหนอยู่ใกล้ที่สุด

ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกที่สุดคือ Proxima Centauri ดังนั้นสำหรับตอนนี้ คุณควรคำนวณตามลักษณะเฉพาะของมัน เป็นส่วนหนึ่งของระบบสามระบบ Alpha Centauri และอยู่ห่างจากเราที่ระยะทาง 4.24 ปีแสง เป็นดาวแคระแดงที่แยกเดี่ยวซึ่งอยู่ห่างจากดาวคู่ 0.13 ปีแสง

ทันทีที่หัวข้อการเดินทางระหว่างดวงดาวปรากฏขึ้น ทุกคนก็จะนึกถึงความเร็วของการเสียรูปและกระโดดลงไปในรูหนอนทันที แต่ทั้งหมดนั้นไม่สามารถบรรลุได้หรือเป็นไปไม่ได้อย่างแน่นอน น่าเสียดายที่ภารกิจระยะไกลใด ๆ จะใช้เวลามากกว่าหนึ่งรุ่น เริ่มจากวิธีที่ช้าที่สุดกันก่อน

ใช้เวลานานแค่ไหนในการเดินทางไปยังดาวที่ใกล้ที่สุดในวันนี้

การคำนวณเป็นเรื่องง่ายโดยใช้เทคนิคที่มีอยู่และขีดจำกัดของระบบของเรา ตัวอย่างเช่น ภารกิจ New Horizons ใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนเดี่ยวแบบไฮดราซีน 16 เครื่อง ใช้เวลา 8 ชั่วโมง 35 นาทีเพื่อไปถึง แต่ภารกิจ SMART-1 นั้นใช้เครื่องยนต์ไอออนและเดินทางไปยังดาวเทียมของโลกเป็นเวลา 13 เดือนกับสองสัปดาห์

ดังนั้นเราจึงมีตัวเลือกรถหลายแบบ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นหนังสติ๊กแรงโน้มถ่วงขนาดยักษ์ แต่ถ้าเราวางแผนที่จะไปไกลขนาดนี้ เราต้องตรวจสอบตัวเลือกที่เป็นไปได้ทั้งหมด

ตอนนี้เรากำลังพูดถึงไม่เพียง แต่เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่สามารถสร้างขึ้นได้ตามทฤษฎี บางส่วนได้รับการทดสอบในภารกิจแล้ว ในขณะที่บางอันถูกวาดขึ้นในรูปของภาพวาดเท่านั้น

ความแรงของอิออน

นี่เป็นวิธีที่ช้าที่สุด แต่ประหยัด เมื่อสองสามทศวรรษก่อน เครื่องยนต์ไอออนถือว่ายอดเยี่ยม แต่ตอนนี้มันถูกใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ ตัวอย่างเช่น ภารกิจ SMART-1 ไปถึงดวงจันทร์ด้วยความช่วยเหลือ ในกรณีนี้ จะใช้ตัวเลือกที่มีแผงโซลาร์เซลล์ ดังนั้นเขาจึงใช้เชื้อเพลิงซีนอนเพียง 82 กก. ที่นี่เราชนะในแง่ของประสิทธิภาพ แต่ไม่ใช่ในแง่ของความเร็ว

เป็นครั้งแรกที่ใช้เครื่องยนต์ไอออนสำหรับ Deep Space 1 ซึ่งบินไปยัง (1998) อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เครื่องยนต์ประเภทเดียวกับ SMART-1 โดยใช้เชื้อเพลิงจรวดเพียง 81.5 กก. ในการเดินทาง 20 เดือนเขาสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 56,000 กม. / ชม.

ประเภทไอออนถือว่าประหยัดกว่าเทคโนโลยีจรวดมาก เนื่องจากแรงขับต่อหน่วยมวลของวัตถุระเบิดนั้นสูงกว่ามาก แต่ใช้เวลานานในการเร่งความเร็ว หากมีการวางแผนที่จะใช้ในการเดินทางจากโลกไปยัง Proxima Centauri ก็จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงจรวดเป็นจำนวนมาก แม้ว่าคุณสามารถใช้ตัวบ่งชี้ก่อนหน้าเป็นพื้นฐานได้ ดังนั้นหากอุปกรณ์เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 56,000 กม. / ชม. ก็จะครอบคลุมระยะทาง 4.24 ปีแสงใน 2,700 รุ่นมนุษย์ ดังนั้นจึงไม่น่าจะใช้สำหรับภารกิจการบินด้วยคน

แน่นอน ถ้าคุณเติมน้ำมันปริมาณมาก คุณสามารถเพิ่มความเร็วได้ แต่เวลาที่มาถึงก็ยังใช้ชีวิตมนุษย์แบบมาตรฐาน

ความช่วยเหลือจากแรงโน้มถ่วง

วิธีนี้เป็นวิธีที่ได้รับความนิยมเนื่องจากช่วยให้คุณใช้วงโคจรและความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เพื่อเปลี่ยนเส้นทางและความเร็วได้ มักใช้ในการเดินทางไปยังก๊าซยักษ์เพื่อเพิ่มความเร็ว Mariner 10 ลองทำสิ่งนี้เป็นครั้งแรก เขาอาศัยแรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ในการเข้าถึง (กุมภาพันธ์ 1974) ในยุค 80 ยานโวเอเจอร์ 1 ใช้ดวงจันทร์ของดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีเพื่อเร่งความเร็วถึง 60,000 กม./ชม. และเข้าสู่อวกาศระหว่างดวงดาว

แต่เจ้าของสถิติสำหรับความเร็วที่ได้รับจากแรงโน้มถ่วงคือภารกิจ Helios-2 ซึ่งไปศึกษาตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ในปี 1976

เนื่องจากความเยื้องศูนย์ขนาดใหญ่ของวงโคจร 190 วัน อุปกรณ์จึงสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 240,000 กม. / ชม. ด้วยเหตุนี้จึงใช้แรงโน้มถ่วงสุริยะเท่านั้น

ถ้าเราส่งยานโวเอเจอร์ 1 ด้วยความเร็ว 60,000 กม./ชม. เราจะต้องรออีก 76,000 ปี สำหรับ Helios 2 จะใช้เวลา 19,000 ปี เร็วกว่าแต่ยังไม่พอ

ไดรฟ์แม่เหล็กไฟฟ้า

มีอีกวิธีหนึ่งคือมอเตอร์เรโซแนนซ์ความถี่วิทยุ (EmDrive) ที่เสนอโดย Roger Shavir ในปี 2544 มันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเรโซเนเตอร์ไมโครเวฟแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแรงฉุด

ในขณะที่มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าแบบธรรมดาได้รับการออกแบบมาเพื่อเคลื่อนย้ายมวลบางประเภท แต่มอเตอร์นี้ไม่ใช้มวลปฏิกิริยาและไม่ก่อให้เกิดการแผ่รังสีตามทิศทาง มุมมองนี้พบกับความสงสัยอย่างมากเพราะมันละเมิดกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม: ระบบโมเมนตัมภายในระบบยังคงที่และเปลี่ยนแปลงภายใต้การกระทำของแรงเท่านั้น

แต่การทดลองเมื่อเร็วๆ นี้กำลังไล่ล่าผู้สนับสนุนอย่างช้าๆ ในเดือนเมษายน 2558 นักวิจัยประกาศว่าพวกเขาได้ทดสอบดิสก์ในสุญญากาศสำเร็จแล้ว (หมายความว่ามันสามารถทำงานในอวกาศได้) ในเดือนกรกฎาคม พวกเขาได้สร้างเครื่องยนต์ในเวอร์ชันของตนเองแล้วและแสดงให้เห็นแรงขับที่เห็นได้ชัดเจน

ในปี 2010 Huang Yang เข้ารับช่วงบทความหลายชุด เธอทำงานสุดท้ายเสร็จในปี 2555 โดยที่เธอรายงานกำลังไฟฟ้าเข้าที่สูงขึ้น (2.5kW) และทดสอบสภาวะของแรงขับ (720mN) ในปี 2014 เธอยังได้เพิ่มรายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับการใช้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายใน ซึ่งยืนยันความสามารถในการทำงานของระบบ

หากคุณเชื่อการคำนวณ อุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถบินไปยังดาวพลูโตได้ภายใน 18 เดือน สิ่งเหล่านี้เป็นผลลัพธ์ที่สำคัญ เนื่องจากแสดงถึง 1/6 ของเวลาที่ New Horizons ใช้ไป ฟังดูดี แต่ถึงกระนั้น ก็ต้องใช้เวลา 13,000 ปีในการเดินทางไปยัง Proxima Centauri ยิ่งไปกว่านั้น เรายังไม่มีความมั่นใจในประสิทธิภาพ 100% ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ที่จะเริ่มต้นการพัฒนา

อุปกรณ์ความร้อนและไฟฟ้านิวเคลียร์

NASA ได้ทำการวิจัยการขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์มานานหลายทศวรรษแล้ว เครื่องปฏิกรณ์ใช้ยูเรเนียมหรือดิวเทอเรียมเพื่อให้ความร้อนกับไฮโดรเจนเหลว เปลี่ยนเป็นก๊าซไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออน (พลาสมา) จากนั้นจะถูกส่งผ่านหัวฉีดของจรวดเพื่อสร้างแรงขับ

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จรวดมีเครื่องปฏิกรณ์เดิมที่เปลี่ยนความร้อนและพลังงานเป็นพลังงานไฟฟ้า ในทั้งสองกรณี จรวดอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือฟิวชั่นเพื่อสร้างระบบขับเคลื่อน

เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เคมี เราได้ข้อดีหลายประการ เริ่มต้นด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่ไม่จำกัด นอกจากนี้ยังรับประกันการยึดเกาะที่สูงขึ้น สิ่งนี้จะลดระดับการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ดังนั้น จะลดมวลของการเปิดตัวและต้นทุนของภารกิจ

จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีเครื่องยนต์ความร้อนนิวเคลียร์ที่เปิดตัวเพียงเครื่องเดียว แต่มีแนวคิดมากมาย มีตั้งแต่โครงสร้างของแข็งแบบดั้งเดิมไปจนถึงโครงสร้างที่เป็นของเหลวหรือแกนก๊าซ แม้จะมีข้อดีทั้งหมดเหล่านี้ แต่แนวคิดที่ซับซ้อนที่สุดก็สามารถบรรลุแรงกระตุ้นจำเพาะสูงสุด 5,000 วินาที หากคุณใช้เครื่องยนต์ที่คล้ายกันในการเดินทางเมื่อดาวเคราะห์อยู่ห่างออกไป 55,000,000 กม. (ตำแหน่ง "ฝ่ายค้าน") ก็จะใช้เวลา 90 วัน

แต่ถ้าเราส่งมันไปที่ Proxima Centauri ก็จะใช้เวลาหลายศตวรรษในการเร่งความเร็วเพื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง หลังจากนั้นจะใช้เวลาหลายสิบปีในการเดินทางและอีกศตวรรษกว่าจะช้าลง โดยทั่วไประยะเวลาจะลดลงเหลือหนึ่งพันปี เหมาะสำหรับการเดินทางในอวกาศ แต่ยังไม่ดีสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว

ในทางทฤษฎี

คุณอาจรู้แล้วว่าเทคโนโลยีสมัยใหม่ค่อนข้างช้าในการเอาชนะระยะทางไกลเช่นนี้ หากเราต้องการทำสิ่งนี้ในรุ่นเดียว เราต้องคิดค้นสิ่งใหม่ขึ้นมา และถ้ารูหนอนยังคงสะสมฝุ่นในหน้าหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์ เราก็มีความคิดที่แท้จริงสองสามข้อ

การเคลื่อนไหวของแรงกระตุ้นนิวเคลียร์

แนวคิดนี้พัฒนาโดย Stanislav Ulam ในปี 1946 โครงการนี้เริ่มต้นในปี 2501 และดำเนินต่อไปจนถึงปี 2506 ภายใต้ชื่อโอไรออน

กลุ่มดาวนายพรานวางแผนที่จะใช้พลังของการระเบิดนิวเคลียร์แบบหุนหันพลันแล่นเพื่อสร้างแรงผลักดันอย่างแรงด้วยแรงกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจงสูง นั่นคือ เรามียานอวกาศขนาดใหญ่ที่มีหัวรบนิวเคลียร์แสนสาหัสจำนวนมาก ในระหว่างการดรอป เราใช้คลื่นระเบิดที่แท่นด้านหลัง ("ตัวดัน") หลังจากการระเบิดแต่ละครั้ง แผ่นดันจะดูดซับแรงและเปลี่ยนแรงขับเป็นโมเมนตัม

โดยธรรมชาติแล้ว ในโลกสมัยใหม่ วิธีการนี้ขาดความสง่างาม แต่รับประกันแรงกระตุ้นที่จำเป็น ตามการประมาณการเบื้องต้น ในกรณีนี้ เป็นไปได้ 5% ของความเร็วแสง (5.4 x 10 7 กม./ชม.) แต่การออกแบบต้องทนทุกข์ทรมานจากข้อบกพร่อง เริ่มจากความจริงที่ว่าเรือลำดังกล่าวจะมีราคาแพงมากและจะมีน้ำหนัก 400,000-4,000,000 ตัน นอกจากนี้ ¾ ของน้ำหนักยังแสดงด้วยระเบิดนิวเคลียร์ (แต่ละอันมีขนาดถึง 1 เมตริกตัน)

ค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นเป็น 367 พันล้านดอลลาร์ในขณะนั้น (2.5 ล้านล้านดอลลาร์ในวันนี้) นอกจากนี้ยังมีปัญหากับการสร้างรังสีและกากนิวเคลียร์ เชื่อกันว่าเป็นเพราะเหตุนี้โครงการจึงหยุดลงในปี 2506

นิวเคลียร์ฟิวชั่น

ที่นี่ใช้ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เนื่องจากมีการสร้างแรงผลักดัน พลังงานถูกผลิตขึ้นเมื่อเม็ดดิวเทอเรียม/ฮีเลียม-3 ติดไฟในห้องปฏิกิริยาผ่านการกักขังเฉื่อยโดยใช้ลำอิเล็กตรอน เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจะทำให้เกิดการระเบิด 250 เม็ดต่อวินาที ทำให้เกิดพลาสมาพลังงานสูง

ในการพัฒนาดังกล่าว เชื้อเพลิงจะถูกบันทึกและสร้างโมเมนตัมพิเศษขึ้น ความเร็วที่ทำได้ - 10600 กม. (เร็วกว่าขีปนาวุธมาตรฐานอย่างมาก) เมื่อเร็ว ๆ นี้มีคนสนใจเทคโนโลยีนี้มากขึ้นเรื่อย ๆ

ในปี พ.ศ. 2516-2521 British Interplanetary Society ได้สร้างการศึกษาความเป็นไปได้ - Project Daedalus มันอาศัยความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับเทคโนโลยีฟิวชันและความพร้อมของโพรบไร้คนขับสองขั้นตอนที่สามารถเข้าถึงดาวของบาร์นาร์ด (5.9 ปีแสง) ได้ในช่วงอายุหนึ่ง

ขั้นตอนแรกจะทำงานเป็นเวลา 2.05 ปีและจะเร่งความเร็วของเรือเป็น 7.1% ของความเร็วแสง จากนั้นจะดับเครื่องและสตาร์ทเครื่องยนต์เพิ่มความเร็วเป็น 12% ใน 1.8 ปี หลังจากนั้นเครื่องยนต์ของขั้นตอนที่สองจะหยุดและเรือจะเดินทางเป็นเวลา 46 ปี

โดยทั่วไปแล้วเรือจะไปถึงดาวฤกษ์ใน 50 ปี หากคุณส่งไปที่ Proxima Centauri เวลาจะลดลงเหลือ 36 ปี แต่เทคโนโลยีนี้ก็เจออุปสรรคเช่นกัน เริ่มจากความจริงที่ว่าฮีเลียม-3 จะต้องถูกขุดบนดวงจันทร์ และปฏิกิริยาที่กระตุ้นการเคลื่อนไหวของยานอวกาศนั้นต้องการพลังงานที่ปล่อยออกมาเกินกว่าพลังงานที่ใช้ในการปล่อย และในขณะที่การทดสอบเป็นไปด้วยดี เรายังไม่มีพลังงานแบบที่จำเป็นในการขับเคลื่อนยานอวกาศระหว่างดวงดาว

ดีอย่าลืมเงิน การเปิดตัวจรวด 30 เมกะตันครั้งเดียวทำให้ NASA มีมูลค่า 5 พันล้านดอลลาร์ ดังนั้นโครงการ Daedalus จะมีน้ำหนัก 60,000 เมกะตัน นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันชนิดใหม่ ซึ่งไม่เหมาะสมกับงบประมาณ

เครื่องยนต์แรมเจ็ท

แนวคิดนี้เสนอโดย Robert Bussard ในปี 1960 คุณสามารถคิดได้ว่าเป็นรูปแบบของนิวเคลียร์ฟิวชันที่ได้รับการปรับปรุง ใช้สนามแม่เหล็กอัดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจนเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน แต่ที่นี่มีการสร้างกรวยแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่ง "ดึง" ไฮโดรเจนออกจากตัวกลางระหว่างดวงดาวและทิ้งลงในเครื่องปฏิกรณ์เป็นเชื้อเพลิง

เรือจะเร่งความเร็วและทำให้สนามแม่เหล็กที่ถูกบีบอัดไปถึงกระบวนการหลอมรวม หลังจากนั้นจะเปลี่ยนทิศทางพลังงานในรูปของก๊าซไอเสียผ่านหัวฉีดของเครื่องยนต์และเร่งการเคลื่อนที่ โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอื่น ๆ คุณสามารถไปถึง 4% ของความเร็วแสงและไปที่ใดก็ได้ในกาแลคซี

แต่โครงการนี้มีข้อบกพร่องมากมาย ปัญหาการต่อต้านเกิดขึ้นทันที เรือต้องเพิ่มความเร็วเพื่อสะสมเชื้อเพลิง แต่พบไฮโดรเจนจำนวนมหาศาล จึงสามารถชะลอความเร็วได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเข้าไปในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูง นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากมากที่จะหาดิวเทอเรียมและไอโซโทปในอวกาศ แต่แนวคิดนี้มักใช้ในนิยายวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ Star Trek

เรือเลเซอร์

เพื่อประหยัดเงิน มีการใช้ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเวลานานมากในการเคลื่อนย้ายยานพาหนะรอบระบบสุริยะ มีน้ำหนักเบาและราคาถูก นอกจากจะไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงแล้ว เรือใช้แรงดันรังสีจากดวงดาว

แต่เพื่อที่จะใช้โครงสร้างดังกล่าวสำหรับการเดินทางในอวกาศ จำเป็นต้องควบคุมด้วยลำแสงพลังงานที่โฟกัส (เลเซอร์และไมโครเวฟ) ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถเร่งความเร็วให้ใกล้เคียงกับความเร็วแสง แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาโดย Robert Ford ในปี 1984

สิ่งสำคัญที่สุดคือการรักษาประโยชน์ทั้งหมดของใบเรือสุริยะไว้ และถึงแม้เลเซอร์จะต้องใช้เวลาในการเร่ง แต่ขีดจำกัดก็มีเพียงความเร็วแสงเท่านั้น จากการศึกษาในปี 2000 พบว่าใบเรือเลเซอร์สามารถเร่งความเร็วแสงได้ครึ่งหนึ่งในเวลาน้อยกว่า 10 ปี หากขนาดของใบเรืออยู่ที่ 320 กม. ก็จะถึงจุดหมายปลายทางใน 12 ปี และถ้าคุณเพิ่มเป็น 954 กม. ใน 9 ปี

แต่สำหรับการผลิตนั้น จำเป็นต้องใช้วัสดุผสมขั้นสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการหลอมเหลว อย่าลืมว่าต้องมีขนาดใหญ่ถึงราคาจะสูง นอกจากนี้ คุณจะต้องใช้เงินเพื่อสร้างเลเซอร์อันทรงพลังที่สามารถควบคุมด้วยความเร็วสูงได้ เลเซอร์ใช้กระแสตรง 17,000 เทราวัตต์ เพื่อให้คุณเข้าใจ นี่คือปริมาณพลังงานที่ทั้งโลกใช้ไปในหนึ่งวัน

ปฏิสสาร

นี่คือวัสดุที่แสดงโดยปฏิปักษ์ซึ่งมีมวลเท่ากันกับวัตถุธรรมดา แต่มีประจุตรงกันข้าม กลไกดังกล่าวจะใช้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารและปฏิสสารเพื่อสร้างพลังงานและสร้างแรงขับ

โดยทั่วไปแล้ว อนุภาคของไฮโดรเจนและแอนติไฮโดรเจนมีส่วนเกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ดังกล่าว ยิ่งกว่านั้น ในปฏิกิริยาดังกล่าว พลังงานจำนวนเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเช่นเดียวกับระเบิดแสนสาหัส เช่นเดียวกับคลื่นของอนุภาคย่อยของอะตอมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1/3 ของความเร็วแสง

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือมวลส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นพลังงาน ซึ่งจะสร้างความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและแรงกระตุ้นจำเพาะ เป็นผลให้เราจะได้รับยานอวกาศที่เร็วและประหยัดที่สุด หากจรวดธรรมดาใช้เชื้อเพลิงเคมีเป็นตัน เครื่องยนต์ปฏิสสารจะใช้เพียงไม่กี่มิลลิกรัมในการกระทำเดียวกัน เทคโนโลยีดังกล่าวจะเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการเดินทางไปดาวอังคาร แต่ไม่สามารถนำไปใช้กับดาวดวงอื่นได้ เนื่องจากปริมาณเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ (พร้อมกับค่าใช้จ่าย)

จรวดปฏิสสารแบบสองขั้นตอนจะต้องใช้สารขับเคลื่อน 900,000 ตันสำหรับการบิน 40 ปี ความยากลำบากคือการสกัดปฏิสสาร 1 กรัม ต้องใช้พลังงาน 25 ล้านล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง และต้องใช้เงินมากกว่าล้านล้านเหรียญ ขณะนี้เรามีเพียง 20 นาโนกรัม แต่เรือดังกล่าวสามารถเร่งความเร็วได้ครึ่งหนึ่งและบินไปยังดาว Proxima Centauri ในกลุ่มดาว Centaurus ใน 8 ปี แต่มันหนัก 400 Mt และใช้ปฏิสสาร 170 ตัน

เพื่อเป็นการแก้ปัญหา พวกเขาเสนอให้พัฒนา "ระบบสูญญากาศของจรวดต่อต้านวัตถุวิจัยระหว่างดวงดาว" ที่นี่เราสามารถใช้เลเซอร์ขนาดใหญ่ที่สร้างอนุภาคปฏิสสารเมื่อยิงในพื้นที่ว่าง

แนวคิดนี้ยังขึ้นอยู่กับการใช้เชื้อเพลิงจากอวกาศ แต่อีกครั้งมีช่วงเวลาที่มีค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้ มนุษยชาติไม่สามารถสร้างปฏิสสารได้มากขนาดนั้น นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงจากการแผ่รังสี เนื่องจากการทำลายสสารและปฏิสสารสามารถสร้างการระเบิดของรังสีแกมมาพลังงานสูงได้ จำเป็นไม่เพียง แต่จะต้องปกป้องลูกเรือด้วยหน้าจอพิเศษเท่านั้น แต่ยังต้องติดตั้งเครื่องยนต์ด้วย ดังนั้นเครื่องมือนี้จึงด้อยกว่าในการใช้งานจริง

Bubble Alcubierre

ในปี 1994 นักฟิสิกส์ชาวเม็กซิกัน Miguel Alcubierre เสนอให้ เขาต้องการสร้างเครื่องมือที่จะไม่ละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ เขาเสนอการยืดโครงสร้างของกาลอวกาศในคลื่น ในทางทฤษฎี สิ่งนี้จะนำไปสู่ความจริงที่ว่าระยะห่างด้านหน้าของวัตถุจะลดลงและด้านหลังจะขยายออก

เรือที่ติดอยู่ในคลื่นจะสามารถเคลื่อนที่ได้มากกว่าความเร็วเชิงสัมพันธ์ ตัวเรือเองใน "ฟองวาร์ป" จะไม่เคลื่อนที่ ดังนั้นกฎของกาลอวกาศจึงไม่มีผลบังคับใช้

ถ้าเราพูดถึงความเร็ว นี่คือ "เร็วกว่าแสง" แต่ในแง่ที่ว่าเรือจะไปถึงจุดหมายได้เร็วกว่าลำแสงที่ทะลุผ่านฟองอากาศ การคำนวณแสดงว่าจะมาถึงปลายทางใน 4 ปี ถ้าคุณคิดในทางทฤษฎี นี่คือวิธีที่เร็วที่สุด

แต่รูปแบบนี้ไม่ได้คำนึงถึงกลศาสตร์ควอนตัมและถูกทำให้เป็นโมฆะในทางเทคนิคโดยทฤษฎีของทุกสิ่ง การคำนวณปริมาณพลังงานที่ต้องการยังแสดงให้เห็นว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานมหาศาล และเรายังไม่ได้พูดถึงประเด็นด้านความปลอดภัย

อย่างไรก็ตาม ในปี 2555 มีการพูดคุยกันว่าวิธีนี้กำลังถูกทดสอบ นักวิทยาศาสตร์อ้างว่าได้สร้างอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่สามารถตรวจจับการบิดเบือนในอวกาศได้ ในปี พ.ศ. 2556 ได้ทำการทดลองที่ห้องทดลองขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในสุญญากาศ สรุปผลยังไม่แน่ชัด หากคุณลงลึกไป คุณจะเข้าใจได้ว่าโครงการนี้ละเมิดกฎพื้นฐานของธรรมชาติอย่างน้อยหนึ่งข้อ

อะไรต่อจากนี้? หากคุณกำลังหวังที่จะเดินทางไปกลับดวงดาว โอกาสนั้นต่ำมากอย่างไม่น่าเชื่อ แต่ถ้ามนุษยชาติตัดสินใจที่จะสร้างนาวาอวกาศและส่งผู้คนไปในการเดินทางที่เก่าแก่ ทุกสิ่งทุกอย่างก็เป็นไปได้ แน่นอนว่านี่เป็นเพียงการพูดคุยในตอนนี้ แต่นักวิทยาศาสตร์จะกระตือรือร้นมากขึ้นในเทคโนโลยีดังกล่าวหากโลกหรือระบบของเราตกอยู่ในอันตรายอย่างแท้จริง แล้วการเดินทางไปยังดาวดวงอื่นก็เป็นเรื่องของการอยู่รอด

จนถึงตอนนี้ เราสามารถไถนาและสำรวจพื้นที่กว้างใหญ่ของระบบท้องถิ่นของเราได้ โดยหวังว่าในอนาคตวิธีการใหม่จะปรากฏขึ้นซึ่งจะทำให้สามารถใช้การผ่านหน้าระหว่างดวงดาวได้

เมื่อถึงจุดๆ หนึ่งในชีวิต เราแต่ละคนเคยถามคำถามนี้ ใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะบินไปถึงดวงดาว? เป็นไปได้ไหมที่จะทำการบินในชีวิตมนุษย์คนเดียว เที่ยวบินดังกล่าวจะกลายเป็นบรรทัดฐานของชีวิตประจำวันได้หรือไม่? มีคำตอบมากมายสำหรับคำถามที่ซับซ้อนนี้ ขึ้นอยู่กับว่าใครเป็นคนถาม บางอย่างเรียบง่าย บางอย่างยากกว่า มีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณาในการหาคำตอบที่ครอบคลุม

น่าเสียดายที่ไม่มีค่าประมาณที่แท้จริงที่จะช่วยค้นหาคำตอบดังกล่าวได้ และนี่เป็นเรื่องที่น่าผิดหวังสำหรับนักอนาคตวิทยาและผู้ชื่นชอบการเดินทางในอวกาศ ชอบหรือไม่ พื้นที่มีขนาดใหญ่มาก (และซับซ้อน) และเทคโนโลยีของเรายังมีจำกัด แต่ถ้าเราตัดสินใจที่จะออกจาก "รังพื้นเมือง" เราจะมีหลายวิธีในการไปยังระบบดาวที่ใกล้ที่สุดในกาแลคซีของเรา

ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่ "ปานกลาง" ตามแบบแผน "ลำดับหลัก" ของ Hertzsprung-Russell ซึ่งหมายความว่าดาวฤกษ์นั้นเสถียรมากและให้แสงแดดเพียงพอสำหรับสิ่งมีชีวิตที่จะพัฒนาบนโลกของเรา เรารู้ว่ามีดาวเคราะห์ดวงอื่นที่โคจรรอบดาวฤกษ์อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรา และดาวเหล่านี้จำนวนมากมีความคล้ายคลึงกับดาวฤกษ์ของเรา

ในอนาคต หากมนุษยชาติต้องการออกจากระบบสุริยะ เราจะมีดาวให้เลือกมากมายที่เราไปได้ และหลายดวงอาจมีเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อชีวิต แต่เราจะไปที่ไหนและต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะถึงที่นั่น? อย่าลืมว่าทั้งหมดนี้เป็นเพียงการเก็งกำไร และไม่มีแนวทางสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวในขณะนี้ อย่างที่กาการินบอกไปกันเถอะ!

ไปให้ถึงดวงดาว
ดังที่ระบุไว้แล้ว ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเราคือ Proxima Centauri ดังนั้นจึงควรเริ่มวางแผนภารกิจระหว่างดวงดาวจากมัน โดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวสามดวงอัลฟ่าเซ็นทอรี พร็อกซิมาอยู่ห่างจากโลก 4.24 ปีแสง (1.3 พาร์เซก) อันที่จริงแล้ว Alpha Centauri เป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดในสามดวงในระบบซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ที่แน่นหนา 4.37 ปีแสงจากโลก - ในขณะที่ Proxima Centauri (ที่มืดที่สุดในสามดวง) เป็นดาวแคระแดงที่อยู่ห่างออกไป 0.13 ปีแสง จากระบบคู่

และในขณะที่การสนทนาเกี่ยวกับการเดินทางระหว่างดวงดาวทำให้เกิดความคิดเกี่ยวกับการเดินทางที่ "เร็วกว่าแสง" (FSL) ทุกประเภท ตั้งแต่ความเร็วบิดเบี้ยวและรูหนอนไปจนถึงไดรฟ์ย่อย ทฤษฎีดังกล่าวมีทั้งเรื่องที่สมมุติขึ้นสูง (เช่น ไดรฟ์ Alcubierre) หรือมีอยู่เฉพาะใน นิยายวิทยาศาสตร์. . ภารกิจใดๆ ในห้วงอวกาศจะขยายออกไปหลายชั่วอายุคน

ดังนั้น เริ่มจากรูปแบบการเดินทางในอวกาศที่ช้าที่สุดรูปแบบหนึ่ง ใช้เวลานานแค่ไหนในการไปถึง Proxima Centauri

วิธีการที่ทันสมัย

คำถามเกี่ยวกับการประมาณระยะเวลาการเดินทางในอวกาศนั้นง่ายกว่ามากหากเทคโนโลยีและวัตถุที่มีอยู่ในระบบสุริยะของเรามีส่วนเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การใช้เทคโนโลยีที่ใช้โดยภารกิจ New Horizons ตัวขับดันแบบโมโนโพรเพลแลนท์แบบไฮดราซีน 16 ตัว สามารถเข้าถึงดวงจันทร์ได้ในเวลาเพียง 8 ชั่วโมง 35 นาที

นอกจากนี้ยังมีภารกิจ SMART-1 ของ European Space Agency ซึ่งย้ายไปยังดวงจันทร์โดยใช้แรงขับไอออน ด้วยเทคโนโลยีที่ปฏิวัติวงการนี้ ซึ่งยานสำรวจอวกาศ Dawn ใช้รุ่นย่อยเพื่อไปถึงเวสต้า ภารกิจ SMART-1 ต้องใช้เวลาหนึ่งปี หนึ่งเดือนกับสองสัปดาห์เพื่อไปยังดวงจันทร์

ตั้งแต่ยานอวกาศจรวดความเร็วสูงไปจนถึงการขับเคลื่อนด้วยไอออนแบบประหยัด เรามีทางเลือกสองทางสำหรับการเดินทางในพื้นที่ท้องถิ่น - และคุณสามารถใช้ดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์เป็นหนังสติ๊กแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม หากเราวางแผนที่จะไปไกลกว่านี้ เราจะต้องเพิ่มพลังของเทคโนโลยีและค้นหาโอกาสใหม่ๆ

เมื่อเราพูดถึงวิธีการที่เป็นไปได้ เรากำลังพูดถึงวิธีการที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีที่มีอยู่ หรือวิธีที่ยังไม่มีแต่มีความเป็นไปได้ในทางเทคนิค อย่างที่คุณเห็น บางรายการได้รับการทดสอบและยืนยันตามเวลา ในขณะที่บางรายการยังคงมีปัญหาอยู่ กล่าวโดยสรุป สิ่งเหล่านี้แสดงถึงสถานการณ์ที่เป็นไปได้ แต่ใช้เวลานานและมีราคาแพงมากสำหรับการเดินทางไปยังดาวที่ใกล้ที่สุด

การเคลื่อนไหวของไอออนิก

SMART-1 ใช้ตัวขับดันไอออนที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าถูกรวบรวมโดยแผงโซลาร์เซลล์และใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ ใช้เชื้อเพลิงซีนอนเพียง 82 กิโลกรัมในการส่ง SMART-1 ไปยังดวงจันทร์ เชื้อเพลิงซีนอน 1 กิโลกรัมให้ delta-V 45 m/s นี่เป็นรูปแบบการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง แต่ยังห่างไกลจากการเคลื่อนไหวที่เร็วที่สุด

หนึ่งในภารกิจแรกที่ใช้เทคโนโลยีไอออนทรัสเตอร์คือภารกิจ Deep Space 1 ไปยังดาวหางบอร์เรลลีในปี 2541 DS1 ยังใช้เครื่องยนต์ซีนอนไอออนและใช้เชื้อเพลิง 81.5 กก. ในช่วง 20 เดือนของแรงขับ DS1 ทำความเร็วได้ถึง 56,000 กม./ชม. ในขณะที่ดาวหางโคจรผ่าน

ตัวขับดันไอออนนั้นประหยัดกว่าเทคโนโลยีจรวดเพราะแรงขับต่อหน่วยมวลของจรวด (แรงกระตุ้นจำเพาะ) นั้นสูงกว่ามาก แต่ตัวขับดันไอออนใช้เวลานานในการเร่งยานอวกาศให้มีความเร็วมาก และความเร็วสูงสุดขึ้นอยู่กับการสนับสนุนเชื้อเพลิงและการผลิตพลังงาน

ดังนั้น หากใช้การขับเคลื่อนด้วยไอออนในภารกิจที่ Proxima Centauri เครื่องยนต์จะต้องมีแหล่งพลังงานอันทรงพลัง (พลังงานนิวเคลียร์) และเชื้อเพลิงสำรองขนาดใหญ่ (แม้ว่าจะน้อยกว่าจรวดทั่วไปก็ตาม) แต่ถ้าคุณเริ่มจากสมมติฐานที่ว่าเชื้อเพลิงซีนอน 81.5 กก. แปลเป็น 56,000 กม. / ชม. (และจะไม่มีการเคลื่อนไหวรูปแบบอื่น) คุณสามารถคำนวณได้

ที่ความเร็วสูงสุด 56,000 กม./ชม. Deep Space 1 จะใช้เวลา 81,000 ปีเพื่อครอบคลุม 4.24 ปีแสงระหว่างโลกและ Proxima Centauri ในเวลานี้มีผู้คนประมาณ 2700 รุ่น มันปลอดภัยที่จะบอกว่าไดรฟ์ไอออนระหว่างดาวเคราะห์จะช้าเกินไปสำหรับภารกิจระหว่างดวงดาวที่มีคนควบคุม

แต่ถ้าตัวขับดันไอออนมีขนาดใหญ่กว่าและทรงพลังกว่า (เช่น อัตราการไหลของไอออนจะเร็วกว่ามาก) หากมีเชื้อเพลิงจรวดมากพอที่จะใช้งานได้ตลอด 4.24 ปีแสง เวลาเดินทางจะลดลงอย่างมาก แต่จะยังมีอีกมากมากกว่าอายุขัยของมนุษย์

การซ้อมรบแรงโน้มถ่วง

วิธีที่เร็วที่สุดในการเดินทางในอวกาศคือการใช้ระบบช่วยแรงโน้มถ่วง วิธีนี้เกี่ยวข้องกับยานอวกาศที่ใช้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ (เช่น วงโคจร) และความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เพื่อเปลี่ยนเส้นทางและความเร็ว การเคลื่อนตัวตามแรงโน้มถ่วงเป็นเทคนิคการบินในอวกาศที่มีประโยชน์อย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้โลกหรือดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ดวงอื่น (เช่น ก๊าซยักษ์) ในการเร่งความเร็ว

ยานอวกาศมาริเนอร์ 10 เป็นคนแรกที่ใช้วิธีนี้ โดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์เพื่อเร่งเข้าหาดาวพุธในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2517 ในปี 1980 ยานโวเอเจอร์ 1 ใช้ดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีในการเคลื่อนตัวของแรงโน้มถ่วงและเร่งความเร็วไปที่ 60,000 กม. / ชม. ตามด้วยทางออกสู่อวกาศระหว่างดวงดาว

เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางขนาดใหญ่ (0.54) ของวงโคจรสุริยะ 190 วัน Helios 2 จึงสามารถบรรลุความเร็วสูงสุดกว่า 240,000 กม./ชม. ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ความเร็วโคจรนี้พัฒนาขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์เท่านั้น ในทางเทคนิค ความเร็วรอบดวงอาทิตย์ของ Helios 2 ไม่ได้เป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของแรงโน้มถ่วง แต่เป็นความเร็วของวงโคจรสูงสุด แต่ยานยังคงรักษาสถิติสำหรับวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นที่เร็วที่สุด

หากยานโวเอเจอร์ 1 เคลื่อนตัวไปทางดาวแคระแดง Proxima Centauri ด้วยความเร็วคงที่ 60,000 กม./ชม. จะต้องใช้เวลา 76,000 ปี (หรือมากกว่า 2,500 รุ่น) เพื่อครอบคลุมระยะทางนี้ แต่ถ้าโพรบไปถึงความเร็วบันทึกของ Helios 2 - ความเร็วคงที่ 240,000 กม. / ชม. - จะใช้เวลา 19,000 ปี (หรือมากกว่า 600 รุ่น) ในการเดินทาง 4,243 ปีแสง ดีขึ้นมากแม้ว่าจะไม่ได้ใกล้เคียงกับการปฏิบัติจริง

EM ไดรฟ์มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

อีกวิธีหนึ่งที่เสนอในการเดินทางระหว่างดวงดาวคือ RF Resonant Cavity Drive หรือที่เรียกว่า EM Drive เสนอในปี 2544 โดย Roger Scheuer นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่สร้าง Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) เพื่อดำเนินโครงการนี้ เครื่องยนต์นี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดที่ว่าช่องไมโครเวฟแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแรงขับได้โดยตรง

ในขณะที่เครื่องขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิมได้รับการออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนมวลบางอย่าง (เช่น อนุภาคไอออไนซ์) ระบบขับเคลื่อนพิเศษนี้ไม่ขึ้นกับการตอบสนองของมวลและไม่ปล่อยรังสีโดยตรง โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์นี้พบกับความสงสัยในปริมาณพอสมควร ส่วนใหญ่เป็นเพราะมันละเมิดกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งโมเมนตัมของระบบยังคงที่และไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่จะเปลี่ยนแปลงด้วยกำลังเท่านั้น

ในเดือนเมษายน 2015 นักวิทยาศาสตร์จาก NASA Eagleworks (ส่วนหนึ่งของ Johnson Space Center) กล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องยนต์นี้ในสุญญากาศ ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ในอวกาศ ในเดือนกรกฎาคมของปีเดียวกัน ทีมนักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาระบบอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดรสเดนได้พัฒนาเครื่องยนต์รุ่นของตนเองและสังเกตเห็นแรงขับที่จับต้องได้

ในปี 2010 ศาสตราจารย์ Zhuang Yang จาก Northwestern Polytechnic University ในเมืองซีอาน ประเทศจีน ได้เริ่มตีพิมพ์บทความชุดหนึ่งเกี่ยวกับงานวิจัยของเธอเกี่ยวกับเทคโนโลยี EM Drive ในปี 2555 เธอรายงานอินพุตกำลังสูง (2.5 กิโลวัตต์) และแรงขับที่บันทึกไว้ที่ 720 ล้าน นอกจากนี้ยังทำการทดสอบอย่างกว้างขวางในปี 2014 รวมถึงการวัดอุณหภูมิภายในด้วยเทอร์โมคัปเปิลในตัว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบทำงาน

ต้นแบบของ NASA (ซึ่งได้รับค่าประมาณกำลัง 0.4 N/กิโลวัตต์) คำนวณว่ายานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางไปยังดาวพลูโตได้ภายในเวลาไม่ถึง 18 เดือน ซึ่งน้อยกว่ายานสำรวจ New Horizons ถึง 6 เท่า ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 58,000 กม./ชม.

ฟังดูน่าประทับใจ แต่ในกรณีนี้ เรือที่ใช้เครื่องยนต์แม่เหล็กไฟฟ้าจะบินไปยัง Proxima Centauri เป็นเวลา 13,000 ปี ใกล้แล้ว แต่ยังไม่พอ นอกจากนี้ จนกว่า e ทั้งหมดจะถูกกระจายอยู่ในเทคโนโลยีนี้ มันยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการใช้งานของมัน

พลังงานความร้อนนิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้านิวเคลียร์

ขีปนาวุธพลังงานนิวเคลียร์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกัน ซึ่งจะแปลงความร้อนและพลังงานให้เป็นไฟฟ้า จากนั้นให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้า ในทั้งสองกรณี จรวดจะอาศัยนิวเคลียร์ฟิวชันหรือฟิชชันสำหรับแรงขับ แทนที่จะเป็นตัวขับเคลื่อนทางเคมีที่หน่วยงานอวกาศสมัยใหม่ทั้งหมดใช้

เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เคมี เครื่องยนต์นิวเคลียร์มีข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ อย่างแรก มันมีความหนาแน่นของพลังงานที่แทบไม่จำกัดเมื่อเทียบกับจรวด นอกจากนี้ เครื่องยนต์นิวเคลียร์ยังจะสร้างแรงขับที่ทรงพลังเมื่อเทียบกับปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ สิ่งนี้จะลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องการและในขณะเดียวกันน้ำหนักและต้นทุนของอุปกรณ์เฉพาะ

แม้ว่าเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์แบบใช้ความร้อนจะยังไม่ได้ออกสู่อวกาศ แต่ก็มีการสร้างและทดสอบต้นแบบแล้ว และยังมีการเสนอเพิ่มเติมอีกมาก

และถึงกระนั้น แม้จะมีข้อดีในการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและแรงกระตุ้นจำเพาะ แนวคิดเครื่องยนต์ความร้อนนิวเคลียร์ที่เสนอที่ดีที่สุดมีแรงกระตุ้นจำเพาะสูงสุดที่ 5,000 วินาที (50 kN s/kg) การใช้เครื่องยนต์นิวเคลียร์ที่ขับเคลื่อนโดยนิวเคลียร์ฟิชชันหรือฟิวชัน นักวิทยาศาสตร์ของ NASA สามารถส่งยานอวกาศไปยังดาวอังคารได้ในเวลาเพียง 90 วัน หากดาวเคราะห์แดงอยู่ห่างจากโลก 55,000,000 กิโลเมตร

แต่ถ้าเรากำลังพูดถึงการเดินทางไปยัง Proxima Centauri จรวดนิวเคลียร์จะใช้เวลาหลายศตวรรษในการเร่งความเร็วเป็นเศษส่วนที่มีนัยสำคัญของความเร็วแสง จากนั้นจะต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการเดินทาง และหลังจากนั้นก็ใช้เวลาหลายศตวรรษในการเดินทางไปยังเป้าหมาย เรายังห่างไกลจากจุดหมายอีก 1,000 ปี สิ่งที่ดีสำหรับภารกิจระหว่างดาวเคราะห์นั้นไม่ดีสำหรับภารกิจระหว่างดวงดาว

ดังที่ระบุไว้แล้ว ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเราคือ Proxima Centauri ดังนั้นจึงควรเริ่มวางแผนภารกิจระหว่างดวงดาวจากมัน โดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวสามดวงอัลฟ่าเซ็นทอรี พร็อกซิมาอยู่ห่างจากโลก 4.24 ปีแสง (1.3 พาร์เซก) อันที่จริงแล้ว Alpha Centauri เป็นดาวที่สว่างที่สุดในสามดวงในระบบ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ที่แน่นหนา 4.37 ปีแสงจากโลก - ในขณะที่ Proxima Centauri (ที่มืดที่สุดในสามดวง) เป็นดาวแคระแดงที่แยกตัวออกห่าง 0.13 ปีแสงจาก ระบบคู่

และในขณะที่การสนทนาเกี่ยวกับการเดินทางระหว่างดวงดาวทำให้เกิดความคิดเกี่ยวกับการเดินทางที่ "เร็วกว่าแสง" (FSL) ทุกประเภท ตั้งแต่ความเร็ววาร์ปและรูหนอนไปจนถึงไดรฟ์ในอวกาศ ทฤษฎีดังกล่าวอาจเป็นเรื่องสมมุติ (เหมือน) หรือมีอยู่ในนิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น ภารกิจใดๆ ในห้วงอวกาศจะขยายออกไปหลายชั่วอายุคน

วิธีการที่ทันสมัย

คำถามเกี่ยวกับการประมาณระยะเวลาการเดินทางในอวกาศนั้นง่ายกว่ามากหากเทคโนโลยีและวัตถุที่มีอยู่ในระบบสุริยะของเรามีส่วนเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การใช้เทคโนโลยีที่ใช้โดยเครื่องยนต์ขับเคลื่อนเดี่ยวแบบไฮดราซีน 16 ตัว คุณสามารถไปถึงดวงจันทร์ได้ในเวลาเพียง 8 ชั่วโมง 35 นาที

การเคลื่อนไหวของไอออนิก

รูปแบบการขับเคลื่อนที่ช้าที่สุดและประหยัดที่สุดคือการขับเคลื่อนไอออน เมื่อสองสามทศวรรษก่อน การเคลื่อนที่แบบไอออนิกถือเป็นหัวข้อของนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีสนับสนุนไออนทรัสเตอร์ได้เปลี่ยนจากทฤษฎีไปสู่การปฏิบัติ และค่อนข้างประสบความสำเร็จ ภารกิจ SMART-1 ของ European Space Agency เป็นตัวอย่างของภารกิจที่ประสบความสำเร็จไปยังดวงจันทร์ใน 13 เดือนของการเคลื่อนที่แบบก้นหอยจากโลก

SMART-1 ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งไฟฟ้าถูกรวบรวมโดยแผงโซลาร์เซลล์และใช้เป็นพลังงานให้กับมอเตอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ ใช้เชื้อเพลิงซีนอนเพียง 82 กิโลกรัมในการส่ง SMART-1 ไปยังดวงจันทร์ เชื้อเพลิงซีนอน 1 กิโลกรัมให้ delta-V 45 m/s นี่เป็นรูปแบบการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง แต่ยังห่างไกลจากการเคลื่อนไหวที่เร็วที่สุด

แต่ถ้าตัวขับดันไอออนมีขนาดใหญ่กว่าและทรงพลังกว่า (เช่น อัตราการไหลออกของไอออนจะสูงกว่ามาก) หากมีเชื้อเพลิงจรวดเพียงพอที่จะใช้งานได้ตลอด 4.24 ปีแสง เวลาเดินทางจะลดลงอย่างมาก แต่จะยังมีอีกมากมากกว่าอายุขัยของมนุษย์

การซ้อมรบแรงโน้มถ่วง

ภารกิจ Helios 2 ซึ่งเริ่มต้นในปี 1976 และควรจะสำรวจตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ระหว่าง 0.3 AU จ. และ 1 ก. e. จากดวงอาทิตย์ มีสถิติความเร็วสูงสุดที่พัฒนาขึ้นโดยใช้แรงโน้มถ่วง ในเวลานั้น Helios 1 (เปิดตัวในปี 1974) และ Helios 2 ได้สร้างสถิติสำหรับการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด Helios 2 ถูกปล่อยโดยจรวดธรรมดาและเข้าสู่วงโคจรที่ยาวมาก

เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางขนาดใหญ่ (0.54) ของวงโคจรสุริยะ 190 วัน Helios 2 จึงสามารถบรรลุความเร็วสูงสุดกว่า 240,000 กม./ชม. ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ความเร็วโคจรนี้พัฒนาขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์เท่านั้น ในทางเทคนิค ความเร็วรอบดวงอาทิตย์ของ Helios 2 ไม่ได้เป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของแรงโน้มถ่วง แต่เป็นความเร็วของวงโคจรสูงสุด แต่ยานยังคงรักษาสถิติสำหรับวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นที่เร็วที่สุด

หากยานโวเอเจอร์ 1 เคลื่อนตัวไปทางดาวแคระแดง Proxima Centauri ด้วยความเร็วคงที่ 60,000 กม./ชม. จะต้องใช้เวลา 76,000 ปี (หรือมากกว่า 2,500 รุ่น) เพื่อครอบคลุมระยะทางนี้ แต่ถ้าโพรบไปถึงความเร็วบันทึกของ Helios 2 - ความเร็วคงที่ 240,000 กม. / ชม. - จะใช้เวลา 19,000 ปี (หรือมากกว่า 600 รุ่น) ในการเดินทาง 4.243 ปีแสง ดีขึ้นมากแม้ว่าจะไม่ได้ใกล้เคียงกับการปฏิบัติจริง

EM ไดรฟ์มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

อีกวิธีหนึ่งที่เสนอในการเดินทางระหว่างดวงดาวคือ EM Drive เสนอในปี 2544 โดย Roger Scheuer นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่สร้าง Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) เพื่อดำเนินโครงการนี้ เครื่องยนต์นี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดที่ว่าช่องไมโครเวฟแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแรงขับได้โดยตรง

ในขณะที่เครื่องขับดันแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิมได้รับการออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนมวลบางอย่าง (เช่น อนุภาคไอออไนซ์) ระบบขับเคลื่อนพิเศษนี้ไม่ขึ้นกับการตอบสนองของมวลและไม่ปล่อยรังสีโดยตรง โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์นี้พบกับความสงสัยในปริมาณพอสมควร ส่วนใหญ่เป็นเพราะมันละเมิดกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งโมเมนตัมของระบบยังคงที่และไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่จะเปลี่ยนแปลงด้วยกำลังเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม การทดลองล่าสุดกับเทคโนโลยีนี้ได้นำไปสู่ผลลัพธ์ในเชิงบวกอย่างเห็นได้ชัด ในเดือนกรกฎาคม 2014 ในการประชุม AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference ครั้งที่ 50 ในเมืองคลีฟแลนด์ รัฐโอไฮโอ นักวิทยาศาสตร์ไอพ่นขั้นสูงของ NASA ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการทดสอบการออกแบบระบบขับเคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบใหม่

ในเดือนเมษายน 2015 นักวิทยาศาสตร์จาก NASA Eagleworks (ส่วนหนึ่งของ Johnson Space Center) กล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องยนต์นี้ในสุญญากาศ ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ในอวกาศ ในเดือนกรกฎาคมของปีเดียวกัน ทีมนักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาระบบอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดรสเดนได้พัฒนาเครื่องยนต์รุ่นของตนเองและสังเกตเห็นแรงขับที่จับต้องได้

พลังงานความร้อนนิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้านิวเคลียร์

ความเป็นไปได้อีกประการในการบินระหว่างดวงดาวคือการใช้ยานอวกาศที่ติดตั้งเครื่องยนต์นิวเคลียร์ NASA ได้สำรวจตัวเลือกดังกล่าวมาหลายทศวรรษแล้ว จรวดขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากนิวเคลียร์สามารถใช้เครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมหรือดิวเทอเรียมเพื่อให้ความร้อนกับไฮโดรเจนในเครื่องปฏิกรณ์ โดยแปลงให้เป็นก๊าซไอออไนซ์ (ไฮโดรเจนพลาสม่า) ซึ่งจะถูกนำเข้าสู่หัวฉีดจรวด ทำให้เกิดแรงขับ

ขีปนาวุธพลังงานนิวเคลียร์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบเดียวกัน ซึ่งจะแปลงความร้อนและพลังงานให้เป็นไฟฟ้า จากนั้นให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้า ในทั้งสองกรณี จรวดจะอาศัยนิวเคลียร์ฟิวชันหรือฟิชชันสำหรับแรงขับ แทนที่จะเป็นตัวขับเคลื่อนทางเคมีที่หน่วยงานอวกาศสมัยใหม่ทั้งหมดใช้

เท่าไหร่ที่จะบินจากโลกถึงอัลฟาเซนทอรี วิธีบินไป Alpha Centauri - รายละเอียดทางเทคนิค EM ไดรฟ์มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

ความร่วมมือระหว่าง Hawking และ Milner เริ่มต้นขึ้นอย่างไร

อะไรคือความไม่สอดคล้องกันในแนวคิดของเที่ยวบิน

เมื่อไหร่จะเป็นไปได้

วัตถุประสงค์หลักของภารกิจคืออะไร

ดาวดวงไหนอยู่ใกล้ที่สุด

ใช้เวลานานแค่ไหนในการเดินทางไปยังดาวที่ใกล้ที่สุดในวันนี้

วิธีการที่ทันสมัย

การเคลื่อนไหวของไอออนิก

การซ้อมรบแรงโน้มถ่วง

EM ไดรฟ์มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้า

พลังงานความร้อนนิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้านิวเคลียร์

รายงานการพิมพ์ผิด

ข้อความที่จะส่งถึงบรรณาธิการของเรา:

ความคิดเห็นของคุณ (ไม่บังคับ):