Sunt reale călătoriile interstelare?
Sunt reale călătoriile interstelare?

Video: Sunt reale călătoriile interstelare?

Video: Sunt reale călătoriile interstelare?
Video: Lost inventions of Nikola Tesla 🔭 #shorts #nikolatesla 2024, Martie
Anonim

Autorul articolului povestește în detaliu despre patru tehnologii promițătoare care oferă oamenilor posibilitatea de a ajunge în orice loc din Univers în timpul unei vieți umane. Pentru comparație: folosind tehnologia modernă, drumul către un alt sistem stelar va dura aproximativ 100 de mii de ani.

De când omul a privit pentru prima dată în cerul nopții, am visat să vizităm alte lumi și să vedem Universul. Și deși rachetele noastre alimentate cu produse chimice au ajuns deja la multe planete, luni și alte corpuri din sistemul solar, nava spațială cea mai îndepărtată de Pământ, Voyager 1, a acoperit doar 22,3 miliarde de kilometri. Aceasta este doar 0,056% din distanța până la cel mai apropiat sistem stelar cunoscut. Folosind tehnologia modernă, drumul către un alt sistem stelar va dura aproximativ 100 de mii de ani.

Cu toate acestea, nu este nevoie să acționăm așa cum am procedat întotdeauna. Eficiența trimiterii vehiculelor cu o masă mare de sarcină utilă, chiar și cu oameni la bord, pe distanțe fără precedent în univers poate fi mult îmbunătățită dacă este utilizată tehnologia potrivită. Mai precis, există patru tehnologii promițătoare care ne pot duce la stele în mult mai puțin timp. Aici sunt ei.

unu). Tehnologia nucleară. Până acum în istoria omenirii, toate navele spațiale lansate în spațiu au un lucru în comun: un motor alimentat cu combustibil chimic. Da, combustibilul pentru rachete este un amestec special de substanțe chimice concepute pentru a oferi tracțiune maximă. Expresia „chimice” este importantă aici. Reacțiile care dau energie motorului se bazează pe redistribuirea legăturilor dintre atomi.

Acest lucru ne limitează fundamental acțiunile! Majoritatea covârșitoare a masei unui atom cade pe nucleul său - 99, 95%. Când începe o reacție chimică, electronii care se rotesc în jurul atomilor sunt redistribuiți și de obicei eliberează ca energie aproximativ 0,0001% din masa totală a atomilor care participă la reacție, conform celebrei ecuații a lui Einstein: E = mc2. Aceasta înseamnă că pentru fiecare kilogram de combustibil care este încărcat în rachetă, în timpul reacției, primești energie echivalentă cu aproximativ 1 miligram.

Cu toate acestea, dacă se folosesc rachete cu combustibil nuclear, situația va fi drastic diferită. În loc să te bazezi pe schimbările în configurația electronilor și pe modul în care atomii se leagă între ei, poți elibera o cantitate relativ mare de energie influențând modul în care nucleele atomilor sunt conectate între ele. Când fisiezi un atom de uraniu bombardându-l cu neutroni, acesta emite mult mai multă energie decât orice reacție chimică. 1 kilogram de uraniu-235 poate elibera o cantitate de energie echivalentă cu 911 miligrame de masă, ceea ce este de aproape o mie de ori mai eficient decât combustibilul chimic.

Am putea face motoarele și mai eficiente dacă am stăpâni fuziunea nucleară. De exemplu, un sistem de fuziune termonucleară controlată inerțial, cu ajutorul căruia ar fi posibilă sinteza hidrogenului în heliu, o astfel de reacție în lanț are loc pe Soare. Sinteza a 1 kilogram de hidrogen în heliu va transforma 7,5 kilograme de masă în energie pură, care este de aproape 10 mii de ori mai eficientă decât combustibilul chimic.

Ideea este de a obține aceeași accelerație pentru o rachetă pentru o perioadă de timp mult mai lungă: de sute sau chiar de mii de ori mai lungă decât acum, ceea ce le-ar permite să se dezvolte de sute sau mii de ori mai repede decât rachetele convenționale acum. O astfel de metodă ar reduce timpul de zbor interstelar la sute sau chiar zeci de ani. Aceasta este o tehnologie promițătoare pe care o vom putea folosi până în 2100, în funcție de ritmul și direcția dezvoltării științei.

2). Un fascicul de lasere cosmice. Această idee se află în centrul proiectului Breakthrough Starshot, care a căpătat proeminență în urmă cu câțiva ani. De-a lungul anilor, conceptul nu și-a pierdut atractivitatea. În timp ce o rachetă convențională transportă combustibil cu ea și îl cheltuiește pe accelerație, ideea cheie a acestei tehnologii este un fascicul de lasere puternice care vor oferi navei spațiale impulsul necesar. Cu alte cuvinte, sursa de accelerație va fi decuplată de nava însăși.

Acest concept este atât captivant, cât și revoluționar în multe privințe. Tehnologiile laser se dezvoltă cu succes și devin nu numai mai puternice, ci și foarte colimate. Așadar, dacă creăm un material asemănător pânzei care reflectă un procent suficient de mare de lumină laser, putem folosi o fotografie cu laser pentru a face nava să dezvolte viteze colosale. „Nava spațială” care cântărește ~ 1 gram este de așteptat să atingă o viteză de ~ 20% din viteza luminii, ceea ce îi va permite să zboare către cea mai apropiată stea, Proxima Centauri, în doar 22 de ani.

Desigur, pentru aceasta va trebui să creăm un fascicul uriaș de lasere (aproximativ 100 km2), iar acest lucru trebuie făcut în spațiu, deși aceasta este mai mult o problemă de cost decât tehnologie sau știință. Cu toate acestea, există o serie de provocări care trebuie depășite pentru a putea realiza un astfel de proiect. Printre ei:

  • o vela nesusținută se va roti, este necesar un fel de mecanism de stabilizare (nedezvoltat încă);
  • incapacitatea de a frâna când se ajunge la punctul de destinație, deoarece nu există combustibil la bord;
  • chiar dacă se dovedește a scala dispozitivul pentru transportul de oameni, o persoană nu va putea supraviețui cu o accelerație uriașă - o diferență semnificativă de viteză într-o perioadă scurtă de timp.

Poate că într-o zi tehnologiile ne vor putea duce la stele, dar încă nu există o metodă de succes pentru ca o persoană să atingă o viteză egală cu ~ 20% din viteza luminii.

3). Combustibil antimaterie. Dacă încă vrem să cărăm combustibil cu noi, îl putem face cât mai eficient posibil: se va baza pe anihilarea particulelor și antiparticulelor. Spre deosebire de combustibilul chimic sau nuclear, unde doar o fracțiune din masa de la bord este convertită în energie, anihilarea particule-antiparticule folosește 100% din masa atât a particulelor, cât și a antiparticulelor. Capacitatea de a converti tot combustibilul în energie impuls este cel mai înalt nivel de eficiență a combustibilului.

Apar dificultăți în aplicarea acestei metode în practică în trei direcții principale. Specific:

  • crearea de antimaterie neutră stabilă;
  • capacitatea de a o izola de materia obișnuită și de a o controla cu precizie;
  • produce antimaterie în cantități suficient de mari pentru zborul interstelar.

Din fericire, se lucrează deja la primele două probleme.

La Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN), unde este amplasat Large Hadron Collider, există un complex imens cunoscut sub numele de „fabrica de antimaterie”. Acolo, șase echipe independente de oameni de știință investighează proprietățile antimateriei. Ei iau antiprotoni și îi încetinesc, forțând pozitronul să se lege de ei. Așa se creează antiatomii sau antimateria neutră.

Ei izolează acești antiatomi într-un recipient cu câmpuri electrice și magnetice variate care îi țin pe loc, departe de pereții unui recipient format din materie. Până acum, la jumătatea anului 2020, au izolat și stabilizat cu succes mai mulți antiatomi timp de o oră la un moment dat. În următorii câțiva ani, oamenii de știință vor putea controla mișcarea antimateriei în câmpul gravitațional.

Această tehnologie nu ne va fi disponibilă în viitorul apropiat, dar se poate dovedi că cel mai rapid mod de călătorie interstelară este o rachetă cu antimaterie.

4). Nava stelară pe materia întunecată. Această opțiune se bazează cu siguranță pe presupunerea că orice particulă responsabilă de materia întunecată se comportă ca un boson și este propria sa antiparticulă. În teorie, materia întunecată, care este propria sa antiparticulă, are o șansă mică, dar nu zero, de a se anihila cu orice altă particulă de materie întunecată care se ciocnește cu ea. Putem folosi potențial energia eliberată ca urmare a coliziunii.

Există posibile dovezi pentru acest lucru. În urma observațiilor, s-a stabilit că Calea Lactee și alte galaxii au un exces inexplicabil de radiații gamma care provin din centrele lor, unde concentrația de energie întunecată ar trebui să fie cea mai mare. Există întotdeauna posibilitatea ca aceasta să existe o explicație astrofizică simplă, de exemplu, pulsarii. Cu toate acestea, este posibil ca această materie întunecată să se anihileze încă cu ea însăși în centrul galaxiei și astfel ne dă o idee incredibilă - o navă pe materia întunecată.

Avantajul acestei metode este că materia întunecată există literalmente peste tot în galaxie. Aceasta înseamnă că nu trebuie să purtăm combustibil cu noi în călătorie. În schimb, reactorul de energie întunecată poate face pur și simplu următoarele:

  • luați orice materie întunecată care este în apropiere;
  • accelerați anihilarea acestuia sau lăsați-i să se anihileze în mod natural;
  • redirecționează energia primită pentru a câștiga impuls în orice direcție dorită.

Un om ar putea controla dimensiunea și puterea reactorului pentru a obține rezultatele dorite.

Fără a fi nevoie de a transporta combustibil la bord, multe dintre problemele călătoriilor în spațiu conduse de propulsie vor dispărea. În schimb, vom putea realiza visul prețuit al oricărei călătorii - accelerație constantă nelimitată. Acest lucru ne va oferi cea mai de neconceput abilitate - capacitatea de a ajunge în orice loc din Univers în timpul unei vieți umane.

Dacă ne limităm la tehnologiile existente de rachete, atunci vom avea nevoie de cel puțin zeci de mii de ani pentru a călători de pe Pământ la cel mai apropiat sistem stelar. Cu toate acestea, progresele semnificative în tehnologia motoarelor sunt la îndemână și vor reduce timpul de călătorie la o singură viață umană. Dacă putem stăpâni utilizarea combustibilului nuclear, a fasciculelor laser cosmice, a antimateriei sau chiar a materiei întunecate, ne vom îndeplini propriul vis și vom deveni o civilizație spațială fără a folosi tehnologii disruptive, cum ar fi unitățile warp.

Există multe modalități potențiale de a transforma ideile bazate pe știință în tehnologii de motoare fezabile, din lumea reală, de generația următoare. Este foarte posibil ca până la sfârșitul secolului nava spațială, care nu a fost încă inventată, să ia locul lui New Horizons, Pioneer și Voyager ca cele mai îndepărtate obiecte create de om de pe Pământ. Știința este deja pregătită. Rămâne să privim dincolo de tehnologia noastră actuală și să realizăm acest vis.

Recomandat: