Kosmonautika. Žingsnis per bedugnę

Kosmonautika. Žingsnis per bedugnę
Kosmonautika. Žingsnis per bedugnę
Anonim
Kosmonautika. Žingsnis per bedugnę

Mėlynosios planetos sūnūs ir dukros

Pakilkite aukštyn, trikdydami taikos žvaigždes.

Numatytas kelias į tarpžvaigždinę erdvę

Palydovams, raketoms, mokslo stotims.

Rusų vaikinas skrido raketa, Mačiau visą žemę iš viršaus.

Gagarinas buvo pirmasis kosmose.

Kaip tau bus?

1973 m. Britų tarpplanetinės draugijos darbo grupė pradėjo kurti tarpžvaigždinio erdvėlaivio, galinčio skristi 6 šviesmečius bepiločio režimo, išvaizdą ir trumpai apžiūrėti Barnardo žvaigždės apylinkes.

Esminis skirtumas tarp britų projekto ir mokslinės fantastikos kūrinių buvo originalios projektavimo sąlygos: savo darbe britų mokslininkai rėmėsi tik realiomis ar artimiausios ateities technologijomis, kurių neišvengiama išvaizda nekelia jokių abejonių. Fantastiški „antigravitaciniai“, nežinomi „teleportacijos“ir „superlumininiai varikliai“buvo atmesti kaip egzotiškos ir žinomai neįmanomos idėjos.

Pagal projekto sąlygas kūrėjai turėjo atsisakyti net tuomet populiaraus „fotonų variklio“. Nepaisant teorinės medžiagos egzistavimo reakcijos galimybės, net patys drąsiausi fizikai, reguliariai eksperimentuojantys su haliucinogeniniais kanabinoidais, negali paaiškinti, kaip praktiškai pritaikyti „antimaterijos“saugojimą ir kaip surinkti išsiskyrusią energiją.

Projektas gavo simbolinį pavadinimą „Daedalus“- garbei to paties pavadinimo graikų mito herojui, kuriam pavyko praskristi virš jūros, priešingai nei per aukštai skridusiam Ikarui.

Vaizdas

Automatinis tarpžvaigždinis erdvėlaivis „Daedalus“buvo dviejų pakopų.

„Daedalus“projekto prasmė:

Įrodymas, kad žmonija gali sukurti nepilotuojamą erdvėlaivį, skirtą tirti arčiausiai Saulės esančias žvaigždžių sistemas.

Techninė projekto pusė:

Tyrimas pagal Barnardo žvaigždžių sistemos skraidymo trajektoriją (raudona M5V spektro tipo nykštukė 5, 91 šviesmečio atstumu, viena iš arčiausiai Saulės ir tuo pačiu „greičiausių“žvaigždžių žemės dangus. Žvaigždės greičio statmena sausumos stebėtojo matymo krypčiai dedamoji yra 90 km / s, o tai kartu su santykinai „artimu“atstumu paverčia „Skraidantį barnardą“tikra „kometa“). Tikslo pasirinkimą padiktavo teorija apie planetinės sistemos egzistavimą prie Barnardo žvaigždės (teorija vėliau buvo paneigta). Mūsų laikais „atskaitos taškas“yra arčiausiai Saulės esanti žvaigždė Proxima Centauri (4, 22 šviesmečių atstumas).

Vaizdas

Judanti Barnardo žvaigždė žemiškame danguje

Projekto sąlygos:

Nepilotuojamas erdvėlaivis. Tik realistiškos artimiausios ateities technologijos. Maksimalus skrydžio laikas iki žvaigždės yra 49 metai! Remiantis projekto „Daedalus“sąlygomis, tie, kurie sukūrė tarpžvaigždinį laivą, per savo gyvenimą turėjo sugebėti sužinoti misijos rezultatus. Kitaip tariant, norint pasiekti Barnardo žvaigždę per 49 metus, erdvėlaiviui prireiktų maždaug 0,1 karto didesnio šviesos greičio.

Pradiniai duomenys:

Britų mokslininkai turėjo gana įspūdingą visų šiuolaikinių žmonių civilizacijos laimėjimų „rinkinį“: branduolines technologijas, nekontroliuojamą termobranduolinę reakciją, lazerius, plazmos fiziką, pilotuojamą kosmoso paleidimą į beveik Žemės orbitą,technologijos, skirtos sujungti ir atlikti didelių matmenų objektų surinkimo darbus kosmose, tolimojo nuotolio kosminių ryšių sistemos, mikroelektronika, automatika ir tiksli inžinerija. Ar to pakanka „paliesti ranką“prie žvaigždžių?

Netoli čia - viena taksi stotelė

Saldžių sapnų ir pasididžiavimo Žmogaus proto pasiekimais persmelktas skaitytojas jau bėga nusipirkti bilieto tarpžvaigždiniame laive. Deja, jo džiaugsmas per anksti. Visata paruošė siaubingą atsaką į apgailėtinus žmonių bandymus pasiekti artimiausias žvaigždes.

Jei sumažinsite tokios žvaigždės kaip Saulė dydį iki teniso kamuoliuko dydžio, visa Saulės sistema tilps Raudonojoje aikštėje. Žemės matmenys šiuo atveju paprastai bus sumažinti iki smėlio grūdelio dydžio.

Tuo pačiu metu artimiausias „teniso kamuolys“(„Proxima Centauri“) guls Berlyno Aleksandro aikštės viduryje, o kiek tolimesnė Barnardo žvaigždė - Londono „Piccadilly Circus“!

Vaizdas

Keliautojo 1 pozicija 2012 m. Vasario 8 d. Atstumas 17 šviesos valandų nuo Saulės.

Didžiuliai atstumai verčia abejoti pačia tarpžvaigždinių kelionių idėja. 1977 metais paleista nepilotuojama stotis „Voyager 1“Saulės sistemai kirsti prireikė 35 metų (zondas ją peržengė 2012 m. Rugpjūčio 25 d. - tą dieną už stoties laivagalio ištirpo paskutiniai „saulės vėjo“aidai. intensyvumo galaktinė spinduliuotė). Skristi „Raudonąja aikšte“prireikė 35 metų. Kiek laiko užtruks „Voyager“skristi „iš Maskvos į Londoną“?

Aplink mus yra kvadrilijonai kilometrų juodos bedugnės - ar mes turime galimybę nuskristi iki artimiausios žvaigždės bent per pusę žemiškojo amžiaus?

Aš tau atsiųsiu laivą …

Niekas neabejojo, kad „Daedalus“turės siaubingus matmenis - tik „naudingoji apkrova“gali siekti šimtus tonų. Be palyginti lengvų astrofizinių prietaisų, detektorių ir televizijos kamerų, laive reikalingas gana didelis skyrius laivo sistemoms valdyti, skaičiavimo centras ir, svarbiausia, ryšio sistema su Žeme.

Šiuolaikiniai radijo teleskopai yra nepaprastai jautrūs: „Voyager 1“siųstuvas, esantis 124 astronominių vienetų atstumu (124 kartus toliau nuo Žemės iki Saulės), turi tik 23 vatus - mažiau nei lemputė jūsų šaldytuve. Keista, kad to pakako, kad būtų užtikrintas nenutrūkstamas ryšys su įrenginiu 18,5 milijardo kilometrų atstumu! (būtina sąlyga - „Voyager“padėtis erdvėje žinoma 200 metrų tikslumu)

Barnardo žvaigždė yra 5,96 šviesmečių atstumu nuo Saulės - 3000 kartų toliau nei Voyager. Akivaizdu, kad šiuo atveju negalima atsisakyti 23 vatų gaudyklės - neįtikėtinas atstumas ir didelė klaida nustatant žvaigždės laivo padėtį erdvėje pareikalaus šimtų kilovatų spinduliuotės. Atsižvelgiant į visus antenos matmenims keliamus reikalavimus.

Vaizdas

Britų mokslininkai įvardijo labai aiškų skaičių: erdvėlaivio „Daedalus“naudingoji apkrova (valdymo skyriaus, mokslinių prietaisų ir ryšio sistemos masė) bus apie 450 tonų. Palyginimui, iki šiol Tarptautinės kosminės stoties masė viršijo 417 tonų.

Reikalinga žvaigždės laivo naudingoji apkrova yra realiose ribose. Be to, atsižvelgiant į mikroelektronikos ir kosmoso technologijų pažangą per pastaruosius 40 metų, šis skaičius gali šiek tiek sumažėti.

Variklis ir kuras. Didelis energijos suvartojimas tarpžvaigždinėse kelionėse tampa pagrindine kliūtimi tokioms ekspedicijoms.

Britų mokslininkai laikėsi paprastos logikos: kuris iš žinomų energijos gavimo būdų yra produktyviausias? Atsakymas akivaizdus - termobranduolinė sintezė.Ar šiandien galime sukurti stabilų „termobranduolinį reaktorių“? Deja, ne visi bandymai sukurti „kontroliuojamą termobranduolinę šerdį“baigiasi nesėkme. Išvestis? Turėsime naudoti sprogstamąją reakciją. Erdvėlaivis „Daedalus“su impulsiniu termobranduolinės raketos varikliu virsta „sprogimu“.

Vaizdas

Veikimo principas teoriškai yra paprastas: „taikiniai“iš užšaldyto deuterio ir helio-3 mišinio patenka į darbo kamerą. Tikslą kaitina lazerių impulsas - po to seka nedidelis termobranduolinis sprogimas - ir, voila, energijos išsiskyrimas laivui pagreitinti!

Skaičiavimai parodė, kad norint efektyviai pagreitinti „Daedalus“, reikės pagaminti 250 sprogimų per sekundę - todėl taikiniai turi būti tiekiami į impulsinio termobranduolinio variklio degimo kamerą 10 km / s greičiu!

Tai gryna fantazija - iš tikrųjų nėra nė vieno darbingo impulsinio termobranduolinio variklio pavyzdžio. Be to, unikalios variklio charakteristikos ir aukšti jo patikimumo reikalavimai (žvaigždės laivo variklis turi nuolat veikti 4 metus) pokalbį apie žvaigždyną paverčia beprasme istorija.

Kita vertus, impulsinio termobranduolinio variklio konstrukcijoje nėra nė vieno elemento, kuris nebūtų išbandytas praktikoje - superlaidūs solenoidai, didelės galios lazeriai, elektroniniai ginklai … visa tai jau seniai įsisavino pramonė ir dažnai įtraukiami į masinę gamybą. Turime gerai išvystytą teoriją ir daug praktinių pasiekimų plazmos fizikos srityje - tereikia sukurti impulsinį variklį, pagrįstą šiomis sistemomis.

Numatoma erdvėlaivio konstrukcijos (variklio, cisternų, atraminių santvarų) masė yra 6170 tonų, neįskaitant degalų. Iš esmės figūra skamba tikroviškai. Jokių dešimtųjų laipsnių ir begalės nulių. Norint tiekti tokį kiekį metalinių konstrukcijų į žemos žemės orbitą, prireiktų „tik“44 galingos „Saturn-5“raketos paleidimų (naudingoji apkrova-140 tonų, o paleidimo svoris-3000 tonų).

Vaizdas

Itin sunki nešančioji raketa H-1, paleidimo svoris 2735 … 2950 tonų

Iki šiol šie skaičiai teoriškai atitiko šiuolaikinės pramonės galimybes, nors jiems reikėjo šiek tiek plėtoti šiuolaikines technologijas. Atėjo laikas užduoti pagrindinį klausimą: kokia reikalinga degalų masė, kad žvaigždės laivas pagreitėtų iki 0, 1 šviesos greičio? Atsakymas skamba bauginančiai ir tuo pat metu padrąsinančiai - 50 000 tonų branduolinio kuro. Nepaisant akivaizdaus šio skaičiaus tikimybės, tai „tik“pusė amerikiečių branduolinių lėktuvnešių poslinkio. Kitas dalykas yra tai, kad šiuolaikinė kosmonautika dar nėra pasirengusi dirbti su tokiomis didelių gabaritų konstrukcijomis.

Tačiau pagrindinė problema buvo kitokia: pagrindinis impulsinio termobranduolinio variklio kuro komponentas yra retas ir brangus izolis Helium-3. Dabartinis helio-3 gamybos tūris neviršija 500 kg per metus. Tuo pačiu metu į „Daedalus“talpyklas reikės supilti 30 000 tonų šios konkrečios medžiagos.

Komentarai nereikalingi - tokio helio -3 kiekio Žemėje nėra. „Britų mokslininkai“(šį kartą pelnytai galite vartoti išraišką kabutėse) pasiūlė pastatyti „Daedalus“Jupiterio orbitoje ir ten papildyti degalus, išgaunant kurą iš viršutinio milžiniškos planetos debesų sluoksnio.

Grynas futurizmas, padaugintas iš absurdo.

Nepaisant bendro nusivylimo, „Daedalus“projektas parodė, kad turimų mokslinių žinių pakanka, norint išsiųsti ekspediciją į artimiausias žvaigždes. Problema slypi darbo maste - turime idealių laboratorinių sąlygų darbinius „Tokamakų“, superlaidžių elektromagnetų, kriostatų ir „Dewar“indų pavyzdžius, tačiau visiškai neįsivaizduojame, kaip veiks jų hipertrofuotos kopijos, sveriančios šimtus tonų.Kaip užtikrinti šių fantastiškų konstrukcijų nepertraukiamą veikimą daugelį metų - visa tai atšiauriomis kosmoso sąlygomis, be jokių žmonių remonto ir priežiūros galimybių.

Dirbdami kurdami žvaigždinį laivą „Daedalus“, mokslininkai susidūrė su daugybe nedidelių, bet ne mažiau svarbių problemų. Be jau minėtų abejonių dėl impulsinio termobranduolinio variklio patikimumo, tarpžvaigždinio erdvėlaivio kūrėjai susidūrė su milžiniško laivo subalansavimo, teisingo jo pagreičio ir orientacijos erdvėje problema. Buvo ir teigiamų momentų - per 40 metų, prabėgusių nuo projekto „Daedalus“pradžios, laive esančio skaitmeninio skaičiavimo komplekso problema buvo sėkmingai išspręsta. Milžiniška mikroelektronikos pažanga, nanotechnologijos, unikalių savybių turinčių medžiagų atsiradimas - visa tai žymiai supaprastino sąlygas sukurti žvaigždinį laivą. Taip pat sėkmingai išspręsta giliųjų erdvių komunikacijos problema.

Tačiau iki šiol nebuvo rastas klasikinės problemos sprendimas - tarpžvaigždinės ekspedicijos saugumas. Važiuojant 0, 1 šviesos greičiu, bet kokia dulkių dalelė tampa pavojinga kliūtimi laivui, o mažytis „flash drive“dydžio meteoritas gali būti visos ekspedicijos pabaiga. Kitaip tariant, laivas turi visas galimybes sudegti, kol nepasieks savo tikslo. Teorija siūlo du sprendimus: pirmoji „gynybos linija“- apsauginis mikrodalelių debesis, kurį magnetinis laukas laiko šimtą kilometrų prieš laivo kursą. Antroji „gynybos linija“yra metalinis, keraminis arba kompozicinis skydas, atspindintis sugedusių meteoritų fragmentus. Jei viskas yra daugiau ar mažiau aišku dėl skydo dizaino, tai net Nobelio premijos laureatai fizikoje nežino, kaip praktiškai įgyvendinti „apsauginį mikrodalelių debesį“dideliu atstumu nuo laivo. Akivaizdu, kad magnetinio lauko pagalba, bet štai kaip tiksliai …

… Laivas plaukia ledine tuštuma. Praėjo 50 metų nuo tada, kai jis paliko Saulės sistemą ir už šešių šviesmečių už „Daedalus“driekiasi ilga kelionė. Pavojingas Kuiperio diržas ir paslaptingasis Oorto debesis buvo saugiai peržengti, trapūs instrumentai atlaikė galaktikos spindulių srautus ir žiaurų atviros kosmoso šaltį … Netrukus suplanuotas pasimatymas su Barnardo žvaigždžių sistema … bet kokia tai tikimybė susitikimas begalinio žvaigždžių vandenyno viduryje žada tolimos Žemės pasiuntinį? Nauji pavojai susidūrus su dideliais meteoritais? Magnetiniai laukai ir mirtini radiacijos diržai „bėgančio Barnardo“apylinkėse? Netikėti protruberanų protrūkiai? Laikas parodys … „Dedalas“per dvi dienas skubės pro žvaigždę ir amžiams išnyks Kosmoso platybėse.

Vaizdas

Dedalas prieš 102 aukštų „Empire State Building“

Vaizdas

„Empire State Building“- pagrindinis orientyras Niujorko panoramoje. Aukštis be smaigo 381 m, aukštis su smailiu 441 metras

Vaizdas

„Daedalus“prieš „Saturn V“itin sunkiąją raketą

Vaizdas

Saturnas V ant paleidimo aikštelės

Populiarus pagal temą