Жұлдыздардың суық жарқылдары әсіресе қысқы аспанда әдемі. Бұл кезде ең жарқын жұлдыздар мен шоқжұлдыздар көрінеді: Орион, Плейадес, Сириуспен жарқыраған үлкен ит …
Ширек ғасыр бұрын Әскери -теңіз академиясының жеті прорабы ерекше сұрақ қойды: қазіргі адамзат жұлдыздарға қаншалықты жақын? Зерттеу нәтижесінде Project Longshot (Long Range Shot) деп аталатын толық есеп берілді. Ең жақын жұлдыздарға уақыт ішінде жетуге қабілетті автоматты жұлдызаралық кеме туралы түсінік. Мыңжылдықтар мен «ұрпақтар кемелері» жоқ! Зонд ғарышқа ұшырылған сәттен бастап 100 жыл ішінде Альфа Центаври маңына жетуі керек.
Гиперкеңістік, гравитация, антиматериялық және фотонды зымырандар … Жоқ! Жобаның басты ерекшелігі - оның қолданыстағы технологияларға сүйенуі. Әзірлеушілердің айтуынша, Longshot дизайны 21 ғасырдың бірінші жартысында ғарыш кемесін жасауға мүмкіндік береді!
Қолда бар технологиялармен жүз жылдық ұшу. Ғарыштық қашықтықтардың масштабын ескере отырып, естілмеген батылдық. Күн мен Альфа Центавр арасында ені 4, 36 св болатын «қара тұңғиық» жатыр. жылдың. 40 триллионнан астам километр! Бұл фигураның сұмдық мағынасы келесі мысалда айқын болады.
Егер біз Күннің көлемін теннис добына дейін кішірейтетін болсақ, онда бүкіл Күн жүйесі Қызыл алаңға сыяды. Таңдалған масштабтағы Жердің көлемі құм түйірінің көлеміне дейін азаяды, ал ең жақын «теннис добы» - Альфа Центаври Венециядағы Әулие Марк алаңында болады.
Кәдімгі Shuttle немесе Союз ғарыш кемесімен Альфа Центавиге ұшу 190 000 жылға созылады.
Қорқынышты диагноз сөйлемге ұқсайды. Жұлдыздарға жетуге шамалы мүмкіндігіміз жоқ, біз «құм түйіршігімізде» отыруға мәжбүрміз бе? Ғылыми-танымал журналдарда ғарыш кемесін жарыққа жақын жылдамдықпен жылдамдату мүмкін еместігін дәлелдейтін есептеулер бар. Бұл үшін Күн жүйесіндегі барлық заттарды «күйдіру» қажет болады.
Және де мүмкіндік бар! Longshot жобасы жұлдыздар біз ойлағаннан әлдеқайда жақын екенін дәлелдеді.
Вояжер корпусында Күннің Галактикада орналасуын көрсететін пульсарлық картасы бар табақша, сонымен қатар Жер тұрғындары туралы толық ақпарат бар. Шетелдіктер бір күні осы «тас балтаны» тауып, бізге қонаққа келеді деп күтілуде. Бірақ, егер біз Жердегі барлық технологиялық өркениеттердің мінез -құлқының ерекшеліктерін және Американың конкистадорлардың жаулап алу тарихын еске алсақ, онда «бейбіт байланысқа» сенуге болмайды …
Экспедицияның миссиясы
Альфа Центаври жүйесіне жүз жылдан кейін жетіңіз.
Басқа «жұлдызды кемелерден» («Daedalus») айырмашылығы, «Longshot» жобасы жұлдыздар жүйесінің орбитасына шығуды көздеді (Альфа және Бета Центаври). Бұл тапсырманы едәуір күрделендірді және ұшу уақытын ұзартты, бірақ алыстағы жұлдыздардың маңайларын егжей -тегжейлі зерттеуге мүмкіндік береді (Дедалусқа қарағанда, ол бір күнде нысанаға жетіп, ғарыш тереңдігінде ізсіз жоғалып кетер еді).
Ұшу 100 жылға созылады. Жерге ақпарат беру үшін тағы 4,36 жыл қажет болады.
Күн жүйесімен салыстырғанда Альфа Центаври
Астрономдар жобаға үлкен үміт артып отыр - егер олар сәтті болса, онда 4, 36 св негізі бар параллаксты (басқа жұлдыздарға дейінгі қашықтықты) өлшеуге арналған керемет құрал болады. жылдың.
Ғасырлар бойы түнде ұшу да мақсатсыз өтпейді: құрылғы жұлдызаралық ортаны зерттейді және Күн жүйесінің сыртқы шекарасы туралы білімдерімізді кеңейтеді.
Жұлдыздарға атылды
Ғарыштық саяхаттың басты және жалғыз мәселесі - үлкен қашықтық. Бұл мәселені шешкен соң, қалғанының бәрін шешеміз. Ұшу уақытын қысқарту ұзақ мерзімді энергия көзі мен кеме жүйелерінің жоғары сенімділігі мәселесін жояды. Бортта адамның болуы мәселесі шешіледі. Қысқа рейс өмірді қамтамасыз етудің күрделі жүйелерін және борттағы азық -түлік / су / ауаны қажетсіз жеткізеді.
Бірақ бұл алыс армандар. Бұл жағдайда ұшқышсыз зондты бір ғасыр ішінде жұлдыздарға жеткізу қажет. Біз кеңістік-уақыт континуумын қалай бұзуға болатынын білмейміз, сондықтан одан шығудың бір ғана жолы бар: «жұлдызды кеменің» жердегі жылдамдығын арттыру.
Есептеу көрсеткендей, 100 жылдан кейін Альфа Центавиге ұшу үшін жарық жылдамдығының кемінде 4,5% жылдамдығы қажет. 13500 км / с.
Макроәлемдегі денелердің көрсетілген жылдамдықпен қозғалуына мүмкіндік беретін түбегейлі тыйым жоқ, дегенмен оның мәні өте үлкен. Салыстыру үшін: ғарыш кемесінің ең жылдам жылдамдығы (зонд «Жаңа көкжиектер») жоғарғы саты өшірілгеннен кейін Жерге қатысты «тек» 16,26 км / с (58636 км / сағ) болды.
Longshot концепциясы жұлдызды кеме
Жұлдызаралық кемені мыңдаған км / с жылдамдықпен қалай тездетуге болады? Жауап айқын: сізге импульсы кем дегенде 1 000 000 секунд болатын жоғары қозғалтқыш қажет.
Ерекше импульс реактивті қозғалтқыштың тиімділігінің көрсеткіші болып табылады. Жану камерасындағы газдың молекулалық салмағына, температурасы мен қысымына байланысты. Жану камерасындағы және сыртқы ортадағы қысымның айырмашылығы неғұрлым көп болса, жұмыс сұйықтығының шығу жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. Сонымен, қозғалтқыштың тиімділігі жоғары.
Қазіргі заманғы электр реактивті қозғалтқыштардың (ERE) ең жақсы мысалдары 10 000 с спецификалық импульске ие; зарядталған бөлшектер сәулелерінің шығу жылдамдығында - 100000 км / с дейін. Жұмыс сұйықтығының шығыны (ксенон / криптон) секундына бірнеше миллиграмм. Қозғалтқыш ұшу кезінде үнсіз үн шығарады, кемені баяу үдетеді.
EJEs салыстырмалы қарапайымдылығымен, арзандығымен және жоғары жылдамдыққа (ондаған км / с) жету мүмкіндігімен таң қалдырады, бірақ төмен тартылу мәнінің арқасында (бір Ньютоннан аз) үдеу ондаған жылдарға созылуы мүмкін.
Тағы бір нәрсе - барлық заманауи космонавтикаға негізделген химиялық зымыран қозғалтқыштары. Оларда үлкен серпіліс бар (ондаған және жүздеген тонна), бірақ үш компонентті сұйық отынды зымыран қозғалтқышының (литий / сутегі / фтор) максималды меншікті импульсі тек 542 с, газдың шығу жылдамдығы 5 км-ден асады. / с. Бұл шегі.
Сұйық отынды зымырандар ғарыш аппараттарының жылдамдығын қысқа мерзімде бірнеше км / с-қа арттыруға мүмкіндік береді, бірақ олар одан артық қабілетті емес. Жұлдызды кемеге әр түрлі физикалық принциптерге негізделген қозғалтқыш қажет болады.
«Longshot» жасаушылары бірнеше экзотикалық әдістерді қарастырды, соның ішінде. 3, 5 тераватт қуаты бар лазермен жеделдетілген «жеңіл парус» (әдіс мүмкін емес деп танылды).
Бүгінгі күні жұлдыздарға жетудің бірден -бір нақты жолы - импульсті ядролық (термоядролық) қозғалтқыш. Жұмыс принципі зертханалық жағдайда жақсы зерттелген лазерлік термоядролық синтезге (ЛТС) негізделген. Қысқа уақыт ішінде (<10 ^ -10 … 10 ^ -9 с) аз мөлшерде энергияның көп мөлшерде концентрациясы инерциялық плазмалық шектеуде.
Longshot жағдайында бақыланатын термоядролық синтездің тұрақты реакциясы туралы сөз болмайды: плазмада ұзақ уақыт ұстау қажет емес. Реактивті қозғалыс жасау үшін, жоғары температуралы тромбты кеменің бортындағы магнит өрісі дереу «итеруі» керек.
Отын-гелий-3 / дейтерий қоспасы. Жұлдызаралық ұшуға қажетті отын қоры 264 тоннаны құрайды.
Дәл осылай бұрын -соңды болмаған тиімділікке қол жеткізу жоспарлануда: есептеулерде нақты импульс мәні 1,02 млн.секунд!
Кеменің жүйелерін - импульсті қозғалтқыш лазерлерін, қатынасты басқару жүйелерін, байланыс пен ғылыми аспаптарды қуаттандырудың негізгі энергия көзі ретінде уранның отындық қондырғыларына негізделген кәдімгі реактор таңдалды. Қондырғының электр қуаты кемінде 300 кВт болуы керек (жылу қуаты одан да көп мөлшерде).
Қазіргі технология тұрғысынан алғанда, бір ғасыр бойы қайта зарядтауды қажет етпейтін реакторды құру оңай емес, бірақ іс жүзінде мүмкін. Қазірдің өзінде әскери кемелерде ядролық жүйелер қолданылады, олардың ядросы кемелердің қызмет ету мерзіміне сәйкес келеді (30-50 жыл). Электр қуаты да толық реттелген - мысалы, Ресей Әскери -теңіз күштерінің ядролық сүңгуір қайықтарына орнатылған ОК -650 ядролық қондырғысының жылу қуаты 190 мегаватт және 50 000 халқы бар бүкіл қаланы электр энергиясымен қамтамасыз етуге қабілетті!
Мұндай қондырғылар ғарыш үшін өте күшті. Бұл ықшамдықты және көрсетілген сипаттамаларға дәл сәйкес болуды талап етеді. Мысалы, 1987 жылы 10 шілдеде Космос -1867 ұшырылды - Енисей ядролық қондырғысы бар кеңестік спутник (спутниктік массасы - 1,5 тонна, реактордың жылу қуаты - 150 кВт, электр қуаты - 6, 6 кВт, қызмет ету мерзімі - 11 ай)).
Бұл Longshot жобасында қолданылатын 300 кВт реактор жақын болашақта болатынын білдіреді. Инженерлердің өзі есептегендей, мұндай реактордың массасы шамамен 6 тонна болады.
Шындығында, бұл жерде физика аяқталып, мәтін басталады.
Жұлдызаралық саяхат проблемалары
Зондты басқару үшін жасанды интеллектке ие борттық компьютерлік кешен қажет болады. Сигналды беру уақыты 4 жылдан асатын жағдайда зондты жерден бақылау тиімді болмайды.
Микроэлектроника мен зерттеу құрылғыларын жасау саласында соңғы кезде ауқымды өзгерістер болды. 1987 жылы Longshot жасаушыларының қазіргі компьютерлердің мүмкіндіктері туралы түсінігі болуы екіталай. Бұл техникалық мәселе соңғы ширек ғасырда сәтті шешілді деп есептеуге болады.
Байланыс жүйесіндегі жағдай да оптимистік болып көрінеді. Ақпаратты сенімді жеткізу үшін 4, 36 св қашықтықтан. жылына 0,532 мкм толқын алқабында жұмыс істейтін және радиациялық қуаты 250 кВт болатын лазерлер жүйесі қажет болады. Бұл жағдайда әр шаршы үшін. Жер бетінің метріне секундына 222 фотон түседі, бұл қазіргі радиотелескоптардың сезімталдығынан әлдеқайда жоғары. Ақпаратты максималды қашықтықтан беру жылдамдығы 1 кбит / с болады. Қазіргі радиотелескоптар мен ғарыштық байланыс жүйелері мәліметтер алмасу арнасын бірнеше есе кеңейтуге қабілетті.
Салыстыру үшін: қазіргі уақытта Күннен 19 миллиард км қашықтықта (17,5 жарық сағаты) орналасқан Voyager 1 зондының таратқыш қуаты тек 23 Вт - тоңазытқыштағы шамға ұқсас. Алайда, бұл телеметрияны Жерге бірнеше кбит / с жылдамдықпен беру үшін жеткілікті.
Бөлек сызық - бұл кеменің терморегуляциясы туралы мәселе.
Мегаватт класты ядролық реактор мен импульсті термоядролық қозғалтқыш жылу энергиясының үлкен мөлшерінің көзі болып табылады, сонымен қатар вакуумда жылуды кетірудің екі әдісі бар - абляция мен сәулелену.
Шешім радиаторлар мен сәуле шығаратын беттердің жетілдірілген жүйесін, сондай-ақ қозғалтқыш бөлімі мен кеменің жанармай бактары арасында жылу оқшаулағыш керамикалық буферді орнату болуы мүмкін.
Саяхаттың бастапқы кезеңінде кемеге күн радиациясынан қосымша қорғаныс қалқаны қажет болады (Skylab орбиталық станциясында қолданылатынға ұқсас). Соңғы нысананың аймағында - Бета Центавр жұлдызының орбитасында - зондтың қызып кету қаупі де болады. Жабдықты жылу оқшаулау және барлық маңызды блоктар мен ғылыми аспаптардан радиациялық радиаторларға артық жылуды беру жүйесі қажет.
Кеменің уақыт бойынша үдеуінің графигі
Жылдамдықтың өзгеруін көрсететін график
Ғарышты микрометеориттерден және ғарыштық шаң бөлшектерінен қорғау мәселесі өте күрделі. Жарық жылдамдығының 4,5% жылдамдығымен микроскопиялық затпен кез келген соқтығысу зондты қатты зақымдауы мүмкін. «Longshot» жасаушылары кеменің алдыңғы жағына қуатты қорғаныс қалқанын орнату арқылы мәселені шешуді ұсынады (металл? Керамика?), Ол бір мезгілде артық жылу радиаторы болды.
Бұл қорғаныс қаншалықты сенімді? Ал ғылыми-фантастикалық қорғаныс жүйесін күш / магнит өрісі немесе кеменің алдында магнит өрісі ұстап тұрған микробөлшектердің «бұлттары» түрінде қолдануға бола ма? Жұлдызды кеме құрылған кезде инженерлер тиісті шешім табады деп үміттенейік.
Зондтың өзіне келетін болсақ, ол дәстүрлі түрде ажыратылатын цистерналары бар көп сатылы қондырғыға ие болады. Корпустық конструкциялардың өндірістік материалы - алюминий / титан қорытпалары. Жер асты орбитасындағы жинақталған ғарыш кемесінің жалпы массасы 396 тонна болады, максималды ұзындығы 65 метр.
Салыстыру үшін: Халықаралық ғарыш станциясының массасы 417 тонна, ұзындығы 109 метр.
1) Жердің төменгі орбитасында конфигурацияны іске қосыңыз.
2) 33 -ші ұшу жылы, бірінші цистерналардың бөлінуі.
3) ұшудың 67 -ші жылы, екінші жұп цистерналардың бөлінуі.
4) ұшудың 100 жылы - мақсатқа 15-30 км / с жылдамдықпен келу.
Соңғы кезеңнің бөлінуі, Beta Centauri айналасындағы тұрақты орбитаға шығу.
ХҒС сияқты, Longshot Жердің төменгі орбитасында блоктық әдіспен жиналуы мүмкін. Ғарыш аппараттарының шынайы өлшемдері құрастыру процесінде қолданыстағы ұшыру қондырғыларын қолдануға мүмкіндік береді (салыстыру үшін, қуатты Сатурн-V бір мезгілде LEO-ға 120 тонна жүкті көтере алады!)
Жерге жақын орбитада импульсті термоядролық қозғалтқышты іске қосу тым қауіпті және ұқыпсыз екенін ескеру қажет. Longshot жобасы екінші және үшінші ғарыштық жылдамдықтарға жету және ғарыш аппаратын эклиптика жазықтығынан шығару үшін қосымша күшейткіш блоктардың (химиялық сұйық отынды зымыран қозғалтқыштары) болуын қарастырды (Alpha Centauri жүйесі жазықтықтан 61 ° жоғары орналасқан) Жердің Күнді айналуы). Сонымен қатар, бұл үшін алып планетаның маңында «еркін» үдетуді қолдана отырып, эклиптика жазығынан қашып шыққан ғарыштық зондтар сияқты Юпитердің гравитациялық өрісіндегі маневр ақталуы мүмкін.
Эпилог
Жұлдызаралық гипотетикалық кеменің барлық технологиялары мен компоненттері іс жүзінде бар.
Longshot зондының салмағы мен өлшемдері қазіргі космонавтиканың мүмкіндіктеріне сәйкес келеді.
Егер біз бүгін жұмысты бастасақ, онда XXII ғасырдың ортасына қарай біздің бақытты шөберелеріміз Альфа Центаври жүйесінің алғашқы суреттерін жақыннан көруі әбден мүмкін.
Прогресс қайтымсыз бағытқа ие: күнделікті өмір бізді жаңа өнертабыстар мен ашылулармен таң қалдырады. Мүмкін 10-20 жылдан кейін жоғарыда сипатталған барлық технологиялар біздің алдымызда жаңа технологиялық деңгейде жасалған жұмыс үлгілері түрінде пайда болады.
Жұлдыздарға апаратын жол тым алыс, бұл туралы байыпты сөйлеудің мағынасы жоқ.
Зейінді оқырман Longshot жобасының негізгі мәселесіне назар аударған шығар. Гелий-3.
Егер гелий-3-нің жылдық өндірісі жылына 60 000 литрді (8 килограмм) құраса, литрі 2000 долларға дейін болса, бұл затты жүз тонна қайдан алуға болады?! Батыл фантаст-жазушылар өздерінің үміттерін Айда және алып планеталар атмосферасында гелий-3 өндіруге артады, бірақ бұл мәселеде ешкім кепілдік бере алмайды.
Отынның мұндай көлемін және оның мөлшерленген қорын импульсті термоядролық қозғалтқышты қуаттандыруға қажет мұздатылған «таблеткалар» түрінде сақтау мүмкіндігіне күмән бар. Қозғалтқыштың жұмыс принципі сияқты: Жердегі зертханалық жағдайда азды -көпті жұмыс істейтін нәрсе ғарыш кеңістігінде қолданудан әлі алыс.
Ақырында, барлық зондтық жүйелердің бұрын -соңды болмаған сенімділігі. Longshot жобасының қатысушылары бұл туралы тікелей жазады: 100 жыл тоқтаусыз жұмыс істей алатын қозғалтқышты жасау және күрделі жөндеу керемет техникалық серпіліс болады. Бұл барлық басқа зонд жүйелері мен механизмдеріне қатысты.
Дегенмен, үмітсіздікке жол бермеу керек. Ғарышкерлік тарихында ғарыш аппараттарының бұрын -соңды болмаған сенімділігі туралы мысалдар бар. Пионерлер 6, 7, 8, 10, 11, сондай -ақ 1 және 2 -ші саяхатшылар - олардың барлығы 30 жылдан астам уақыт ғарышта жұмыс жасады!
Бұл ғарыш аппараттарының гидразиндік тежегіштері (көзқарасты басқаратын қозғалтқыштар) бар оқиға индикативті. Voyager 1 2004 жылы қосалқы жинаққа ауысты. Осы уақытқа дейін қозғалтқыштардың негізгі жиынтығы 353000 стартқа төтеп бере отырып, 27 жыл бойы ашық кеңістікте жұмыс істеді. Бір қызығы, қозғалтқыш катализаторлары осы уақыт ішінде 300 ° C дейін үздіксіз қыздырылды!
Бүгін, ұшырылғаннан 37 жыл өткен соң, екі вояжер де ессіз ұшуды жалғастыруда. Олар гелиосфераны әлдеқашан тастап кеткен, бірақ Жерге жұлдызаралық ортадағы деректерді үнемі жіберуді жалғастыруда.
Адамның сенімділігіне тәуелді кез келген жүйе сенімсіз. Алайда, біз мойындауымыз керек: ғарыш аппараттарының сенімділігін қамтамасыз ету тұрғысынан біз белгілі бір жетістіктерге қол жеткіздік.
«Жұлдызды экспедицияны» жүзеге асырудың барлық қажетті технологиялары каннабиноидтерді теріс пайдаланатын ғалымдардың қиялдары болудан қалды және олар нақты патенттер мен технологияның жұмыс үлгілері түрінде енгізілді. Зертханада - бірақ олар бар!
Longshot жұлдызаралық ғарыш кемесінің тұжырымдамалық дизайны бізде жұлдыздарға қашуға мүмкіндік бар екенін дәлелдеді. Бұл қиын жолда көптеген қиындықтарды жеңуге болады. Бірақ ең бастысы-даму векторы белгілі, өзіне деген сенімділік пайда болды.
Longshot жобасы туралы қосымша ақпаратты мына жерден табуға болады:
Осы тақырыпқа қызығушылық тудырғаны үшін мен «Пошташыға» алғысымды білдіремін.
