Сможем ли мы когда-нибудь добраться до звезд за пределами нашей Солнечной системы?

По | 08.07.2020

С начала освоения космоса мы достигли многого от успешного запуска людей на Луну до посадки марсоходов на Марсе и Титане, одном из естественных спутников Сатурна. Сегодня у нас есть спутники, созданные человеком по всей Солнечной системе, но задумывались ли вы когда-нибудь, когда мы сможем достичь еще одной звезды? Я имею в виду, это вообще возможно?

Voyager 1, самый дальний искусственный зонд, покинул Солнечную систему десять лет назад или около того и был запущен в далеком 1977 году. После более чем 40-летнего путешествия беспилотный зонд теперь находится на расстоянии 21 миллиарда километров от Солнца. постоянная скорость 16,99 к / с. Это также самый быстрый космический корабль, покинувший Солнечную систему.

Кто-то скажет, что если мы сможем сделать это, достигнем окраин нашей солнечной системы, то мы определенно сможем достичь других звезд. Ну, давайте не будем сразу делать какие-либо выводы.

Достигнув Проксимы Центавра, ближайшей к Земле звезды

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, скорость света является высшим пределом, при котором любая материя или информация могут путешествовать во вселенной. Хотя обычно это связано со светом, в действительности это скорость, с которой все безмассовые частицы движутся в вакууме. Точное значение скорости света составляет 299 792 458 м / с.

Четыре ближайших звездных системы к Солнцу Изображение предоставлено NASA

Ближайшая к нашей планете звезда, Проксима Центавра, на расстоянии более четырех световых лет. Это означает, что даже свету звезды, движущемуся со скоростью света (299 792 458 м / с), понадобится четыре года, чтобы достичь Земли и наоборот.

Из-за своей относительной близости звездная система была одним из возможных мест для пролета первого межзвездного космического полета. Исследования показали, что звезда в настоящее время движется к нам с расчетной скоростью 22,2 км / с. С этой скоростью звездная система будет находиться на расстоянии 3,11 светового года от Земли через 26 700 лет.

Voyager 1 в настоящее время движется со скоростью 17 000 м / с относительно Солнца. При такой скорости, если случайно зонд Voyager направится к Проксиме Центавра, потребуется более 76 000 лет, чтобы достичь звезды.

Самый быстрый искусственный зонд на сегодняшний день является Гелиос Бзапущен для изучения процесса Sun, который зафиксировал максимальную скорость 70 220 м / с или 252 792 км / ч.

В случае, если зонд может достичь революционной скорости Гелиос B; понадобится не менее 19 000 лет, чтобы достичь красного карлика. Последнее звучит лучше, но все равно не жизнеспособно.

Современное состояние технологий космических путешествий

ионный двигатель

Технологии, которые мы используем сегодня, должны быть улучшены, и это включает в себя технологии, которые мы используем в космических путешествиях. В настоящее время одной из самых передовых форм движения, используемых в космическом корабле, является двигатель с ионным приводом. Было время, когда ионные двигатели считались научной фантастикой, но сегодня это вопрос реальности.

В последние годы технология ионной тяги используется в различных текущих межпланетных миссиях, включая Deep Space 1 и Dawn. Он также использовался на лунном орбитальном аппарате ESA SMART-1, который завершил свою миссию в 2006 году. Теперь, если мы будем использовать ионные двигатели в нашем стремлении достичь Проксимы Центавра, для двигателей потребуется огромное количество топлива (ксенона).

Если мы предположим, что 82 кг ксенона (максимальная емкость Deep Space 1) приводят в движение пробную машину с максимальной скоростью 56 000 км / час, то для достижения Проксимы Центавра потребуется более 81 000 лет.

Метод Гравитационной Помощи

Помимо продвинутых двигателей, космическое путешествие также может быть ускорено благодаря успешной реализации метода Gravity Assist. Он включает космический корабль, использующий гравитационную силу планетарного тела, чтобы изменить его скорость и траекторию или траекторию. Гравитационные ассистенты являются инструментальной техникой для выполнения космических миссий за пределами пояса астероидов.

В 1974 году NASA Mariner 10 стало первой космической миссией, которая использовала гравитационное притяжение Венеры, чтобы выстрелить в Меркурий. Затем, в 1980-х годах, зонд Voyager 1 использовал гравитационное поле Юпитера и Сатурна для достижения текущей скорости, что приводит его в межзвездное пространство.

Вот как выглядит будущее

EM приводEM Drive Prototype

Электромагнитный (EM) привод

Еще одна популярная футуристическая концепция — это радиочастотно-резонансный полый двигатель, или просто EM Drive. Идея этой технологии заключается в создании тяги из электромагнитного поля внутри полости. Первоначально он был предложен британским ученым Роджером К. Шоуиером еще в 2001 году.

В 2015 году ученые подтвердили, что космический корабль с EM Drive может совершить поездку в Плутон всего за 18 месяцев (New Horizons достигли этого подвига за 9 лет). Однако исследователи не имеют четкого представления о том, как это будет работать. Исходя из этого расчета, космическому кораблю EM Drive, связанному с Proxima, потребуется более 13 000 лет, чтобы добраться туда. Я думаю, что мы приближаемся.

Читайте: SpinLaunch стремится к использованию большой катапульты для отправки полезных данных в пространство

Ядерная тепловая и ядерная электрическая тяга

Тогда есть понятие космического корабля, использующего ядерные двигатели. Идея, которую НАСА размышляло десятилетиями. В ракете с ядерным тепловым движением (NTP) дейтерий или уран используются для нагрева жидкого водорода внутри реактора, превращая его в плазму, которая затем выбрасывается через сопло ракеты для создания тяги.

Антиматерия двигателя

Ракета-мультипликаторВизуальное представление ракеты Antimatter

Вы когда-нибудь слышали об антивеществе? В противном случае антивещество — это материал античастицы с противоположным зарядом обычных частиц. Антивещество использует продукт взаимодействия вещества и антивещества как движитель. Отчет, представленный на 39-й совместной конференции и выставке AIAA / ASME / SAE / ASEE, показывает, что для запуска двухступенчатой ​​ракеты с двигателем на антиматерии потребуется более 800 000 метрических тонн топлива, чтобы достичь Проксимы Центавра.

Хотя один грамм антивещества будет генерировать огромное количество энергии, производство одного грамма потребует 25 миллионов миллиардов киловатт-часов электроэнергии и огромных долларов. В настоящее время человеку удалось создать только менее 20 нанограммов антивещества.

Читайте: самый мощный лазер, который может сломать вакуум, чтобы создать антивещество

Таким образом, ясно, что если мы не сделаем какие-то экстраординарные прорывы в области движителей, мы можем быть ограничены только нашей солнечной системой, или нам придется придумать страшную стратегию долгосрочного транзита.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *