4 romskipkonsepter som kan bli en realitet i fremtiden

1. Vil eksplodere

Videoopptak: DrRhysy / YouTube

Vi har alle i det minste en vag idé om hvor destruktive atomvåpen er. Det ser ut til at bruken av en så farlig ting neppe vil føre til noe bra.

Men fysikerne Stanislav Ulam og Freeman Dyson bestemteG. Dyson. Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceshipat denne kraften også kan ledes inn i en kreativ kanal. Og på 60-tallet foreslo de ideen om et interstellart fartøy som ville fly ved å drive seg selv med kontrollerte atomeksplosjoner.

Ja, hvorfor bære enorme tanker med drivstoff over universets vidder, hvis du i stedet kan ta med deg hundre eller to atomstridshoder?

Prosjektet fikk navnet Orion, eller atomdrevet romfartøy. Prinsippet for drift av enheten er som følger.

Et skip dingler i bane, som har til hensikt å fly til utkanten av solsystemet eller til og med til andre stjerner. I riktig øyeblikk slipper han en hydrogenbombe et sted hundre meter bak seg, som eksploderer og dirigerer flyet fremover med en sjokkbølge. Når fremdriften av dyttet begynner å avta, avfyres neste bombe, deretter en og en til. Dette er mye mer effektivt, vet du, enn det er banalt å fly i en rakett.

Selve ideen var flott. Men «eksplosjonen», som utviklingen ble kalt, hadde mange problemer som ikke kunne løses på dette stadiet i utviklingen av vitenskap og teknologi. Det var ikke klart hvordan man skulle beskytte baksiden av skipet mot relativistisk plasma, gammastråler og lysglimt. Det ble antatt at den reflekterende platen ville være dekket med et ablativt belegg av grafittfett, som også måtte friskes opp etter hver eksplosjon.

Det er imidlertid en viss tvil om at det er mulig å designe et skjold som tåler detonering av hundrevis av hydrogenbomber nesten på kort avstand.

I tillegg var det en ganske risikabel oppgave å sette et apparat med hundrevis av atombomber om bord i bane. På 60-tallet til stråling behandlet enklere enn nå - tilsynelatende trodde de at hun dreper bare de som er redde for henne.

I utgangspunktet ble det antatt at Orion ville ta av på egen hånd, det vil si gjøre atomeksplosjoner under den rett i atmosfæren. Da skjønte forskerne fortsatt at de ble begeistret og bestemte seg for å detonere atomladninger bare i luftløst rom.

Men selv i dette tilfellet, hvis noe ikke går etter planen og en rakett med en så farlig last ikke når verdensrommet, vil det oppstå en reell strålingskatastrofe på stedet der den faller. Derfor ble prosjektet utsattG. Dyson. Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceship på baksiden, og så, med undertegnelsen av traktaten om delvis testforbud i 1963, ble den helt stengt.

Likevel dukker ideen om et interstellart romfartøy akselerert av en atombombe fortsatt opp i hodet til fysikere.

2. Solar seilbåt

Video: The Planetary Society / YouTube

Uttrykket "solar (eller fotonisk) seil" høres ganske fantastisk ut. Ikke desto mindre er dette en ekte og til og med allerede utprøvd teknologi. I juni 2019 ble LightSail-2-sonden med en slik motor vellykket testet.Hva kan du forvente når LightSail 2 lanseres i verdensrommet / Planetary Society i verdensrommet.

Faktum er at fotoner – partiklene som utgjør lyset – kan utøve trykk når de kommer i kontakt med en overflate. Det vil si at sollys i rommet er i stand tilG. Vulpetti. Rask solseiling: Astrodynamics of Special Sailcraft Trajectories skyve seilet på samme måte som vinden gjør på jorden.

Bare seilet må lages av et ultratynt absorberende materiale - for eksempel fra en aluminiumsfilm som er 30 nanometer tykk. Og den bør være minst noen kvadratkilometer stor.

Til sammenligning var arealet til LightSail-2-sonden bare 32 kvadratmeter.

Et apparat med solseil trenger ikke å bære titalls og hundrevis av tonn drivstoff med seg: det vil kunne fly overalt hvor sollyset når. Riktignok er det potensielle vanskeligheter i implementeringen av konseptet.

Den viktigste er hvordan du beskytter seilet mot skade. Det er tross alt et syltynt ugjennomsiktig lerret som har styrken til toalettpapir og går gjennom tomhet i rasende fart. Enhver motstøvflekk kan lage et anstendig hull i den.

3. Foton rakett

Et slikt romfartøy bruker samme prinsipp som et solseilskip, bare omvendt. Tross alt, hvis fotoneneE. G. Haug. De endelige grensene for den relativistiske rakettligningen. Planck fotonraketten / Acta Astronautica er i stand til å trykke på overflaten de kommer i kontakt med, kan de også kaste av motoren som produserer dem. Resultatet er en rakett som ikke drives ved å brenne drivstoff, men av lys.

Ja, i et vakuum vil selv en enkel lommelykt, hvis den gis en svært holdbar energikilde, gradvis akselerere og drive seg selv med de utsendte fotonene. Det er nok å snu den med en lyspære mot målet og slå på lyset.

Riktignok vil lommelykten fly så sakte at det vil ta milliarder av år å akselerere til merkbare hastigheter. Men dette er et problem som kan løses - du trenger bare å gjøre enheten større.

Men å drive en slik hodelykt vil være en annen oppgave. Fysiker Daniel Tommasini fra Universitetet i Vigo har beregnetD. Tommasini. Kommenter "de ultimate grensene for den relativistiske rakettligningen. Planck-fotonraketten ”/ Acta Astronauticaat selv den mest effektive atomreaktoren bare vil kunne akselerere et fotonisk skip med 0,02 % av lysets hastighet.

Dette er et sted rundt 60 km/s, som allerede er ganske bra for å reise gjennom solsystemet. Men for å vinke til nærmeste stjerne trenger du energikilder bedre enn en banal atomreaktor. For eksempel en god tilførsel av antimateriedrivstoff eller et svart hull i lommene.

Når antimaterie kolliderer med materie, frigjør den en enorm mengde ren energi. Det er sant at antimaterieproduksjonen er utrolig dyr nytelse: etableringen av et gram antihydrogen NASA-forskere har anslåttReaching for the Stars / Science NASA 62,5 billioner dollar. Og det vil ta tonnevis av det for å mate utslettelsesreaktoren.

Sorte hull er enda mer effektive energikilder. De kan brukes til å lage de såkalte singular, eller kollapsar, reaktorene, som Stephen Hawking hevdet. Det sorte hullet skaper stråling, som gradvis fordamper.

Regnet utL. Kran. Er Black Hole Starships mulig / Generell relativitet og kvantekosmologiat et slikt hull som veier 606 000 tonn vil fordampe i omtrent 3,5 år, og skape 160 petawatt energi i løpet av denne tiden. Bare en vill figur: nok energi til å akselerere til 10 % av lyshastigheten på 20 dager.

Det gjenstår bare å finne ut hvordan du lager et sort hull og hvordan du lagrer det i skipet, og et kompakt batteri med utrolig kraft er klart. Det viktigste er ikke å stikke fingrene i den, ellers blir de entall, det vil si, vil krympe til et punkt. Sammen med alle andre deler av kroppen.

4. Laserdrevet skip

Video: School of Physics - University of Sydney / YouTube

Konseptene ovenfor har et felles problem: de må ha med seg energikildene sine. Rakettdrivstoff, kjernebrensel, antimaterie eller et sort hull veier alle mye og reduserer nyttelasten. Vi må bruke ekstra energi på å flytte denne økonomien.

En solseilbåt trenger ikke detG. EN. Landis. Interstellar Flight av Particle Beam / NASA bære mange tonn drivstoff, men det har også en begrensning: det flyr bare der solvinden blåser, og det vil ikke være så nyttig i interstellart rom.

Et skip akselerert av en laser har imidlertid ingen slike ulemper. Dette er en analog av et stjerneskip med et seil, men det vil ikke bli akselerert av solens lys, men av en gigawatt retningsbestemt strålingskilde.

Prinsippet er dette: en interstellar sonde sprer seilet, og en enorm laserakselerator på jorden eller i en nær-solar-bane skinner på den og skyver den dit den skal.

La oss si at vi akselererte til ønsket hastighet, men hvordan bremser du ved ankomst til en eller annen Proxima Centauri eller Barnard's Star? På forhånd er det ingen måte å drive en andre laser av samme type - vi bygde til og med en i en nesten solarbane med vanskeligheter.

Men ikke bekymre deg, fysikerne Jeffrey Landis og Carver Andrews har tenkt på dette for lenge siden.G. EN. Landis. Optikk og materialhensyn for et laserdrevet lysseil / NTRS. Om nødvendig kan apparatet ikke bare akselerere, men også bremse ved hjelp av energien til fotoner som sendes til det fra laseren.

Vi passerer dem bare forbi seilet på et enormt speil, de reflekteres på seilet, men fra den andre siden. Og vi får muligheten til å fly i motsatt retning av laseren. Det vil si at vi ikke bare vil være i stand til å kjøre til fjerne stjerner i nærlyshastighet, men også å returnere.

Denne mekanismen for interstellar reise ser ut til å være den mest mulige. 12. april 2016 fridde Stephen HawkingReaching for the Stars, Across 4.37 Light-Years / The New York Times sende en gruppe sonder som veier 0,5 g til Alpha Centauri, akselerert til 20 % av lysets hastighet av en laser fra jordoverflaten. I teorien vil det ta dem 20 år å fly, og dataene som overføres av sondene ved ankomst til stedet, vil reise tilbake i form av radiosendinger i ytterligere 5 år.

Meg selv Hawking levde ikke for å se realiseringen av ideen hans, men prosjektet kalt Breakthrough Starshot fortsetter å utvikles. Det er finansiert av den russiske forretningsmannen Yuri Milner og Meta-eier Mark Zuckerberg. Kanskje sistnevnte rett og slett leter etter en måte å reise hjem på.