Жұлдызаралық ұшулар. Басқа жұлдыздарға ұшуға болады ма? Қай ел жұлдыздарға ұшады?

06.05.2022 Операциялар

Жұлдыздарға ұшу

Әу бастан бұл кеңістік анық болды күн жүйесі, оның планеталары қазіргі технология мен білім деңгейінде жасалуы мүмкін ғарыш аппараттары мен кемелердің қол жетімді жерінде, сондықтан адамдар қонбаса, кез келген жағдайда кез келген жерге жете алады немесе жете алады. оның планеталары.

Бірақ сонымен бірге үйде, күн жүйесінде планеталар, астероидтар, кометалар туралы, олардың ерекшеліктері туралы, мүмкін олардың шығу тегі туралы мәліметтер ала алатынымыз белгілі болды, бірақ одан басқа ештеңе жоқ. Біз күн жүйесінде күтпеген немесе түбегейлі жаңа нәрсені үйренбейтін шығармыз. Күн жүйесі арқылы саяхаттаудан алынған деректер біз өмір сүріп жатқан әлемді түсінуімізде айтарлықтай прогреске жетуі екіталай.

Әрине, ой жұлдыздарға бұрылады. Өйткені, бұған дейін Жерге жақын ұшулар, біздің күн жүйесінің басқа планеталарына ұшу түпкілікті мақсат емес екені белгілі болды. Жұлдыздарға жол ашу басты міндет сияқты көрінді. Америкалықтар өз ғарышкерлерін мезгілінен бұрын болса да астронавт, яғни астронавт деп атағаны бекер емес.

Бұл жұлдызды кемелер туралы ойларды тудырды, сондықтан атаудың өзі пайда болды. ғарыш кемесі" Біз, жасаушылар, оны ғарыш кемесі деп атадық. Королев бұл атауды қабылдамады. Енді мен қашан және қайсысымыз болашақ көлігімізді кеме деп атауды ұсынғанымыз есімде жоқ. Бірақ бір күні олар маған шетелдік журналдан қайта басылған фотомонтажды көрсеткені жақсы есімде: Жылқы тұманының фонындағы керуен, толық желкенмен алысқа ұшып бара жатыр! Кеме! Бұл біздің ұмтылыстарымызға дәл сәйкес келді.

Ерте ме, кеш пе, адам ойы жұлдызды кемелерге қайта оралуы керек еді. Олар қандай болуы керек? Жұлдызды ұшулар шындыққа айналуы үшін қандай мәселелерді шешу керек?

Ең жақын жұлдыздарға жіберілетін автоматты ғарыш аппараттары туралы айтатын болсақ, онда бұл мәселе негізінен шешілмейтін сияқты емес.

Бірақ жұлдыздарға адам ұшуы үшін кемелердің параметрлерін ойлар мен қарапайым бағалаулар жұлдызды ұшуларды жүзеге асыру мәселесін шешуге тырысып, біз түбегейлі қиындықтарға тап болғанымызды көрсетеді.

Бірінші мәселе - уақыт. Егер біз жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен ұша алатын жұлдызды кеме құрастыра алсақ та, тек біздің Галактикадағы саяхат уақыты мыңжылдықтар мен ондаған мыңжылдықтармен есептелетін еді, өйткені оның диаметрі шамамен 100 000 жарық жылы. Ал галактикадан тыс ұшулар бірнеше есе көп уақытты қажет етеді. Сонымен, жұлдыздарға саяхат жасау мәселесін қарастырғанда, біз өз Галактикамызбен шектелеміз.

Елестетіп көрейікші, ғылым ғарышкерлерді межелі жерге жеткенде «өмірге келу» немесе адам эмбриондарын сапарға жіберу үшін белгілі бір жылдар бойы мұздата алады. Бұл мәселе тек техникалық ғана емес, моральдық тұрғыдан да шешілсе де, сапардан кейін олар өздеріне мүлдем жат әлемге оралады. Соңғы 200 жылда болған өзгерістерді еске түсіру жеткілікті (және бұл жерде біз ондаған мыңжылдықтар туралы айтып отырмыз!), және оралғаннан кейін астронавтар мүлдем бейтаныс әлемге тап болатыны белгілі болды: жұлдыздарға ұшу. әрқашан дерлік бір жақты рейс болады. Айналамыздағылар, ғарыш саяхатшыларының туыстары мен достары үшін бұл сүйіктісін соңғы сапарға шығарып салу сияқты болмақ.

Екінші мәселе - бөлшектердің, газдың және шаңның қауіпті ағыны. Жұлдыздар арасындағы кеңістік бос емес. Барлық жерде газ қалдықтары, шаң, бөлшектердің ағындары бар. Егер олар жарық жылдамдығына жеткілікті жақындауға тырысса, олар кемеге әсер ететін және одан қорғану мүмкін болмайтын жоғары энергия бөлшектерінің ағынын жасайды.

Үшінші мәселе – энергия. Егер ең тиімді термоядролық реакция кеменің зымыран қозғалтқышында қолданылса, онда екі бағытта да жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен жүру үшін, зымыран жүйесінің идеалды дизайнымен де, бастапқы массаның соңғы массаға қатынасы отызыншы дәрежеге оннан кем болмауы талап етіледі, бұл шындыққа жанаспайтын сияқты.

Заттардың жойылуын пайдаланатын жұлдызды кеме үшін фотон қозғалтқышын құруға келетін болсақ, мұнда әлі де көптеген мәселелер (антиматерияның орасан зор қорын сақтау, кеме құрылымын және фотон қозғалтқышының айнасын бөлінген энергиядан және одан қорғау) күтіп тұр. антиматерияның қозғалтқышта аннигиляцияға ұшырамайтын бөлігі және т.б.) және олардың ешқайсысына ешқандай шешім көрінбейді.

Бірақ фотон қозғалтқышын жасай аламыз деп есептейік. Уақыт мәселелерін жою үшін жарық жылдамдығына жеткілікті жылдамдықпен ұшуға қабілетті галактикалық фотондық кемені елестетіп көрейік. Оңтайлы ұшу кестесімен (үздіксіз жеделдету, содан кейін үздіксіз баяулау) біздің Галактиканың жарты диаметрі қашықтықтағы сапардағы ғарышкерлердің алға-артқа ұшуының нақты уақыты (кемедегі сағатқа сәйкес) шамамен болады. Ауырлық күшінің әсерінен Жердің үдеуіне тең үдеумен (үдеу немесе баяулау) ұшқанда 42 жыл. Сағат бойынша жер бетінде шамамен 100 000 жыл өтеді.

Біз фотонды қозғалтқышта идеалды процесті ала алдық деп есептейік, резервуарлардың нөлдік массасы бар идеалды дизайн жасай алдық (бұл, әрине, мүмкін емес, бірақ бұл шын мәнінде нәтиже әлдеқайда нашар болады дегенді білдіреді) және келейік. Галактика диаметрінің жартысына жуық ұшу үшін осындай тамаша кеменің кейбір параметрлерін бағалауға тырысыңыз. Кеменің бастапқы массасының соңғы массасына қатынасы он тоғызыншы дәрежеге жуық болады екен! Бұл тек 100 тоннаға тең тұратын және жұмыс істейтін үй-жайлар мен жабдықтардың массасы кезінде ұшыру массасы Айдың массасынан үлкен болады дегенді білдіреді. Оның үстіне бұл массаның жартысы антиматерия болып табылады. Мен оны қайдан аламын? Үдеу үшін оған күш қалай беріледі?

Дүние туралы бүгінгі пайымдаулардан адам физикалық денелерді жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен галактикалық қашықтыққа тасымалдау мүмкін емес, механиканың көмегімен кеңістік пен уақытты бұзып өту мағынасыз деген пікір туады құрылым.

Материалдық денені тасымалдау қажеттілігімен байланысты емес жұлдызаралық саяхаттың жолын табу керек. Бұл идея ғылыми-фантастикалық әдебиетте бұрыннан қолданылып келеді (өзін-өзі шатастырмау керек, өйткені жаһандық ғылыми мақсаттар алғаш рет ертегілер мен ғылыми-фантастикалық әдебиеттерде тұжырымдалған) - зиялы жандардың саяхаты идеясы ақпарат пакеті түрінде.

Электромагниттік толқындар бақыланатын Әлемде іс жүзінде жоғалтпай таралады. Жұлдызаралық саяхаттың құпиясын ашудың кілті осында жатқан шығар.

Мистицизмге түспей, қазіргі адамның жеке басын денеден бөлуге болмайтынын мойындауымыз керек. Бірақ бағдарламалық жасақтаманы заманауи электронды компьютерлердің дизайнынан бөлуге болатын сияқты, тұлғаны денеден бөлуге болатын арнайы жасалған жеке адамды елестетуге болады.

Тұлға - бұл адамның сыртқы дүниені қабылдауындағы, ақпаратты өңдеу алгоритмдеріндегі және алынған ақпаратқа реакциясындағы, оның қиялындағы, ұнататын және ұнатпайтын, танымындағы жеке қасиеттерінің кешені.

Егер адамның толық сипаттамасы болып табылатын ақпарат пакеті оның операциялық операциялары мен сақтау құрылғыларының өрістерінен қайта жазылуы мүмкін болса, онда бұл ақпарат пакеті байланыс желісі арқылы тағайындалған қабылдау станциясына берілуі мүмкін және сол жерде қайта жазылуы мүмкін. саяхатшы қазірдің өзінде өмір сүре алатын, әрекет ете алатын, қозғала алатын және оның қызығушылығын қанағаттандыра алатын стандартты материалдық орта (немесе прейскурант бойынша таңдалған немесе ...).

Жеке басын куәландыратын ақпарат пакетін беру кезінде мұндай тұлға тірі емес. Оның бар болуы және әрекет етуі үшін оның тұлғасы (ақпарат пакеті) материалдық ортада орналасуы керек. Оның жеке басы, егер қаласаңыз - оның рухы операциялар мен сақтау құрылғыларының материалдық өрістерінде ғана болуы мүмкін.

Жұлдыздарға ұшу мәселесін шешудің мұндай әдісі тек қазіргі ғылыми фантастиканың сюжеттерін ғана емес, сонымен бірге көне мифтерді, ертегілерді, аспанға көтерілу және тозаққа құлау туралы, ұшатын кемелер туралы және туралы аңыздарды жүзеге асыру болар еді. адамдар пайда болатын және жоғалатын әлемдер, о, жандардың ауысуы. Мүмкін сонда адам туралы, оның дене қабығының әлсіздігі және болмыстың мәні туралы философиялық даулар шешілетін шығар. Адам дегеніміз не? Шындық деген не?

Бір қызығы, көрнекті философтар әртүрлі тарихи кезеңдерде, ежелгі дәуірден бастап біздің заманымызға дейін логикалық талдаулар арқылы (айтпақшы, білімге негізделген емес) адамның ішкі болмысы мен денесінің арақатынасы туралы толығымен заманауи идеяларға келді. Адамның өмірі - оның жанының өмірі, бұл өзін дәрменсіз күш-жігермен ұрып-соғу туралы ой (мен қандаймын?), сыртқы және өз ішіндегі әлем туралы, сұлулықтан эстетикалық ләззат алу және қарапайым және өтіріктен бас тарту, бұл ойлау және талдау еркіндігі. Біз ақпаратты ойлауға, бағалауға, өңдеуге және оны құруға қабілетті болсақ, біз осындамыз, біз өмір сүреміз. Қалғандарым, менің денем, күтімге арналған.

Біздің миымыз – символдар, сандар, ұғымдар, ережелер мен алгоритмдер бар математикалық операциялардың өрісі. Бұл операциялар кіріс ақпараттың синтезін және оны талдауды қамтамасыз етеді. Ақпаратты өңдеу, талдау және бағалау үшін белгілі бір адамда қалыптасқан алгоритмдер оның эстетикасы мен өзін-өзі қабылдауын, өзінің болмысын сезінуін анықтайды. Әрине, бұл операциялар белгілі бір адамға тән ережелерге сәйкес орындалады. Бұл ережелер жеке тұлғаның миында біртіндеп қалыптасады (ақпаратты қабылдау және өңдеу тәжірибесінің, өз іс-әрекетінің тәжірибесі мен оны бағалау нәтижесінде) және математикалық амалдар өрістерінде және оның сақтау құрылғыларында жазылады. ми. Оның үстіне, өмір бойы бұл ережелер жақсаруы, өзгеруі (адамның өзі уақыт өте келе өзгеретіні сияқты) және нашарлауы мүмкін. Материалдық тасушыға жазылған олар материалға айналатын сияқты. Бірақ бұл операциялардың, ойлардың, тәжірибелердің өзі көрінбейтін немесе «қол тигізбейтін» нәрсе. Адам әрқашан бұл нәрсені дыбыстар, сөздер, түстер түрінде заттандыруға тырысты. Бірақ әрқашан өзін-өзі көрсету әрекеті бұл бір нәрсенің көлеңкесі, әлсіз жаңғырығы болып шықты.

Дене математикалық операциялар саласының қызмет көрсету жүйелері (қоректену, тазалау, қозғалыс, сыртқы әлеммен байланыс құралдары және т.б.). Бірақ адамдардың басым көпшілігі, барлығы дерлік және әрқашан дерлік, өздерінің «мені» мен олардың денесін ажырата алмады. Және олар әрқашан денелерін жақсырақ реттеуге тырысты.

Бұл жерде логика бар: тамақтанусыз ми өледі, операциялар өрісі ыдырап, тұлға жойылады. Дені сау денеде «компьютер» аз ақаулармен, жоғары жылдамдықпен жұмыс істейді (параллельді операциялардың арқасында және әдетте жақсырақ алгоритмдердің арқасында) және сыртқы қауіптер мен асқынуларға үлкен ішкі қарсылықты қамтамасыз етеді. Ең бастысы, ол ойлаудың анықтығын қамтамасыз етеді.

Сондықтан да ұрпақтан-ұрпаққа тәнді қуантуға деген ұмтылыс адамзат баласының негізгі қозғаушы күші болып қала берді. Ол жыртқыш науқандарды, жаңа технологияларды жасауды және әлеуметтік өмірді жақсырақ ұйымдастыруға деген ұмтылысты (соның ішінде «қанаумен бірге» ұранымен жасырылған «байларды тонайық» әдісін) анықтады. Үйлер, көліктер, ұшақтар, газ, электр энергиясы, компьютерлік технология осы тілектен туған. Денеге барынша жайлылық беруге ұмтылу адамдардың өміріндегі басты қозғаушы болды және болып қала береді.

Бірақ іс жүзінде бұл екінші дәрежелі. Біздің «Мен», біздің даралығымыз, болмысымыз, болмысымыз материалдық қабық емес. Ал даралық пен оның материалдық тасымалдаушысын ажыратудың түбегейлі мүмкіндігі туралы идеяда біздің әлемді қабылдауымызға қайшы келетін ештеңе жоқ.

Сондықтан, инженерлік тұрғыдан алғанда, жаны денеден бөлінетін адамды құруға болады, мүмкін, адам бірден дерлік (айталық, Күн жүйесінде) бір планетадан бір планетаға ауыса алатын әлемді құруға болады. басқа.

Ондай жаратылысты жаратуға бола ма? Мұны істеуге құқығымыз бар ма? Біз оған қандай өмірлік ынталандырулар ұсына аламыз? Бұл мәселелерде Басты мәселе.

Біз, ең алдымен, органикалық эволюцияның өніміміз. Тіршілік инстинкті, ұрпақ жалғастыру инстинкті біздің бойымызға терең сіңген. Бұл инстинкт жасына, денсаулығына, өмір сүру жағдайына байланысты өлсе, адам өмір сүруге құштарлығын жоғалтады. Ал біз өз туындымызға өмірдің қандай ынталандыруын ұсына аламыз? Қызығушылық? болу тілегі пайдалы адамдароның денесін (тез бұзылатын және ауыстырылатын) жаратып, оның тұлғасы мен рухын көтерген кім? Әлемді зерттеуде, өте алыс қашықтыққа саяхатта, саяхатқа арналған трансивер станцияларын құруда, айналадағы ғарыш базаларын салуда өзіңізді дамытуға деген ұмтылыс?

Бұл ынталандырулар сенімді ме? Ол көршілеріне деген сүйіспеншілік пен сүйіспеншілікті қайдан алады? Оны билікке, нұсқау беруге, тәрбиелеуге және қайырымдылық жасаушы ретінде танымал болу үшін ақылға қонымсыз және мағынасыз ұмтылыстары бар құбыжық болып шықпауы үшін оны қалай тәрбиелеу керек? Әлде керісінше, ол дүниеге, көршісіне, өзіне немқұрайлы, ынталы, ынталы жан болып шықпауы үшін бе?

Әрине, мұндай жаратылысты құруға үлкен техникалық мәселелер кедергі болады. Біз қалай ойлаймыз? Біздің реакцияларымыздың, мінез-құлқымыздың, бағалауларымыздың стереотиптері қалай жасалады, даралығымыз қалай туады? Сірә, қоршаған әлемді қабылдау, талдау және ойлау алгоритмдері әр адамда жаңадан және белгілі бір дәрежеде басқаша түрде пайда болады. Олардың мінезін гені, қоршаған ортасы, қоғам құрылымы, балалық шағының қуанышы мен қайғысы анықтайды. Құлдар қоғамында құлдар, азат адамдар қоғамында өседі, өз қадір-қасиетін құрметтейтін тәуелсіз тұлғалар өседі. Осы тұрғыдан алғанда, білім берудің стандартталған әдістері: балабақшалар, балабақшалар, мектептер өте қауіпті. Бұл сіздің болашағыңыз үшін жасай алатын ең жаман нәрсе. Адамзат әртүрлілік пен даралық арқылы ғана күшті бола алады. Әрине, кейбір негізгі өсиеттер, өсиеттер баршаға ортақ болуы керек: жақыныңды сүй, ұрлама, өлтірме, аңсау болма... Бірақ стандарт бойынша адамды қалыптастыру – өзіңнің өліміңе дайындалу.

Осының бәрін түсінбей, жасанды интеллект құруды қалай бастауға болады? Бұл жолда бізді еріксіз қайғылы қателіктер мен сәтсіздіктер күтіп тұр. Бірақ бұл идея ең қызық және іскерлердің санасына енді. Бұл іс дамиды деп ойлауымыз керек.

Неғұрлым түсінікті қиындықтар пайда болады.

Егер сіз галактикалық қашықтыққа «тұлғаны таратсаңыз», сізге километрлік өлшемдермен антенналар және жүздеген миллион киловатт қуаты бар таратқыштар жасау керек болады. Бірақ галактикалық саяхаттың бұл әдісін жүзеге асыру үшін тұлғасы денеден, материалдық тасымалдаушыдан бөлініп, байланыс арнасы арқылы ақпарат пакеті түрінде берілуі мүмкін жаңа ғарыштық адамды құру ғана емес, сонымен қатар сондай-ақ қабылдау және беру станцияларын құру (мысалы, радио диапазонында) , оларды (мысалы, автоматты ғарыш аппараттарын пайдалану арқылы) ықтимал бағыттарға (қабылдаушы станцияларды энергиямен қамтамасыз ету үшін, әдетте, кез келген жұлдыздан алыс емес жерде орналасқан) тасымалдау. Бұл жағдайда трансивер станцияларын тасымалдауға болады, бірақ тек технологияны тасымалдауға болады минималды жиынтығықұралдар мен роботтарды тағайындалған жерде өндіруге арналған.

Бірақ бізден ондаған жарық жылы қашықтықта орналасқан жұлдыздарға секундына жүздеген, тіпті мыңдаған шақырым жылдамдықпен станцияларды жеткізу мыңжылдықтар мен ондаған мыңжылдықтарды қажет етеді. Осы уақыт ішінде кәсіпорынның өзіне деген қызығушылық жоғалуы мүмкін.

Соған қарамастан, бұл жол мүмкін болатын шеңберде жатыр.

Ғарыштық адамның жұлдызды саяхатын жүзеге асырудың тағы бір әдісін елестетуге болады: басқа өркениеттермен байланыс арқылы.

Іс жүзінде сапар барысында ақпарат алмасуды орнатуға бүкіл адамзат қатысады. Ол туралы, оның тұрғындары, олардың өмірі туралы басқа әлемнен алынған ақпарат және біздің өміріміз туралы ол жерде берілетін ақпарат бүкіл адамзаттың жұлдыздарға саяхаты болады.

Тағы да сол мәңгілік сұрақ туындайды: басқа өркениеттермен қалай байланысуға болады?

Логикалық жол: өзіңізді жариялаңыз, маяк жасаңыз және қосыңыз, сұрауды алыңыз және байланысты бастаңыз. Егер біз барлық бағытта (мысалы, Галактика жазықтығы бойымен) сәуле шығаратын импульсті радиомаяк жасау идеясынан шығатын болсақ, қуаттылығы миллиард киловатт күн батареяларын пайдаланып Күннен энергия алатын (бағалау). бар болғаны 100 герц жиілік диапазоны бар маякқа қатысты жүзеге асырылды), содан кейін маяктарды іздейтін абоненттерден қашықтықтан іздеу үшін тиісінше диаметрі 1-ден 10-20 километрге дейінгі қабылдау антенналарын жасау қажет болады. бір-елу мың жарық жылына. Өлшемдері шамамен 100-ден 100 километрге дейінгі күн батареяларынан миллиард киловатт қуат алуға болады. Көлемі үлкен, бірақ айтарлықтай көрінеді. Мұндай күн батареяларының дизайнын пленкалы күн батареялары бар ферма платформасы ретінде елестетуге болады.

Егер бізден мыңдаған немесе он мыңдаған жылдар алыстағы өркениеттермен байланыс туралы айтатын болсақ, онда басқа өркениеттермен байланысудың уақыт шеңбері сәйкесінше мыңдаған және он мыңдаған жылдар болады. Енді миллиондаған емес, бірақ әлі де өте ұзақ уақыт.

Қысқа жол болуы мүмкін бе? Мүмкін. Егер кейбір басқа өркениеттер біздің Галактикада байланыс орнатудың осы жолын таңдаса, онда олар өздерінің маяктарын жасап, қосуы мүмкін еді. Бұл бізге осы маяктарды іздеу керек, галактикалық маяктардан сигнал қабылдауға қабілетті қабылдау антенналарын құру керек дегенді білдіреді. Өлшемдері километрлік антенналары бар радиотелескоптар таяу онжылдықтарда Жерге жақын орбиталар мен күн спутниктерінің орбиталарында салынуы мүмкін.

Басқа өркениеттерден сигналдарды қабылдауға кететін уақыт үлкен ғарыштық радиотелескоптарды жасауға кететін уақыт пен маяк сигналдарын іздеуге кететін уақытпен анықталады. Бірақ қайда қарау керек? Мүмкін Галактиканың орталығына жақын, мүмкін Галактиканың спиральды иықтарының ортаңғы сызықтары бойымен, мүмкін глобулярлы жұлдыз шоғырларында, галактикалық жазықтықтың жанында. Немесе планеталық жүйелері бар жұлдыздарға жақын. Қалай болғанда да, бұл мыңдаған немесе миллиондаған жылдар емес, ондаған жылдар болды.

Басқа өркениеттермен байланысудың оңай жолы бар ма?

Басқа өркениет өкілдері Жерде немесе Күн жүйесінде болды (немесе бар ма?) деп есептейік. Оларды қалай табуға болады, олардың қызметінің ізі қандай болуы мүмкін? Олардың трансивер станциялары қайда орналасуы мүмкін?

Мұнда екі іздеу бағыты бар.

Ғарыштық жаратылыстардың өздері, олар қандай болуы мүмкін? Өлшемдері, олардың өмір сүру ерекшеліктері. Оларға тамақтану үшін атмосфера мен органикалық заттар қажет емес шығар, ал кеңістік олардың табиғи мекендеу ортасы ма? Оларды қалай табуға болады? Неге олар бізге хабарласпайды? Осы сұрақтарға жауап іздеу бірінші бағыт болып табылады.

Екінші бағыт олардың байланыс құралдарын іздеумен, саяхатшыларды қабылдау және жіберу станцияларын іздеумен байланысты.

Жұлдыздарға ұшу проблемасы туралы ойлар жұмыстың бірнеше перспективті бағыттарын анықтауға мүмкіндік береді: үлкенірек және үлкенірек радиотелескоптарды жасау, ғарыштық роботтарды жасау, ең көп нәрсені табу үшін маяктардың дизайны мен идеологиясын әзірлеу. тиімді әдісоларды іздеу, жасанды интеллект құру және дамыту мүмкіндіктерін зерттеу, Күн жүйесіндегі басқа өркениеттер үшін байланыс арналарын іздеу. Бұл бағыттар адамзаттың заманауи қажеттіліктеріне толығымен сәйкес келеді.

Жұмыс істейді жасанды интеллектқауіпті салалардағы адамдарды алмастыра алатын, оларды шахталардағы жұмыстан, күнделікті жұмыстардан құтқаратын, су асты әлемін зерттеуде және құрылыста көмектесетін жеткілікті тиімді роботтарды жасау мәселесін шешумен байланысты. Үлкен радиотелескоптардың жасалуы Ғаламның шекарасында да, Галактиканың ортасында да ең тиімді зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді.

Ғылыми фантастика деңгейіндегі мұндай ой толғаулардың мақсаты – алдымызда тұрған ұзақ мерзімді перспективаларды таңдау, ізденіс бағыттарын айқындау, оларды экология мен экономиканың өзекті мәселелерімен салыстыру, оларды ұйымдастыру Жердегі адам өмірі, Ғаламды зерттеудегі бүгінгі қызықты тапсырмалармен және осы талдаудан адамдардың жалпы қаражатын, энергиясын және интеллектін жұмсауға тұрарлық жұмыс бағыттарын анықтайды. Таңдауыңыз бойынша теңдестірілген және ақылға қонымды шешімдер қабылдау үшін мұны істеу керек.

Ал біз ұрпақтарымызға қандай идея мен мақсат қалдырамыз? Тирандардың, авантюристтердің және жай алаяқтардың билікке жақындауына жол бермей ме? Бірақ бұл ежелгі дәуірде де адамдарға түсінікті болды. Рас, әдетте бұл түсінікті жүзеге асыру мүмкін болмады. Таза жер идеясы - өлі өзендерсіз, шөлдерсіз (ормандардың орнына), планетаның тірі денесінде радиациялық тақырларсыз ба? Мұны адамдар 19 ғасырдың аяғында түсінді. Жұлдыздарға самғап, өзге өркениеттермен байланыс іздеу біздің ұрпақтарымызға қалдырған мұрамыз шығар? Бұл идеялар 20 ғасырдағы ғылыми-фантастикалық әдебиетте дүниеге келді. Біздің әлем, біздің Ғалам қалай құрылымдалғанын анықтау үшін - адамзат көптеген ғасырлар бойы осымен айналысты. Немесе бәрі бізге өсиет етілген және біздің міндет адам дамуының уақытша кезеңінде жердегілерге қойылған мақсаттарды жүзеге асыруға тырысу ма?

Адамның Айға ұшуы кітабынан автор Шунейко Иван Иванович

Траекторияның тұрақты көлбеу бұрышымен ұшу Тұрақты гравитациялық өрісте тұрақты көлбеу бұрышы бар траектория бойынша зымыранның қозғалысын ескере отырып, тарту күші, отын шығыны және меншікті импульс қатынастың сызықтық шектелген функциялары деп есептейміз.

«Жұлдыздар үшін шайқас-2» кітабынан. Ғарыштық қақтығыс (I бөлім) автор Первушин Антон Иванович

Траекторияның ауыспалы бұрышымен ұшу Практикалық жағдайларда зымыранның ұшу жолының көлбеу бұрышы уақыт өте өзгереді және меншікті импульстің оңтайлы мәні бүкіл ұшу үшін тұрақты емес. Төменгі меншікті импульс жоғары итеру үшін пайдалы

«Жұлдыздар үшін шайқас-2» кітабынан. Ғарыштық қақтығыс (II бөлім) автор Первушин Антон Иванович

Уақыт бойынша өзгеретін ұшу (2-сынып). Суреттегідей. 31.3, 2-сыныпқа жататын тапсырманы іске қосу уақыты әлдеқайда қарапайымырақ анықталады. с жағдайындағы бірінші және екінші мүмкіндіктер үшін ұшыру уақыттары (31.3-сурет) қазіргі уақытта орбитаның прецессиясына байланысты бірдей емес.

Take Off 2006 кітабынан 12 автор авторы белгісіз

«Гранаттың сыбдыры» кітабынан автор Прищепенко Александр Борисович

«Буранның» бірінші және соңғы ұшуы «Буран» атауын сақтап қалған орбиталық ұшақтың алғашқы ұшу бағдарламасы үш күндік және екі орбиталық нұсқалар бірнеше рет қайта қаралды. Бірінші нұсқаға сәйкес, ерекше қиындықтар жоқ нәрседен туындауы мүмкін

Рицтің баллистикалық теориясы және ғаламның суреті кітабынан автор Семиков Сергей Александрович

«Нұх кемесі» жобасы немесе NASA жұлдыздарға барады 2002 жылы ақпанда өткен Америка ғылымын дамыту қауымдастығы мүшелерінің жыл сайынғы жиналысында NASA өкілі агенттік «ұрпақ кемесі» жіберетінін хабарлады. күн жүйесімен

Ұшу 2008 01-02 кітабынан автор авторы белгісіз

Марсқа «ұшу» бір жылдан кейін басталады. 2007 жылдың 4-тоқсанында басталуы жоспарланған Марсқа адам басқаратын 500 күндік экспериментті («Марс-500» бағдарламасы) имитациялау үшін. еріктілерді тарту жалғасуда.

«Сикорскийдің қанаттары» кітабынан автор Катышев Геннадий Иванович

5.6. Жарылғыш заттар тиелген ұшу. «Қара жесірмен» кездесу Алғашқы табыстар туралы фанфардың тәтті үні астында Нальчикке дайындық басталды. Сынақ тобынан басқа, Әскери-әуе күштерінің ұшағы ол жерге E-9 жинақтарын және алты жүз келіден астам жарылғыш заттарды: консистенциясы бар пластикті жеткізуі керек еді.

TAKE OFF 2011 06 кітабынан автор авторы белгісіз

§ 5.11 Ғарыштық сәулелер – жұлдыздарға жол ... Планета – ақыл бесігі, бірақ бесікте мәңгі өмір сүре алмайсың. ...Адамзат жер бетінде мәңгі қалмайды, бірақ жарық пен ғарышқа ұмтылып, ол әуелі атмосфераның сыртына қорқақ еніп, содан кейін күннің айналасындағы барлық нәрсені жаулап алады.

«Өмір траекториясы» кітабынан [суреттермен] автор Феоктистов Константин Петрович

45 жылдан кейін ұшу! «Қазіргі заманғы авиациялық технологиялар» конструкторлық бюросының бір топ энтузиастары Жаңа жыл алдында Ресей авиациясының тарихын білушілер үшін күтпеген тосын сый дайындады. атындағы ЛИИ тұрғындары. ММ. Громов және оның айналасындағы демалыс ауылдары таң қалдырды

Технология әлеміндегі 100 ұлы жетістік кітабынан автор Зигуненко Станислав Николаевич

АЛҒАШҚЫ ҰШЫ 1910 жылы 3 маусымда Киевте таң атқанда тыныш және бұлтсыз болып шықты. Жеңіл жел соғып тұрды. Бүкіл команда жиналды. BiS-2 ангардан шығарылды. Игорь ұшқыштың орнына отырды. "Байланыс!" Мотор бірден жұмыс істей бастады. Жылытқаннан кейін ұшқыш максималды дроссель берді. Үш адам әрең шыдап тұрды

Жазушының 20013 жылғы No11 «Ұшу» кітабынан

MRJ бір жылдағы алғашқы рейсі Өткен жылы Mitsubishi Aircraft Corporation жасаған алғашқы жапондық аймақтық реактивті ұшақ MRJ бағдарламасына айтарлықтай өзгерістер әкелмеді. 2010 жылдың 15 қыркүйегінде Mitsubishi басшылығы хабарлады

Автордың кітабынан

Алғашқы ұшу «Восток» ғарыш кемесін жасау кезінде біз оны американдықтарға қарағанда тезірек, жылдамырақ жасауға ғана емес (олар ғарыш кемесін жасайтынын хабарлаған болатын), ең бастысы, оны сенімді етуге ұмтылдық. Мәселенің тривиальды тұжырымы. Бірақ бұл қалай болуы мүмкін

Автордың кітабынан

Фоссеттің әлем бойынша ұшуы 2005 жылдың наурыз айында әйгілі американдық кәсіпкер және саяхатшы Стив Фоссет жаңа рекорд орнатқанын білесіздер. Бұрын ол жалғыз өзі жер шарын айналып ұшқан ыстық әуе шары, содан кейін ұшақта 67 сағат 2 минутта солай жасады. Ол қалай

Автордың кітабынан

«Добролёт» ұшуға асығуда 2014 жылы «Аэрофлот» компаниясының арзан әуе компаниясын құру туралы көптен бері ойлаған жоспарлары 10 қазанда «Аэрофлот» компаниялар тобының өзінің арзан авиакомпаниясы болғаны туралы хабарланды . Жаңа отандық

Автордың кітабынан

Анатолий Юртаев: «Бір жыл өтті, ұшу қалыпты!» Angara Airlines басшысы Ан-148 ұшағын пайдалану туралы Шығыс Сібірдегі негізгі аймақтық әуе тасымалдаушылардың бірі Angara Airlines (Eastland компаниялар тобының бөлігі) болғанына бір жыл өтті.

Орналасу процесінде сандар регистрлері мен формулалардағы қателер түзетілді. Оқуға болатын кесте форматында ұсынылған.
Иван Александрович Корзников
Жұлдызаралық ұшулардың шындықтары

Адамдар ұзақ уақыт бойы ғарыш арқылы басқа жұлдыздарға ұшуды, басқа әлемдерге саяхаттауды және жердегі интеллектпен кездесуді армандады. Ғылыми-фантастикалық жазушылар бұл армандарды жүзеге асыруға болатын әртүрлі әдістерді ойлап табуға тырысып, таулар қағазын жазды. Бірақ әзірге бұл жай ғана қиял. Мұндай ұшудың шын мәнінде қандай болуы мүмкін екенін елестетіп көрейік.
Жұлдыздардың арақашықтығы сонша, бір жұлдыздан екінші жұлдызға жарық жылдар бойы тарайды және ол өте жоғары жылдамдықпен қозғалады. бірге =299 793 458 Ханым. Бұл қашықтықтарды өлшеу үшін астрономдар арнайы бірлік – жарық жылын пайдаланады, ол жарық жүріп өткен қашықтыққа тең. 1 жылы: 1 St. жыл = 9.46 10 15метр (бұл шамамен 600 бір рет көбірек өлшемдеркүн жүйесі). Астрономдар оны радиусы бар шарда есептеді 21.2 Күннің айналасында жарық жылдары бар 100 жұлдыздар кіреді 72 жұлдыздық жүйелер (жақын жұлдыздардың қос, үш және т.б. жүйелері). Осы жерден бір жұлдыз жүйесінде орта есеппен кеңістіктің көлемі бар екенін оңай анықтауға болады 539 текше жарық жылдары, ал жұлдыздар жүйелері арасындағы орташа қашықтық шамамен 8.13 жарық жылдары. Нақты қашықтық аз болуы мүмкін - мысалы, Күнге ең жақын жұлдызға, Проксима Центавриге 4.35 St. l, бірақ кез келген жағдайда, жұлдызаралық ұшу кем дегенде бірнеше жарық жылын қамтитын қашықтықты қамтиды. Бұл жұлдызды кеменің жылдамдығынан кем болмауы керек дегенді білдіреді 0.1 c - онда ұшу бірнеше ондаған жылдарға созылады және оны ғарышкерлердің бір буыны жүзеге асыра алады.
Осылайша, жұлдызды кеменің жылдамдығы көбірек болуы керек 30 000 км/с Жердегі технология үшін бұл әлі қол жетпес құндылық - біз мың есе төмен жылдамдықты әрең игердік. Бірақ барлық техникалық мәселелер шешілді делік және біздің жұлдызды кемеде ғарыш кемесін осындай жылдамдыққа дейін жеделдетуге қабілетті қозғалтқыш (фотон немесе басқа) бар. Бізді оның дизайны мен жұмысының егжей-тегжейлері қызықтырмайды, бұл жерде біз үшін бір ғана жағдай маңызды: қазіргі ғылымденелер жүйесінің импульсінің сақталу заңын орындауға негізделген ғарыш кеңістігінде үдеудің бір ғана тәсілін – реактивті қозғалысты біледі. Бұл жерде маңызды нәрсе - мұндай қозғалыспен жұлдызды кеме (және кез келген басқа дене) кеңістікте қозғалады, ондағы барлық нәрселермен физикалық түрде әрекеттеседі.
Фантастикалық жазушылар өздерінің қиялдарында ғарыштың аралық аймақтарын айналып өтіп, ғарыштың бір нүктесінен екіншісіне әртүрлі «гиперғарыштық секірістерді» және «субғарыштық ауысуларды» ойлап тапты, бірақ қазіргі ғылым идеялары бойынша мұның бәрі мүмкін емес. шындықта жүзеге асуы. Қазіргі ғылым табиғатта сақталудың белгілі бір заңдылықтары орындалатынын нық бекітті: импульстің, энергияның, зарядтың сақталу заңы және т.б. Ал «гиперғарыштық секірумен» кеңістіктің белгілі бір аймағында энергия, импульс және физикалық дененің зарядтары жай ғана жоғалады, яғни бұл заңдар орындалмайды. Қазіргі ғылым тұрғысынан бұл мұндай процесті жүзеге асыру мүмкін емес дегенді білдіреді. Ең бастысы, оның не екені мүлдем түсініксіз, бұл «гиперкеңістік» немесе «субкеңістік», бір рет физикалық дененің нақты кеңістіктегі денелермен әрекеттесуін тоқтатады. Шынайы әлемде басқа денелермен өзара әрекеттесуде көрінетін нәрсе ғана бар (шын мәнінде кеңістік - бұл бар денелердің қарым-қатынасы) және бұл мұндай дененің іс жүзінде өмір сүруін тоқтатады дегенді білдіреді - барлық кейінгі салдарлармен. Демек, мұның бәрі де маңызды талқылаудың тақырыбы бола алмайтын жеміссіз қиялдар.
Сонымен, қолданыстағы реактивті қозғалтқыш ғарыш кемесін бізге қажет жарықтандыру жылдамдығына дейін үдетеді және бұл жылдамдықпен ғарыш кеңістігінде бір жұлдыздан екіншісіне жылжиды делік. Мұндай ұшудың кейбір аспектілерін ғалымдар ұзақ уақыт талқылады (, ), бірақ олар негізінен жұлдызаралық ұшудың басқа маңызды аспектілеріне назар аудармай, мұндай қозғалыстың әртүрлі релятивистік әсерлерін қарастырады. Бірақ шындық мынада: ғарыш кеңістігі абсолютті бос емес, ол әдетте жұлдызаралық орта деп аталатын физикалық орта. Оның құрамында атомдар, молекулалар, шаң бөлшектері және басқа физикалық денелер бар. Ал ғарыш кемесі осы денелердің барлығымен физикалық әрекеттесуге мәжбүр болады, бұл мұндай жылдамдықпен қозғалу кезінде проблемаға айналады. Бұл мәселені толығырақ қарастырайық.
Ғарыштық ортадан радио сәулеленуді және ол арқылы жарықтың өтуін бақылай отырып, астрономдар ғарышта газдардың атомдары мен молекулалары бар екенін анықтады: бұл негізінен сутегі атомдары. Н , сутегі молекулалары H 2 (олардың саны атомдармен бірдей Н ), гелий атомдары Жоқ (олар ішінде 6 атомдарынан есе аз Н ), және басқа элементтердің атомдары (көбінесе көміртегі С, оттегі ТУРАЛЫ және азот Н ), оның жалпы сомасы шамамен 1 барлық атомдардың %. Тіпті күрделі молекулалар сияқты CO 2, CH 4, HCN, H 2 O, NH 3, HCOOH және басқалары, бірақ аз мөлшерде (олар атомдардан миллиардтаған есе аз Н ). Жұлдызаралық газдың концентрациясы өте аз және (газ және шаң бұлттарынан алыс) орташа 0,5-0,7 атомдар 1 см 3.
Жұлдызды кеме мұндай ортада қозғалғанда, бұл жұлдыз аралық газ қарсылық көрсетіп, жұлдызды кемені баяулатып, қабықшаларын жойып жіберетіні анық. Сондықтан зиянды пайдаға айналдырып, жұлдыз аралық газды жинайтын (және ол іске қосылған) ramjet қозғалтқышын жасау ұсынылды. 94 % сутегіден тұрады) және оны борттағы антиматерия қорымен жою, осылайша жұлдызды кеменің қозғалысы үшін энергия алады. Авторлардың жобасына сәйкес, жұлдызды кеменің алдында иондаушы көз (кіретін атомдарды иондандыратын электрон немесе фотон сәулесін жасау) және алынған протондарды жұлдызды кеменің осіне қарай бағыттайтын магниттік катушка болуы керек, олар сол жерде. фотонды реактивті ағынды жасау үшін қолданылады.
Өкінішке орай, мұқият зерделеу кезінде бұл жобаның жүзеге асуы мүмкін емес екені белгілі болды. Ең алдымен, иондаушы сәуле электрон бола алмайды (авторлар талап еткендей), электрон шығаратын жұлдызды кеменің өзі оң зарядпен зарядталады және ерте ме, кеш пе осы зарядтың әрекетін бұзады. жұлдыздық жүйелер. Егер сіз фотонды сәулені қолдансаңыз, онда (бірақ электронды сәулеге келетін болсақ) атомдардың фотоионизациясы үшін мәселе шағын көлденең қимаға түседі. Мәселе мынада, атомның фотонмен иондалу ықтималдығы өте аз (сондықтан ауа қуатты лазер сәулелерімен иондалмайды). Ол сандық түрде иондалған атомдар санының фотон ағынының тығыздығына қатынасына тең (бірге түскен фотондар саны) иондану қимасымен сандық түрде көрсетіледі. 1 см 2 секундына). Сутегі атомдарының фотоиондануы фотон энергиясынан басталады 13.6 электронвольт = 2,18·10 -18 J (толқын ұзындығы 91.2 nm) және бұл энергияда фотоиондану қимасы максималды және оған тең 6,3·10 -18см 2 (410-бет). Бұл бір сутегі атомын иондау үшін орташа есеппен қажет дегенді білдіреді 1,6 10 17секундына см 2 фотондар. Сондықтан мұндай иондаушы сәуленің күші орасан зор болуы керек: егер жұлдызды кеме жылдамдықпен қозғалса v содан кейін үшін 1 бір секундқа 1 см 2 бетінің ұшады rv соқтығысатын атомдар, мұнда r - атомдардың концентрациясы, біздің жарыққа жақын қозғалыс жағдайында шама ретімен болады rv=0,7·3·10 10 =2·10 10секундына атомдар 1 см 2. Бұл иондаушы фотондардың ағыны кем болмауы керек дегенді білдіреді n= 2·10 10 / 6,3·10 -18 =3·10 27 1/см 2 с. Мұндай фотондар ағыны тасымалдайтын энергия тең болады e=2,18·10 -18 ·3·10 27 =6,5·10 9Дж/см 2 с.
Сонымен қатар, ғарыш кемесіне сутегі атомдарынан басқа да сонша молекула ұшады H 2 , және олардың иондануы фотон энергиясында жүреді 15.4 eV (толқын ұзындығы 80.4 nm). Бұл ағын қуатын шамамен екі еселеуді қажет етеді және жалпы ағын қуаты болуы керек e=1,3·10 10Дж/см2. Салыстыру үшін Күннің бетіндегі фотон энергиясының ағыны тең екенін көрсетуге болады 6.2 10 3Дж/см 2 с, яғни ғарыш кемесі Күннен екі миллион есе жарқырап тұруы керек.
Фотонның энергиясы мен импульсі қатынасқа байланысты болғандықтан E=rs , онда бұл фотондар ағыны импульске ие болады р=еS/с Қайда С - массалық қабылдау аймағы (шамамен 1000 м 2), ол болады 1,3 10 10 10 7 / 3 10 8 =4,3 10 8Кг·м/с, ал бұл импульс жылдамдыққа қарсы бағытталған және ғарыш кемесін баяулатады. Шындығында, жұлдызды кеменің алдында фотонды қозғалтқыш бар және оны кері бағытта итереді - мұндай итеру алысқа ұшпайтыны анық.
Осылайша, түскен бөлшектердің ионизациясы тым қымбатқа түседі, ал қазіргі ғылым жұлдызаралық газдарды шоғырландырудың басқа әдісін білмейді. Бірақ мұндай әдіс табылса да, рамжеттік қозғалтқыш бәрібір өзін-өзі ақтамайды: Зенгер де (112-бет) рамжеттік фотонды реактивті қозғалтқыштың итеру күші шамалы екенін және оны зымыранның жоғары жылдамдығымен жеделдету үшін қолдануға болмайтынын көрсетті. жеделдету. Шынында да, түскен бөлшектердің (негізінен сутегі атомдары мен молекулалары) жалпы ағыны болады. dm=3m p Srv=3 1,67 10 -27 10 7 2 10 10 =10 -9кг/с. Жойылғаннан кейін бұл масса максимум шығарады W=mc 2 = 9 10 7Дж/с, ал егер бұл энергияның барлығы фотонды реактивті ағынның пайда болуына жұмсалса, онда жұлдызды кеменің секундына импульсінің ұлғаюы болады. dr=W/c=9·10 7 /3·10 8 =0,3Кг м/с, бұл итеру күшіне сәйкес келеді 0.3 Ньютон. Шамамен бірдей күшпен кішкентай тышқан жерді басады, ал тау тышқанды дүниеге әкелді. Сондықтан жұлдызаралық ұшулар үшін ramjet қозғалтқыштарын жобалаудың мағынасы жоқ.

Жоғарыда айтылғандардан жұлдыз аралық ортаның келетін бөлшектерін бұру мүмкін болмайтыны және жұлдызды кеме оларды денесімен қабылдауға мәжбүр болатыны шығады. Бұл жұлдызды кеменің дизайнына қойылатын кейбір талаптарға әкеледі: оның алдында негізгі корпусты ғарыштық бөлшектер мен радиацияның әсерінен қорғайтын экран (мысалы, конустық қақпақ түрінде) болуы керек. Ал экранның артында жылу оқшаулағыш арқалықтары бар жұлдыз кемесінің негізгі корпусына бекітілген экраннан жылуды кетіретін (және сонымен бірге екінші экран ретінде қызмет ететін) радиатор болуы керек. Мұндай дизайнның қажеттілігі түскен атомдардың кинетикалық энергиясының жоғары болуымен түсіндіріледі, олар экранға терең еніп, оның ішінде тежеліп, бұл энергияны жылу түрінде таратады; Мысалы, ұшу жылдамдығында 0,75 c сутегі протонының энергиясы шамамен болады 500 MeV – ядролық физика бірліктерде, ол сәйкес келеді 8·10 -11 J. Ол экранға бірнеше миллиметр тереңдікке еніп, бұл энергияны экран атомдарының тербелістеріне береді. Ал мұндай бөлшектер ұшады 2 10 10атомдар және секундына бірдей сутегі молекулаларының саны 1 см 2, яғни секунд сайын 1 2 см экран беті жеткізіледі 4.8 Дж энергия жылуға айналады. Бірақ мәселе ғарышта бұл жылуды қоршаған кеңістікке электромагниттік толқындар шығару арқылы ғана жоюға болады (ол жерде ауа немесе су жоқ). Бұл экран термиялық күйге дейін қызады дегенді білдіреді электромагниттік сәулеленутүскен бөлшектерден келетін қуатқа тең болмайды. Дененің электромагниттік энергиясының жылулық сәулеленуі Стефан-Больцман заңымен анықталады, оған сәйкес секундына шығарылатын энергия 1 см 2 беті тең q=sТ 4 Қайда с=5,67·10 -12Дж/см 2 К 4 Стефан тұрақтысы, және Т - дене бетінің температурасы. тепе-теңдікті орнату шарты болады sТ 4 =Q Қайда Q - кіріс қуат, яғни экран температурасы болады T=(Q/s) 1/4 . Осы формулаға сәйкес мәндерді ауыстырсақ, экран температураға дейін қызады 959 o K = 686 o C. Жоғары жылдамдықта бұл температура одан да жоғары болатыны анық. Бұл, мысалы, экранды алюминийден жасауға болмайтынын білдіреді (оның балқу температурасы тек қана 660 o C) және ол жұлдызды кеменің негізгі корпусынан жылу оқшауланған болуы керек - әйтпесе тұрғын бөлмелер қолайсыз жылы болады. Ал экранның жылу режимін жеңілдету үшін үлкен радиациялық беті бар радиаторды бекіту қажет (алюминийден жасалуы мүмкін), мысалы, бойлық және көлденең қабырғалардың ұялы жүйесі түрінде, ал көлденең қабырғалар бір уақытта тірі бөліктерді экранға түсетін фрагменттерден және радиациялық бөлшектерден қорғайтын қосалқы экрандар ретінде қызмет етеді және т.б.

Бірақ атомдар мен молекулалардан қорғау жұлдызаралық ұшудың басты мәселесі емес. Жұлдыздардан жарықтың жұтылуын бақылай отырып, астрономдар жұлдыз аралық кеңістікте шаңның айтарлықтай мөлшері бар екенін анықтады. Жарықты қатты шашыратып, жұтатын мұндай бөлшектердің өлшемдері болады 0.1-1 микрон және тапсырыстың массасы 10 -13 g, ал олардың концентрациясы атомдардың концентрациясынан әлдеқайда аз және шамамен тең r=10 -12 1/см 3 Олардың тығыздығына қарай ( 1 г/см 3) және сыну көрсеткіші ( n=1.3 ) олар негізінен қатты көміртек пен металл бөлшектерінің қоспасы бар мұздатылған ғарыштық газдардан (сутегі, су, метан, аммиак) тұратын қарлы түйіршіктер. Құрамы бірдей кометалардың ядролары солардан пайда болғанға ұқсайды. Бұл өте бос құрылымдар болуы керек болса да, жарыққа жақын жылдамдықта олар үлкен зиян келтіруі мүмкін.
Мұндай жылдамдықтарда релятивистік әсерлер күшті түрде көріне бастайды және релятивистік аймақтағы дененің кинетикалық энергиясы өрнекпен анықталады.

Көріп отырғанымыздай, дененің энергиясы v жарық жылдамдығына с жақындаған сайын күрт артады: Демек, жылдамдықта 0.7 бір түйір шаңмен m=10 -13 g кинетикалық энергияға ие 3.59 J (1-кестені қараңыз) және оны экранға соғу ондағы шамамен жарылыспен тең 1 мг тротил. Жылдамдықпен 0.99 бұл шаңның бір бөлігі энергияға ие болады 54.7 Макаров тапаншасынан атылған оқтың энергиясымен салыстыруға болатын J ( 80 J). Мұндай жылдамдықтарда экран бетінің әрбір шаршы сантиметріне жиілігі бар оқтар (және жарылғыштар) үздіксіз атылады. 12 минутына ату. Бірнеше жыл ұшу кезінде ешбір экран мұндай әсерге төтеп бере алмайтыны анық.

1-кесте Энергия коэффициенттері

0.1 4,73 4,53 10 14 1,09 10 5 0.2 19.35 1.85 10 15 4,45 10 5 0.3 45,31 4,34 10 15 1.04 10 6 0.4 85,47 8,19 10 15 1,97 10 6 0.5 145,2 1,39 10 16 3.34 10 6 0.6 234,6 2,25 10 16 5.40 10 6 0.7 375,6 3,59 10 16 8,65 10 6 0.8 625,6 5,99 10 16 1,44 10 7 0.9 1214 1,16 10 17 2,79 10 7 0.99 5713 5,47 10 17 1.31 10 8 0.999 20049 1,92 10 18 4,62 10 8

v/c	1/(1-v 2 /c 2) 1/2	Е б	Қ	Т
1.005
1.020
1.048
1.091
1.155
1.25
1.40
1.667
2.294
7.089
22.37

Белгілері: E r - протонның кинетикалық энергиясы МэВ TO - 1 кг заттың кинетикалық энергиясы Дж Т - тонна тротилдегі килограммның тротил эквиваленті.

Бөлшектердің бетке соғылуының салдарын бағалау үшін осы мәселелер бойынша сарапшы Ф.Уиппл ұсынған формуланы қолдануға болады (134-бет), оған сәйкес пайда болған кратердің өлшемдері

Қайда г - экрандық заттың тығыздығы, Q - оның меншікті балқу жылуы.

Бірақ бұл жерде біз шаң бөлшектерінің экран материалына мұндай жылдамдықта қалай әсер ететінін білмейміз. Бұл формула төмен соққы жылдамдықтары үшін жарамды (тәртібі бойынша 50 км/с немесе одан аз) және соққының жарыққа жақын жылдамдығында соққы мен жарылыс физикалық процестері мүлдем басқаша және әлдеқайда қарқынды жүруі керек. Релятивистік әсерлер мен шаң түйіршігі материалының үлкен инерциясы салдарынан жарылыс кумулятивтік жарылыс сияқты экранға терең бағытталады және әлдеқайда тереңірек кратердің пайда болуына әкеледі деп болжауға болады. Берілген формула жалпы энергетикалық қатынастарды көрсетеді және оны әсер ету нәтижелерін бағалау үшін және жарыққа жақын жылдамдықтар үшін қолайлы деп есептейміз.
Шамасы, экран үшін ең жақсы материал - титан (төмен тығыздығы мен физикалық сипаттамаларына байланысты), ол үшін г=4.5 г/см 3 және Q=315 КДж/Кг, бұл береді

г=0,00126· Е 1/3 метр

Сағат v=0.1 c аламыз Е=0.045 Дж және г=0,00126·0,356=0,000448 m= 0.45 мм. Оны өткеннен кейін табу оңай 1 жарық жылында жұлдыздар экраны кездеседі n=rs=10 -12 ·9,46·10 17 =10 6әрбір см 2 үшін шаң дақтары және әрбір 500 шаң бөлшектері қабатты жояды 0.448 мм экран. Сонымен кейін 1 жарық жылдарында экран қалыңдығына қарай жойылады 90 см, мысалы, Proxima Centauri-ге (тек сонда) ұшу үшін экранның қалыңдығы шамамен болуы керек. 5 метр және массасы шамамен 2.25 мың тонна. Жоғары жылдамдықта жағдай одан да нашар болады:

Кесте 2 Қалыңдығы X титан, өшірілетін 1 жеңіл жыл саяхаты

0.1 0.448 0.9 0.2 0.718 3.66 0.3 0.955 9.01 0.4 1.178 16.4 0.5 1.41 27.6

v/c	Е	гмм	Xм
0.045
0.185
0.434
0.818
1.39

. . .

Көріп отырғанымыздай, қашан v/c >0.1 экранның рұқсат етілмейтін қалыңдығы (ондаған және жүздеген метр) және массасы (жүздеген мың тонна) болуы керек. Шын мәнінде, онда ғарыш кемесі негізінен осы экран мен жанармайдан тұрады, бұл бірнеше миллион тоннаны қажет етеді. Осы жағдайларға байланысты мұндай жылдамдықпен ұшу мүмкін емес.

Ғарыштық шаңның қарастырылған абразивті әсері жұлдыз аралық ұшу кезінде жұлдызды кеме ұшырайтын әсерлердің барлық ауқымын іс жүзінде жоймайды. Жұлдызаралық кеңістікте шаң түйіршіктері ғана емес, сонымен қатар басқа көлемдегі және массалық денелер де болатыны анық, бірақ астрономдар оларды тікелей бақылай алмайды, өйткені олардың өлшемдері үлкен болғанымен, олардың өздері кішірек, сондықтан олар жасамайды. жұлдыз жарығын жұтуға айтарлықтай үлес (бұрын талқыланған шаң түйіршіктерінің көрінетін жарықтың толқын ұзындығы бойынша өлшемі бар, сондықтан оны қатты сіңіріп, шашыратады, және олардың саны өте көп, сондықтан астрономдар негізінен оларды бақылайды ).
Бірақ біз Күн жүйесінде, соның ішінде Жерге жақын жерде байқайтын денелерден терең кеңістіктегі денелер туралы түсінік ала аламыз. Шынында да, өлшеулер көрсеткендей, күн жүйесі көрші жұлдыздарға қатысты шамамен Вега бағытында жылдамдықпен қозғалады. 15.5 км/с, яғни әрбір секунд сайын оның мазмұнымен бірге ғарыш кеңістігінің жаңа көлемін сыпырып алады. Әрине, Күннің жанындағы барлық заттар сырттан келген жоқ; Бірақ астрономдар бір емес, бірнеше рет бақылаған, мысалы, жұлдызаралық кеңістіктен келген кейбір кометалардың ұшуын және сол жерге қайта ұшқан. Бұл ол жерде өте үлкен денелер (салмағы миллиондаған және миллиардтаған тонна) бар дегенді білдіреді, бірақ олар өте сирек кездеседі. Ол жерде кез келген дерлік массаның денелері кездесуі мүмкін екені анық, бірақ әртүрлі ықтималдықпен. Ал жұлдызаралық кеңістікте әртүрлі денелердің кездесу ықтималдығын бағалау үшін мұндай денелердің массасы бойынша таралуын табу керек.
Ең алдымен, денелер күн жүйесінде болғанда олармен не болатынын білу керек. Бұл сұрақты астрофизиктер жақсы зерттеді және олар Күн жүйесіндегі өте үлкен емес денелердің өмір сүру ұзақтығы өте шектеулі екенін анықтады. Осылайша, кішігірім бөлшектер мен массасы аз шаң бөлшектері 10 -12 g жарық ағындары мен Күннен протондар арқылы күн жүйесінен жай ғана итеріледі (кометалардың құйрықтарынан көруге болады). Үлкенірек бөлшектер үшін нәтиже керісінше болады: Пойнтинг-Робертсон эффектісі деп аталатын әсердің нәтижесінде олар Күнге қарай құлайды, шамамен бірнеше ондаған мың жылдар бойы спираль түрінде оған қарай біртіндеп түседі.
Бұл Күн жүйесінде байқалатын спорадик бөлшектер мен микрометеориттер (өзінің метеорлық жаңбырларға қатысы жоқ) оған қоршаған кеңістіктен енгенін білдіреді, өйткені оның осы типтегі бөлшектері әлдеқашан жоғалып кеткен. Демек, қажетті тәуелділікті күн жүйесінің өзіндегі спорадикалық бөлшектерді бақылаудан табуға болады. Мұндай бақылаулар ұзақ уақыт бойы жүргізіліп, зерттеушілер ғарыштық денелердің масса бойынша таралу заңының нысаны бар деген қорытындыға келді (,) N(M)=N 0 /M i Массадағы спорадикалық метеорлар үшін тікелей өлшеулер 10 -3 бұрын 10 2 g (127-бет) массасы артық метеорлардың ағынының тығыздығы үшін берілген. М грамға тәуелділік

F( М)=Ф(1)/ М 1.1

Бұл мәселе бойынша ең сенімді нәтижелер ғарыш аппараттарының беттерінде пайда болған микрократерлерді өлшеуден алынды (195-бет), олар да береді к=1.1 бастап массалық диапазонында 10 -6 бұрын 10 5 d) Кіші массалар үшін бұл үлестіру олар үшін де орындалады деп болжауға болады. Бөлшек ағынының шамасы үшін массивтірек 1 Г әртүрлі өлшемдерқұндылықтарды беріңіз 10 -15 1) 2·10 -14 1/м 2 с, ал ағынның шамасы денелердің кеңістіктік тығыздығына қатынасы арқылы байланысты болғандықтан Ф=rv , онда осы жерден массасы артық денелердің кеңістіктегі концентрациясын табуға болады М формуласымен беріледі

r( М)=r 1 /М 1.1

параметр қайда r 1 Спорадикалық метеор бөлшектерінің орташа жылдамдығын алу арқылы табуға болады v=15 км/с (П. Миллман өлшемдерінен көрініп тұрғандай), содан кейін r 1 =Ф(1)/vорташа тең болып шығады 5·10 -25 1/см 3.
Алынған үлестірімнен біз массалары үлкен бөлшектердің концентрациясын таба аламыз 0.1 g орташа алғанда тең r(0.1)=r 1· (10) · 1,1=6,29 · 10 -24 1/см 3, бұл жолда дегенді білдіреді 1 жұлдызды кемесі жарық жылын кездестіреді 1 см 2 беті n=rs=5,9·10 -6жалпы ауданы бар бөлшектер С=100 m 2 = 10 6 см 2 кем болмайды 5 бөлшектер массасы көбірек 0.1 g жұлдызды кеменің барлық көлденең қимасы бойынша. Және әрбір осындай бөлшек v=0.1 c энергиясы көбірек 4,53 10 10 J, бұл жинақталған жарылысқа тең 11 тонна тротил. Экран бұған төтеп бере алса да, бұдан былай болады: бөлшек экранның дәл ортасына соғуы екіталай болғандықтан, жарылыс сәтінде жұлдызды өзінің масса центріне айналдыратын күш пайда болады. . Біріншіден, ол ұшу бағытын аздап өзгертеді, екіншіден, ғарыш кемесін бұрып, оның жағын бөлшектердің келе жатқан ағынына ұшыратады. Және олар жұлдызды кемені тез бөлшектеп тастайды, ал егер бортында антиматериялық қорлар болса, онда бәрі жойылу жарылыстарымен (немесе бір үлкен жарылыспен) аяқталады.
Кейбір авторлар қауіпті метеориттен құтылуға болады деп үміттенеді. Жарықтандыру жылдамдығында оның қандай болатынын көрейік v=0.1 в. Метеорит салмағы 0.1 g шамамен өлшемі бар. 2 мм және энергия эквиваленті 10.9 тонна тротил. Жұлдыздық кемені соғу өлімге әкелетін жарылысқа әкеледі және сіз оны айналып өтуге тура келеді. Жұлдызды кеменің радары осындай метеоритті қашықтықтан анықтай алады деп есептейік. X=1000 км - бұл қалай жасалатыны белгісіз, бірақ бір жағынан радар өз функциясын орындау үшін экранның алдында, ал екінші жағынан жойылып кетпеу үшін экранның артында болуы керек. кіретін бөлшектердің ағыны арқылы.
Бірақ уақыт өте келе делік t = x/v = 0.03 секундтан кейін жұлдызды кеме реакция жасап, қашықтықты ауытқуы керек сағ= 5 м (жұлдызды кеменің диаметрін санау 10 метр). Бұл оның көлденең бағытта жылдамдыққа ие болуы керек дегенді білдіреді u=y/t - уақыт өте келе қайтадан т , яғни оның үдеуі кем болмауы керек a=y/t 2 = 150 м/с 2 . Бұл жеделдету 15 қалыптыдан есе көп, және экипаждың ешқайсысы және ғарыш кемесінің көптеген құралдары оған төтеп бере алмайды. Ал егер жұлдызды кеменің массасы шамамен болса 50 000 тонна болса, онда бұл күш қажет болады F=am= 7,5 10 9Ньютон. Секундтың мыңнан бір бөлігін құрайтын мұндай күшті жұлдызды кемеде күшті жарылыс жасау арқылы ғана алуға болады: химиялық жарылыс кезінде үлкен дәрежедегі қысым алынады. 10 5 атмосфера = 10 10 Ньютон/м 2 және ол ғарыш кемесін бүйіріне бұра алады. Яғни, жарылысты болдырмау үшін ғарыш кемесін жару керек...
Осылайша, ғарыш кемесін жарықтан төмен жылдамдыққа дейін жеделдету мүмкін болса да, ол соңғы мақсатына жете алмайды - оның жолында тым көп кедергілер болады. Демек, жұлдызаралық ұшулар тек тапсырыс бойынша айтарлықтай төмен жылдамдықпен жүзеге асырылуы мүмкін 0.01 с немесе одан аз. Бұл басқа әлемдердің отарлануы баяу қарқынмен жүруі мүмкін дегенді білдіреді, өйткені әрбір ұшу жүздеген және мыңдаған жылдарға созылады және бұл үшін басқа жұлдыздарға өз бетінше өмір сүретін және дами алатын үлкен адамдардың колонияларын жіберу қажет болады. Мұздатылған сутегінен жасалған шағын астероид осындай мақсатқа сай болуы мүмкін: оның ішінде ғарышкерлер өмір сүретін қолайлы көлемдегі қала салынуы мүмкін, ал астероид материалының өзі термоядролық электр станциясы мен қозғалтқыш үшін отын ретінде пайдаланылуы мүмкін. Қазіргі ғылым терең кеңістікті зерттеудің басқа жолдарын ұсына алмайды.
Мұның барлығында бір ғана оң аспект бар: агрессивті шетелдіктер ордасының шабуылы Жерге қауіп төндірмейді - бұл өте күрделі мәселе. Бірақ монетаның екінші жағы - алдағы бірнеше ондаған мың жыл ішінде «ойдағы бауырлар» бар әлемдерге жету мүмкін емес. Сондықтан шетелдіктерді анықтаудың ең жылдам жолы - радиосигналдарды немесе басқа да сигналдарды пайдалана отырып, байланыс орнату.

Библиография

1. Новиков И.Д. Салыстырмалылық теориясы және жұлдызаралық ұшулар – М.: Білім, 1960 ж
2. Перелман Р.Г. Ғарышты игерудің мақсаттары мен жолдары – М.: Наука, 1967
3. Перельман Р.Г. Галактикалық кемелердің қозғалтқыштары – М.: ред. КСРО ҒА, 1962 ж
4. Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Сыртқы ресурстар және астронавтика – М.: Атомиздат, 1976 ж
5. Зенгер Е., Фотонды ракеталардың механикасы туралы – М.: ред. Шетел әдебиеті, 1958 ж
6. Закиров У.Н. Релятивистік ғарыштық ұшулар механикасы – М.: Наука, 1984 ж
7. Аллен К.В. Астрофизикалық шамалар – М.: Мир, 1977
8. Мартынов Д.Я. Жалпы астрофизика курсы – М.: Наука, 1971 ж
9. Физикалық шамалар (Анықтамалық) – М.: Энергоатомиздат, 1991 ж.
10. Бурдаков В.П., Сигель Ф.Ю. Космонавтиканың физикалық негіздері (ғарыш физикасы) – М.: Атомиздат, 1974 ж.
11. Спитцер Л. Жұлдыздар арасындағы кеңістік – М.: Мир, 1986.
12. Лебединец В.М. Атмосфераның жоғарғы қабатындағы аэрозоль және ғарыштық шаң – Л.: Гидрометеоиздат, 1981 ж.
13. Бабажанов П.Б. Метеорлар және оларды бақылау – М.: Наука, 1987 ж
14. Акишин А.И., Новиков Л.С. Әсер қоршаған ортағарыш аппараттарының материалдары бойынша – М.: Білім, 1983 ж

__________________________________________________ [мазмұны]

Internet Explorer 1024X768 үшін оңтайландырылған
орта шрифт өлшемі
Семеновтің дизайны

2016 жылдың 12 сәуірінде атақты британдық физик Стивен Хокинг пен ресейлік кәсіпкер және филантроп Юрий Милнер жобаны қаржыландыруға 100 миллион доллар бөлетінін жариялады. Серпінді Starshot. Жобаның мақсаты Альфа Центавриге жұлдызаралық ұшуды жүзеге асыра алатын ғарыш аппараттарын жасау технологияларын әзірлеу болды.

Мыңдаған ғылыми-фантастикалық романдар планетамыздың орбитасынан (сирек, Жер бетінен) жұлдызаралық ұшуға кететін шағын (немесе үлкен) қаланың өлшеміндегі алып фотонды жұлдызды кемелерді сипаттайды. Бірақ жоба авторларының айтуынша, Серпінді Starshot, бәрі мүлде басқаша болады: әлдебір жылдың айтулы күнінде бір-екі емес, жүздеген және мыңдаған шағын ғарыш кемелері тырнақтай және салмағы 1 г болатын ең жақын жұлдыздардың бірі Альфа Центавриге ұшырылады. Және олардың әрқайсысында ауданы 16 м 2 болатын жұқа күн желкені болады, ол ғарыш кемесін алға - жұлдыздарға қарай үнемі өсетін жылдамдықпен апарады.

«Жұлдыздарға ату»

Жобаның негізі Серпінді StarshotСанта-Барбара университетінің физика профессоры Филипп Любиннің «Жұлдызаралық ұшу жоспары» мақаласы болды ( Жұлдызаралық ұшуға арналған жол картасы). Жобаның басты мақсаты – болашақ ұрпақтың өмір бойы, яғни ғасырлар емес, ондаған жылдар ішінде жұлдызаралық ұшуларды мүмкін ету.

Бағдарлама туралы ресми хабарландырудан кейін бірден StarshotЖоба авторлары түрлі саладағы ғалымдар мен техникалық мамандардың сын толқынына ұшырады. Сыни сарапшылар бағдарлама жоспарындағы көптеген қате бағалаулар мен жай ғана «бос жерлерді» атап өтті. Кейбір ескертулер ескерілді және бірінші итерацияда ұшу жоспары аздап түзетілді.

Сонымен, жұлдызаралық зонд электронды модулі бар ғарыштық желкенді қайық болмақ StarChipсалмағы 1 г, ауданы 16 м 2, қалыңдығы 100 нм және массасы 1 г болатын күн желкенімен байланыстырылған жұлдызаралық саяхат мыңжылдықтарға созылмайтын жылдамдыққа дейін осындай жеңіл құрылым. Сондықтан жобаның басты ерекшелігі StarShot- бұл қуатты пайдалану арқылы үдеткіш лазерлік сәулелену, ол желкенге назар аударады. Любин 50–100 ГВт лазер сәулесінің қуатымен үдеу шамамен 30 000 г болады, ал бірнеше минуттан кейін зонд жарықтың 20% жылдамдығына жетеді деп есептейді. Альфа Центавриге ұшу шамамен 20 жылға созылады.

Жауабы жоқ сұрақтар: сын толқыны

Филипп Любин өз мақаласында жоспардың тармақтарына сандық баға береді, бірақ көптеген ғалымдар мен мамандар бұл деректерге өте сыни көзқараспен қарайды.

Әрине, мұндай өршіл жобаны әзірлеу Серпінді Starshot, бұл көп жылдық жұмысты талап етеді және 100 миллион доллар мұндай ауқымдағы жұмыс үшін соншалықты үлкен сома емес. Бұл әсіресе жердегі инфрақұрылымға қатысты – лазерлік эмитенттердің кезеңдік массиві. Мұндай қуаттылықты (50–100 ГВт) орнату орасан зор энергияны қажет етеді, яғни жақын жерде кем дегенде оншақты ірі электр станциясын салу қажет. Сонымен қатар, бірнеше минут ішінде эмитенттерден үлкен жылу мөлшерін алып тастау қажет болады және мұны қалай жасау керектігі әлі толық түсініксіз. Жобада осындай жауапсыз сұрақтар бар Серпінді Starshotүлкен сома, бірақ әзірге жұмыс енді ғана басталды.

«Біздің жобаның ғылыми кеңесіне әртүрлі саладағы жетекші сарапшылар, ғалымдар мен инженерлер, соның ішінде екі Нобель сыйлығының лауреаты кіреді», - дейді Юрий Милнер. – Мен бұл жобаның орындылығы туралы өте салмақты бағаларды естідім. Бұл ретте біз, әрине, ғылыми кеңесіміздің барлық мүшелерінің бірлескен тәжірибесіне сүйенеміз, бірақ сонымен бірге біз кеңірек ғылыми талқылауға ашықпыз».

Жұлдызды желкендердің астында

Жобаның негізгі бөлшектерінің бірі - күн желкені. Түпнұсқа нұсқада желкеннің ауданы бастапқыда тек 1 м 2 болды, сондықтан лазерлік сәулелену өрісінде жеделдету кезінде қыздыруға төтеп бере алмады. Жаңа нұсқада ауданы 16 м2 желкенді пайдаланады, сондықтан жылу режимі өте ауыр болса да, алдын ала бағалау бойынша, желкенді ерітпейді немесе жоймайды. Филипп Любиннің өзі жазғандай, желкеннің негізі ретінде металдандырылған жабындарды емес, толық диэлектрлік көп қабатты айналарды пайдалану жоспарлануда: «Мұндай материалдар орташа шағылысу коэффициентімен және өте төмен сіңірумен сипатталады. Айталық, талшықты оптикаға арналған оптикалық көзілдірік жоғары жарық ағындарына арналған және қалыңдығы 1 микронға шамамен жиырма триллионнан бір бөлігін сіңіреді». Қалыңдығы 100 нм желкенді диэлектриктен жақсы шағылысу коэффициентіне жету оңай емес, бұл толқын ұзындығынан әлдеқайда аз. Бірақ жоба авторлары теріс сыну көрсеткіші бар метаматериалдың моноқабаттары сияқты жаңа тәсілдерді қолдануға үміттенеді.

Күн желкені

Жобаның негізгі элементтерінің бірі - ауданы 16 м2 және массасы небәрі 1 г болатын күн желкені желкеннің материалы - түсетін жарықтың 99,999% көрсететін көп қабатты диэлектрлік айналар (алдын ала есептеулер бойынша, бұл). 100 ГВт лазерлік сәулелену өрісінде желкеннің еруін болдырмау үшін жеткілікті болуы керек). Желкеннің қалыңдығын шағылған жарықтың толқын ұзындығынан кішірек етуге мүмкіндік беретін неғұрлым перспективалы тәсіл желкеннің негізі ретінде теріс сыну көрсеткіші бар метаматериалдың моноқабатын пайдалану болып табылады (мұндай материалда сонымен қатар наноперфорация бар, бұл оның массасын одан әрі азайтады). Екінші нұсқа - жоғары шағылыстыру коэффициенті бар материалды емес, жұтылу коэффициенті төмен (10 −9), мысалы, жарық бағыттағыштарына арналған оптикалық материалдар.

«Сонымен қатар, диэлектрлік айналардың шағылысу толқын ұзындығының тар диапазонына реттелетінін ескеру керек және зонд жылдамдағанда, Доплер эффектісі толқын ұзындығын 20% -дан астамға ауыстырады», - дейді Любин. - Біз мұны ескердік, сондықтан рефлектор радиациялық өткізу қабілеттілігінің шамамен жиырма пайызына реттеледі. Біз осындай рефлекторларды құрастырдық. Қажет болса, өткізу қабілеттілігі үлкен рефлекторлар да қол жетімді».

Лазерлік машина

Ғарыш кемесінің негізгі электр станциясы жұлдыздарға ұшпайды - ол Жерде орналасады. Бұл 1×1 км өлшемді лазерлік сәуле шығарғыштардың жер бетіндегі фазалық массиві. Лазердің жалпы қуаты 50-ден 100 ГВт-қа дейін болуы керек (бұл 10–20 Красноярск су электр станцияларының қуатына тең). Толқын ұзындығы 1,06 мкм сәулеленуді көптеген миллиондаған километрге дейінгі қашықтықта диаметрі бірнеше метр нүктеге дейін шоғырландыру үшін фазалауды (яғни әрбір жеке эмитенттегі фазаларды өзгерту) пайдалану болжанады. максималды фокустау дәлдігі 10 −9 радиан). Бірақ мұндай фокустауға турбулентті атмосфера айтарлықтай кедергі келтіреді, ол сәулені шамамен доға секундының (10-5 радиан) мөлшеріндегі нүктеге айналдырады. Атмосфералық бұрмаланулардың орнын толтыратын адаптивті оптиканың (AO) көмегімен төрт дәрежелі жақсартуларға қол жеткізіледі деп күтілуде. Ең жақсы жүйелерҚазіргі телескоптардағы адаптивті оптика бұлыңғырлықты доғаның 30 миллисекундқа дейін азайтады, яғни жоспарланған мақсатқа дейін шамамен екі жарым реттік шама қалды. «Шағын ауқымды атмосфералық турбуленттілікпен күресу үшін фазалық массив өте кішкентай элементтерге бөлінуі керек, біздің толқын ұзындығы үшін сәуле шығару элементінің өлшемі 20-25 см-ден аспауы керек», - деп түсіндіреді Филипп Любин. – Бұл кем дегенде 20 миллион эмитент, бірақ мұндай сан мені қорқытпайды. Үшін кері байланысАО жүйесінде біз зондта да, аналық кемеде де, атмосферада да көптеген анықтамалық көздерді - маяктарды пайдалануды жоспарлап отырмыз. Сонымен қатар, біз зондтың нысанаға жету жолын қадағалаймыз. Біз сондай-ақ жұлдыздарды келген кезде зондтан сигнал алған кезде массивтің фазасын реттеу үшін қалқыма ретінде пайдаланғымыз келеді, бірақ сенімді болу үшін зондты қадағалаймыз ».

Келу

Бірақ содан кейін зонд Alpha Centauri жүйесіне келіп, жүйенің айналасын және планетаны (бар болса) суретке түсірді. Бұл ақпарат қандай да бір түрде Жерге берілуі керек және зондтың лазерлік таратқышының қуаты бірнеше ваттпен шектеледі. Ал бес жылдан кейін бұл әлсіз сигналжұлдыздарды радиация фонынан оқшаулай отырып, Жерде қабылдануы керек. Жоба авторларының айтуынша, зонд нысанаға қарай маневр жасайды, желкен Френель линзасына айналады, зонд сигналын Жер бағытына бағыттайды. Идеал фокустауы және идеалды бағдары бар идеалды линза 1 Вт сигналды 10 13 Вт изотропты эквивалентке дейін күшейтеді деп есептеледі. Бірақ бұл сигналды жұлдыздан анағұрлым күшті (13–14 дәрежелі!) сәулелену фонында қалай қарастыруға болады? «Жұлдыздан түсетін жарық өте әлсіз, өйткені біздің лазердің ені өте кішкентай. Тар сызық өңді азайтудың негізгі факторы болып табылады, дейді Любин. - Жұқа қабықшалы дифракциялық элемент негізінде желкеннен Френель линзасын жасау идеясы өте күрделі және мұны қалай дұрыс жасау керектігін түсіну үшін көп алдын ала жұмысты қажет етеді. Бұл тармақ шын мәнінде біздің жобалық жоспарымыздың негізгілерінің бірі болып табылады».

Жұлдызаралық ұшу – ғасырлар емес, ондаған жылдар

Юрий Милнер ,
ресейлік кәсіпкер және филантроп,
Breakthrough Initiatives негізін қалаушы:

Соңғы 15 жылда үш технологиялық бағытта айтарлықтай революциялық жетістіктер болды: электронды компоненттерді миниатюризациялау, материалдардың жаңа буынын жасау, сонымен қатар құнының төмендеуі және лазерлік қуаттың артуы. Осы үш тенденцияның үйлесімі наноспутникті релятивистік жылдамдыққа дерлік жеделдетудің теориялық мүмкіндігіне әкеледі. Бірінші кезеңде (5–10 жыл) біз бұл жобаның қаншалықты мүмкін екендігін түсіну үшін тереңірек ғылыми және инженерлік зерттеу жүргізуді жоспарлап отырмыз. Жобаның веб-сайтында 20-ға жуық күрделі техникалық мәселелердің тізімі бар, оларды шешпей біз алға жылжи алмаймыз. Бұл түпкілікті тізім емес, ғылыми кеңестің пікіріне сүйене отырып, жобаның бірінші кезеңінде мотивация жеткілікті деп есептейміз. Мен жұлдызды желкен жобасы сарапшылар тарапынан елеулі сынға ұшырайтынын білемін, бірақ менің ойымша, кейбір сыни сарапшылардың позициясы біз шынымен ұсынып отырған нәрсені толығымен дәл түсінбеумен байланысты. Біз басқа жұлдызға ұшуды қаржыландырмаймыз, тек жалпы бағыттағы жұлдызаралық зонд идеясына қатысты нақты көп мақсатты әзірлемелер. Бұл технологиялар күн жүйесіндегі ұшулар үшін де, қауіпті астероидтардан қорғау үшін де қолданылады. Бірақ жұлдызаралық ұшу сияқты өршіл стратегиялық мақсатты қою, технологияның соңғы 10-20 жылдағы дамуы мұндай жобаны жүзеге асыруды көпшілік ойлағандай ғасырлар емес, ондаған жылдарға айналдыруы мүмкін деген мағынада ақталған сияқты.

Екінші жағынан, жалпы апертурасы километр болатын оптикалық эмитенттердің/сәулелену қабылдағыштарының кезеңді массиві экзопланеталарды ондаған парсектік қашықтықтан көруге қабілетті құрал болып табылады. Реттелетін толқын ұзындығы қабылдағыштарды пайдалана отырып, экзопланеталар атмосферасының құрамын анықтауға болады. Бұл жағдайда зондтар қажет пе? «Әрине, фазалық массивті өте үлкен телескоп ретінде пайдалану астрономияда жаңа мүмкіндіктер ашады. Бірақ, деп қосады Любин, біз камераға және басқа сенсорларға қосымша ұзақ мерзімді бағдарлама ретінде зондқа инфрақызыл спектрометрді қосуды жоспарлап отырмыз. Бізде UC Santa Barbara-да ынтымақтастықтың бір бөлігі болып табылатын тамаша фотоника тобы бар ».

Бірақ кез келген жағдайда, Любиннің айтуынша, алғашқы ұшулар күн жүйесінде жүзеге асырылады: «Біз зондтардың үлкен санын жібере алатындықтан, бұл бізге көптеген түрлі мүмкіндіктер береді. Біз сондай-ақ ұқсас шағын ( вафли масштабы, яғни чипте) кәдімгі зымырандарды зерттейді және сол технологияларды Жерді немесе Күн жүйесіндегі планеталар мен олардың серіктерін зерттеу үшін пайдаланады».

Редакция «Троицкий варианты – наука» газетіне және оның бас редакторы Борис Штернге мақаланы дайындауға көмектескені үшін алғыс білдіреді.

Және күн жүйесін қалдырды; Енді олар жұлдыз аралық кеңістікті зерттеуге дағдыланды. 21 ғасырдың басында тікелей міндеті жақын жұлдыздарға ұшу болатын станциялар жоқ.

Ең жақын жұлдызға (Proxima Centauri) дейінгі қашықтық шамамен 4243 жарық жылын құрайды, яғни Жерден Күнге дейінгі қашықтықтан шамамен 268 мың есе.

Электромагниттік толқындардың қысымымен басқарылатын жұлдыздық жобалар

1971 жылы Бюраканда өткен симпозиумда Г.Маркстың баяндамасында жұлдызаралық ұшулар үшін рентгендік лазерлерді қолдану ұсынылды. Қозғалтқыштың бұл түрін пайдалану мүмкіндігін кейінірек NASA зерттеді. Нәтижесінде келесі қорытынды жасалды: «Егер рентгендік толқын ұзындығы диапазонында жұмыс істейтін лазерді құру мүмкіндігі табылса, онда нақты даму туралы айтуға болады. ұшақ(мұндай лазер сәулесімен жеделдетілген), ол зымыран қозғалтқыштары бар барлық белгілі жүйелерге қарағанда ең жақын жұлдыздарға дейінгі қашықтықты әлдеқайда жылдам өте алады. Есептеулер көрсеткендей, бұл жұмыста қарастырылған ғарыштық жүйені пайдалана отырып, Альфа Центавр жұлдызына... шамамен 10 жылда жетуге болады».

1985 жылы Р.Форвард микротолқынды энергиямен жеделдетілген жұлдызаралық зондтың жобасын ұсынды. Жоба зондтың 21 жылдан кейін ең жақын жұлдыздарға жетуін көздеді.

36-шы Халықаралық астрономиялық конгрессте лазерлік жұлдызды кеменің жобасы ұсынылды, оның қозғалысы Меркурий айналасындағы орбитада орналасқан оптикалық лазерлердің энергиясымен қамтамасыз етіледі. Есептеулер бойынша, мұндай конструкциядағы жұлдызды кеменің Эпсилон Эридани жұлдызына (10,8 жарық жылы) және кері жолы 51 жылға созылады.

Жою қозғалтқыштары

Аннигиляциялық зымырандардың конструкцияларын талдаған ғалымдар мен инженерлер анықтаған негізгі мәселелер антиматерияның қажетті мөлшерін алу, оны сақтау және бөлшектер ағынын қажетті бағытқа бағыттау болып табылады. Ғылым мен техниканың қазіргі жағдайы мұндай құрылымдарды құруға тіпті теориялық тұрғыдан да мүмкіндік бермейтіні көрсетілген.

Жұлдызаралық сутегімен жұмыс істейтін қозғалтқыштар

Заманауи зымырандардың массасының негізгі құрамдас бөлігі зымыранның жеделдету үшін қажет отын массасы болып табылады. Егер біз қандай да бір жолмен зымыранның айналасындағы ортаны жұмыс сұйықтығы мен отын ретінде пайдалана алсақ, біз зымыранның массасын айтарлықтай азайта аламыз және сол арқылы жоғары жылдамдыққа қол жеткізе аламыз.

Ұрпақ кемелері

Жұлдызаралық саяхат «ұрпақ кемелері» концепциясын жүзеге асыратын жұлдызды кемелерді пайдалану арқылы да мүмкін болады (мысалы, О'Нил колониялары сияқты мұндай жұлдызды кемелерде бірнеше мың жыл бойы өзін ұстауға және көбейтуге қабілетті жабық биосфера жасалады және сақталады. Ұшу төмен жылдамдықта жүреді және өте ұзақ уақыт алады, оның барысында астронавттардың көптеген буындары өзгере алады.

FTL қозғалтқышы

Ескертпелер

да қараңыз

Дереккөздер

Колесников Ю. Сіз жұлдызды кемелерді жасауыңыз керек. М., 1990. 207 б. ISBN 5-08-000617-X.
http://www.gazeta.ru/science/2008/01/30_a_2613225.shtml?4 Жұлдызаралық ұшулар, жұлдыздардың жанында 100 км/сек үдеу туралы лекция

Жер бітті делік. Күн жарылып кете жаздады, ал көлемі Техастай астероид планетаға жақындап келеді. Ірі қалаларды зомбилер мекендейді, ал ауылдық жерлерде фермерлер жүгеріні қарқынды түрде егіп жатыр, өйткені басқа дақылдар өліп жатыр. Бізге тез арада планетадан кету керек, бірақ мәселе Сатурн аймағында бірде-бір құрт тесіктері табылмады және алыс, алыс галактикадан суперлюминалды қозғалтқыштар әкелінбеді. Ең жақын жұлдыз төрт жарық жылдан астам қашықтықта. Заманауи технология арқылы адамзат оған қол жеткізе ала ма? Жауап соншалықты айқын емес.

Жер бетіндегі барлық тіршілікке қауіп төндіретін жаһандық экологиялық апат тек фильмдерде ғана болуы мүмкін деп ешкімнің дау айтуы екіталай. Жаппай жойылу біздің планетамызда бірнеше рет болды, оның барысында бар түрлердің 90% -ы өлді. Жер жаһандық мұздану кезеңдерін бастан кешірді, астероидтармен соқтығысты және жанартаулық белсенділіктің жарылыстарынан өтті.

Әрине, тіпті ең көп уақытында қорқынышты апаттарөмір ешқашан толығымен жойылған емес. Бірақ сол кезде жойылып, басқаларына жол ашқан басым түрлер туралы бұлай айту мүмкін емес. Қазір басым түр кім? Міне міне.

Үйіңізді тастап, жұлдыздарға жаңа нәрсе іздеп бару мүмкіндігі бір күні адамзатты құтқаруы мүмкін. Дегенмен, кейбір ғарыштық қайырымды адамдар бізге жұлдыздарға жол ашады деп үміттенбеуіміз керек. Жұлдыздарға өз күшімізбен жету үшін біздің теориялық мүмкіндіктеріміз қандай екенін есептеген жөн.

Ғарыш кемесі

Ең алдымен, дәстүрлі химиялық тартым қозғалтқыштары еске түседі. Қазіргі уақытта төрт жердегі көліктер (олардың барлығы 1970-ші жылдары ұшырылған) күн жүйесінен мәңгілікке кетуге жеткілікті үшінші қашу жылдамдығын дамыта алды.

Олардың ішіндегі ең жылдамы Voyager 1 ұшырылғаннан бері 37 жыл ішінде Жерден 130 AU қашықтыққа жылжыды. (астрономиялық бірлік, яғни Жерден Күнге дейінгі 130 қашықтық). Жыл сайын құрылғы шамамен 3,5 AU жол жүреді. Альфа Центавриге дейінгі қашықтық 4,36 жарық жылы немесе 275 725 AU. Бұл жылдамдықта құрылғы көрші жұлдызға жету үшін шамамен 79 мың жыл қажет болады. Жұмсақ сөзбен айтқанда, ұзақ күту керек.

Voyager 1 түсірген 6 миллиард километр қашықтықтан Жер фотосы (көрсеткі үстінде). Ғарыш кемесі бұл қашықтықты 13 жылда бағындырды.

Сіз тезірек ұшудың жолын таба аласыз немесе сіз өзіңізді тастап, бірнеше мың жыл ұшуға болады. Сонда жолға шыққандардың алыстағы ұрпақтары ғана соңғы нүктеге жетеді. Ұзақ сапарға арналған жабық экожүйе болып табылатын ғарыш кемесі деп аталатын ұрпақ кемесінің идеясы дәл осы.

Ғылыми фантастикада ұрпақ кемелері туралы әртүрлі әңгімелер бар. Олар туралы Гарри Гаррисон («Тұтқынға алынған ғалам»), Клиффорд Симак («Ұрпаққа қол жеткізілді»), Брайан Олдисс («Тоқтаусыз») және Бернард Вербер («Жұлдызды көбелек») сияқты заманауи жазушылар жазды. Көбінесе алғашқы тұрғындардың алыстағы ұрпақтары өздерінің қай жерден ұшқанын және сапарының мақсатын ұмытып кетеді. Немесе тіпті бәріне сене бастаңыз бар әлемкемеге түседі, мысалы, Роберт Хайнлейннің «Әлемнің өгей балалары» романындағыдай. Тағы бір қызықты сюжет классикалық «Жұлдызды жолдың» үшінші маусымының сегізінші эпизодында көрсетілген, мұнда Кәсіпорынның экипажы тұрғындары өздерінің миссиясын ұмытып кеткен ұрпақ кемесі мен ол баратын планетаның соқтығысуына жол бермеуге тырысады. бағыт алды.

Генерациялық кеменің артықшылығы - бұл опция түбегейлі жаңа қозғалтқыштарды қажет етпейді. Дегенмен, мыңдаған жылдар бойы сыртқы ресурстарсыз өмір сүре алатын өзін-өзі қамтамасыз ететін экожүйені дамыту қажет болады. Адамдар бір-бірін өлтіре алатынын ұмытпаңыз.

1990 жылдардың басында жабық күмбез астында жүргізілген «Биосфера-2» эксперименті осындай саяхат кезінде адамдарды күтіп тұрған бірқатар қауіптерді көрсетті. Бұған бригаданың бір-біріне жауласатын бірнеше топқа тез бөлінуі, ауада оттегінің жетіспеушілігін тудырған зиянкестердің бақылаусыз көбеюі жатады. Тіпті кәдімгі жел де ойнайды екен маңызды рөл- тұрақты тербеліссіз ағаштар сынғыш болып, сынып қалады.

Адамдарды ұзақ уақыт тоқтатылған анимацияға батыратын технология ұзақ мерзімді ұшудың көптеген мәселелерін шешуге көмектеседі. Сонда қақтығыстар да, зерігу де қорқынышты емес, өмірді қамтамасыз ету жүйесі минималды болуы керек. Ең бастысы, оны ұзақ уақыт бойы энергиямен қамтамасыз ету. Мысалы, ядролық реакторды пайдалану.

Ұрпақ кемесінің тақырыбына қатысты ғалым Эндрю Кеннеди сипаттаған күту есебі деп аталатын өте қызықты парадокс. Бұл парадоксқа сәйкес, бірінші буын кемелері кеткеннен кейін біраз уақыт өткен соң, Жерде жаңа, жылдамырақ саяхат режимдері ашылуы мүмкін, бұл кейінгі кемелерге бастапқы қоныстанушыларды басып озуға мүмкіндік береді. Ендеше, баратын жерді кейінірек барған отарлаушылардың алыстағы ұрпақтары келіп жеткенше толып кетуі әбден мүмкін.

«Инопланетян» фильміндегі тоқтатылған анимацияға арналған қондырғылар.

Ядролық бомбаға міну

Ұрпағымыздың ұрпақтары жұлдыздарға жететініне қанағаттанбай, өз бетімізді басқа біреудің күн сәулесіне ұшыратқымыз келеді делік. Бұл жағдайда адам өмірінің бір уақытында оны көрші жұлдызға жеткізетін жылдамдыққа жетуге қабілетті ғарыш кемесісіз жасай алмайды. Мұнда ескі жақсы ядролық бомба көмектеседі.

Мұндай кеме идеясы 1950 жылдардың соңында пайда болды. Ғарыш кемесі күн жүйесінде ұшуға арналған, бірақ оны жұлдызаралық саяхат үшін де пайдалануға болады. Оның жұмыс істеу принципі келесідей: артқы жағында күшті брондалған тақта орнатылған. Қуаттылығы аз ядролық зарядтар ғарыш кемесінен ұшуға қарама-қарсы бағытта біркелкі лақтырылады, олар қысқа қашықтықта (100 метрге дейін) жарылады.

Зарядтар жарылыс өнімдерінің көпшілігі ғарыш кемесінің құйрығына бағытталғандай етіп жасалған. Шағылыстырғыш пластина импульсті қабылдайды және оны амортизатор жүйесі арқылы кемеге жібереді (онсыз шамадан тыс жүктемелер экипажға зиян тигізеді). Шағылыстырғыш пластина жарық жарқылынан, гамма-сәулеленуден және жоғары температуралы плазмадан зақымданудан графит жағармай жабыны арқылы қорғалған, ол әрбір детонациядан кейін қайта шашылады.

NERVA жобасы ядролық зымыран қозғалтқышының мысалы болып табылады.

Бір қарағанда, мұндай схема ақылсыз болып көрінеді, бірақ ол өте өміршең. Эневетак атоллындағы ядролық сынақтардың бірінде жарылыс орталығынан 9 метр қашықтықта графитпен қапталған болат шарлар орналастырылған. Сынақтан кейін олар зақымданбаған деп табылды, бұл кеме үшін графиттен қорғаудың тиімділігін дәлелдейді. Бірақ 1963 жылы қол қойылған Атмосферада, ғарышта және су астында ядролық қаруды сынауға тыйым салу туралы шарт бұл идеяға нүкте қойды.

Артур Кларк «2001: Ғарыштық Одиссей» фильміндегі Discovery One ғарыш кемесін ядролық жарылыс қозғалтқышының бір түрімен жабдықтағысы келді. Дегенмен, Стэнли Кубрик оны көрермендер оның «Доктор Стрэнджлов» немесе «Мен қалай қорқуды тоқтаттым және атом бомбасын жақсы көрдім» фильміне пародия деп санайды деп қорқып, бұл идеядан бас тартуын өтінді.

Ядролық жарылыстар сериясын қолдану арқылы қандай жылдамдыққа жетуге болады? 1950 жылдардың соңында АҚШ-та ғалымдар Теодор Тейлор мен Фриман Дайсонның қатысуымен жасалған Орионның жарылыс жобасы туралы көп ақпарат бар. 400 000 тонналық кеме жарық жылдамдығының 3,3% -ына дейін жеделдету жоспарланған болатын - содан кейін Альфа Центаври жүйесіне ұшу 133 жылға созылады. Дегенмен, қазіргі бағалауларға сәйкес, дәл осылай кемені жарық жылдамдығының 10% -на дейін жеделдетуге болады. Бұл жағдайда ұшу шамамен 45 жылға созылады, бұл экипажға белгіленген жерге жеткенше аман қалуға мүмкіндік береді.

Әрине, мұндай кемені жасау өте қымбат іс. Дайсонның бағалауы бойынша, Орионның құрылысы бүгінгі доллармен шамамен 3 триллион долларды құрайды. Бірақ егер біздің планетамыз жаһандық апатқа ұшырап жатқанын білсек, онда ядролық импульстік қозғалтқышы бар кеме адамзаттың аман қалудың соңғы мүмкіндігі болуы мүмкін.

Газ гиганты

Орион идеяларының одан әрі дамуы 1970 жылдары Британдық планетааралық қоғамының бір топ ғалымдары әзірлеген ұшқышсыз Daedalus ғарыш аппаратының жобасы болды. Зерттеушілер адам өмір сүрген уақытта ең жақын жұлдыздардың біріне жетуге, ғылыми зерттеулер жүргізуге және алынған ақпаратты Жерге жіберуге қабілетті ұшқышсыз ғарыш аппаратын құрастыруды мақсат етті. Зерттеудің негізгі шарты жобада не бар, не болжамды технологияларды пайдалану болды.

Ұшу мақсаты бізден 5,91 жарық жылы қашықтықта орналасқан Барнард жұлдызы болды - 1970 жылдары бұл жұлдыздың айналасында бірнеше планеталар айналады деп есептелді. Біз қазір бұл жүйеде планета жоқ екенін білеміз. Daedalus әзірлеушілері кемені межелі жерге 50 жылдан аспайтын мерзімде жеткізе алатын қозғалтқыш жасауды мақсат етті. Нәтижесінде олар екі сатылы аппарат идеясын ойлап тапты.

Қажетті жеделдету арнайы қозғалтқыш жүйесінде орын алған аз қуатты ядролық жарылыстар сериясымен қамтамасыз етілді. Отын ретінде жоғары энергиялы электрондар ағынымен сәулеленген дейтерий мен гелий-3 қоспасының микроскопиялық түйіршіктері пайдаланылды. Жоба бойынша қозғалтқышта секундына 250-ге дейін жарылыс болуы керек еді. Саптама кеменің электр станциялары жасаған қуатты магнит өрісі болды.

Жоспарға сәйкес, кеменің бірінші кезегі екі жыл жұмыс істеп, кемені жарық жылдамдығының 7% -ға дейін жеделдеткен. Содан кейін Daedalus пайдаланылған қозғалтқыш жүйесін тастап, оның массасының көп бөлігін алып тастады және екінші сатысын іске қосты, бұл оған жарық жылдамдығының 12,2% соңғы жылдамдығына жетуге мүмкіндік берді. Бұл Барнард жұлдызына ұшырылғаннан кейін 49 жылдан кейін жетуге мүмкіндік береді. Сигналды жерге жеткізу үшін тағы 6 жыл қажет еді.

Дедалдың жалпы массасы 54 мың тоннаны құрады, оның 50 мыңы термоядролық отын болды. Дегенмен, болжамды гелий-3 Жерде өте сирек кездеседі, бірақ ол газ алыптарының атмосферасында көп. Сондықтан жобаның авторлары Юпитерде оның атмосферасында «қалқыған» автоматтандырылған қондырғының көмегімен гелий-3 алуды көздеді; бүкіл өндіру процесі шамамен 20 жылды алады. Юпитердің сол орбитасында кеменің соңғы құрастыруын жүзеге асыру жоспарланған болатын, содан кейін ол басқа жұлдыз жүйесіне ұшырылады.

Дедал тұжырымдамасындағы ең қиын элемент Юпитер атмосферасынан гелий-3 алу болды. Ол үшін Юпитерге ұшу керек болды (бұл да оңай әрі жылдам емес), спутниктердің бірінде база орнату, зауыт салу, бір жерде жанармай сақтау... Ал бұл қуатты радиацияны айтпағанда. газ гигантының айналасындағы белдіктер, бұл технология мен инженерлердің өмірін қосымша қиындатады.

Тағы бір мәселе, Дедалдың Барнард жұлдызының айналасындағы орбитаға шығу және жылдамдығын төмендету мүмкіндігі болмаған. Кеме мен ол ұшырған зондтар бірнеше күн ішінде бүкіл жүйені қамтитын ұшатын жолдың бойымен жұлдыздың жанынан жай ғана өтеді.

Қазір Британдық планетааралық қоғамының қамқорлығымен жұмыс істейтін жиырма ғалым мен инженерден тұратын халықаралық топ «Икар» ғарыш кемесінің жобасын жасауда. «Икар» - соңғы 30 жылда жинақталған білім мен технологияны ескере отырып, Дедалдың «ремейкінің» бір түрі. Жұмыстың негізгі бағыттарының бірі – жер бетінде өндірілуі мүмкін отынның басқа түрлерін іздеу.

Жарық жылдамдығымен

Ғарыш кемесін жарық жылдамдығына дейін жеделдету мүмкін бе? Бұл мәселені бірнеше жолмен шешуге болады. Олардың ең перспективалысы антиматериялық аннигиляциялық қозғалтқыш болып табылады. Оның жұмыс істеу принципі келесідей: антиматерия жұмыс камерасына түседі, онда ол қарапайым заттармен байланысып, басқарылатын жарылыс тудырады. Жарылыс кезінде пайда болған иондар қозғалтқыштың саптамасы арқылы лақтырылып, соғу күшін тудырады. Барлық ықтимал қозғалтқыштардың ішінде аннигиляция теориялық тұрғыдан ең жоғары жылдамдыққа жетуге мүмкіндік береді. Зат пен антиматерияның әрекеттесуі энергияның орасан зор мөлшерін бөледі және бұл процесс кезінде пайда болған бөлшектердің шығу жылдамдығы жарық жылдамдығына жақын.

Бірақ бұл жерде отын шығару туралы мәселе туындайды. Антиматерияның өзі әлдеқашан ғылыми фантастика болудан қалды – ғалымдар алғаш рет 1995 жылы антисутекті синтездей алды. Бірақ оны жеткілікті мөлшерде алу мүмкін емес. Қазіргі уақытта антиматерияны тек бөлшектердің үдеткіштері арқылы алуға болады. Оның үстіне, олар жасаған заттың мөлшері граммдардың кішкене бөліктерімен өлшенеді және оның құны астрономиялық. Антиматерияның миллиардтан бір граммы үшін Еуропалық ядролық зерттеу орталығының ғалымдары (үлкен адрон коллайдерін жасаған сол) бірнеше жүз миллион швейцариялық франк жұмсауға мәжбүр болды. Екінші жағынан, өнімнің өзіндік құны бірте-бірте төмендейді және болашақта әлдеқайда қолайлы мәндерге жетуі мүмкін.

Сонымен қатар, біз антиматерияны сақтау әдісін ойлап табуымыз керек - ақыр соңында, қарапайым заттармен байланыста болған кезде ол бірден жойылады. Шешімнің бірі - антиматерияны өте төмен температураға дейін салқындату және оның резервуардың қабырғаларымен жанасуын болдырмау үшін магниттік қақпақтарды пайдалану. Антизаттарды сақтаудың ағымдағы рекордтық уақыты 1000 секунд. Әрине, жылдар емес, бірақ антиматерия алғаш рет бар болғаны 172 миллисекундта болғанын ескерсек, прогресс бар.

Және одан да жылдам

Көптеген ғылыми-фантастикалық фильмдер бізге басқа жұлдыздық жүйелерге бірнеше жылдан кейін әлдеқайда жылдам жетуге болатынын үйретті. Warp қозғалтқышын немесе гиперкеңістік дискісін қосып, орындығыңызға ыңғайлы отыру жеткілікті - және бірнеше минуттан кейін сіз галактиканың басқа жағында боласыз. Салыстырмалылық теориясы жарық жылдамдығынан асатын жылдамдықпен жүруге тыйым салады, бірақ сонымен бірге бұл шектеулерді айналып өту үшін бос орындар қалдырады. Егер олар кеңістік-уақыттың бөлінуі немесе созылуы мүмкін болса, олар ешқандай заңды бұзбай жарықтан жылдамырақ жүре алар еді.

Кеңістіктегі саңылау құрт немесе құрт тесігі ретінде жақсы белгілі. Физикалық тұрғыдан алғанда, бұл кеңістік-уақыттың екі шалғай аймағын байланыстыратын туннель. Неліктен мұндай туннельді ғарыш кеңістігіне саяхаттау үшін пайдаланбасқа? Шындығында, мұндай құрт тесігінің жасалуы үшін ғаламның әртүрлі нүктелерінде екі ерекшеліктің болуы қажет (бұл қара тесіктердің оқиға көкжиегінен тыс орналасқан - шын мәнінде, гравитация оның таза түрінде), олар жарылып кетуі мүмкін. кеңістік-уақыт, саяхатшыларға «гиперкеңістік арқылы төте жолға» мүмкіндік беретін туннель жасау.

Сонымен қатар, мұндай туннельді тұрақты күйде ұстау үшін оны теріс энергиясы бар экзотикалық заттармен толтыру керек және мұндай заттың бар екендігі әлі дәлелденбеген. Қалай болғанда да, тек өркениет қана құрт саңылауын жасай алады, ол қазіргі дамудан мыңдаған жылдарға озып кетеді және технологиялары, біздің көзқарасымызша, сиқырға ұқсайды.

Екінші, неғұрлым қолжетімді нұсқа - кеңістікті «созу». 1994 жылы мексикалық физик-теоретик Мигель Алькубьер кеменің алдындағы кеңістікті қысып, артын кеңейтетін толқын жасау арқылы оның геометриясын өзгертуге болатынын ұсынды. Осылайша, жұлдызды кеме қисық кеңістіктің «көпіршігінде» болады, ол өзі жарықтан жылдамырақ қозғалады, соның арқасында кеме негізгі физикалық принциптерді бұзбайды. Алькубьердің өзі айтқандай, .

Рас, ғалымның өзі мұндай технологияны іс жүзінде жүзеге асыру мүмкін емес деп есептеді, өйткені бұл үлкен массалық энергияны қажет етеді. Алғашқы есептеулер бүкіл Әлемнің массасынан асатын мәндерді берді;

Бірақ 2011 жылы NASA-дағы Eagleworks зерттеу тобын басқаратын Гарольд Уайт есептеулер жүргізді, егер сіз кейбір параметрлерді өзгертсеңіз, Alcubierre көпіршігін жасау бұрын ойлағаннан әлдеқайда аз энергияны қажет ететінін және бұдан былай қажет болмайтынын көрсетті. бүкіл планетаны қайта өңдеу. Қазір Уайт тобы тәжірибе жүзінде «Алькубьер көпіршігі» мүмкіндігімен жұмыс істеуде.

Егер эксперименттер нәтиже берсе, бұл жарық жылдамдығынан 10 есе жылдам жүруге мүмкіндік беретін қозғалтқышты құру жолындағы алғашқы шағын қадам болмақ. Әрине, Алькубьер көпіршігін пайдаланатын ғарыш кемесі ондаған, тіпті жүздеген жылдар өткен соң саяхаттайды. Бірақ бұл шын мәнінде мүмкін деген перспектива қазірдің өзінде таң қалдырады.

Валькирияның ұшуы

Ұсынылған жұлдызды кемелердің барлығына дерлік жобалардың бір елеулі кемшілігі бар: олардың салмағы ондаған мың тонна, ал оларды құру орбитада көптеген ұшырулар мен құрастыру операцияларын қажет етеді, бұл құрылыс құнын шамадан тыс арттырады. Бірақ егер адамзат соған қарамастан антиматерияның үлкен мөлшерін алуды үйренсе, онда бұл көлемді құрылымдарға балама болады.

1990 жылдары жазушы Чарльз Пелегрино мен физик Джим Пауэлл Валкири деп аталатын жұлдызды кеменің дизайнын ұсынды. Оны ғарыштық трактор сияқты сипаттауға болады. Кеме бір-бірімен 20 шақырымдық өте күшті кабель арқылы қосылған екі аннигиляция қозғалтқышының тіркесімі болып табылады. Буманың ортасында экипажға арналған бірнеше бөліктер бар. Кеме бірінші қозғалтқышты жақын жарық жылдамдығына жету үшін, ал екіншісін жұлдыздың айналасындағы орбитаға кіргенде оны азайту үшін пайдаланады. Қатты құрылымның орнына кабельді қолданудың арқасында кеменің массасы небәрі 2100 тоннаны құрайды (салыстыру үшін ХҒС салмағы 400 тонна), оның 2000 тоннасы қозғалтқыштар. Теориялық тұрғыдан мұндай кеме жарық жылдамдығының 92% жылдамдығына дейін үдей алады.

Венчурлық жұлдыз деп аталатын бұл кеменің өзгертілген нұсқасы «Аватар» (2011) фильмінде көрсетіледі, оның ғылыми кеңесшілерінің бірі Чарльз Пелегрино болды. Venture Star антиматериялық қозғалтқышты пайдаланып Альфа Центавриге тоқтамас бұрын, лазерлер мен 16 шақырымдық күн желкенімен қозғалатын саяхатқа шығады. Қайтар жолда реттілік өзгереді. Кеме жарық жылдамдығының 70%-ға дейін үдеп, Альфа Центавриге 7 жылдан аз уақыт ішінде жетуге қабілетті.

Жанармай жоқ

Қолданыстағы және болашақ зымыран қозғалтқыштарында бір мәселе бар - жанармай әрқашан ұшыру кезінде олардың массасының көпшілігін құрайды. Дегенмен, олармен жанармай алудың қажеті жоқ жұлдызды жобалар бар.

1960 жылы физик Роберт Буссард термоядролық қозғалтқыш үшін отын ретінде жұлдызаралық кеңістікте табылған сутекті пайдаланатын қозғалтқыш тұжырымдамасын ұсынды. Өкінішке орай, идеяның тартымдылығына қарамастан (сутегі - Әлемдегі ең көп таралған элемент), оның сутегін жинау әдісінен бастап, жарықтың 12% -дан асуы екіталай болжамды максималды жылдамдыққа дейінгі бірқатар теориялық мәселелері бар. жылдамдық. Бұл Alpha Centauri жүйесіне ұшу үшін кемінде жарты ғасыр қажет деген сөз.

Тағы бір қызықты тұжырымдама - күн желкенін пайдалану. Жер орбитасында немесе Айда орасан зор, өте қуатты лазер жасалған болса, оның энергиясын алып күн желкенімен жабдықталған жұлдызды кемені айтарлықтай жоғары жылдамдыққа дейін жеделдету үшін пайдалануға болады. Рас, инженерлердің есептеулері бойынша салмағы 78 500 тонна адам басқарылатын кемеге жарық жылдамдығының жарты жылдамдығын беру үшін диаметрі 1000 шақырым болатын күн желкені қажет болады.

Күн желкені бар жұлдызды кеменің тағы бір айқын мәселесі - оны қандай да бір жолмен баяулату керек. Оның шешімдерінің бірі - нысанаға жақындаған кезде жұлдызды кеменің артындағы екінші, кішірек желкенді босату. Бастысы кемеден ажырап, тәуелсіз сапарын жалғастырады.

***

Жұлдызаралық саяхат өте күрделі және қымбат іс. Салыстырмалы түрде қысқа мерзімде ғарыштық қашықтықты еңсеруге қабілетті кеме жасау болашақта адамзат алдында тұрған ең ауқымды міндеттердің бірі болып табылады. Әрине, бұл үшін бүкіл планета болмаса, бірнеше мемлекеттің күш-жігері қажет. Енді бұл утопия сияқты көрінеді - үкіметтерде алаңдайтын нәрселер және ақшаны жұмсаудың тым көп жолдары бар. Марсқа ұшу Альфа Центавриге ұшуға қарағанда миллиондаған есе оңай, бірақ оның қашан болатынын айтуға ешкімнің батылы баруы екіталай.

Бұл бағыттағы жұмысты не бүкіл ғаламшарға қауіп төндіретін жаһандық қауіп, не ішкі қайшылықтарды жеңе алатын, бесігін тастағысы келетін біртұтас планеталық өркениет құру арқылы жандандыруға болады. Мұның уақыты әлі келген жоқ - бірақ бұл ешқашан келмейді дегенді білдірмейді.