Tudunk-e Csillagközi Repülést Csak Az általunk Ismert Fizika Felhasználásával Elérni? - Alternatív Nézet

Tudunk-e Csillagközi Repülést Csak Az általunk Ismert Fizika Felhasználásával Elérni? - Alternatív Nézet
Tudunk-e Csillagközi Repülést Csak Az általunk Ismert Fizika Felhasználásával Elérni? - Alternatív Nézet

Videó: Tudunk-e Csillagközi Repülést Csak Az általunk Ismert Fizika Felhasználásával Elérni? - Alternatív Nézet

Videó: Tudunk-e Csillagközi Repülést Csak Az általunk Ismert Fizika Felhasználásával Elérni? - Alternatív Nézet
Videó: УДМУРСКАЯ ПЕСНЯ ФИННО-УГРЫ Finno-Ugric languages 2024, Március
Anonim

A cikk szerzője négy ígéretes technológiáról részletesen beszámol, amelyek lehetővé teszik az emberek számára, hogy az emberi élet során bármely helyet elérjenek az Univerzumban. Összehasonlításképpen: a modern technológia alkalmazásával egy másik csillagrendszerhez vezető út körülbelül 100 ezer évig tart.

Azóta, hogy az ember először az éjszakai égboltba nézett, álmodunk más világok felkereséséről és az Univerzum meglátásáról. És bár vegyi üzemű rakétáink már elérték a Naprendszer sok bolygóját, holdját és más testét, a Földtől legtávolabbi űrhajó, a Voyager 1, csupán 22,3 milliárd kilométert tett meg. Ez csak a legközelebbi ismert csillagrendszerhez való távolság 0,056% -a. A modern technológia alkalmazásával egy másik csillagrendszerhez vezető út körülbelül 100 ezer évig tart.

Ugyanakkor nem kell úgy cselekednünk, ahogy mindig tettük. A nagy hasznos teherbírású járművek - még a fedélzeten lévő emberekkel történő - küldésének hatékonysága az univerzumban példátlan távolságokon is nagyban javulhat, ha a megfelelő technológiát alkalmazzák. Pontosabban, négy ígéretes technológia létezik, amelyek sokkal rövidebb idő alatt juthatnak el a csillagokhoz. Itt vannak.

1). Nukleáris technológia. Az emberiség történetében eddig az űrbe beindított űrhajóknak egy közös tulajdonsága van: vegyi üzemű motor. Igen, a rakétaüzemanyag a vegyi anyagok speciális keveréke, amelynek célja a maximális tolóerő biztosítása. A "vegyi anyagok" kifejezés itt fontos. A motornak energiát adó reakciók az atomok közötti kötés újraelosztására épülnek.

Ez alapvetően korlátozza tetteinket! Az atom tömegének túlnyomó többsége a magjára esik - 99,95%. A kémiai reakció megkezdésekor az atomok körül forgó elektronok eloszlanak és általában energiává válnak a reakcióban részt vevő atomok teljes tömegének körülbelül 0,0001% -ánál, Einstein híres egyenletének megfelelően: E = mc2. Ez azt jelenti, hogy a rakétabe töltött minden egyes tüzelőanyag-kilogrammonként a reakció során körülbelül 1 milligramm energiát kapsz.

Ha azonban nukleáris üzemű rakétákat használnak, a helyzet drámaian más lesz. Ahelyett, hogy az elektronok konfigurációjának és az atomok kötődésének változásaira támaszkodnánk, viszonylag hatalmas mennyiségű energiát szabadíthatunk fel, ha befolyásoljuk az atommagok összekapcsolódását. Amikor hasít egy urániumatomot neutronokkal bombázva, sokkal több energiát bocsát ki, mint bármelyik kémiai reakció. 1 kilogramm urán-235 képes olyan mennyiségű energiát kibocsátani, amely egyenértékű 911 milligrammal tömeggel, ez majdnem ezerszer hatékonyabb, mint a vegyi üzemanyag.

Még hatékonyabbá tehetjük a motorokat, ha elsajátítjuk a magfúziót. Például egy inerciálisan szabályozott termonukleáris fúziós rendszer, amelynek segítségével hidrogént héliummá lehet szintetizálni, ilyen láncreakció történik a Napon. Az 1 kilogramm hidrogén üzemanyag héliummá történő szintézise révén 7,5 kilogramm tömeg tiszta energiává válik, amely majdnem tízezer hatékonyabb, mint a vegyi üzemanyag.

Az ötlet az, hogy ugyanazt a gyorsulást érje el egy rakéta számára sokkal hosszabb ideig: száz vagy akár több ezer alkalommal hosszabb ideig, mint most, ami lehetővé tenné számukra, hogy száz vagy ezer alkalommal gyorsabban fejlődjenek, mint a mai hagyományos rakéták. Egy ilyen módszer a csillagközi repülés idejét százokra vagy akár több tíz évre csökkentené. Ez egy ígéretes technológia, amelyet 2100-ig tudunk használni, a tudomány fejlődésének ütemétől és irányától függően.

Promóciós videó:

2). Kozmikus lézerek sugara. Ez az ötlet a Breakthrough Starshot projekt középpontjában áll, amely évekkel ezelőtt hangsúlyt kapott. Az évek során a koncepció nem veszítette el vonzerejét. Míg a hagyományos rakéta üzemanyagot hordoz magával és gyorsulásra fogyaszt, ennek a technológiának a fő gondolata egy erős lézersugár, amely megadja az űrhajó számára a szükséges lendületet. Más szavakkal, a gyorsulás forrását leválasztják maga a hajó.

Ez a koncepció sok szempontból izgalmas és forradalmi. A lézertechnológiák sikeresen fejlődnek, és nemcsak erősebbekké válnak, hanem erősen összehangoltak is. Tehát, ha olyan vitorlaszerű anyagot állítunk elő, amely elég nagy százalékban tükrözi a lézerfényt, akkor lézeres lövést használhatunk az űrhajó kolosszális sebességének fejlesztésére. A ~ 1 gramm súlyú "űrhajó" várhatóan a fénysebesség ~ 20% -át fogja elérni, amely lehetővé teszi, hogy mindössze 22 év alatt elinduljon a legközelebbi csillaghoz, a Proxima Centauri-hoz.

Természetesen ehhez hatalmas lézersugarat kell létrehoznunk (kb. 100 km2), és ezt az űrben kell megtenni, bár több problémát jelent a költség, és nem a technológia vagy a tudomány. Számos probléma van azonban, amelyeket le kell küzdeni annak érdekében, hogy ilyen projektet végre lehessen hajtani. Közöttük:

  • nem támogatott vitorla forog, valamilyen (még nem kifejlesztett) stabilizáló mechanizmusra van szükség;
  • fékképtelenség a célpont elérésekor, mivel a fedélzeten nincs üzemanyag;
  • még ha kiderül, hogy méretezi az emberek szállítására szolgáló eszközt, az ember nem képes túlélni hatalmas gyorsulással - jelentős sebességbeli különbséggel rövid idő alatt.

Lehet, hogy egy nap a technológia képes lesz a csillagokra vinni minket, de nincs olyan eredményes módszer, hogy az ember a fénysebesség ~ 20% -ának megfelelő sebességet érjen el.

3). Antianyag üzemanyag. Ha továbbra is magunkkal akarjuk szállítani az üzemanyagot, akkor a lehető leghatékonyabbá tehetjük: a részecskék és a részecskék megsemmisítésén alapul. A kémiai vagy nukleáris üzemanyagoktól eltérően, ahol a fedélzeten lévő tömegnek csak egy része energiává alakul, a részecske-részecske-ellenes megsemmisítés mind a részecskék, mind a részecskék antitestének 100% -át felhasználja. Az a képesség, hogy az összes üzemanyagot impulzus energiává alakítsák, a legmagasabb az üzemanyag-hatékonyság.

Három fő területen nehézségeket okoz e módszer gyakorlati alkalmazása. Kimondottan:

  • stabil semleges antianyag létrehozása;
  • képesség arra, hogy elkülönítse a közönséges anyagtól és pontosan ellenőrizze;
  • elég nagy mennyiségű antianyag előállítása csillagközi repüléshez.

Szerencsére az első két kérdéssel már dolgoznak.

Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN), amely otthont ad a Hadron Collidernek, hatalmas komplexummal rendelkezik, amelyet „antianyag-gyárnak” hívnak. Ott hat független tudóscsoport vizsgálja az antianyag tulajdonságait. Fognak antiprotoneket és lelassítják őket, és arra kényszerítik, hogy a pozitron kötődjön hozzájuk. Így alakulnak ki az antiszemik vagy a semleges antianyag.

Ezeket az antiatómokat különféle elektromos és mágneses terekkel ellátott tartályban izolálják, amelyek a helyükön tartják őket, az anyagból készült tartály falaitól távol. Mostanra, 2020 közepére, sikeresen izoláltak és stabilizáltak több antiatomot egy órán keresztül. A következő néhány évben a tudósok képesek lesznek ellenőrizni az antianyag mozgását a gravitációs mezőn belül.

Ez a technológia nem lesz elérhető a közeljövőben, de kiderül, hogy a csillagközi közötti utazás leggyorsabb módja egy antianyag-rakéta.

4). Csillaghajó a sötét anyagon. Ez a lehetőség minden bizonnyal azon a feltételezésen nyugszik, hogy a sötét anyagért felelős bármely részecske úgy viselkedik, mint bozon, és a saját részecske-ellenes része. Elméletben a sötét anyagnak, amely a saját részecske-ellenes része, kicsi, de nem nulla esélye van arra, hogy megsemmisítse a sötét anyag bármely más részecskéjét, amely ezzel ütközik. Potenciálisan felhasználhatjuk az ütközés eredményeként felszabadult energiát.

Erre lehetséges bizonyíték van. A megfigyelések eredményeként megállapítást nyert, hogy a Tejút és más galaxisok megmagyarázhatatlanul nagy mennyiségben tartalmaznak gamma-sugárzást a központjukból, ahol a sötét energia koncentrációjának a legnagyobbnak kell lennie. Mindig fennáll annak a lehetősége, hogy ehhez egy egyszerű asztrofizikai magyarázat van, például a pulzátorokhoz. Lehetséges azonban, hogy ez a sötét anyag még mindig elpusztul önmagával a galaxis közepén, és így hihetetlen ötlethez vezet - csillaghajó a sötét anyagon.

Ennek a módszernek az az előnye, hogy a sötét anyag szó szerint mindenütt létezik a galaxisban. Ez azt jelenti, hogy az utazás során nem kell magunkkal szállítanunk. Ehelyett a sötét energiájú "reaktor" egyszerűen a következőket teheti:

  • vegyen fel minden sötét anyagot, amely a közelben van;
  • felgyorsítja annak megsemmisülését vagy hagyja, hogy természetes módon megsemmisüljön;
  • irányítsa át a kapott energiát, hogy lendületet kapjon bármilyen kívánt irányba.

Egy ember ellenőrizheti a reaktor méretét és teljesítményét a kívánt eredmények elérése érdekében.

A fedélzeten üzemanyag-szükséglet nélkül a meghajtásvezérelt űrutazás számos problémája megszűnik. Ehelyett bármilyen utazás áhított álmát elérjük - korlátlan állandó gyorsulás. Ez megadja nekünk a leginkább elképzelhetetlen képességet - az a képesség, hogy egy emberi élet során elérjük az Univerzum bármely pontját.

Ha a létező rakéta-technológiákra korlátozódunk, akkor legalább tízezrekre van szükségünk ahhoz, hogy a Földről a legközelebbi csillagrendszerbe utazzunk. A motortechnika jelentős előrelépései azonban közel állnak, és ezek csökkentik az utazási időket egy emberi életig. Ha tudjuk kezelni a nukleáris üzemanyagok, a kozmikus lézernyalábok, az antianyag vagy akár a sötét anyag felhasználását, akkor teljesítjük saját álmunkat, és űrszervezetré válunk anélkül, hogy zavaró technológiákat alkalmaznánk, mint a láncfonalak.

Számos lehetséges módszer létezik arra, hogy a tudományos alapú ötleteket megvalósítható, valós új generációs motor-technológiákká változtassuk. Valószínű, hogy a század végére egy űrhajó, amelyet még nem találtak ki, a New Horizons, a Pioneer és a Voyager helyére lép, mint a Föld legtávolabbi ember alkotta tárgyai. A tudomány már készen áll. Ez a mi feladatunk, hogy ne nézzünk túl a jelenlegi technológiánkon, és valóra váljunk.