Az emberek már régóta álmodtak a távoli bolygókról való utazásról; ugyanezt a kérdést már több mint egy évszázada kiterjesztették a tudományos fantasztikus művészetre. A valóságban számos probléma akadályozza meg minket, beleértve a megfelelő technológiák hiányát is. Ez azonban nem akadályozza meg a tudósokat a világűr meghódításának lehetséges módszereinek elméletében, amelyek egy nap valószínűsíthetők lehetnek.
Ionmotorok
Az ioncsillapítók valószínűleg nem lesznek új a Star Wars rajongói számára, mivel őket a TIE Fighters repítette. Ez egy jól bevált technológia, amelyet az 1997 szeptemberében elindított Dawn szonda használ a Vesta és a Ceres törpe bolygók tanulmányozására.
Az ionmotorok akkor működnek, amikor a xenon atomokat elektronokkal bombázzák, hogy ionokat képezzenek. A motor hátulján fémhálók vannak, 1000 V-os töltéssel, amelyek óriási sebességgel lőtnek ionokat. A tolóerő meglehetősen kicsi, de mivel a tér súrlódásmentes és nulla gravitációs környezet, folyamatosan növekszik. Dawn legnagyobb sebessége 38 600 km / h.
Ionmotorok minimális üzemanyagot igényelnek. Tízszer hatékonyabbak, mint a vegyipari motorok. Nagy energiájú napelemektől nyerik energiájukat, így nincs szükség tüzelőanyag-tároló létesítésére. Ezenkívül ionirányítókat is kimeríthetetlen energiaforrássá tesz.
Az ionmotorok jelenlegi problémája az, hogy túl lassúak az emberek szállításához. Használhatók például felszerelések és kellékek szállítására a marsi kolóniákba.
Promóciós videó:
Bussard ramjet
Mint fentebb említettük, az űrutazás egyik legnagyobb kihívása a szükséges üzemanyagmennyiség. Az 1960-as évek problémájának megoldására javasolták az úgynevezett Bussard Interstellar Ramjet létrehozását.
Az ötlet az, hogy az űrhajó felveszi az univerzumban szétszórt protonokat, miközben utazik. Ha ezeket a protonokat szintetizálni lehet, az űrhajó lényegében egy nukleáris rakéta repül.
Igaz, számos probléma merül fel a Ramjet koncepcióval kapcsolatban. Csak bizonyos számú protont emelhet fel, és a protonok felvételekor jelentős ellenállás is születik. Ezen túlmenően egy kis kérdés van egy stabil működő atomfúziós eszköz létrehozásáról.
Mozgás egy nukleáris impulzuson
Az ötlet az 1950-es években merült fel az atomenergia felhasználásával az űrhajók elindításához. Az Orion-projekt a NASA kezdeményezése volt, amely úgy döntött, hogy egy szép felhőkarcoló méretű hajót épít, amelyet az alatta levő bomba robbanása indított el. Már elkezded kitalálni a projekttel kapcsolatos problémákat. Először, a projekt után óriási mennyiségű sugárzásnak kell maradnia, és az űrhajósok maguk is sugárterhelést kapnak.
Amikor a bomba felrobbant, olyan elektromágneses impulzust hoz létre, amely megsemmisíti a fedélzeti elektronikát. És akkor, ha az indítás továbbra is sikeres, és nem vezet halálos veszteségekhez. Az Orion projektet elsősorban azért vették fontolóra, mert három hónap alatt eljuthat a Marsra. Egy közönséges hajónak tizennyolc lenne.
Nyilvánvaló, hogy az Orion projekt halott, de a mögötte álló ötlet tovább él. A Voyager 1, a Voyager 2 és a Cassini a nukleáris energiát olyan formában használta, amely a plutónium bomlásán alapszik, villamos energiává alakítva repüléseikre. Sajnos a bolygónkon a szükséges plutónium tartalékai véget értek, és meglehetősen nehéz elindítani az újratermelést, mivel ez nukleáris bombák létrehozásának mellékterméke.
Mozgás a lézersugarakkal
Leic Mirabeau repülőgépmérnök 1988-ban merült fel a lézermozgás alkalmazásának gondolatával, miközben a Csillagok háborújának rakétavédelmi projektjén dolgozott. A Mirabeau készüléknek kúposnak kellett lennie. A parabolikus reflektorot tartalmazó kúp keskeny végéből nagy lézernyalábot bocsátanak ki.
Ez a levegőt 30 000 fokra felmelegíti, és robbanásokhoz vezet, amelyek nyomást keltenek. Mirabeau úgy gondolta, hogy egy ilyen eszköz megjelenik a következő 20 évben, de társaik szkepticizmussal nézték ezt az ötletet.
Csillagközi "Daedalus" űrhajó
A Brit Bolygóközi Társaság öt évig, 1973-tól kezdve kutatást végzett, és megvizsgálta annak lehetőségét, hogy az embereket Barnard-csillaghoz küldjék, amely hat fényévnyire van. Megoldásuk a "Daedalus" bolygóközi űrhajó volt. A Daedalus óriási űrhajó volt, szintén jó felhőkarcoló méretű, és amelyet feltétlenül a Föld körüli pályára szerelnének.
A Project Orionhoz hasonlóan fúziós motorokat kellett használni. Az üzemanyagpelletet nagy sebességgel injektálják a reakciókamrába, ahol a nagy energiájú elektronok sugarai meggyújtják őket. Az első szakasznak 46 000 tonna üzemanyagot kellett elhoznia a Földnek, a második szakaszban a hajó egy kis része volt, 4000 tonna üzemanyaggal. Az üzemanyag hélium-3 volt.
A hélium-3 hihetetlenül ritka a Földön, ám azt gondolják, hogy sokkal gazdagabb a Holdon; a kozmikus felhőkben is megtalálható. A szükséges összeg összegyűjtése 20 évbe telik. A hélium-3 tüzelőanyagként is nagyon nehéz meggyulladni, mivel sok hőt igényel. De ha a projekt kiégne, az eszköz a fénysebesség 12,2% -ára gyorsulna fel, és 50 év alatt elérte volna a Barnard csillagát.
2009-ben az Icarus projekt keretében megkezdték a kutatást, amelynek meg kellene mutatnia, hogy mi lehet a csillagközi csillagok útja sok éves tudományos fejlődés után.
Egy aszteroida lovaglása
Az űrutazás egyik legnagyobb problémája a kozmikus sugarak hatása. Ha egy embernek 1000 nap alatt eljut a Marsra, akkor olyan sugárzást kap, hogy a rák kialakulásának esélye 1-ről 19-re növekszik.
Az űrhajó könnyű anyagokból készül, és a sugárzási pajzsok túl nehézek. Ezért a Massachusettsi Technológiai Intézet fizikai professzora úgy gondolja, hogy a hosszú utak megtett útjának legjobb módja az, ha egy aszteroidára landolunk, és alagútot hozunk létre a felszíne alatt.
Az aszteroidának 10 méter szélesnek kell lennie, és több millió kilométer távolságban kell lennie a Földtől és a Marstól, hogy a terv működjön. Eddig öt ilyen aszteroida ismert és mindegyik 2100-ra eljut a Föld közelében. Az utazás egyirányú lesz, mivel nincs aszteroida, amely oda-vissza repülne. Ugyanakkor folyamatosan történnek új felfedezések, ezért talán találunk egy aszteroidát, amely a Marsból repül a ránk a megfelelő időben.
Napelemes vitorla
Noha a vitorlák napjainkban aligha csúcstechnológiájúak, az űrkörnyezetben jó frissítést kaptak. A szél helyett ezek a vitorlák a nap energiáját fogják felhasználni. A szolár vitorlák kis nyomást gyakorolnak az űrhajóra, de mivel nincs súrlódás az űrben, ezek a vitorlák fokozatosan felveszik a sebességet.
Például egy 400 méter széles napelemes vitorla évente több mint két milliárd kilométert képes megtenni. Ez gyorsabb, mint egy kémiai hajtású edény. Ez olcsóbb is.
A napelemes vitorlák is ritkák. A NASA egyik nevét Sunjammernek hívják, Arthur Clarke novellája alapján. A Sunjammer vitorla Kapton anyagból készülhet, és vastagsága öt mikron lehet, súlya kevesebb, mint 20 kilogramm, és csomagolásukkor is olyan nagy lehet, mint egy mosógép.
Egy másik, Carl Sagan tiszteletére létrehozott változatnak hamarosan pályára kell állnia. Van is egy elmélet, miszerint egy napelemes vitorla eljuthat egy űrhajóra egy másik naprendszerbe. Egy ilyen vitorla nagy város méretű lesz, és aktív központja erős lézer lesz.
Mágneses vitorla
A Nap által kibocsátott protonok és elektronok többsége másodpercenként 400-600 kilométer. Egy mágneses vitorla felhasználhatja energiáját, és leválhat tőle. Egy vezető anyag hurok létrehozhat egy olyan mágneses mezőt, amely merőleges a napszélre, és ez a hajót a kívánt irányba tolja.
A probléma az, hogy a mágneses vitorának 100 kilométer hosszúnak kell lennie. Azok a technológiák, amelyek lehetővé teszik, hogy ilyen méretű szupravezető anyagból vitorlát készítsenek és fenntartják a kívánt hőmérsékletet, egyszerűen nem állnak rendelkezésre. A mágneses vitorlák a technológia kifejlesztéséig elmélet maradnak.
Féreg-lyuk
A féreglyukak eredetileg a tudományos fantasztikus fikcióból inspiráltak embereket az 1921-es elméleti megalapításuk óta. Bár létezésük megengedett, erről még nem találtak közvetlen bizonyítékot. A féreglyukak alapvetően olyan alagutak az űrben, amelyeken keresztül egy tárgy elméletileg áthaladhat. Ugyanakkor a féreglyukak instabilok - ha valaki át akarja menni ezen egyiket, annak falai összeomlanak.
A féreglyuk biztonságos áthaladásához a készüléknek gravitációgátló erőt kell alkalmaznia. A fizikusok úgy gondolják, hogy egyszerűen nem fogunk elegendő energiát gyűjteni. Ha van egy féreglyuk, amelyen keresztül az emberek átjuthatnak, akkor ez természetesen nem a természetben van; egy kellően fejlett civilizáció azonban felépítheti. Ezért amíg találkozunk vagy nem építjük fel, a féreglyuk sci-fi kitalálás marad.
Térhajtómű
A Star Trek népszerűsítése mellett a láncmeghajtó ötlet lehetővé teszi, hogy szó szerint gyorsabban haladjon, mint a fénysebesség, anélkül, hogy megsértené a fizikai törvényeket. Ennek ellenére a tudósok hisznek annak megvalósításában. Miguel Alcubierre a fizikus először azt az elképzelést javasolta: hozzon létre egy űrhajót, amelyet rögbi labda formájában alakítanak ki, sík gyűrűvel körül. Igaz, hogy a hajó repülhet, Jupiter méretű antianyag-labdára van szüksége.
Egy ilyen űrhajó lehetővé tétele érdekében a NASA Harold White módosította a projektet. Elméletileg módosított hajója sokkal kevesebb antisztatikát igényelne, 500 kg nagyságrendben. Képes lesz meghajolni a tér-időt, és a fénysebességnél tízszer nagyobb sebességet fog elérni. Az út a legközelebbi csillagig négy-öt hónapot vesz igénybe.
Sajnos az antianyag rendkívül instabil. A gramm antianyag mindössze egyharmada engedhet annyi energiát, amennyit Hirosima bombázása során szabadítottak fel. A Fehér Antimatériát 1,5 millió Hirosima húzza el, amely elegendő a Föld elpusztításához.