4 концепции за космически кораб, които могат да бъдат реалност в бъдеще

1. Ще избухне

Видео запис: DrRhysy / YouTube

Всички имаме поне бегла представа колко разрушителни са ядрените оръжия. Изглежда, че използването на такова опасно нещо е малко вероятно да доведе до нещо добро.

Но физиците Станислав Улам и Фрийман Дайсън решихаГ. Дайсън. Проект Орион: Истинската история на атомния космически корабче тази сила може да бъде насочена и към творчески канал. И през 60-те те предложиха идеята за междузвезден кораб, който ще лети, като се задвижва с контролирани ядрени експлозии.

Всъщност, защо да носите огромни резервоари с гориво из необятността на Вселената, ако вместо това можете да вземете със себе си сто или две атомни бойни глави?

Проектът беше наречен Орион или космически кораб с ядрена енергия. Принципът на работа на устройството е както следва.

В орбита виси кораб, който възнамерява да лети до покрайнините на Слънчевата система или дори до други звезди. В точния момент пуска водородна бомба някъде на стотина метра зад себе си, която избухва и с ударна вълна насочва самолета напред. Когато инерцията на тласъка започне да намалява, се изстрелва следващата бомба, след това още една и още една. Това е много по-ефективно, нали знаете, отколкото е банално да летите с ракета.

Самата идея беше страхотна. Но „взривът“, както беше наречено развитието, имаше много проблеми, които не можеха да бъдат решени на този етап от развитието на науката и технологиите. Не беше ясно как да се защити задната част на кораба от релативистична плазма, гама лъчи и светкавици. Предполагаше се, че отразяващата плоча ще бъде покрита с аблативно покритие от графитна грес, което също ще трябва да се освежава след всяка експлозия.

Съществуват обаче известни съмнения, че е възможно да се проектира щит, който да издържи на детонацията на стотици водородни бомби почти от упор.

Освен това пускането в орбита на апарат със стотици атомни бомби на борда беше доста рискована задача. През 60-те години до радиация третирана по-просто от сега - очевидно те вярваха, че тя убива само тези, които се страхуват от нея.

Първоначално се предполагаше, че Орион ще излети сам, тоест ще направи атомни експлозии под него точно в атмосферата. Тогава учените все пак осъзнаха, че се вълнуват и решиха да взривят ядрени заряди само в безвъздушно пространство.

Но дори и в този случай, ако нещо не върви по план и ракета с толкова опасен товар не достигне космоса, на мястото, където падне, ще настъпи истинска радиационна катастрофа. Поради това проектът беше отложенГ. Дайсън. Проект Орион: Истинската история на атомния космически кораб на заден план, а след това, с подписването на Договора за частична забрана на изпитванията през 1963 г., той е напълно затворен.

Въпреки това идеята за междузвезден космически кораб, ускорен от атомна бомба, все още изплува в умовете на физиците.

2. Слънчева платноходка

Видео: Планетарното общество / YouTube

Фразата "слънчево (или фотонно) платно" звучи доста фантастично. Независимо от това, това е реална и дори вече доказана технология. През юни 2019 г. сондата LightSail-2 с такъв двигател беше успешно тествана.Какво да очаквате, когато LightSail 2 изстреля в космоса / Планетарно общество в космоса.

Факт е, че фотоните - частиците, които изграждат светлината - могат да упражняват натиск, когато влязат в контакт с повърхност. Тоест слънчевата светлина в космоса е способнаГ. Вулпети. Бързо слънчево плаване: Астродинамика на специалните траектории на ветроходни кораби бутнете платното по същия начин, както вятърът прави на Земята.

Само платното ще трябва да бъде създадено от ултра тънък абсорбиращ материал - например от алуминиев филм с дебелина 30 нанометра. И трябва да е с размери поне няколко квадратни километра.

За сравнение, площта на сондата LightSail-2 беше само 32 квадратни метра.

Апарат със слънчево платно не трябва да носи десетки и стотици тонове гориво със себе си: той ще може да лети навсякъде, където достигне слънчевата светлина. Вярно е, че има потенциални трудности при прилагането на концепцията.

Основното е как да предпазите платното от повреда. В крайна сметка това е тънко като бръснач непрозрачно платно, което има здравината на тоалетна хартия и преминава през празнота с главоломна скорост. Всяко контра прах може да направи прилична дупка в него.

3. Фотонна ракета

Такъв космически кораб използва същия принцип като слънчевия ветроходен кораб, само че обратното. В крайна сметка, ако фотонитеЕ. Г. Хауг. Крайните граници на релативисткото ракетно уравнение. Фотонната ракета Планк / Acta Astronautica са в състояние да натискат повърхността, с която влизат в контакт, могат също да изхвърлят двигателя, който ги произвежда. Резултатът е ракета, която се задвижва не от изгаряне на гориво, а от светлина.

Да, във вакуум дори обикновеното фенерче, ако му бъде даден много издръжлив източник на енергия, постепенно ще се ускорява, задвижвайки се с излъчените фотони. Достатъчно е да го завъртите с крушка срещу целта и да включите светлината.

Вярно е, че фенерчето ще лети толкова бавно, че ще са необходими милиарди години, за да се ускори до забележими скорости. Но това е разрешим проблем - просто трябва да направите устройството по-голямо.

Но захранването на такъв фар ще бъде друга задача. Физикът Даниел Томасини от Университета на Виго е изчислилД. Томасини. Коментирайте „крайните граници на релативисткото ракетно уравнение. Фотонната ракета на Планк ”/ Acta Astronauticaче дори най-ефективният ядрен реактор ще може да ускори фотонен кораб само с 0,02% от скоростта на светлината.

Това е някъде около 60 км/сек, което вече е доста добре за пътуване през Слънчевата система. Но за да махнете до най-близката звезда, ще ви трябват по-добри източници на енергия от банален ядрен реактор. Например, добро снабдяване с гориво от антиматерия или джобна черна дупка.

Когато антиматерията се сблъска с материята, тя освобождава огромно количество чиста енергия. Вярно е, че производството на антиматерия е невероятно скъпо удоволствие: създаването на грам антиводород учени от НАСА оценихаДостигане до звездите / Sciense НАСА 62,5 трилиона долара. И ще са необходими тонове от него, за да захрани реактора за унищожение.

Черните дупки са още по-ефективни източници на енергия. Те могат да бъдат използвани за направата на така наречените единични или колапсарни реактори, както твърди Стивън Хокинг. Черната дупка създава радиация, която постепенно се изпарява.

ИзчисленоЛ. Кран. Възможни ли са звездни кораби с черни дупки / Обща теория на относителността и квантова космологияче една такава дупка с тегло 606 000 тона ще се изпари за около 3,5 години, създавайки 160 петавата енергия през това време. Просто дива цифра: достатъчно енергия, за да се ускори до 10% скоростта на светлината за 20 дни.

Остава само да разберете как да направите черна дупка и как да я съхранявате в кораба и компактна батерия с невероятна мощност е готова. Основното нещо е да не забивате пръстите си в него, в противен случай те ще станат единствено число, тоест ще се свие до точка. Заедно с всички други части на тялото.

4. Лазерно задвижван кораб

Видео: Училището по физика - Университетът в Сидни / YouTube

Горните концепции имат общ проблем: те ще трябва да носят своите енергийни източници със себе си. Ракетно гориво, ядрено гориво, антиматерия или черна дупка тежат много и намаляват полезния товар. Ще трябва да похарчим допълнителна енергия за преместване на тази икономика.

На слънчева платноходка няма да се наложиГ. А. Ландис. Междузвезден полет от лъч на частици / НАСА носи много тонове гориво, но има и ограничение: лети само там, където духа слънчевият вятър, и няма да е толкова полезен в междузвездното пространство.

Но кораб, ускорен от лазер, няма такива недостатъци. Това е аналог на звезден кораб с платно, но няма да бъде ускорен от светлината на слънцето, а от гигаватов насочен източник на радиация.

Принципът е следният: междузвездна сонда разпръсква платното и огромен лазерен ускорител на Земята или в близка до слънчева орбита свети върху него и го избутва там, където трябва.

Да кажем, че сме ускорили до необходимата скорост, но как да спрем в точката на пристигане в някоя Проксима Кентавър или звездата на Барнард? Предварително няма как да задвижим втори лазер от същия вид - дори построихме такъв в почти слънчева орбита с трудност.

Но не се притеснявайте, физиците Джефри Ландис и Карвър Андрюс са помислили за това отдавна.Г. А. Ландис. Съображения за оптика и материали за светлинно платно с лазерно задвижване / NTRS. Ако е необходимо, апаратът може не само да ускори, но и да забави с помощта на енергията на фотоните, изпратени към него от лазера.

Просто ги прекарваме покрай платното върху огромно огледало, те се отразяват на платното, но от другата страна. И получаваме възможност да летим в посока, противоположна на лазера. Тоест ще можем не само да караме до далечни звезди със скорост, близка до светлината, но и да се връщаме.

Този механизъм на междузвездно пътуване изглежда най-осъществим. На 12 април 2016 г. Стивън Хокинг направи предложениеДостигане до звездите, през 4,37 светлинни години / The New York Times изпрати група сонди с тегло 0,5 g до Алфа Кентавър, ускорени до 20% от скоростта на светлината от лазер от земната повърхност. На теория летенето им ще отнеме 20 години, а данните, предавани от сондите при пристигането на обекта, ще се връщат обратно под формата на радиопредавания за още 5 години.

себе си Хокинг не доживя до реализацията на идеята си, но проектът, наречен Breakthrough Starshot, продължава да се развива. Той е финансиран от руския бизнесмен Юрий Милнър и собственика на Meta Марк Зукърбърг. Може би последният просто търси начин да се върне у дома.