10 Хитрих способів підкорити космос, які можуть якось спрацювати
Люди давно мріють про подорожі до далеких планетам- це ж питання більше століття висвітлюється в науковій фантастиці. У реальності існує багато проблем, які заважають нам здійснити це, в тому числі і відсутність адекватних технологій. Але це не зупиняє вчених від теоретизації можливих способів освоєння космічного простору, які одного дня можуть стати цілком реальними.
іонні двигуни
Іонні двигуни навряд чи стануть чимось новеньким для фанатів «Зоряних воєн», оскільки на них літали TIE Fighters. Крім того, це цілком існуюча технологія, яку використовував зонд Dawn, запущений у вересні 1997 році, для вивчення карликових планет Вести і Церери.
Іонні двигуни працюють, коли атоми ксенону бомбардуються електронами, утворюючи іони. У задній частині двигуна знаходяться металеві сітки, заряджені на 1000 вольт, які вистрілюють іони з величезною швидкістю. Тяга досить невелика, але оскільки космос - це середовище без тертя і з нульовою гравітацією, вона постійно наростає. Максимальна швидкість, яку набрав Dawn, становить 38 600 км / год.
Іонні двигуни вимагають мінімального палива. Вони в 10 разів ефективніше хімічних двигунів. Енергію вони отримують від великих сонячних батарей, тому немає ніякої необхідності будувати сховище для палива. Також це дає іонним двигунам в теорії невичерпне джерело енергії. Поточна проблема іонних двигунів полягає в тому, що вони занадто повільні, щоб перевозити людей. Їх можна було використовувати, наприклад, для транспортування обладнання і припасів в марсіанські колонії.
Bussard Ramjet
Як згадувалося вище, однією з найбільших проблем, що стоять на шляху у космічних подорожей, залишається необхідну кількість палива. Для вирішення цієї проблеми в 1960-х роках запропонували створити так званий Bussard Interstellar Ramjet. Ідея в тому, що космічний апарат підбирає протони, розкидані у Всесвіті, у міру подорожі. Якщо ці протони потім можна синтезувати, космічний апарат по суті летить на ядерній ракеті.
Правда, є ряд проблем з концепцією Ramjet. Можна підняти тільки певну кількість протонів, а в міру підбору протонів також буде народжуватися істотний опір. Крім того, є невелике питання про створення стабільно працюючого пристрою ядерного синтезу.
Рух на ядерному імпульсі
Ідея використання ядерної енергії для запуску космічних апаратів йде корінням ще в 1950-ті. Проект «Оріон» був ініціативою NASA, яке вирішило побудувати корабель розміром з хороший хмарочос, підготовлений до запуску від вибуху ядерної бомби під ним. Ви вже починаєте здогадуватися про пов`язаних з проектом проблемах. Для початку після цього проекту має залишитися величезну кількість радіації, та й самі астронавти отримають отруєння радіацією. Коли бомба вибухне, вона створить електромагнітний імпульс, який знищить бортову електроніку. І це якщо запуск ще буде успішним і не призведе до фатальних втрат. Проект «Оріон» розглядався в першу чергу тому, що міг доставити нас на Марс за три місяці. Звичайному кораблю треба було б вісімнадцять.
Очевидно, проект «Оріон» помер, але стоїть за ним ідея живе. «Вояджер-1», «Вояджер-2» і «Кассіні» використовували форму ядерної енергії на основі розпаду плутонію, перетворюючи її в електрику, для своїх польотів. На жаль, запаси необхідного плутонію на нашій планеті підійшли до кінця, а запустити повторне виробництво досить складно, оскільки це побічний продукт створення ядерних бомб.
Рух на лазерних променях
Аерокосмічний інженер Леик Мірабо в 1988 році прийшов до ідеї використання руху на лазерних променях, коли він працював над проектом ПРО «Зоряних воєн». Апарат Мірабо повинен був бути конічним. Потужний лазерний промінь вистрілював б з вузького кінця конуса, що містить параболічний відбивач. Це нагрівало б повітря всередині до 30 000 градусів, що призводило б до вибухів, що створює тягу. Мірабо вважав, що такий апарат з`явиться вже в найближчі 20 років, але його однолітки дивилися на цю ідею зі скепсисом.
Міжзоряний апарат «Дедал»
Британське міжпланетне товариство проводило дослідження протягом п`яти років, починаючи з 1973 року, вивчаючи можливість відправки людей до зірки Барнарда, яка знаходиться в шести світлових роках від нас. Їх рішенням став міжпланетний космічний апарат «Дедал» (Daedalus). Daedalus був гігантським апаратом, теж за розмірами з хороший хмарочос, і точно повинен був збиратися на орбіті Землі.
Як і проект «Оріон», він повинен був використовувати двигуни синтезу. Гранули палива вводилися б на високій швидкості в реакційну камеру, де їх підпалювали б пучки високоенергетичних електронів. Перший ступінь повинна була підняти Землі 46 000 тон палива, друга - невелику частину корабля з 4000 тонн палива. Паливом повинен був стати гелій-3. Гелій-3 - неймовірна рідкість на Землі, але на Місяці, як вважають, його набагато більше-також його можна знайти в космічних хмарах. Збір необхідної кількості зайняв би 20 років. Гелій-3 також дуже важко підпалити як паливо, оскільки потрібно вкрай багато тепла. Але якби проект вигорів, апарат розігнався б до 12,2% швидкості світла і досяг би зірки Барнарда за 50 років.
У 2009 році почалися дослідження в рамках проекту «Ікар» (Icarus), які повинні показати, яким може стати міжзоряний подорож після стількох років наукового прогресу.
Верхи на астероїді
Однією з найбільших проблем подорожей в космосі залишається вплив космічних променів. Якщо людині необхідно 1000 днів, щоб дістатися до Марса, він отримає таке опромінення, що шанси на розвиток раку виростуть з 1 до 19 відсотків. Космічний апарат складається з легких матеріалів, а екрани від радіації занадто важкі. Тому професор фізики з Массачусетського технологічного інституту вважає, що найкращим способом подолати великі відстані буде приземлення на астероїд і створення тунелю під його поверхнею.
Астероїд повинен бути 10 метрів шириною і проходити в межах декількох мільйонів кілометрів від Землі і Марса, щоб план спрацював. Поки відомо п`ять таких астероїдів, і всі вони пройдуть повз Землю до 2100 року. Подорож буде в один кінець, оскільки астероїдів, які летять туди і назад, не існує. Втім, постійно відбуваються нові відкриття, тому, можливо, ми знайдемо і астероїд, що летить від Марса до нас в потрібний момент.
сонячне вітрило
Хоча вітрила складно назвати високими технологіями за сучасними мірками, в космічному контексті вони отримали гарне оновлення. Замість використання вітру ці вітрила будуть задіяти енергію сонця. Сонячні вітрила дадуть космічному апарату невелику тягу, але оскільки в космосі немає тертя, ці вітрила будуть поступово набирати швидкість. Наприклад, сонячне вітрило завширшки в 400 метрів зможе проходити більше двох мільярдів кілометрів на рік. Це швидше, ніж може проходити судно з хімічної тягою. Також було б дешевше.
Проекти з використання сонячних вітрил теж не рідкість. Один від NASA називається Sunjammer, названий на честь розповіді Артура Кларка. Парус Sunjammer може бути виготовлений з матеріалу каптона і бути в п`ять мікрон завтовшки, важити менше 20 кілограмів і в упакованому стані за розмірами бути як пральна машинка.
Інший варіант, створений на честь Карла Сагана, дуже скоро має вийти на орбіту. Є також теорія, що сонячне вітрило може відвезти космічний апарат в іншу сонячну систему. Таке вітрило буде розміром з велике місто і активним його центром буде потужний лазер.
магнітний вітрило
Швидкість більшості випускаються Сонцем протонів і електронів варіюється від 400 до 600 кілометрів на секунду. Магнітний вітрило міг би використовувати їх енергію і відштовхуватися від них. Петля провідного матеріалу може виробляти магнітне поле, яке перпендикулярно сонячному вітрі, і це буде штовхати апарат в потрібному напрямку. Проблема в тому, що магнітний парус повинен бути стокілометрової довжини. Технології, які дозволять зробити вітрило з надпровідного матеріалу таких розмірів і підтримувати потрібну температуру, поки просто недоступні зараз. Магнітні вітрила залишаються теорією, поки не буде розроблена потрібна технологія.
червоточина
Вихідці з наукової фантастики, червоточини надихали людей з самої своєї появи в теорії в 1921 році. Хоча їх існування допускається, прямих свідчень цьому поки не знаходили. Червоточини - це по суті тунелі в космосі, через які може пройти об`єкт в теорії. При цьому червоточини нестабільні - якщо хтось захоче пройти через одну з таких, її стінки можуть коллапсировать. Для безпечного проходження через червоточину апарат повинен використовувати антигравітаційну силу. Фізики вважають, що ми просто не зберемо достатньо енергії. Якщо і існує червоточина, через яку можуть пройти люди, то точно не в природі- проте досить розвинена цивілізація могла б побудувати її. Тому поки ми не зустрінемо або не збудуємо її, червоточина залишатиметься науково-фантастичним вимислом.
Двигун викривлення
Що стала популярною завдяки «Зоряному шляху», ідея варп-двигуна дозволяє подорожувати буквально швидше за швидкість світла, при цьому не порушуючи закони фізики. Проте вчені вірять в можливість його реалізації. Вперше ідею запропонував фізик Мігель Алькубьерре: створити космічний апарат у формі м`яча для регбі з плоским кільцем навколо. Правда, щоб корабель полетів, вам потрібен куля антиматерії розміром з Юпітер.
Щоб зробити такий космічний апарат можливим, Гарольд Уайт з NASA вніс в проект зміни. У теорії його модифікований корабель буде вимагати набагато менше антиматерії, близько 500 кілограмів. Він зможе викривляти простір-час і досягати швидкість в 10 разів швидше за швидкість світла. Подорож до найближчої зірки займе чотири-п`ять місяців.
На жаль, антиматерія надзвичайно нестабільна. Всього третину грама антиречовини може вивільнити стільки ж енергії, скільки було вивільнено при бомбардуванні Хіросіми. Антиматерії в проекті Уайта потягне на 1,5 мільйона Хиросим, чого буде достатньо для знищення Землі.
