Valóságosak a csillagközi utazások?
Valóságosak a csillagközi utazások?

Videó: Valóságosak a csillagközi utazások?

Videó: Valóságosak a csillagközi utazások?
Videó: Van vagy nincs globális felmelegedés? 2024, Március
Anonim

A cikk szerzője részletesen mesél négy ígéretes technológiáról, amelyek lehetőséget adnak az embereknek arra, hogy egyetlen emberi élet alatt elérjék az Univerzum bármely pontját. Összehasonlításképpen: a modern technológia segítségével egy másik csillagrendszerhez vezető út körülbelül 100 ezer évig tart.

Amióta az ember először felnézett az éjszakai égboltra, arról álmodozunk, hogy meglátogatunk más világokat és meglátjuk a Világegyetemet. És bár vegyi üzemanyaggal működő rakétáink már sok bolygót, holdat és más testet is elértek a Naprendszerben, a Földtől legtávolabbi űrszonda, a Voyager 1 mindössze 22,3 milliárd kilométert tett meg. Ez a legközelebbi ismert csillagrendszer távolságának csak 0,056%-a. A modern technológia segítségével egy másik csillagrendszerhez vezető út körülbelül 100 ezer évig tart.

Nem kell azonban úgy cselekednünk, ahogy eddig is tettük. A nagy rakománytömegű járművek – akár emberrel a fedélzeten – az univerzumban soha nem látott távolságra történő küldésének hatékonysága jelentősen javítható, ha megfelelő technológiát alkalmazunk. Pontosabban, négy ígéretes technológia létezik, amelyekkel sokkal rövidebb idő alatt eljuthatunk a csillagokig. Itt vannak.

egy). Nukleáris technológia. Az emberiség történetében eddig az űrbe bocsátott összes űrhajóban van egy közös vonás: egy vegyi üzemanyaggal működő hajtómű. Igen, a rakéta-üzemanyag a vegyszerek speciális keveréke, amelyet a maximális tolóerő biztosítására terveztek. A „vegyi anyagok” kifejezés itt fontos. Azok a reakciók, amelyek energiát adnak a motornak, az atomok közötti kötések újraelosztásán alapulnak.

Ez alapvetően korlátozza tetteinket! Az atom tömegének túlnyomó többsége a magjára esik - 99, 95%. Amikor egy kémiai reakció megindul, az atomok körül keringő elektronok újra eloszlanak, és általában a reakcióban részt vevő atomok össztömegének körülbelül 0,0001%-át bocsátják ki, Einstein híres egyenlete szerint: E = mc2. Ez azt jelenti, hogy a reakció során a rakétába betöltött minden egyes kilogramm üzemanyag után körülbelül 1 milligrammnak megfelelő energiát kap.

Ha azonban nukleáris tüzelésű rakétákat használnak, a helyzet drasztikusan más lesz. Ahelyett, hogy az elektronok konfigurációjának változásaira és az atomok egymáshoz való kötődésére hagyatkozna, viszonylag hatalmas mennyiségű energiát szabadíthat fel, ha befolyásolja az atommagok egymáshoz való kapcsolódását. Ha egy uránatomot neutronokkal bombázva hasad fel, az sokkal több energiát bocsát ki, mint bármely kémiai reakció. 1 kilogramm urán-235 911 milligramm tömegnek megfelelő mennyiségű energiát tud felszabadítani, ami csaknem ezerszer hatékonyabb, mint a vegyi üzemanyag.

Még hatékonyabbá tehetnénk a hajtóműveket, ha elsajátítanánk a magfúziót. Például egy inerciálisan szabályozott termonukleáris fúziós rendszer, amelynek segítségével a hidrogént héliummá lehetne szintetizálni, ilyen láncreakció megy végbe a Napon. 1 kilogramm hidrogén üzemanyag héliummá szintézise 7,5 kilogramm tömeget alakít át tiszta energiává, ami közel 10 ezerszer hatékonyabb, mint a vegyi üzemanyag.

Az ötlet az, hogy egy rakétánál sokkal hosszabb ideig ugyanazt a gyorsulást érjék el: több száz vagy akár több ezerszer hosszabb ideig, mint most, ami lehetővé tenné, hogy több száz vagy ezerszer gyorsabban fejlődjenek, mint a jelenlegi hagyományos rakéták. Egy ilyen módszer a csillagközi repülés idejét több száz vagy akár tíz évre csökkentené. Ez egy ígéretes technológia, amelyet a tudomány fejlődésének ütemétől és irányától függően 2100-ra tudunk használni.

2). Kozmikus lézersugár. Ez az ötlet a néhány évvel ezelőtt előtérbe került Breakthrough Starshot projekt középpontjában. Az évek során a koncepció nem veszített vonzerejéből. Míg egy hagyományos rakéta üzemanyagot visz magával és gyorsításra költi, ennek a technológiának a kulcsötlete egy erős lézersugár, amely megadja az űrhajónak a szükséges impulzust. Más szóval, a gyorsulás forrása le lesz választva magáról a hajóról.

Ez a koncepció egyszerre izgalmas és több szempontból is forradalmi. A lézeres technológiák sikeresen fejlődnek, és nemcsak erősebbek, hanem erősen kollimáltak is. Tehát, ha létrehozunk egy vitorlaszerű anyagot, amely elég nagy százalékban veri vissza a lézerfényt, akkor egy lézerlövés segítségével az űrhajó kolosszális sebességet fejlesszen ki. A ~ 1 gramm tömegű "csillaghajó" várhatóan eléri a fénysebesség ~ 20%-át, amivel mindössze 22 éven belül elrepülhet a legközelebbi csillagig, a Proxima Centauriig.

Természetesen ehhez hatalmas lézersugarat (kb. 100 km2) kell létrehoznunk, és ezt az űrben kell megtenni, bár ez inkább költségprobléma, mint technológia vagy tudomány. Egy ilyen projekt megvalósításához azonban számos kihívást le kell küzdeni. Közöttük:

  • meg nem támasztott vitorla forog, valamilyen (még ki nem fejlesztett) stabilizáló mechanizmusra van szükség;
  • a célpont elérésekor nem tud fékezni, mivel nincs üzemanyag a fedélzeten;
  • még ha kiderül is, hogy méretezzük az eszközt az emberek szállítására, az ember nem lesz képes túlélni egy hatalmas gyorsulással - ez jelentős sebességkülönbség rövid időn belül.

Talán egy nap a technológiák el tudnak juttatni minket a csillagokig, de még mindig nincs sikeres módszer arra, hogy az ember elérje a fénysebesség ~20%-ának megfelelő sebességet.

3). Antianyag üzemanyag. Ha mégis szeretnénk üzemanyagot magunkkal vinni, akkor azt a lehető leghatékonyabbá tehetjük: a részecskék és antirészecskék megsemmisítésén fog alapulni. Ellentétben a vegyi vagy nukleáris üzemanyaggal, ahol a fedélzeten lévő tömegnek csak egy része alakul át energiává, a részecske-részecske-megsemmisítés a részecskék és az antirészecskék tömegének 100%-át használja fel. Az a képesség, hogy minden üzemanyagot impulzusenergiává alakítanak át, az üzemanyag-hatékonyság legmagasabb szintjét jelenti.

Ennek a módszernek a gyakorlati alkalmazása során három fő irányban adódnak nehézségek. Kimondottan:

  • stabil semleges antianyag létrehozása;
  • az a képesség, hogy elszigetelje a közönséges anyagoktól és pontosan irányítsa azt;
  • kellően nagy mennyiségben termelnek antianyagot a csillagközi repüléshez.

Szerencsére az első két kérdésen már dolgoznak.

Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetnél (CERN), ahol a Nagy Hadronütköztető található, található egy hatalmas komplexum, amelyet "antianyaggyárként" ismernek. Ott hat független tudóscsoport vizsgálja az antianyag tulajdonságait. Felvesznek antiprotonokat és lelassítják őket, kényszerítve a pozitront, hogy kötődjön hozzájuk. Így jönnek létre az antiatomok vagy semleges antianyag.

Ezeket az antiatomokat különböző elektromos és mágneses mezőkkel rendelkező tartályba izolálják, amelyek a helyükön tartják őket, távol egy anyagból készült tartály falától. 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 a közeljövőben nem lesz elérhető számunkra, de kiderülhet, hogy a csillagközi utazás leggyorsabb módja egy antianyag-rakéta.

4). Csillaghajó a sötét anyagon. Ez a lehetőség minden bizonnyal azon a feltételezésen alapul, hogy a sötét anyagért felelős bármely részecske bozonként viselkedik, és a saját antirészecskéje. Elméletileg a sötét anyagnak, amely a saját antirészecskéje, kicsi, de nem nulla esélye van megsemmisülni bármely más sötét anyag részecskével, amely ütközik vele. Az ütközés következtében felszabaduló energiát potenciálisan felhasználhatjuk.

Erre vannak lehetséges bizonyítékok. A megfigyelések eredményeként megállapították, hogy a Tejútrendszerben és más galaxisokban megmagyarázhatatlan többlet gamma-sugárzás érkezik a központjaikból, ahol a sötét energia koncentrációja a legmagasabb. Mindig fennáll annak a lehetősége, hogy erre van egy egyszerű asztrofizikai magyarázat, például a pulzárok. Lehetséges azonban, hogy ez a sötét anyag még mindig önmagával semmisül meg a galaxis közepén, és így hihetetlen ötletet ad nekünk - egy csillaghajót a sötét anyagon.

Ennek a módszernek az az előnye, hogy a sötét anyag szó szerint mindenhol létezik a galaxisban. Ez azt jelenti, hogy nem kell üzemanyagot vinnünk magunkkal az utazásra. Ehelyett a sötétenergia-reaktor egyszerűen a következőket teheti:

  • vegyen be minden sötét anyagot, amely a közelben van;
  • felgyorsítsa megsemmisülését, vagy hagyja természetes módon megsemmisülni;
  • irányítsa át a kapott energiát, hogy lendületet vegyen a kívánt irányba.

Az ember szabályozhatja a reaktor méretét és teljesítményét, hogy elérje a kívánt eredményeket.

Anélkül, hogy üzemanyagot kellene vinni a fedélzetre, a meghajtással hajtott űrutazás számos problémája megszűnik. Ehelyett képesek leszünk elérni bármely utazás dédelgetett álmát – a korlátlan állandó gyorsulást. Ez adja a legelképzelhetetlenebb képességet – azt a képességet, hogy egyetlen emberi élet alatt elérjük az Univerzum bármely helyét.

Ha a meglévő rakétatechnológiákra korlátozzuk magunkat, akkor legalább több tízezer évre lesz szükségünk ahhoz, hogy a Földről eljuthassunk a legközelebbi csillagrendszerig. A motortechnológia jelentős előrelépései azonban közel vannak, és az utazási idő egy emberéletre csökken. Ha elsajátítjuk a nukleáris üzemanyag, a kozmikus lézersugarak, az antianyag vagy akár a sötét anyag használatát, megvalósítjuk saját álmunkat, és űrcivilizációvá válunk olyan bomlasztó technológiák, mint például a lánchajtások használata nélkül.

Számos lehetséges módja van annak, hogy a tudományos alapú ötleteket megvalósítható, valós, következő generációs motortechnológiákká alakítsuk. Nagyon valószínű, hogy a század végére a még fel nem talált űrhajó a New Horizons, a Pioneer és a Voyager helyére lép, mint a Földtől legtávolabbi ember alkotta objektumok. A tudomány már készen áll. Nekünk marad hátra, hogy túltekintsünk jelenlegi technológiánkon, és ezt az álmunkat valóra váltsuk.

Ajánlott: