Je medzihviezdne cestovanie skutočne možné?



Medzihviezdna vesmírna preprava, Fantázia každého päťročného dieťaťa v nás. Základné seriály sci-fi. Odvážne ísť tam, kam predtým nikto nešiel naozaj fantastickým spôsobom. Keď s našimi raketami a kozmickými sondami rasteme čoraz viac, vyvstáva otázka: mohli by sme niekedy dúfať, že osídlíme hviezdy? Alebo, s výnimkou toho vzdialeného snu, môžeme aspoň vyslať vesmírne sondy na mimozemské planéty a nechať ich povedať nám, čo vidia?

Pravda je, že medzihviezdne cestovanie a skúmanie je to technicky možné, Neexistuje žiadny zákon fyziky, ktorý by to priamo zakazoval. Ale to nevyhnutne neuľahčuje a určite to neznamená, že ho dosiahneme v našich životoch, nieto ešte v tomto storočí. Medzihviezdna cesta do vesmíru je skutočnou bolesťou v krku.

súvisiace: Galéria: Vízie cestovania medzihviezdnymi loďami

Plavba smerom von

Ak ste dostatočne trpezliví, dosiahli sme už medzihviezdny prieskum. Máme niekoľko kozmických lodí na únikových trajektóriách, čo znamená, že opúšťajú slnečnú sústavu a nikdy sa nevracajú. Misie priekopníkov NASA, USA Misie Voyagera naposledy New Horizons všetci začali svoje dlhé cesty von. Voyagéri sa teraz považujú za mimo slnečnej sústavy, ako je definovaná ako oblasť, v ktorej slnečný vietor vychádzajúci zo slnka ustupuje časticiam a prachu všeobecného galaktického pozadia.

Tak úžasné; v súčasnosti máme v prevádzke medzihviezdne vesmírne sondy. Okrem problému je, že nikam nevedú naozaj rýchlo. Každý z týchto neohrozených medzihviezdnych prieskumníkov cestuje rýchlosťou desiatok tisíc kilometrov za hodinu, čo znie dosť rýchlo. Nie sú namierené smerom k žiadnej konkrétnej hviezde, pretože ich misie boli navrhnuté tak, aby skúmali planéty vnútri slnečnej sústavy. Ak by však niektorá z týchto kozmických lodí smerovala k nášmu najbližšiemu susedovi, Proxima Centauri, len sotva 4 svetelné roky, dosiahnu to asi za 80 000 rokov.

Neviem o vás, ale nemyslím si, že by rozpočet NASA pre tieto druhy časových radov. V čase, keď sa tieto sondy dostanú kdekoľvek na pol cesty, sú zaujímavé jadrové batérie budú dávno mŕtvi a budú to zbytočné kusy kovu, ktoré sa valia prázdnotou. Čo je to za úspech, ak si o tom myslíte: Nie je to ako by naši predkovia dokázali dosiahnuť také výkony, ako je to, že medzi hviezdami hádzajú náhodný odpad, ale pravdepodobne to nie je presne také, ako ste si predstavovali medzihviezdnu vesmírnu dopravu.

súvisiace: Koncepty pohonu pre vesmírnu loď Superfast (Images)

Pretekár

Aby bol medzihviezdny vesmírny let primeranejší, sonda musí ísť naozaj rýchlo. V ráde najmenej jednej desatiny rýchlosť svetla. Pri tejto rýchlosti mohla kozmická loď dosiahnuť Proxima Centauri v niekoľkých desaťročiach a poslať späť obrázky o niekoľko rokov neskôr, a to v priebehu ľudského života. Je skutočne také neprimerané žiadať, aby tá istá osoba, ktorá misiu začína, ju dokončila?

Dosiahnutie týchto rýchlostí si vyžaduje obrovské množstvo energie. Jednou z možností je udržať túto energiu na palube kozmickej lode ako palivo. Ale ak je to tak, ďalšie palivo dodáva hmotnosť, čo sťažuje jeho poháňanie až na tieto rýchlosti. Existujú návrhy a náčrty jadrová loď ktoré sa to snažia dosiahnuť, ale pokiaľ nechceme začať stavať tisíce na tisícoch jadrových bômb iba na to, aby sme vložili raketu, musíme prísť s ďalšími nápadmi.

Možno jedným z najsľubnejších nápadov je udržať zdroj energie kozmickej lode pevný a nejako ju dopraviť do kozmickej lode počas jej cesty. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je použitie laserov. Žiarenie je dobré na prepravu energie z jedného miesta na druhé, najmä na veľké vzdialenosti vesmíru. Kozmická loď potom môže zachytiť túto energiu a pohnúť sa vpred.

Toto je základná myšlienka Prielomový projekt Starshot, ktorého cieľom je navrhnúť kozmickú loď schopnú dosiahnuť najbližšie hviezdy za niekoľko desaťročí. V najjednoduchšom pláne tohto projektu strieľa obrovský laser rádovo 100 gigawattov na kozmickú loď obiehajúcu okolo Zeme. Táto kozmická loď má veľkú slnečnú plachtu, ktorá je neuveriteľne reflexná. Laser odskočil z tejto plachty a dal kozmickej lodi impulz. Ide o to, že 100 gigawattový laser má iba silu ťažkého batohu. To ste nečítali nesprávne. Keby sme mali tento laser strieľať na kozmickú loď asi 10 minút, aby sme dosiahli jednu desatinu rýchlosti svetla, kozmická loď nemôže vážiť viac ako gram.

To je množstvo kancelárskych sponiek.

súvisiace: Prielom hviezdnych snímok v obrázkoch: Laserové plachetnice Nanocraft na štúdium cudzích planét

Kozmická loď pre mravce

To je miesto, kde sa guma stretáva s medzihviezdnou cestou, pokiaľ ide o to, aby kozmická loď cestovala požadovanými rýchlosťami. Samotný laser, s výkonom 100 gigawattov, je výkonnejší ako akýkoľvek laser, ktorý sme kedy navrhli podľa mnohých rádov. Aby sme vám poskytli zmysel pre mierku, 100 gigawattov predstavuje celkovú kapacitu každej jednej jadrovej elektrárne pôsobiacej v Spojených štátoch dohromady.

A kozmická loď, ktorej hmota nesmie byť väčšia ako kancelárska sponka, musí zahŕňať kameru, počítač, zdroj energie, obvody, puzdro, anténu na komunikáciu späť domov a celú svetelnú plachtu.

že lightsail musí byť takmer dokonale reflexné. Ak absorbuje aj malú časť prichádzajúceho laserového žiarenia, premení túto energiu na teplo namiesto hybnosti. Pri 100 gigawattoch to znamená topenie v priamom smere, čo sa vo všeobecnosti pre vesmírnu loď nepovažuje za dobré.

Po zrýchlení na jednu desatinu rýchlosti svetla sa začne skutočná cesta. Táto malá kozmická loď bude musieť po dobu 40 rokov odolať pokusom a chvostom medzihviezdneho vesmíru. Bude to ovplyvnené prachovými zrnkami pri tejto obrovskej rýchlosti. A zatiaľ čo prach je veľmi malý, pri týchto rýchlostiach môžu motívy spôsobiť neuveriteľné škody. Kozmické lúče, ktoré sú vysokoenergetickými časticami emitovanými všetkým, od slnka po vzdialenú supernovu, sa môžu pokaziť s jemnými obvodmi vo vnútri. Kozmické lúče budú tieto kozmické lúče nepretržite bombardované hneď po začatí cesty.

Je možný prielom Starshot? V zásade áno. Ako som už povedal vyššie, neexistuje žiadny fyzikálny zákon, ktorý by znemožnil tomu, aby sa z toho niečo stalo. To však neumožňuje ľahké, ani pravdepodobné, pravdepodobné alebo uskutočniteľné s využitím našich súčasných úrovní technológie (alebo primeraných prognóz do blízkej budúcnosti našej technológie). Môžeme skutočne urobiť kozmickú loď tak malú a ľahkú? Môžeme skutočne urobiť taký výkonný laser? Môže takáto misia skutočne prežiť výzvy hlbokého vesmíru?

Odpoveď nie je áno alebo nie. Skutočná otázka znie: sme ochotní minúť dosť peňazí, aby sme zistili, či je to možné?

Paul M. Sutter je astrofyzik na Štátna univerzita v Ohiu, hostiteľ Spýtajte sa Spaceman a Vesmírne rádioa autor knihy „Vaše miesto vo vesmíre.„Sutter prispel k tomuto článku Hlasy expertov Space.com: Op-Ed & Insights,

Lzarobiť viac počúvaním epizódy "Je medzihviezdne cestovanie možné? “ on podcast Ask A Spaceman, dostupný na jatunes na webe na adrese hodTTP: //www.askaspaceman.com. Vďaka @infirmus, Amber D., neo a Alexovi V. Falebo otázky, ktoré viedli k tomuto dielu! Položte svoju vlastnú otázku na Twitteri pomocou #AskASpaceman alebo sledovaním Pavla @PaulMattSutter nd Facebook.com/PaulMattSutter.