Kosmonautyka. Przejdź przez otchłań
Synowie i córki niebieskiej planety
Wznieś się, zakłócając spokój gwiazd.
Ustanowił ścieżkę do przestrzeni międzygwiezdnej
Do satelitów, rakiet, stacji naukowych.
***
Rosjanin poleciał rakietą,
Widziałem całą ziemię z góry.
Gagarin był pierwszym w kosmosie.
Jaki uzyskasz wynik?
W 1973 roku grupa robocza Brytyjskiego Towarzystwa Międzyplanetarnego zaczęła projektować wygląd międzygwiezdnego statku kosmicznego zdolnego do podróży 6 lat świetlnych w trybie bezzałogowym i przeprowadzenia krótkiego badania sąsiedztwa gwiazdy Barnarda.
Zasadniczą różnicą między projektem brytyjskim a dziełami science fiction były pierwotne warunki projektowe: w swojej pracy brytyjscy naukowcy opierali się wyłącznie na technologiach rzeczywistych lub technologiach niedalekiej przyszłości, których rychłe pojawienie się nie budzi wątpliwości. Fantastyczna „antygrawitacja”, nieznana „teleportacja” i „szybko poruszające się silniki” zostały odrzucone jako pomysły egzotyczne i oczywiście niewykonalne.
Zgodnie z warunkami projektu programiści musieli zrezygnować nawet z popularnego wówczas „silnika fotonowego”. Pomimo teoretycznej możliwości zaistnienia reakcji anihilacji substancji, nawet najodważniejsi fizycy, którzy regularnie eksperymentują z halucynogennymi kannabinoidami, nie są w stanie wyjaśnić, jak w praktyce zastosować magazynowanie „antymaterii” i jak zbierać uwalnianą energię.
Projekt otrzymał symboliczną nazwę „Daedalus” – na cześć bohatera greckiego mitu o tej samej nazwie, któremu udało się przelecieć nad morzem, w przeciwieństwie do Ikara, który latał zbyt wysoko.
Automatyczny statek międzygwiezdny Daedalus miał konstrukcję dwustopniową
Znaczenie projektu Dedal:
Dowód na możliwość stworzenia przez ludzkość bezzałogowego statku kosmicznego do eksploracji najbliższych Słońcu układów gwiezdnych.
Techniczna strona projektu:
Badanie z trajektorii przelotu układu gwiazd Barnard (czerwony karzeł klasy widmowej M5V w odległości 5,91 lat świetlnych, jeden z najbliższych Słońcu i jednocześnie „najszybszy” z gwiazd w ziemskiego nieba Składowa prostopadła prędkości gwiazdy do kierunku spojrzenia ziemskiego obserwatora wynosi 90 km / s, co w połączeniu ze stosunkowo „bliską” odległością zamienia „Latającego Barnarda” w prawdziwą „kometę”) . O wyborze celu decydowała teoria istnienia układu planetarnego w pobliżu gwiazdy Barnarda (teoria ta została następnie obalona). W naszych czasach „celem odniesienia” jest gwiazda Proxima Centauri najbliższa Słońcu (odległość 4,22 lat świetlnych).
Ruch Gwiazdy Barnarda w Firmamencie Ziemi
Warunki projektu:
Bezzałogowy statek kosmiczny. Tylko realistyczne technologie niedalekiej przyszłości. Maksymalny czas lotu do gwiazdy to 49 lat! Zgodnie z warunkami projektu Daedalus ci, którzy stworzyli statek międzygwiezdny, powinni mieć możliwość poznania wyników misji za życia. Innymi słowy, aby osiągnąć Gwiazdę Barnarda w ciągu 49 lat, statek kosmiczny potrzebowałby prędkości przelotowej około 0,1 prędkości światła.
Linia bazowa:
Brytyjscy naukowcy mieli całkiem imponujący „zestaw” wszystkich współczesnych osiągnięć ludzkiej cywilizacji: technologie jądrowe, niekontrolowana reakcja termojądrowa, lasery, fizyka plazmy, załogowe starty w kosmos na orbitę okołoziemską, technologie dokowania i montażu dużych obiektów w przestrzeni kosmicznej , systemy komunikacji kosmicznej dalekiego zasięgu, mikroelektronika, automatyka i inżynieria precyzyjna. Czy to wystarczy, aby „dotknąć dłonią” gwiazd?
Niedaleko stąd - jeden postój taksówek
Przepełniony słodkimi snami i dumą z osiągnięć ludzkiego umysłu czytelnik już biegnie po bilet na międzygwiezdny statek. Niestety, jego radość jest przedwczesna. Wszechświat przygotował swoją przerażającą odpowiedź na żałosne próby ludzi dotarcia do najbliższych gwiazd.
Jeśli zmniejszysz rozmiar gwiazdy takiej jak Słońce do rozmiaru piłki tenisowej, cały Układ Słoneczny zmieści się w Placu Czerwonym. Wymiary Ziemi w tym przypadku zostaną na ogół zredukowane do wielkości ziarenka piasku.
W tym samym czasie najbliższa „piłka tenisowa” (Proxima Centauri) będzie leżała na środku Alexanderplatz w Berlinie, a nieco bardziej odległa Gwiazda Barnarda – na Piccadilly Circus w Londynie!
Pozycja Voyagera 1 8 lutego 2012. Odległość 17 godzin świetlnych od Słońca.
Potworne odległości poddają w wątpliwość samą ideę podróży międzygwiezdnych. Uruchomiona w 1 r. automatyczna stacja Voyager 1977 przemierzyła Układ Słoneczny 35 lat (sonda wyszła poza nią 25 sierpnia 2012 r. - tego dnia za rufą stacji stopiły się ostatnie echa „wiatru słonecznego” , w tym samym czasie intensywność gwałtownie wzrosła promieniowanie galaktyczne). Lot na Plac Czerwony zajęło 35 lat. Jak długo zajmie Voyagerowi lot „z Moskwy do Londynu”?
Wokół nas ciągną się biliardy kilometrów czarnej otchłani - czy mamy szansę polecieć do najbliższej gwiazdy za co najmniej pół wieku Ziemi?
Wyślę po ciebie statek...
Nikt nie miał wątpliwości, że Dedal będzie miał potworne rozmiary - tylko „ładowność” może osiągnąć setki ton. Oprócz stosunkowo lekkich instrumentów astrofizycznych, detektorów i kamer telewizyjnych, na pokładzie statku potrzebny jest dość duży przedział sterowania dla systemów okrętowych, centrum komputerowe i, co najważniejsze, system komunikacji z Ziemią.
Nowoczesne radioteleskopy mają niesamowitą czułość: nadajnik Voyagera 1 znajdujący się na 124 jednostkach astronomicznych (124 razy dalej niż Ziemia od Słońca) ma moc zaledwie 23 watów - mniej niż żarówka w lodówce. O dziwo to wystarczyło, aby zapewnić nieprzerwaną komunikację z urządzeniem na odległość 18,5 miliarda kilometrów! (warunek wstępny - pozycja Voyagera w kosmosie znana jest z dokładnością do 200 metrów)
Gwiazda Barnarda znajduje się 5,96 lat świetlnych od Słońca, 3000 razy dalej niż Voyager. Oczywiście w tym przypadku nieodzowny jest 23-watowy przechwytujący - niesamowita odległość i znaczny błąd w określeniu pozycji statku kosmicznego w kosmosie będą wymagały mocy promieniowania setek kilowatów. Ze wszystkimi wynikającymi z tego wymaganiami dotyczącymi wymiarów anteny.
Brytyjscy naukowcy podali bardzo konkretną liczbę: ładowność statku Dedal (masa przedziału kontrolnego, instrumentów naukowych i systemu łączności) wyniesie około 450 ton. Dla porównania masa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przekroczyła dziś 417 ton.
Wymagana masa ładunku statku kosmicznego mieści się w realistycznych granicach. Ponadto, biorąc pod uwagę postęp w mikroelektronice i technologii kosmicznej w ciągu ostatnich 40 lat, liczba ta może się nieco zmniejszyć.
Silnik i paliwo. Ekstremalne energochłonność lotów międzygwiezdnych staje się kluczową barierą w realizacji takich wypraw.
Brytyjscy naukowcy trzymali się prostej logiki: Która ze znanych metod pozyskiwania energii ma najwyższą wydajność? Odpowiedź jest oczywista - fuzja termojądrowa. Czy dziś jesteśmy w stanie stworzyć stabilny „reaktor termojądrowy”? Niestety nie, wszystkie próby stworzenia „kontrolowanego termojądra” kończą się niepowodzeniem. Wniosek? Musisz użyć reakcji wybuchowej. Statek kosmiczny Dedal zamienia się w „wybuchowy” z pulsacyjnym silnikiem rakiety termojądrowej.
Zasada działania w teorii jest prosta: „cele” z zamrożonej mieszaniny deuteru i helu-3 są podawane do komory roboczej. „Cel” jest podgrzewany przez impuls laserów — następuje niewielka eksplozja termojądrowa — i, voila, uwalniana jest energia, która przyspiesza statek!
Obliczenia wykazały, że dla skutecznego przyspieszenia Dedala konieczne byłoby wytworzenie 250 eksplozji na sekundę - dlatego cele muszą być wprowadzane do komory spalania pulsacyjnego silnika termojądrowego z prędkością 10 km / s!
To już czysta fantazja - w rzeczywistości nie ma ani jednej działającej próbki pulsacyjnego silnika termojądrowego. Co więcej, unikalne cechy silnika i wysokie wymagania dotyczące jego niezawodności (silnik musi pracować nieprzerwanie przez 4 lata) sprawiają, że mówienie o statku kosmicznym jest bezsensowne. historia.
Z drugiej strony w konstrukcji pulsacyjnego silnika termojądrowego nie ma ani jednego elementu, który nie został przetestowany w praktyce - nadprzewodnikowe solenoidy, lasery dużej mocy, działa elektronowe ... wszystko to od dawna jest opanowane przez przemysł i często doprowadzony do masowej produkcji. Mamy dobrze rozwiniętą teorię i bogate rozwiązania praktyczne w dziedzinie fizyki plazmy – to tylko kwestia stworzenia silnika pulsacyjnego opartego na tych układach.
Szacunkowa masa konstrukcji statku (silnik, zbiorniki, kratownice nośne) - 6170 ton bez paliwa. W zasadzie postać brzmi realistycznie. Żadnych dziesiątych potęg i niezliczonych zer. Wystarczyłoby „tylko” 44 starty potężnej rakiety Saturn-5 (ładowność 140 ton przy masie startowej 3000 ton), aby dostarczyć taką liczbę metalowych konstrukcji na niską orbitę okołoziemską.
Super ciężki pojazd nośny klasy H-1, masa startowa 2735...2950 ton
Do tej pory liczby te teoretycznie mieściły się w możliwościach współczesnego przemysłu, choć wymagały pewnego rozwoju nowoczesnych technologii. Czas zadać główne pytanie: jaka jest wymagana masa paliwa, aby przyspieszyć statek do 0,1 prędkości światła? Odpowiedź brzmi przerażająco, a jednocześnie zachęcająco - 50 000 ton paliwa jądrowego. Pomimo pozornego nieprawdopodobieństwa tej liczby, jest to „tylko” połowa przemieszczenia amerykańskiego lotniskowca nuklearnego. Inną rzeczą jest to, że współczesna astronautyka nie jest jeszcze gotowa do pracy z tak nieporęcznymi konstrukcjami.
Ale główny problem był inny: głównym składnikiem paliwa do pulsacyjnego silnika termojądrowego jest rzadki i drogi izotop Hel-3. Obecna wielkość produkcji helu-3 nie przekracza 500 kg rocznie. Jednocześnie do zbiorników Dedala trzeba będzie wlać 30 000 ton tej specyficznej substancji.
Komentarze są niepotrzebne - takiej ilości helu-3 nie można znaleźć na Ziemi. „Brytyjscy naukowcy” (tym razem można zasłużenie wziąć to wyrażenie w cudzysłowie) zaproponowali zbudowanie „Dedala” na orbicie Jowisza i zatankowanie go tam, wydobywając paliwo z górnej warstwy chmur gigantycznej planety.
Czysty futuryzm pomnożony absurdem.
Pomimo ogólnie rozczarowującego obrazu, projekt Dedal wykazał, że istniejąca wiedza naukowa jest wystarczająca, aby wysłać ekspedycję do najbliższych gwiazd. Problem tkwi w skali pracy – mamy działające próbki „Tokamaków”, elektromagnesów nadprzewodzących, kriostatów i naczyń Dewara w idealnych warunkach laboratoryjnych, ale absolutnie nie mamy pojęcia, jak sprawdzą się ich przerośnięte kopie ważące setki ton. Jak sprawić, by te fantastyczne konstrukcje działały nieprzerwanie przez wiele lat - wszystko to w trudnych warunkach kosmosu, bez możliwości naprawy i konserwacji przez człowieka.
Pracując nad wyglądem statku kosmicznego Dedal, naukowcy stanęli przed wieloma drobnymi, ale nie mniej ważnymi problemami. Oprócz wspomnianych już wątpliwości co do niezawodności pulsacyjnego silnika termojądrowego, twórcy statku międzygwiezdnego stanęli przed problemem wyważenia gigantycznego statku, jego prawidłowego przyspieszenia i orientacji w przestrzeni. Były też pozytywne momenty – w ciągu 40 lat, które minęły od rozpoczęcia prac nad projektem Daedalus, udało się pomyślnie rozwiązać problem z cyfrowym systemem komputerowym na pokładzie statku. Ogromny postęp w mikroelektronice, nanotechnologii, pojawienie się substancji o unikalnych właściwościach - wszystko to znacznie uprościło warunki tworzenia statku kosmicznego. Pomyślnie rozwiązano również problem komunikacji w przestrzeni kosmicznej.
Ale jak dotąd nie znaleziono rozwiązania klasycznego problemu - bezpieczeństwa wyprawy międzygwiezdnej. Przy prędkości 0,1 prędkości światła każdy pyłek staje się niebezpieczną przeszkodą dla statku, a maleńki meteor wielkości pendrive'a może być końcem całej wyprawy. Innymi słowy, statek ma wszelkie szanse na wypalenie się, zanim dotrze do celu. Teoretycznie proponowane są dwa rozwiązania: pierwsza „linia obrony” to ochronna chmura mikrocząstek utrzymywanych przez pole magnetyczne sto kilometrów przed kursem statku. Druga „linia obrony” to metalowa, ceramiczna lub kompozytowa tarcza odpychająca fragmenty zbutwiałych meteorytów. Jeśli wszystko jest mniej więcej jasne z projektem osłony, to nawet nobliści z fizyki nie wiedzą, jak wprowadzić w życie „ochronną chmurę mikrocząstek” w znacznej odległości od statku. Oczywiste jest, że za pomocą pola magnetycznego, ale oto jak dokładnie ...
… Statek płynie w lodowatej pustce. Minęło 50 lat, odkąd opuścił Układ Słoneczny, a za „Dedalem” ciągnęła się długa droga przez sześć lat świetlnych. Niebezpieczny Pas Kuipera i tajemniczy obłok Oorta zostały bezpiecznie przekroczone, delikatne instrumenty wytrzymały promienie galaktyczne i okrutny chłód otwartej przestrzeni... Wkrótce zaplanowane spotkanie z układem gwiezdnym Barnarda... ale co czy to przypadkowe spotkanie obiecuje posłańcowi odległej Ziemi pośrodku bezkresnego gwiezdnego oceanu? Nowe niebezpieczeństwa związane z kolizją z dużymi meteorytami? Pola magnetyczne i śmiercionośne pasy promieniowania w pobliżu „biegnącego Barnarda”? Niespodziewane wybuchy pro-trubberan? Czas pokaże... "Dedalus" za dwa dni przemknie obok gwiazdy i zniknie na zawsze w bezmiarze Kosmosu.
Dedal w porównaniu do 102-piętrowego Empire State Building
Empire State Building, kluczowy budynek w panoramie Nowego Jorku. Wysokość bez iglicy 381 m, wysokość z iglicą 441 m
„Dedalus” w porównaniu z superciężkim pojazdem nośnym Saturn V
Saturn V na wyrzutni
informacja