Kas tähtedevaheline reisimine on tõesti võimalik?



Tähtedevaheline kosmosereis. Iga meie sees oleva viieaastase lapse fantaasia. Teadusfilmide seriaalide klambrid. Julgelt minna sinna, kus keegi pole varem käinud, tõesti fantastiliselt. Kui me oma rakettide ja kosmosesondidega üha arenenumateks muutume, tekib küsimus: kas me võiksime kunagi loota tähtede koloniseerimisele? Või takistades seda kaugeleulatuvat unistust, kas saame vähemalt saata kosmosesondid võõrastele planeetidele, lastes neil meile öelda, mida nad näevad?

Tõde on tähtedevaheline reisimine ja uurimine on tehniliselt võimalik. Pole ühtegi füüsikaseadust, mis selle otse keelab. Kuid see ei muuda tingimata lihtsaks ega tähenda kindlasti, et me selle oma elu jooksul saavutame, rääkimata sellest sajandist. Tähtedevaheline kosmosereis on tõeline valu kaelas.

Seotud: Galerii: tähtedevahelise tähtede laevareiside visioonid

Reis väljapoole

Kui olete piisavalt kannatlik, oleme juba tähtedevahelise uurimise staatuse saavutanud. Põgenemistrajektooridel on mitu kosmoselaeva, mis tähendab, et nad lahkuvad Päikesesüsteemist ega tule enam kunagi tagasi. NASA Pioneer missioonid, Voyageri missioonid, ja viimati Uued horisondid on kõik alustanud oma pikki rännakuid. Eriti Voyagereid peetakse nüüd väljaspool Päikesesüsteemi, nagu määratletakse kui piirkonda, kus Päikesest tulev päikesetuul annab teed galaktilistele taustaosakestele ja tolmule.

Nii hea; meil on praegu töös tähtedevahelised kosmosesondid. Välja arvatud probleem on see, et nad ei lähe kuhugi kiiresti. Kõik need häbematud tähtedevahelised maadeavastajad sõidavad kümnete tuhandete miilidega tunnis, mis kõlab üsna kiiresti. Neid ei suunata ühegi konkreetse tähe suunas, sest nende missioonid olid kavandatud Päikesesüsteemi planeetide uurimiseks. Kuid kui mõni neist kosmoseaparaatidest suunaks meie lähima naabri juurde, Proxima Centauri, vaevalt 4 valgusaasta kaugusel, jõuaksid nad sinna umbes 80 000 aasta pärast.

Ma ei tea sinust, aga ma ei usu, et NASA eelarved sedalaadi ajakavadele koostaksid. Ka selleks ajaks, kui need sondid jõuavad huvitava poole, on nende oma tuumapatareid on juba ammu surnud ja lihtsalt tühjad läbi löödud kasutud metalli tükid. Mis on omamoodi edu, kui sellele mõelda: Pole just nii, nagu meie esivanemad suutsid selliseid saavutusi täita nagu tähtede vahele juhusliku rämpsu viskamine, kuid tõenäoliselt pole see ka täpselt see, milleks te tähtedevahelise tähtedevahelise kosmosereisi ette kujutasite.

Seotud: Ülikiire kosmoselaeva tõukejõu kontseptsioonid (pildid)

Kiiruisutaja

Tähtedevahelise kosmoselennu mõistlikumaks muutmiseks peab sond minema tõesti kiiresti. Valguskiiruse järgi vähemalt kümnendik. Sellel kiirusel võiksid kosmoseaparaadid jõuda Proxima Centaurisse mõnekümne aasta pärast ja saata pilte tagasi mõni aasta hiljem, mis on inimese eluea jooksul. Kas on tõesti nii ebamõistlik küsida, et sama inimene, kes missiooni alustab, saaks selle ka lõpetada?

Nendel kiirustel sõitmine nõuab tohutult energiat. Üks võimalus on hoida seda energiat kosmoselaeva pardal kütusena. Kuid kui see nii on, lisab lisakütus massi, mis muudab selle kiiruse saavutamise veelgi raskemaks. Selle jaoks on kavandid ja visandid tuumaenergiaga kosmoseaparaadid mis püüavad just seda saavutada, kuid kui me ei taha hakata tuhandeid tuumapomme ehitama, lihtsalt raketi sisse panemiseks, peame välja pakkuma muid ideid.

Võib-olla on üks paljulubavamaid ideid hoida kosmoselaeva energiaallikas fikseerituna ja transportida see energia kosmoselaevale selle liikumise ajal. Üks viis selleks on laserite abil. Kiirgus on hea energia transportimiseks ühest kohast teise, eriti suurte ruumi vahemaade korral. Seejärel suudab kosmoselaev seda energiat hõivata ja edasi liikuda.

See on programmi põhiidee Läbimurre Starshot projekt, mille eesmärk on kujundada kosmoselaev, mis suudab jõuda lähimate tähtedeni mõne aastakümne pärast. Selle projekti lihtsaima ülevaate korral laseb Maa tiirleval kosmoselaeval hiiglaslik laser 100 gigavatti. Sellel kosmoselaeval on suur päikesepurk, mis on uskumatult peegeldav. Laser põrkub sellest purjest lahti, andes kosmoselaevale hoogu juurde. Asi on selles, et 100-gigavatisel laseril on ainult raske seljakoti jõud. Te ei lugenud seda valesti. Kui me peaksime seda laserit laskma kosmoseaparaadil umbes 10 minutit, võib valguse kiiruse kümnendikuni jõudmiseks olla kosmoseaparaadi kaal kuni gramm.

See on paberklambri mass.

Seotud: Läbimurruline tähepilt piltides: laserpurjetamisega nanokraan võõraste planeetide uurimiseks

Kosmoselaev sipelgate jaoks

See on koht, kus kumm kohtub tähtedevahelise maanteega, kui on vaja teha kosmoselaevad vajaliku kiirusega liikumiseks. Laser ise, 100 gvatise võimsusega, on võimsam kui ükski laser, mille me kunagi paljude suurusjärkude järgi oleme kujundanud. Mastaapide mõistmiseks on 100 gigavatti iga Ameerika Ühendriikides töötava tuumaelektrijaama koguvõimsus.

Ja kosmoseaparaat, mille mass ei tohi ületada kirjaklambrit, peab sisaldama kaamerat, arvutit, toiteallikat, vooluahelat, kesta, antenni koduga suhtlemiseks ja kogu tulesära ise.

Seda tulesaar peab olema peaaegu ideaalselt peegeldav. Kui see neelab isegi väikese osa sellest sissetulevast laserkiirgusest, muundab see energia impulsi asemel soojuseks. 100 gigavatti tähendab see sirgjoonelist sulamist, mida üldiselt ei peeta kosmoselaevade jaoks heaks.

Kui valguskiirus on kiirenenud kümnendikuni, algab tõeline teekond. 40 aastat peab see väike kosmoselaev vastu pidama tähtedevahelise kosmose katsumustele ja jälgedele. Tolmuterad mõjutavad seda tohutu kiirusega. Ja kuigi tolm on väga väike, võivad selle kiirusega motid teha uskumatut kahju. Kosmilised kiired, mis on kõrge energiaga osakesed, mida kiirgavad kõik alates päikesest kuni kaugema supernoovani, võivad segi minna õrna vooluringiga. Kosmoselaeva pommitatakse need kosmilised kiired peatudes kohe, kui teekond algab.

Kas läbimurre Starshot on võimalik? Põhimõtteliselt jah. Nagu ma eespool ütlesin, ei ole füüsikaseadust, mis takistaks selle reaalsuseks saamist. Kuid see ei muuda meie praeguse tehnoloogia taseme (või mõistlike prognooside abil meie tehnoloogia lähitulevikku) kasutamist lihtsaks ega isegi tõenäoliseks, usutavaks ega isegi teostatavaks. Kas me saame tõesti teha nii väikese ja kerge kosmoselaeva? Kas me saame laserit tõesti nii võimsaks muuta? Kas selline missioon suudab tõesti üle elada kosmoseprobleemid?

Vastus ei ole jah või ei. Tõeline küsimus on järgmine: kas me oleme nõus kulutama piisavalt raha, et teada saada, kas see on võimalik?

Paul M. Sutter on astrofüüsik juures Ohio Riiklik Ülikool, host Küsige kosmosemehelt ja Kosmoseraadioja raamatu "autor"Sinu koht universumis."Sutter andis selle artikli kaastööd Space.comi eksperthääled: op-ed ja teadmised.

Lteenige episoodi kuulates rohkem "Kas tähtedevaheline reisimine on võimalik? " on netisaade Ask A Spaceman, saadaval aadressil iHäälestab and veebis aadressil http: //www.askaspaceman.com. Tänu @infirmusele, Amber D.-le, neo-le ja Alex V-le. fvõi küsimused, mis selle tüki juurde viisid! Esitage Twitteris oma küsimus, kasutades #AskASpaceman või järgides Paul @PaulMattSutter and facebook.com/PaulMattSutter.