Полет к альфа центавра


— Сегодня в Нью-Йорке вы и Стивен Хокинг представляете новый проект Breakthrough Starshot, цель которого — запуск граммового наноспутника к звездной системе альфа Центавра. Предполагается, что такой наноспутник, «подгоняемый» лазером с Земли, сможет лететь к альфе Центавра со скоростью в 20 процентов от скорости света, а это 60 000 км/с! Откуда у вас появилась такая идея — наноспутник, управляемый лазером?

— Я достаточно сильно сфокусирован на научно-технологических разработках. Меня назвали Юрием в честь Гагарина — и я воспринимаю это как некое послание от родителей. Длительное время я учился в МГУ, потом работал в ФИАНе. Читал книги Иосифа Шкловского и Карла Сагана, и все связанное с космосом меня очень интересовало. Но когда становишься ученым — начинаешь скептически смотреть на разные прожектерские проекты типа межзведных путешествий.

У межзвездных путешествий есть богатая история вопроса. Но все размышления об этом упирались в двигатель, то, что по-английски называется propulsion.


ть конечное количество вариантов: термоядерная энергия, антиматерия, солнечный парус и некоторые другие. Идея солнечного паруса не новая, и когда мы занялись всерьез изучением истории этого вопроса, то выяснили, что такую идею высказывал еще Иоганн Кеплер в 1610 году. Первое серьезное предложение было сделано в 1924 году российским ученым Фридрихом Цандером. Он подал заявку в комиссию по изобретению, но ее отклонили, потому что она слишком опережала свое время. Но Цандер уже в те годы реально описал то, о чем мы говорим сейчас. Правда, он описывал это, исходя из солнечной энергии, ведь лазеров тогда не было.

Но когда были созданы лазеры, Роберт Форвард активно начал разрабатывать тему полета к звездам с помощью паруса и лазерной энергии. К сожалению, все это упиралось в то, что нужен был гигантских размеров лазер, чтобы «толкать» тяжелый космический корабль с огромным парусом. На этом все проекты заканчивались, потому что это практически нереализуемо. Так же к этому относился и я.

После того как некоторые из наших инвестиций — Mail.ru, Facebook, Twitter, WhatsApp, Alibaba — оказались более или менее удачными, возникла идея опять подумать о науке.

Один из проектов, проработкой которого мы занялись, — это межзвездные путешествия, хотя я продолжал скептически к ним относиться.

Но мы проделали определенную работу в рамках консультационного совета, в который входили разные ученые, и месяцев шесть тому назад я с удивлением обнаружил, что реализация этого проекта вполне возможна в ближайшее время. И связано это с развитием некоторых технологий, которые произошли за последние 15 лет. 15 лет назад Breakthrough Starshot был бы научной фантастикой. A теперь это уже не научная фантастика, а наука.


— Какие технологии за 15 лет сделали это возможным?

— Их, пожалуй, три, и они никак не взаимосвязаны. Но если их соединить — то как раз получается, что межзвездное путешествие не за горами: до него не сотни, а десятки лет!

Первая технология — это прогресс в области микроэлектроники. Это относится не только к чипам, как таковым, но и к микроэлементам. Камера, которая находится в телефоне, имеет размер в 100 раз меньше и стоит в 100 раз дешевле, чем 15 лет назад. Сейчас на Amazon можно купить мегапиксельную камеру весом в несколько грамм за 10 долларов. И такой прогресс касается всех элементов миниатюрного космического корабля: фотокамеры, элементов питания, фотонных двигателей и систем навигации и коммуникаций. Все эти элементы подверглись влиянию «закона Мура», и теперь они весят и стоят экспоненциально меньше, чем 15 лет назад. Поразительно, что вес такого «звездного чипа», то есть фактически полноценного космического зонда, уже сейчас, по нашим оценкам, может не превышать одного грамма.


Вторая технология — солнечный парус. 15 лет назад он весил бы килограммы, а сейчас парус площадью 10 квадратных метров можно сделать весом в несколько грамм. Это связано с развитием нанотехнологий и метаматериалов, которое позволяет говорить о том, что можно сделать парус толщиной в несколько сот атомов, который будет обладать нужными свойствами. Мы не можем пока изготовить такой парус, но есть близкие образцы, и в целом понятна дорога, по которой надо идти.

Третье — это лазер. Если мы решаем проблему веса корабля, превращая его из сотен килограммов в граммы, то чисто математически оказывается, что нам нужен лазер мощностью 50–100 мегаватт. Это реально очень большой лазер, значительно, на многие порядки, превышающий современные возможности. И 15 лет назад такого рода лазер казался бы фантастикой, а сейчас — нет. За этот срок появилась технология фазовой синхронизации лазеров, с помощью которой можно, условно говоря, из большого количества одинаковых лазеров создать один большой лазерный луч. Фактически задача построения такого мощного лазера свелась к решению проблемы масштабирования.

Если объединить технологический прогресс в этих трех областях, то получается, что в обозримом будущем и за реальные инвестиции этот проект можно осуществить.

Мы не говорим, что это можно сделать за несколько лет и что все технические препятствия преодолены. Напротив, существуют серьезные технические препятствия (мы на данном этапе определили не менее 20). Но мы говорим, что этим можно заниматься, и мы начинаем этот путь. Мы будем финансировать подобные разработки, по крайней мере на первом этапе, чтобы можно было получить результат, скажем, через 20–30 лет.


— То есть ваша личная оценка, что до старта аппарата к альфе Центавра пройдет 20–30 лет?

— Мы говорим «на протяжении одного поколения», и это где-то 20–30 лет. В любом случае это потребует десятилетия. Но в этом и есть основная идея: полет к другим звездам не за горами. Мы говорим, что световой парус — это единственный реалистичный способ на сегодняшний день. О термоядерных двигателях и использовании антиматерии мы не сможем серьезно говорить применительно к космическим полетам еще долгие годы.

— «Дорожная карта» перелета к другим звездам была опубликована неделю назад на сайте препринтов Arxiv.org, и эта работа существенно перекликается с вашим проектом. Это случайность или же автор — представитель вашей команды?

— Это Филип Лубин, он представляет Калифорнийский университет. Он входит в нашу команду, в наш консультационный совет. Туда же входит много специалистов в разных областях. Лубин — специалист по лазерам. Есть специалисты по микроэлектронике, межзвездной среде по атмосферной турбулентностии и адаптивной оптике… Кстати, в совет входит Роальд Сагдеев, который долгие годы возглавлял Институт космических исследований (ИКИ).


— Как в ходе работы проекта будут приниматься важные решения?

— Коллективно, с учетом мнения консультативного совета. У нас будет программа научных грантов, которые направлены на решения конкретных технологических проблем.

— Но что вы думаете про участие России в проекте Breakthrough Starshot? Как российским ученым и инженерам принять в нем участие?

— Начну с того, что в историческом плане Россия стояла у истоков этого проекта. Первым человеком, написавшим уравнение реактивного движения, был Циолковский. В 20-е годы прошлого века первым в мире свой проект солнечного паруса представил Фридрих Цандер, вдохновившись работами Циолковского. Он думал, что можно полететь на Марс, и рассчитывал на парус толщиной одну сотую миллиметра, который весил бы 300 килограмм. Площадь такого паруса составила бы 1 квадратный километр. При этом Цандер отмечал, что толщина паруса может быть меньше — 0,001 миллиметра, поскольку такой толщины мог достичь Эдисон.

Первое развертывание солнечного паруса в космосе было осуществлено Россией: это было сделано на космическом корабле «Прогресс М-15» 4 февраля 1993 года в рамках проекта «Знамя-2». Правда, тот 20-метровый парус использовался не как космический двигатель, а как дополнительный источник света на Земле, который создал солнечный зайчик диаметром 8 километров. Но все равно это был солнечный парус.

Был еще совместный проект ИКИ и американского Planetary Soсiety. Основателем общества был Карл Саган, и у него с коллегами был проект запуска реального солнечного паруса с российской подводной лодки. Но тот запуск не сработал, ракета, запущенная с лодки «Борисоглебск» 21 июня 2005 года, не смогла набрать необходимую скорость.


В 1913 году Борис Красногорский в романе «По волнам эфира» использовал солнечный парус. Братья Стругацие тоже на эту тему писали.

Наш проект является международным и, наверное, не может быть реализован отдельной страной или группой людей. Поэтому наша грантовая программа будет сугубо международная.

Все результаты исследований будут публиковаться в открытом доступе. Мы запускаем сайт, который будет содержать список вышеупомянутых технических задач и проблем, которые необходимо решить для успеха проекта.

— Может ли вашему проекту помешать политика? Ведь из-за санкций сотрудничество «Роскосмоса» и NASA испытало некие проблемы. И согласитесь ли вы с мнением, что сейчас российская наука — в отстающих?

— Не соглашусь, ведь российские ракеты-носители широко используются сейчас при доставке людей и грузов на космические орбиты. И российская космическая наука находится на передовых рубежах…

Источник: www.gazeta.ru

Разведка

Предположим, что в системе Альфа Центавра, была обнаружена планета по своим физико-химическим характеристикам похожая на Землю (в этой статье новая планета будет называться «Альфа-Земля»).


же самые мощные телескопы не смогут достоверно оценить ресурсный потенциал столь удаленной планеты. Поэтому, перед первой отправкой человека в систему Альфа-Центавра, потребуется отправить разведывательные автоматические аппараты способные после длительного космического перелета совершить посадку на Альфа-Землю, и провести на ней ряд исследований (в том числе глубокое разведывательное бурение недр планеты). Будущая колонизация этой планеты будет одобрена землянами лишь в том случае, если ресурсная база планеты будет нести в себе в достаточном количестве разного рода полезные руды, минералы, источники воды и газов.

Альфа-Земля

Полезный груз

Альфа Центавра находиться настолько далеко от Земли, что космический перелёт землян в одну сторону может занять более тысячи лет. Поэтому прибывшие первые колонисты на Альфа-Землю должны быть полностью оснащены всем необходимым для абсолютно независимого существования от Земли. По сути, колонистам придется вести полностью самостоятельный образ жизни на чужой планете, а это значит, что все технологические ступеньки производства (продукты питания, машины и механизмы и т. д.) лягут на плечи этих людей. Нет экономического смысла вести с собой на Альфа-Землю запас зерна, деталей к трактору, электроники… которого хватит на тысячу лет, до прилета следующей партии товаров с Земли. Все средства производства и добычи ресурсов придется взять с собой. Проще говоря, главным грузом «первого колониального судна» летящего к Альфа-Земле будут отнюдь не огромные запасы стройматериалов и еды, а машины добытчики полезных ресурсов, и средства производства средств производства (станки делающие станки).


Сейчас тяжело себе вообразить весь масштаб этого полезного груза, который будет жизненно необходим для первой земной колонии на Альфа-Земле. Речь идет о переброске на более чем 4 световых года огромного груза, вмещающего в себя агрегаты и машины горной добычи, металлургии, химической промышленности, энергетики, машиностроения, пищевой промышленности, сельского хозяйства и т. д. Отправка такой «посылки» потребует затрат чрезвычайно огромного количества энергии. Но более опасным препятствием может оказаться время. Ведь как было указано выше, данный перелёт может занять не одну тысячу лет, то есть отправляемые на Альфа-Землю машины и агрегаты должны находиться в условиях глубокой консервации. Однако не совсем ясно, какой механизм сможет прождать тысячу лет (время полета), чтобы по прибытию на Альфа-Землю ввести машины в рабочий режим и разбудить колонистов, спящих в камерах длительного сна.

Экипаж

Возможно, что управление машин и механизмов, обеспечивающих развитие и жизнь колонии землян на Альфа-Земле будет сосредоточено в руках нескольких компетентных людей. Это обусловлено высоким уровнем автоматизации машин и систем планирования. Вполне возможно, что люди на зарождающейся колонии Альфа-Земли будут заняты исключительно обслуживанием и ремонтом техники, развитием культуры и выполнением некоторых работ нерентабельных для работы машин (изделия ручной работы).


Первые поселенцы колонии на Альфа-Земле должны быть профессионалами во многих сферах деятельности одновременно, как например это происходит у космонавтов, работающих на МКС, один человек является одновременно врачом, электриком и музыкантом. Крайне важно производить тщательный отбор претендентов на роль первых колонистов. Это должны быть морально устойчивые, физически здоровые молодые люди. Это маленькое общество колонии Альфа-Земли, скорей всего не более 100 человек, будет объединено мотивирующей к работе политической идеей с целым рядом поставленных целей.

Главная задача колонии – перерасти в большое общество-государство, способное не только к полному само-поддерживанию, но и к дальнейшему исследованию и освоению космического пространства, обменом опытом с Землей и другими колониями. Естественным образом, из этого следует, что именно опыт (то есть полученная новейшая информация) будет является главным полезным ресурсом обмена между людскими поселениями разделимыми пропастью огромного расстояния.

Выводы


Для создания поселений людей за пределами Солнечной Системы потребуется ресурсная, технологическая и энергетическая база недоступная современному человеческому обществу. Распространение людей для жизни у других звезд еще очень долго будет считаться крайне затратным мероприятием без возможности получения прибыли для жителей Земли многие тысячи лет. То есть, для налаживания запусков колониальных кораблей в различные стороны галактики, землянам нужно будет планировать экономику Земли на многие тысячелетия вперед, что видеться маловероятным. Поэтому скорей всего создание колоний подобных Альфа-Земле будет стимулироваться не для получения возможной прибыли (выгоды) из этих же колоний, а для иных непонятных или неоцененных современному человеку целей.

Возможно, человек будущего будет мыслить совсем не так как это делает человек современный. Может быть, однажды жажда исследований сможет взять верх над жаждой наживы, и тогда единицы, а затем сотни, тысячи космических кораблей отправятся в свое длительное путешествие к звездам.

Источник: poznavaemoe.ru

Но кое-куда нам всё-таки надо попасть. В седьмой раз на Луну, впервые на Марс, на Европу и Энцелад, и обязательно добраться до другой звезды. А звучит вполне логично. И также логично, что эта звезда будет по соседству. Давайте выберем, их не много. Звезда Барнарда, две Мудрых звезды разных номеров и Альфа Центавра.

Она настолько близко, что с Земли она нам кажется третьим по яркости светилом в небе, но это обман.

 

Если посмотреть через специальное оборудование, то в большой яркой точке мы увидим не одну, а сразу две звезды: Центавра А и Центавра Б, которые сливаются и выглядят как одно целое.

Но есть еще одна звезда, которая обращается вокруг них за 500 000 лет.

Это Проксима Центавра — маленький красный карлик, к которому мы больше всего проявляем интерес.

 

Мы не знаем, есть ли на планетах Альфа Центавра жизнь, разумна она или не очень, мы не в курсе, есть ли там океаны или полезные ископаемые. Но мы знаем одну важную и определяющую вещь: Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года от Солнца, то есть намного ближе, чем остальные звездные системы. К тому же она имеет планету, которую обнаружили с помощью транзитного метода обнаружения экзопланет. Это когда планета проходит транзитом по диску звезды, изменяя яркость ее свечения. Планету назвали Проксима Центавра Б, и это ближайшая к нам планета другой звездной системы. Ее масса на треть больше нашей Земли, а расстояние до своей звезды в 21 раз меньше, чем дистанция от Земли до Солнца. По этой причине Проксима Б получает, как минимум в 250 раз больше рентгеновского излучения, чем Земля, однако попадает в зону обитаемости, т.е. там могут быть океаны и даже различные формы жизни.

 

Но дело в том, что облучение является ионизирующим, т.е. вредным для живых организмов. Смертельная доза радиации для человека составляет от 5 до 10 зиверт, но есть шансы повстречать там не человека, а, например, коралловые полипы, которые используют биологическую флуоресценцию, как защиту от ультрафиолетового излучения.

Но чтобы это выяснить, нам предстоит добраться до тройной звезды. И лучше это делать на скорости света, так мы бы могли туда добраться за четыре года.

 

Но рекордсмен по покорению звездных далей был запущен в 70-е. Зонд Нelios-2 развил около 252 000 км/час. Это очень быстро, но, даже при такой скорости, полет к Альфе Центавра займет восемнадцать тысяч лет. У нас нет столько терпения. Может быть, тогда стоит обратить внимание на Voyager-1? Он уже 40 лет в пути и даже вылетел за пределы нашей Солнечной системы, но до Альфы Центавра он покрыл всего лишь 0,0005% всего пути.

 

Без шансов. Ведь Нelios и Voyager — это небольшие зонды без экипажа, поэтому разогнать такой спутник до 200 000 км/ч не проблема. Сейчас рекорд скорости корабля с экипажем на борту закреплен за американцами. Аполлон-10 смог разогнаться до 39 897 км/ч.

 

Получается, что лететь придется без человека. Но главное — лететь придется. В апреле 2016 года российский миллиардер Юрий Мильнер совместно с физиком — Стивеном Хокингом, явили миру удивительный проект Breakthrough Starshot.

Его целью стала Альфа Центавра. В основе лежит технология, позволяющая создавать компактные космические корабли размером с флешку, которые с помощью сверхбольшого светового паруса смогут добраться до Альфа Центавра всего лишь за 20-30 лет.

 

Сначала на орбиты выводятся примерно 1000 миниатюрных космических аппаратов, вот один из них.

Ширина его паруса составит несколько метров, а толщина всего несколько сотен атомов. Само мини-судно — это чип, размером в 2 см. Внутри него будут встроены камеры, сенсоры, источники питания, коммуникационное и навигационное оборудование, а также фотонные ускорители, нужные для совершения маневров. Потом лазерные установки, расположенные на Земле, суммарной мощностью в 100 гигаватт, сфокусируют световые лучи на световые паруса, что позволит за 10 минут разогнать корабли до скорости более 216 000 000 км/ч.

 

Создать лазер в 100 гигаватт не такая уж и проблема. Проблема — это пылинки размером в 1/10 микрометра. Это в 1000 раз меньше миллиметра. Каждый квадратный сантиметр мини-корабля столкнется на высокой скорости, примерно, с 1000 частиц за весь полет. Неужели это может вывести из строя корабль, пусть даже такой небольшой? Да, может.

 

Может вообще его уничтожить. В 2016 году на борту МКС на стекле иллюминатора нашли сантиметровую выбоину.

Виновник трещины — пылинка.

При этом не стоит забывать, что скорость МКС — 27 000 км/ч, а скорость миникорабля должна быть 216 000 000 км/ч.

Также не стоит забывать, что к Альфе Центавра полетит одновременно 1000 таких кораблей. Так шансы выжить по пути хотя бы одному аппарату резко увеличиваются.

Срок запуска кораблей StarСhip не обозначен. Но давайте представим, что если наука позволяет создать флот космических StarСhip, то возникает вопрос. Когда мы получим первые фото с Альфа Центавры?

Теоретически, полет можно будет совершить уже через 20 лет, еще 20 лет аппараты будут лететь к Альфе. Плюс 4 года понадобится на передачу информации хотя бы 1 килобайта, т.е. первое фото планеты другой звездной системы мы сможем увидеть не раньше 2060 года.

На нашем веку! А также на нашем веку будет высадка на Марс, космический туризм вокруг Луны, органы из 3D принтера и пересадка головы, наконец-то.

Многие подумают, что к тому моменту они уже состарятся или умрут, так и не узнав главную тайну: как образовалась Вселенная? Но согласитесь насколько хуже было бы жить в мире, в котором ждать стало нечего. И все-таки главная тайна Вселенной не в том, как появилась она сама, но и в том, появился ли в ней кто-то кроме нас.

 

По материалам ТОПЛЕС

 

ЧИТАЙТЕ также: От амуниции пилотов В-17 до Эвереста: 100-летняя история одго термоса.

 

Напоминаем Вам, что в нашем журнале «Наука и техника» Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.

 

В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.

Источник: naukatehnika.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.