Можно ли долететь до звезды


В научно-фантастических произведениях много людей рассуждали в свое время на тему отправки космических кораблей с колонистами и распространении семян человечества среди звезд. Открытие новых миров, превращение человечества в межзвездный вид и, возможно, даже обнаружение внеземных цивилизаций — все эти наши мечты о путешествиях за пределами Солнечной системы пока остаются фантазиями, и вероятно, не станут реальностью в ближайшее время.

На протяжении десятилетий ученые размышляли о том, как именно человечество сможет достигнуть такой амбициозной цели. Каждая из придуманных концепций, сформулированных учеными имеет массу плюсов и минусов. Эти плюсы и минусы были проанализированы в недавнем исследовании Мартина Брэддока, члена Мансфилдского и Саттонского астрономического общества, члена Королевского общества биологии и члена Королевского астрономического общества.

Исследование доктора Брэддока

Исследование, озаглавленное « Концепции глубокого космического путешествия: от декартовых приводов и гибернации к мировым кораблям и криогенным веществам», недавно появилось в научном журнале «Современные тенденции в биомедицинской инженерии и биологических науках» (издание Juniper Journals). Как указывает Брэддок в своем исследовании, вопрос о том, как люди могут исследовать соседние звездные системы, стал более актуальным в последние годы благодаря открытиям экзопланет.


Можно ли долететь до звездыСписок некоторых недавно обнаруженных потенциально обитаемых экзопланет. Источник: hpcf.upr.edu

Существует множество предложенных теоретических способов перемещения между нашей Солнечной системой и другими звездами в галактике. Тем не менее помимо технологий и времени, которые для этого потребуются, существуют также биологические и психологические последствия для человеческих экипажей, и их нужно будет заблаговременно принять во внимание.


В своем исследовании доктор Брэддок рассматривает пять основных способов осуществления миссий в другие звездные системы. К ним относятся сверхсветовые (FTL) путешествия, режим гибернации (спящий режим), режим замедленного старения (так называемое антивозрастное проектирование), огромные корабли, способные поддерживать несколько поколений путешественников, а также использование технологии криогенного замораживания.

Можно ли долететь до звездыКонцепция космического корабля с использованием WARP привода. Источник: НАСА.

Быстрее скорости света


Путешествия со скоростями, превышающими скорость света (FTL) имеют очевидные преимущества. Но пока они остаются полностью теоретическими, есть лишь понятия, которые исследуются сегодня. Концепция FTL, известная как Alcubierre Warp Drive, в настоящее время исследуется несколькими организациями, в число которых входят Фонд Tau Zero и Лаборатория физики Eagleworks из Космического центра NASA.
Если кратко, такой метод космических путешествий использует изменение геометрии ткани пространства-времени, которое (теоретически) заставит пространство перед кораблем сжиматься и за ним расширяться. При этом корабль будет перемещаться как бы внутри некого объекта, известного как «Warp — пузырь» через пространство. Так как корабль не перемещается внутри пузыря, а переносится вдоль самого пространства, обычные релятивистские эффекты, такие как временные сдвиги, к нему будут не применимы.
Как указывает доктор Брэддок, преимущества такой двигательной системы заключаются в возможности реализации «неоспоримого» путешествия на скоростях, превышающих скорости света без нарушения законов физики. Кроме того, корабль, путешествующий в «пузыре», не должен был бы беспокоиться о столкновении с космическим мусором, и у него не было бы верхнего предела максимально достижимой скорости. К сожалению, недостатки этого метода путешествий тоже весьма очевидны.

Они включают в себя тот факт, что в настоящее время нет известных способов создания Warp — пузыря в области пространства, которая нам нужна. Кроме того, для создания такого эффекта потребуются чрезвычайно высокие энергии, и неизвестно, как корабль сможет выйти из «пузыря» после того, как туда попадет. Короче говоря, FTL является на данный момент чисто теоретической концепцией, и нет никаких признаков того, что она перейдет из области теории к практике в ближайшем будущем.


Гибернация

Наиболее правдоподобные концепции межзвездного космического путешествия вряд ли рассчитывают на достижение скоростей, имеющих значения более чем десять процентов от скорости света  около ~ 388 500 000 км /ч. Это, конечно очень высокое значение, учитывая, что самой быстрой миссией на сегодняшний день была миссия Helios 2, которая достигла максимальной скорости более 240 000 км / ч. Тем не менее, эти скорости вполне реалистичны для достижения в рамках современных технологий.

В случае использования метода гибернации преимущества (и недостатки) являются более понятными. Нужно отметить, что такая технология вполне реализуема, и в настоящее время широко изучается ее физика в коротких временных интервалах как в отношении людей, так и животных. В последнем случае естественные циклы гибернации являются наиболее убедительным доказательством того, что спячка может длиться месяцами без каких либо инцидентов.

Однако недостатки есть и здесь. Например, существуют риски атрофии тканей в результате продолжительных периодов времени, проведенных в условиях микрогравитации. Это может быть смягчено искусственной гравитацией или другими средствами (такими как электростимуляция мышц), но необходимы значительные клинические исследования, прежде чем это можно было бы применять. Такие исследования вызовут целый ряд проблем, связанных с этикой, поскольку такие тесты будут представлять собой некоторые риски.


Отложенное старение

Стратегия отложенного старения (SENS) — еще один способ, предлагающий людям возможность противостоять эффектам длительных космических полетов путем изменения процесса старения. В дополнение к тому, что этот метод позволить одному и тому же поколению, которое садилось на корабль, добраться до места назначения, этот метод также может помочь в развитии исследований терапии стволовыми клетками здесь, на Земле.

Однако в контексте длительных космических полетов для обеспечения полного омоложения, вероятно, потребуется многократное лечение (или непрерывное в течение всего процесса перелета). Значительный объем исследований также потребуется выполнить заблаговременно, чтобы проверить эффективность процесс и рассмотреть отдельные компоненты старения, что еще раз приведет к ряду этических проблем.

Огромные межзвездные корабли

Корабли — обители могут использоваться как автономные самоходные космические станции, достаточно большие для размещения нескольких поколений космических путешественников. Эти корабли будут полагаться на обычное движение и, следовательно, будут способны через столетия (или тысячелетия) достичь другой звездной системы. Очевидные преимущества такой концепции заключаются в том, что она выполнит две основные задачи исследования космоса — поддержание человеческой популяции в космосе и заселение потенциально пригодных для жизни экзопланет.


Кроме того, такой корабль будет опираться на концепции движения, которые в настоящее время возможны, а экипаж из тысяч человек умножит шансы на успешную колонизацию другой планеты. Конечно, затраты на строительство и поддержание таких крупных космических кораблей были бы непомерно высокими. Есть также моральные и этические проблемы отправки человеческих экипажей в глубокие пространства в течение столь длительного периода времени.

Например, есть ли какая-то гарантия того, что экипаж не сойдет с ума и не убьет друг друга? И, наконец, если новые, более совершенные корабли появятся на Земле за время перелета? Это означает, что более быстрый корабль, который позже покинет Землю, сможет обогнать корабль — обитель, прежде чем он достигнет другой звездной системы. Зачем тратить столько денег на корабль, который скорее всего, устареет, прежде чем доберется до места назначения?

Можно ли долететь до звездыКонцепция корабля с несколькими поколениями, разработанная командой TU Delft Starship Team (DSTART) при поддержке ESA. Авторское право: Нильс Фабер и Анджело Вермелен

Криогенная заморозка

Наконец, существует криогеника, концепция, которая широко изучалась в последние несколько десятилетий как возможное средство расширения качества жизни и для космических путешествий. Во многих отношениях эта концепция является продолжением технологии гибернации, но выигрывает от ряда недавних достижений. Непосредственным преимуществом этого метода является то, что он учитывает все существующие ограничения, налагаемые технологиями и релятивистской Вселенной.


В принципе, не имеет значения, возможны ли FTL (или скорости выше 0,10 с) или как долго будет проходить рейс, так как экипаж будет спать и прекрасно сохраниться все это время. Кроме того, мы уже знаем, что технология работает, о чем свидетельствуют недавние открытия, показавшие, что ткани органов и даже целые организмы нагревались и оживали после глубокой криогенной заморозки.

Однако риски здесь даже больше, чем в случае с гибернацией. Например, долгосрочные эффекты от криогенного замораживания на физиологию и центральную нервную систему животных и людей пока не известны. Это означает, что перед тем, как кто-то когда-либо предпримет такие попытки, потребуются обширные испытания, в том числе испытания на людях, что снова вызовет ряд этических проблем.

Наверняка существует много неизвестных способов, связанных со всеми потенциальными методами межзвездных путешествий. Необходимо произвести гораздо больше исследований и разработок, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать, какой из них является наиболее возможным. Доктор Брэддок признает, что гораздо более вероятно то, что в любых межзвездных путешествиях будут задействованы роботизированные исследователи, использующие технологию телеприсутствия, чтобы показать нам другие миры.

Источник: alivespace.ru

Ионный двигатель


Например, конструкторы ракет изучают возможность использования для космических полетов ионных двигателей. Еще с 1950-х годов. И упоминания об этой технологии часто встречается в произведениях научной фантастики. И на практике ее уже тоже применяли.

Deep Space-1 — первый космический аппарат, использовавший ионный двигатель в качестве основной силовой установки. Вместо кучи огня, создаваемой обыкновенными ракетами, ионный двигатель излучает лишь жуткое голубое свечение. Оно возникает тогда, когда электрически заряженные атомы ксенона выталкиваются из двигателя. Ксенон — это тот же газ, что применяется в лампах накаливания. Такой процесс создает некоторую тягу. Ионы улетают в космос со скоростью около 110 тысяч километров в час. Но Deep Space 1 двигался не так быстро. Потому что он был намного тяжелее, чем ионы.

Поэтому получаемая тяга очень невелика. Ее можно сравнить с ощущением от бумажного листа, падающего на ладонь. И с помощью такой технологии быстро разогнаться не получится. Ионные двигатели — это для терпеливых.

Однако если спешить некуда, то эта технология Вам подойдет. Расчеты и эксперименты показывают, что за одни сутки такая тяга может увеличить скорость космического корабля на 25-32 км в час. К концу миссии Deep Space-1 ионный двигатель увеличил его скорость на 11 000 километров в час.

Используя подобную технологию, половины скорости света можно достичь примерно за 4900 лет. Для путешествия к Альфе Центавра половину пути корабль будет разгоняться. А вторую половину — замедляться.

Технология ионных двигателей позволит нам долететь до Марса за 270 дней!

Ждите нас, звезды


Однако эти разработки буксуют по многим причинам. Ионные двигатели весьма сложны по своей конструкции. И для сколько-нибудь значимых экспедиций потребуется колоссальный запас рабочего тела.

Но унывать не стоит. Есть еще проекты ракетных двигателей, работа которых основана на ядерной энергии. И по теоретическим расчетам, скорость истекания рабочего тела в ядерных двигателях может достигать 20% скорости света! Или даже выше. На таких скоростях полет к Альфе Центавра займет менее 25 лет!

А это, согласитесь, практически миг в масштабах Вселенной…

Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!

И заходите на наш сайтЖивой Космос!

Источник: zen.yandex.ru

Просто: В той концепции, что изложена, — нет. Но у проекта есть 20 лет и 100 миллионов долларов, чтобы исправить ошибки.

Сложно: Предположим, авторам проекта удалось создать однограммовые космические аппараты с фотокамерой, фотонными двигателями, радиоизотопным источником питания и десятиметровым мономолекулярным парусом. На Земле размещена мощная лазерная установка, способная разогнать эти микропарусники (а их будет множество) до 60 тысяч километров в секунду за несколько минут. Какие сложности их ждут впереди? Во-первых, такие мощные лазеры в доли секунды спалят наши микропарусники. Если мы ослабим импульс, то по мере удаления от околоземной орбиты лучи будут рассеиваться и давление будет падать. Но это еще можно обойти, если повысить мощность или добавить новые лазерные лучи. 

Во-вторых, межпланетная пыль, сталкиваясь на субсветовой скорости с парусом, имеющим большую площадь, сделает из него решето, отклонит от основной траектории, и любая пылинка превратит при встрече суперсовременный однограммовый космический аппарат в межпланетную соринку. 

В-третьих, межзвездная пыль тоже существует, хоть мы пока не знаем, сколько ее, но пылевой датчик на New Horizons должен подсказать через несколько лет. 

В-четвертых, нельзя забывать о межгалактических космических частицах, которые относятся к самой жесткой форме космической радиации — такая погубила «Фобос-Грунт». В Солнечной системе от них частично прикрывает гелиосфера, а на межзвездных орбитах защиты не будет. 

И, наконец, самое главное — если аппарат каким-то чудом достигнет другой звездной системы и произведет фотосъемку, то он не сможет никак передать снимки на Землю. Например, Voyager практически наполовину состоит из трехметровой спутниковой тарелки — и скорость связи с ним 0,1 кбит/с. Учитывая разницу в расстоянии, даже современные телекоммуникационные спутники не обеспечат связи с соседней звездой. Лазер для связи тоже не вариант: энергии потребуется как от нескольких атомных электростанций. Но это не значит, что проект нереальный, пока лишь обозначена цель и предложена концепция решения задачи. На ее решение предлагается отвести 20 лет, к разработке приглашаются лучшие ученые. Проект обещают сделать полностью открытым — с публикуемой документацией и обсуждением на форуме. 

Источник: meduza.io

***

Межзвёздное путешествие — очень сложное и дорогостоящее предприятие. Создать корабль, способный за относительно небольшой срок покрыть космическое расстояние, — одна из самых грандиозных задач, стоящих перед человечеством в будущем. Конечно, это потребует усилий нескольких государств, если не всей планеты. Сейчас это кажется утопией — у правительств слишком много забот и слишком много способов потратить деньги. Полёт на Марс в миллионы раз проще полёта к Альфе Центавра — и тем не менее вряд ли сейчас кто-то рискнёт назвать год, когда он всё же состоится.

Оживить работы в этом направлении может или глобальная опасность, грозящая всей планете, или же создание единой планетарной цивилизации, которая сможет преодолеть внутренние склоки и захочет покинуть свою колыбель. Время для этого ещё не пришло — но это не значит, что оно не придёт никогда.

Источник: www.MirF.ru

19. Как долететь до звезд?

"Летим мы по вольному свету,
Нас ветру догнать нелегко.
До самой далекой планеты
Не так уж, друзья, далеко!"
Из популярной песни

Печать захлестнула волна сообщений об НЛО — неопознанных летающих объектах. Очевидцы утверждают, что видели НЛО явно техногенной природы. У них нет сомнения, что они наблюдали космические корабли инопланетных цивилизаций. Однако наше сознание отказывается принять это: для планет Солнечной системы наличие цивилизаций, кроме Земли, почти исключено, ибо на них нет условий для жизни, по крайней мере, на их поверхности. Может быть, под поверхностью? Вряд ли, хотя… А на планетах других систем жизнь, возможно, и есть, но очень уж далеко до них: ближайшие 28 звезд расположены в пределах от 4 (Ближайшая Центавра) до 13 световых лет (Звезда Каптейна). Такие звезды, как Сириус А и Сириус Б, Порцион А и Б, Тау-Кита, находятся внутри этого интервала. Не близко! Если корабли будут летать туда и обратно со скоростью света, то в оба конца им потребуется от 8 до 26 лет, и это только до ближайших звезд. Не считая времени на ускорение и замедление. Вряд ли такое целесообразно, а значит, летать нужно быстрее света.

Что ж, прикинем, сколько времени займет разгон до таких скоростей (и торможение). Ради наглядности результаты сведены в таблицу, из которой можно сразу узнать время, необходимое для достижения той или иной скорости при том или ином ускорении. Получается: если полагать допустимый срок путешествия в один конец равным одному месяцу, то лететь нужно со скоростью порядка многих десятков скоростей света, а разгоняться (и тормозиться) с ускорением во много сотен земных ускорений. М-да! Поневоле задумаешься, осуществимы ли вообще межзвездные рейсы? Но откуда же тогда прибывают к нам НЛО? Да еще ведут себя вызывающе: вдруг исчезают, маневрируют под прямыми углами, что-то излучают…

Чтобы объяснить такое поведение НЛО, нужно всего лишь ответить на три вопроса:

  1. Можно ли в принципе летать со скоростями, превышающими скорость света (в школе учили, что нельзя)?
  2. Можно ли сильно ускоряться, не разрушая организма? (По современным представлениям уже 10-кратная перегрузка является предельно допустимой).
  3. Можно ли добыть энергию на разгон и торможение? (Расчет показывает, что никакой термоядерной энергии на это не хватит).

И тем не менее, эфиродинамика дает положительные ответы на все три вопроса. Летать со скоростями, превышающими скорость света, нельзя только из-за запрета, наложенного теорией относительности А. Эйнштейна. Но с какой стати его теория относительности возведена в ранг абсолютной истины? Наше отношение к ней мы уже высказали. Теория относительности не может ни в коей мере являться мерилом истины в подобном вопросе, а никакой другой теории, обосновывающей данный запрет, не существует. В соответствии же с эфиродинамическими представлениями скорость света есть скорость второго звука в эфире, т. е. скорость распространения поперечного движения, но ни в коем случае не продольного, скорость которого на 13 порядков выше скорости света. Вероятно, преодоление светового барьера составит немалые трудности, но, как говорится, это дело техники, а не принципа. С этим запретом пора расставаться раз и навсегда. Нет такого запрета у природы!

Приступим ко второму вопросу. Рассмотрим, как ускоряется космонавт. Газы ракеты давят на стенку камеры сгорания, та — на ракету, ракета — на спинку кресла, спинка кресла — на космонавта. А тело, вся масса космонавта, пытаясь по инерции остаться в покое, деформируется и при сильных воздействиях может разрушиться. Но если бы тот же космонавт падал в поле тяжести какой-нибудь звезды, то он, хотя и ускорялся бы значительно быстрее, никакой деформации вообще бы не испытал, ибо все элементы его тела ускоряются одновременно и одинаково. То же будет, если продувать космонавта эфиром. В этом случае поток эфира — реального вязкого газа ускорит каждый протон и космонавта в целом без деформации тела. Причем ускорение может иметь любое значение, лишь бы поток был однородным. Так что здесь возможности тоже есть.

Если градиент поля составляет 1% на 1 м, то допустимое ускорение составило бы 50 — 100g, а при 0,1% на 1 м — 500 — 1000g, так что и здесь никаких принципиальных ограничений не существует.

Положительный ответ на предыдущие два вопроса заставляет задуматься над проблемой получения энергии для ускорения, а на конечном этапе — для торможения аппарата и для преодоления сопротивления межзвездной среды. Существующие методы ускорения космических аппаратов основаны на реактивном движении. Аппарат должен ускорить и отбросить некую инертную массу, от которой он фактически и отталкивается. Для этого нужно всю эту массу иметь при себе. Отсюда и возникла идея К. Э. Циолковского о двух- и трехступенчатых ракетах, согласно которой первые ступени являются резервуарами горючего и носителями в виде горючего и окислителя этой самой массы. Сами отделяющиеся ступени являются, в принципе, нужными лишь для хранения этого горючего, и их масса, так же как и масса горючего, не выбрасываемого в данный момент в пространство, являются паразитными, препятствующими ускорению аппарата. Если бы было возможно за счет имеющейся тяги ускорять только сам аппарат, то можно было бы получить значительно большие ускорения, чем сейчас, так как при той же тяге разгону подвергалась бы значительно меньшая масса. Но еще эффективнее было бы вообще не возить с собой горючее, а пользоваться тем, что предоставляет в распоряжение таких аппаратов сам космос. И такие предложения, как известно, существуют.

Известны предложения использовать в качестве инертной массы и даже в качестве ядерного горючего межзвездный водород. Существуют предложения об использовании излучений звезд в качестве давящего поля. Есть идеи относительно использования энергии реликтового излучения, межзвездных магнитных и электромагнитных полей и т. п. К сожалению, следует отметить, что расчеты не подтверждают перспективности применения указанных видов энергии, хотя сама идея использования запасов космической энергии весьма заманчива. Но хотя до настоящего времени и не было названо тех видов энергии космоса, которые было бы целесообразно применить для ускорения и торможения межзвездных кораблей, следует полагать, что принципиальных ограничений здесь тоже не существует. Эфиродинамика предлагает и в этом вопросе свое решение. Если аппарат будет иметь форму чечевицы, то для него несложно определить сопротивление эфира движению. В соответствии с расчетом (Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. М. Наука, 1974, с. 685) для тела такой формы, образованного двумя сферами, при диаметре 50 м и толщине 5 м коэффициент лобового сопротивления, учитывающего и сопротивление давления, и сопротивление трения, составляет 0,005. На скорости, равной скорости света, сопротивление эфира составит примерно 50 т., а на скорости, равной 10 скоростям света — 5000 т.

Если сам аппарат весит 100 т. и если ускорение составляет 100 g, то инерционное сопротивление составляет 10 тысяч тонн. Таким образом, тяги двигателя в 10-20 тыс. тонн было бы достаточно для приведения аппарата в движение с ускорением и торможением в 100 g и дальнейшего движения со скоростью порядка 10 скоростей света.

Для сравнения следует заметить, что тяговое усилие четырех двигателей современного тяжелого самолета типа Ан-124 ("Руслан") составляет 100 т., а отдельные двигатели ЖРД развивают тягу до 1000 т., что по порядку величин уже близко к требуемому. Правда, эти двигатели создают не объемное ускорение, а поверхностное, работать они могут относительно кратковременно, но все же видно, что порядок величины тяги достижим.

Для того чтобы создать объемное ускорение тела, нужно продувать его насквозь эфирным потоком. Для создания нужного ускорения скорость продува не обязательно должна быть сверхсветовой, достаточно, как показывает расчет, иметь скорость продува на один порядок меньше. Это не должно вызывать недоумения, так как все зависит от принципа организации потока.

Таким образом, возникает необходимость в изыскании способа создания потока эфира, ускоряющего космический аппарат и воздействующего на все элементы его объема.

Для того чтобы создать необходимый поток эфира, продувающий космический аппарат, можно воспользоваться методом аннигиляции эфирных вихрей. Для этого нужно, чтобы в головной части аппарата были созданы условия для вихреобразования эфира и чтобы по обеим сторонам аппарата были проложены вихрепроводы, выполненные из диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью.

Если в передней части аппарата создать два вихря с одинаковым знаком винтового движения, а затем препроводить эти вихри в заднюю часть аппарата и там сложить их так, чтобы вращательное движение было взаимно погашено, то в некотором объеме в хвостовой части аппарата окажется ничем не сдерживаемый уплотненный эфир, имеющий ту же температуру, что и окружающий эфир. Этот объем взорвется, так как ничто не препятствует его расширению. Расширяясь, эфир частью будет отброшен, что проявится в виде реактивной струи, частью пройдет вперед, увлекая за собой аппарат и все, что в нем находится. И корабль полетит, опережая свет, в обычном евклидовом пространстве и в обычном времени…

А как же быть с парадоксами близнецов, увеличением массы и сокращением длин? А никак. Постулаты — они и есть постулаты — вольные выдумки, плоды свободной фантазии. И они должны быть отметены вместе с "теорией", их породившей. Ибо если человечеству настала пора решать прикладные задачи, то его не должны останавливать никакие раздутые авторитеты с их невесть откуда взявшимися умозрительными шлагбаумами.

[Назад в оглавление]

 

© 1990-2013 Ацюковский В.А. Все права защищены.

Источник: www.atsuk.dart.ru


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.