Fiii și fiicele planetei albastre
Urcați în sus, tulburând stelele păcii.
Calea către spațiul interstelar a fost stabilită
Pentru sateliți, rachete, stații științifice.
Un tip rus zbura într-o rachetă, Am văzut întregul pământ de sus.
Gagarin a fost primul din spațiu.
Cum vei fi?
În 1973, un grup de lucru al Societății Interplanetare Britanice a început să proiecteze aspectul unei nave spațiale interstelare capabile să călătorească 6 ani-lumină în modul fără pilot și să efectueze o scurtă explorare a vecinătății Stelei lui Barnard.
Diferența fundamentală dintre proiectul britanic și lucrările de science fiction a fost condițiile originale de proiectare: în lucrarea lor, oamenii de știință britanici s-au bazat exclusiv pe tehnologii din viața reală sau pe tehnologiile viitorului apropiat, al căror aspect iminent este fără îndoială. Fantastice „antigravitaționale”, „teleportare” necunoscută și „motoare superluminale” au fost respinse ca idei exotice și notoriu imposibile.
Conform termenilor proiectului, dezvoltatorii au trebuit să abandoneze chiar și popularul „motor de fotoni” de atunci. În ciuda posibilității teoretice a existenței unei reacții de anihilare a substanței, chiar și cei mai îndrăzneți fizicieni care experimentează în mod regulat canabinoizi halucinogeni nu sunt în măsură să explice cum să pună în practică stocarea „antimateriei” și cum să colecteze energia eliberată.
Proiectul a primit numele simbolic „Daedalus” - în cinstea eroului omonim al mitului grecesc, care a reușit să zboare peste mare, spre deosebire de Icar, care a zburat prea sus.
Sonda spațială interstelară automată Daedalus avea un design în două etape.
Semnificația proiectului Daedalus:
Dovadă a posibilității de a crea de către omenire o navă spațială fără pilot pentru studiul sistemelor stelare cele mai apropiate de Soare.
Partea tehnică a proiectului:
Investigația din traiectoria flyby a sistemului stelar al lui Barnard (o pitică roșie de tip spectral M5V la o distanță de 5, 91 de ani lumină, una dintre cele mai apropiate de Soare și, în același timp, „cea mai rapidă” dintre stelele din cerul pământului. Componenta perpendiculară a vitezei stelei la direcția de vedere a observatorului terestru este de 90 km / s, care, împreună cu o distanță relativ „apropiată”, transformă „Flying Barnard” într-o „cometă” reală). Alegerea țintei a fost dictată de teoria existenței unui sistem planetar la steaua lui Barnard (teoria a fost ulterior infirmată). În vremurile noastre, „ținta de referință” este cea mai apropiată stea de Soare, Proxima Centauri (distanța 4, 22 de ani lumină).
Mișcarea stelei lui Barnard în cerul pământesc
Condițiile proiectului:
Navă spațială fără pilot. Numai tehnologii realiste ale viitorului apropiat. Timpul maxim de zbor către stea este de 49 de ani! Conform termenilor proiectului Daedalus, cei care au creat nava interstelară ar fi trebuit să poată afla rezultatele misiunii pe parcursul vieții lor. Cu alte cuvinte, pentru a ajunge la Steaua lui Barnard în 49 de ani, nava spațială ar avea nevoie de o viteză de croazieră de ordinul a 0,1 ori viteza luminii.
Date inițiale:
Oamenii de știință britanici aveau un „set” destul de impresionant al tuturor realizărilor moderne ale civilizației umane: tehnologie nucleară, reacție termonucleară necontrolată, lasere, fizica plasmei, lansarea spațiului echipat pe orbita apropiată a pământului,tehnologii pentru alăturarea și efectuarea lucrărilor de asamblare a obiectelor de dimensiuni mari în spațiul cosmic, sisteme de comunicații spațiale pe distanțe lungi, microelectronică, automatizare și inginerie de precizie. Este suficient pentru a „atinge mâna” de stele?
Nu departe de aici - o stație de taxi
Plin de vise dulci și mândrie pentru realizările Minții Umane, cititorul aleargă deja să cumpere un bilet pe o navă interstelară. Vai, bucuria lui este prematură. Universul și-a pregătit răspunsul terifiant la încercările jalnice ale oamenilor de a ajunge la cele mai apropiate stele.
Dacă reduceți dimensiunea unei stele precum Soarele la dimensiunea unei mingi de tenis, întregul sistem solar se va potrivi în Piața Roșie. Dimensiunile Pământului, în acest caz, vor fi în general reduse la dimensiunea unui bob de nisip.
În același timp, cea mai apropiată „minge de tenis” (Proxima Centauri) se va afla în mijlocul Alexanderplatz din Berlin și o stea puțin mai îndepărtată a lui Barnard - pe Piccadilly Circus din Londra!
Poziția Voyager 1 pe 8 februarie 2012. Distanță 17 ore lumină de Soare.
Distanțele monstruoase pun la îndoială chiar ideea călătoriei interstelare. Stația fără pilot Voyager 1, lansată în 1977, a durat 35 de ani pentru a traversa sistemul solar (sonda a depășit-o în 25 august 2012 - în acea zi, ultimele ecouri ale „vântului solar” s-au topit în spatele pupei stației, în timp ce radiații galactice de intensitate). A fost nevoie de 35 de ani pentru a zbura „Piața Roșie”. Cât va dura Voyager să zboare „de la Moscova la Londra”?
În jurul nostru sunt patru miliarde de kilometri de prăpastie neagră - avem șansa de a zbura către cea mai apropiată stea în cel puțin o jumătate de secol pământean?
Voi trimite o navă pentru tine …
Nimeni nu s-a îndoit că Daedalus va avea dimensiuni monstruoase - doar „sarcina utilă” ar putea ajunge la sute de tone. Pe lângă instrumentele astrofizice relativ ușoare, detectoarele și camerele de televiziune, la bordul navei este nevoie de un compartiment destul de mare pentru controlul sistemelor navei, un centru de calcul și, cel mai important, un sistem de comunicare cu Pământul.
Telescoapele radio moderne au o sensibilitate extraordinară: emițătorul Voyager 1, situat la o distanță de 124 de unități astronomice (de 124 de ori mai departe de Pământ până la Soare), are o putere de numai 23 de wați - mai puțin decât un bec din frigiderul dvs. În mod surprinzător, acest lucru sa dovedit a fi suficient pentru a asigura o comunicare neîntreruptă cu dispozitivul la o distanță de 18,5 miliarde de kilometri! (o condiție prealabilă - poziția Voyager în spațiu este cunoscută cu o precizie de 200 de metri)
Steaua lui Barnard se află la 5,96 ani-lumină de Soare - de 3.000 de ori mai departe decât Voyager. Evident, în acest caz, nu se poate renunța la un interceptor de 23 de wați - distanța incredibilă și eroarea semnificativă în determinarea poziției navei stelare în spațiu vor necesita o putere de radiație de sute de kilowați. Cu toate cerințele care urmează pentru dimensiunile antenei.
Oamenii de știință britanici au numit o cifră foarte clară: sarcina utilă a navei spațiale Daedalus (masa compartimentului de control, a instrumentelor științifice și a sistemului de comunicații) va fi de aproximativ 450 de tone. Pentru comparație, masa Stației Spațiale Internaționale a depășit până în prezent 417 tone.
Sarcina utilă necesară a navei stelare se află în limite realiste. În plus, având în vedere progresele înregistrate în microelectronică și tehnologia spațială în ultimii 40 de ani, această cifră poate scădea ușor.
Motor și combustibil. Consumul extrem de energie al călătoriilor interstelare devine o barieră cheie în calea unor astfel de expediții.
Oamenii de știință britanici au aderat la o logică simplă: Care dintre metodele cunoscute de obținere a energiei este cea mai productivă? Răspunsul este evident - fuziunea termonucleară. Suntem capabili să creăm un „reactor termonuclear” stabil astăzi? Din păcate, nu, toate încercările de a crea un „miez termonuclear controlat” se încheie cu eșec. Ieșire? Va trebui să folosim o reacție explozivă. Nava spațială "Daedalus" se transformă în "exploda" cu un motor rachetă termonucleară pulsată.
Teoretic, principiul funcționării este simplu: „ținte” dintr-un amestec înghețat de deuteriu și heliu-3 sunt alimentate în camera de lucru. Ținta este încălzită de un impuls de lasere - urmează o minusculă explozie termonucleară - și, voila, eliberarea de energie pentru a accelera nava!
Calculul a arătat că, pentru accelerarea efectivă a Daedalus, ar fi necesar să se producă 250 de explozii pe secundă - prin urmare, țintele trebuie alimentate în camera de ardere a unui motor termonuclear pulsat la o viteză de 10 km / s!
Aceasta este pură fantezie - în realitate nu există o singură probă viabilă a unui motor termonuclear pulsat. Mai mult, caracteristicile unice ale motorului și cerințele ridicate pentru fiabilitatea acestuia (motorul unei nave stelare trebuie să funcționeze continuu timp de 4 ani) transformă conversația despre nava într-o poveste fără sens.
Pe de altă parte, nu există un singur element în proiectarea unui motor termonuclear pulsat care să nu fi fost testat în practică - solenoizi supraconductori, lasere de mare putere, pistoale electronice … toate acestea au fost stăpânite de mult de industrie și sunt adeseori aduse la producția în masă. Avem o teorie bine dezvoltată și bogate dezvoltări practice în domeniul fizicii plasmei - este doar o chestiune de a crea un motor pulsat pe baza acestor sisteme.
Masa estimată a structurii navei spațiale (motor, tancuri, ferme de susținere) este de 6170 tone, fără combustibil. Practic, figura sună realist. Fără zecimi de grade și nenumărate zerouri. Pentru a livra o astfel de cantitate de structuri metalice pe orbita pământului, ar fi nevoie de „doar” 44 de lansări ale puternicei rachete Saturn-5 (încărcare utilă 140 de tone cu o greutate de lansare de 3000 de tone).
Vehicul de lansare super-greu H-1, greutate de lansare 2735 … 2950 tone
Până în prezent, aceste cifre se încadrează teoretic în capacitățile industriei moderne, deși au necesitat o oarecare dezvoltare a tehnologiilor moderne. Este timpul să ne punem întrebarea principală: care este masa necesară de combustibil pentru a accelera nava stelară la 0, 1 viteza luminii? Răspunsul sună înspăimântător și, în același timp, încurajator - 50.000 de tone de combustibil nuclear. În ciuda aparentei improbabilități a acestei cifre, este „doar” jumătate din deplasarea portavionului nuclear american. Un alt lucru este că cosmonautica modernă nu este încă pregătită să lucreze cu astfel de structuri voluminoase.
Dar problema principală era diferită: componenta principală a combustibilului pentru un motor termonuclear pulsat este izotopul Helium-3 rar și scump. Volumul actual de producție de heliu-3 nu depășește 500 kg pe an. În același timp, 30.000 de tone din această substanță specifică vor trebui turnate în tancurile Daedalus.
Comentariile sunt de prisos - nu există o astfel de cantitate de heliu-3 pe Pământ. „Oamenii de știință britanici” (de data aceasta puteți lua în mod meritat expresia între ghilimele) au sugerat să construim „Daedalus” pe orbita lui Jupiter și să-l alimentăm acolo, extragând combustibil din stratul superior de nori al planetei uriașe.
Futurismul pur înmulțit cu absurditatea.
În ciuda imaginii dezamăgitoare, proiectul Daedalus a arătat că cunoștințele științifice existente sunt suficiente pentru a trimite o expediție către cele mai apropiate stele. Problema rezidă în amploarea muncii - avem eșantioane de lucru de „Tokamaks”, electromagneti supraconductori, criostate și vase Dewar în condiții ideale de laborator, dar nu avem absolut nicio idee despre cum vor funcționa copiile lor hipertrofiate care cântăresc sute de tone. Cum să asigurați funcționarea continuă a acestor structuri fantastice timp de mulți ani - toate acestea în condițiile dure ale spațiului cosmic, fără nicio posibilitate de reparare și întreținere de către oameni.
În timp ce lucrau la apariția navei stelare „Daedalus”, oamenii de știință s-au confruntat cu multe probleme minore, dar nu mai puțin importante. Pe lângă îndoielile deja menționate cu privire la fiabilitatea motorului termonuclear pulsat, creatorii navei spațiale interstelare s-au confruntat cu problema echilibrării navei uriașe, a accelerației și orientării sale corecte în spațiu. Au fost și momente pozitive - de-a lungul celor 40 de ani care au trecut de la începutul lucrărilor la proiectul Daedalus, problema complexului de calcul digital de la bordul navei a fost rezolvată cu succes. Progresul colosal în microelectronică, nanotehnologie, apariția substanțelor cu caracteristici unice - toate acestea au simplificat semnificativ condițiile pentru crearea unei nave stelare. De asemenea, problema comunicării spațiului profund a fost rezolvată cu succes.
Dar până acum nu s-a găsit nicio soluție la problema clasică - siguranța unei expediții interstelare. La o viteză de 0, 1 din viteza luminii, orice fir de praf devine un obstacol periculos pentru navă, iar un meteorit mic de dimensiunea unei unități flash poate fi sfârșitul întregii expediții. Cu alte cuvinte, nava are toate șansele de a fi arsă înainte de a-și atinge ținta. Teoria propune două soluții: prima „linie de apărare” - un nor protector de microparticule ținut de un câmp magnetic cu o sută de kilometri înaintea cursului navei. A doua „linie de apărare” este un scut metalic, ceramic sau compozit pentru a reflecta fragmente de meteoriți deteriorați. Dacă totul este mai mult sau mai puțin clar în ceea ce privește proiectarea scutului, atunci nici câștigătorii Premiului Nobel pentru fizică nu știu cum să pună în practică un „nor protector de microparticule” la o distanță considerabilă de navă. Este clar că, cu ajutorul unui câmp magnetic, dar iată cum anume …
… Nava navighează într-un gol înghețat. Au trecut 50 de ani de când a părăsit sistemul solar și o călătorie lungă se întinde în spatele „Daedalus” timp de șase ani lumină. Periculoasa centură Kuiper și misteriosul nor Oort au fost traversate în siguranță, instrumentele fragile au rezistat fluxurilor de raze galactice și frigului crud al spațiului deschis … Întâlnirea planificată în curând cu sistemul stelar al lui Barnard … dar ce face această șansă întâlnirea în mijlocul nesfârșitului ocean stelar promit mesagerul Pământului îndepărtat? Noi pericole în urma coliziunii cu meteoriți mari? Câmpuri magnetice și centuri de radiații mortale în vecinătatea „Barnardului în funcțiune”? Izbucniri neașteptate de protruberani? Timpul ne va spune … „Daedalus” peste două zile se va repezi peste stea și va dispărea pentru totdeauna în imensitatea Cosmosului.
Daedalus versus Empire State Building cu 102 etaje
Empire State Building, un reper cheie în orizontul New York-ului. Înălțime fără turlă 381 m, înălțime cu turlă 441 metri
Daedalus versus vehiculul de lansare super-greu Saturn V
Saturn V pe platforma de lansare
