Είναι αληθινά τα διαστρικά ταξίδια;
Είναι αληθινά τα διαστρικά ταξίδια;

Βίντεο: Είναι αληθινά τα διαστρικά ταξίδια;

Βίντεο: Είναι αληθινά τα διαστρικά ταξίδια;
Βίντεο: Why Nikola Tesla and George Westinghouse are Famous for all the WRONG Reasons! 2024, Μάρτιος
Anonim

Ο συγγραφέας του άρθρου λέει λεπτομερώς για τέσσερις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες που δίνουν στους ανθρώπους την ευκαιρία να φτάσουν σε οποιοδήποτε μέρος στο Σύμπαν κατά τη διάρκεια μιας ανθρώπινης ζωής. Για σύγκριση: χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη τεχνολογία, η πορεία προς ένα άλλο αστρικό σύστημα θα διαρκέσει περίπου 100 χιλιάδες χρόνια.

Από τότε που ο άνθρωπος κοίταξε για πρώτη φορά τον νυχτερινό ουρανό, ονειρευόμασταν να επισκεφτούμε άλλους κόσμους και να δούμε το Σύμπαν. Και παρόλο που οι πύραυλοι μας με χημικά καύσιμα έχουν ήδη φτάσει σε πολλούς πλανήτες, φεγγάρια και άλλα σώματα στο ηλιακό σύστημα, το διαστημόπλοιο που βρίσκεται πιο μακριά από τη Γη, το Voyager 1, κάλυψε μόνο 22,3 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό είναι μόνο το 0,056% της απόστασης από το πλησιέστερο γνωστό αστρικό σύστημα. Χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη τεχνολογία, η πορεία προς ένα άλλο αστρικό σύστημα θα διαρκέσει περίπου 100 χιλιάδες χρόνια.

Ωστόσο, δεν χρειάζεται να ενεργήσουμε όπως κάναμε πάντα. Η αποτελεσματικότητα της αποστολής οχημάτων με μεγάλη μάζα ωφέλιμου φορτίου, ακόμη και με ανθρώπους επί του σκάφους, σε πρωτόγνωρες αποστάσεις στο σύμπαν μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά εάν χρησιμοποιηθεί η σωστή τεχνολογία. Πιο συγκεκριμένα, υπάρχουν τέσσερις πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες που μπορούν να μας φτάσουν στα αστέρια σε πολύ λιγότερο χρόνο. Εδώ είναι.

ένας). Πυρηνική τεχνολογία. Μέχρι στιγμής στην ανθρώπινη ιστορία, όλα τα διαστημόπλοια που εκτοξεύονται στο διάστημα έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: έναν κινητήρα με χημικά καύσιμα. Ναι, το καύσιμο πυραύλων είναι ένα ειδικό μείγμα χημικών ουσιών που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν μέγιστη ώθηση. Η φράση «χημικά» είναι σημαντική εδώ. Οι αντιδράσεις που δίνουν ενέργεια στον κινητήρα βασίζονται στην ανακατανομή των δεσμών μεταξύ των ατόμων.

Αυτό περιορίζει θεμελιωδώς τις ενέργειές μας! Η συντριπτική πλειοψηφία της μάζας ενός ατόμου πέφτει στον πυρήνα του - 99, 95%. Όταν ξεκινά μια χημική αντίδραση, τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τα άτομα ανακατανέμονται και συνήθως απελευθερώνουν ως ενέργεια περίπου το 0,0001% της συνολικής μάζας των ατόμων που συμμετέχουν στην αντίδραση, σύμφωνα με τη διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν: E = mc2. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε κιλό καυσίμου που φορτώνεται στον πύραυλο, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, λαμβάνετε ενέργεια που ισοδυναμεί με περίπου 1 χιλιοστόγραμμα.

Ωστόσο, εάν χρησιμοποιηθούν πυραύλοι με πυρηνικά καύσιμα, η κατάσταση θα είναι δραστικά διαφορετική. Αντί να βασίζεστε σε αλλαγές στη διαμόρφωση των ηλεκτρονίων και στο πώς συνδέονται τα άτομα μεταξύ τους, μπορείτε να απελευθερώσετε μια σχετικά τεράστια ποσότητα ενέργειας επηρεάζοντας τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται οι πυρήνες των ατόμων μεταξύ τους. Όταν διασπάτε ένα άτομο ουρανίου βομβαρδίζοντάς το με νετρόνια, εκπέμπει πολύ περισσότερη ενέργεια από οποιαδήποτε χημική αντίδραση. 1 κιλό ουρανίου-235 μπορεί να απελευθερώσει μια ποσότητα ενέργειας που ισοδυναμεί με 911 χιλιοστόγραμμα μάζας, η οποία είναι σχεδόν χίλιες φορές πιο αποτελεσματική από το χημικό καύσιμο.

Θα μπορούσαμε να κάνουμε τους κινητήρες ακόμα πιο αποδοτικούς αν κατακτούσαμε την πυρηνική σύντηξη. Για παράδειγμα, ένα σύστημα αδρανειακής ελεγχόμενης θερμοπυρηνικής σύντηξης, με τη βοήθεια του οποίου θα ήταν δυνατή η σύνθεση υδρογόνου σε ήλιο, μια τέτοια αλυσιδωτή αντίδραση συμβαίνει στον Ήλιο. Η σύνθεση 1 κιλού καυσίμου υδρογόνου σε ήλιο θα μετατρέψει 7,5 κιλά μάζας σε καθαρή ενέργεια, η οποία είναι σχεδόν 10 χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματική από το χημικό καύσιμο.

Η ιδέα είναι να έχουμε την ίδια επιτάχυνση για έναν πύραυλο για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα: εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές περισσότερο από τώρα, κάτι που θα τους επέτρεπε να αναπτύξουν εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές ταχύτερα από τους συμβατικούς πύραυλους τώρα. Μια τέτοια μέθοδος θα μείωνε τον χρόνο της διαστρικής πτήσης σε εκατοντάδες ή και δεκάδες χρόνια. Αυτή είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που θα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μέχρι το 2100, ανάλογα με τον ρυθμό και την κατεύθυνση της ανάπτυξης της επιστήμης.

2). Μια δέσμη κοσμικών λέιζερ. Αυτή η ιδέα βρίσκεται στο επίκεντρο του έργου Breakthrough Starshot, το οποίο έγινε γνωστό πριν από μερικά χρόνια. Με τα χρόνια, το concept δεν έχει χάσει την ελκυστικότητά του. Ενώ ένας συμβατικός πύραυλος μεταφέρει καύσιμο μαζί του και το ξοδεύει στην επιτάχυνση, η βασική ιδέα αυτής της τεχνολογίας είναι μια δέσμη ισχυρών λέιζερ που θα δώσουν στο διαστημόπλοιο την απαραίτητη ώθηση. Με άλλα λόγια, η πηγή της επιτάχυνσης θα αποσυνδεθεί από το ίδιο το πλοίο.

Αυτή η ιδέα είναι συναρπαστική και επαναστατική από πολλές απόψεις. Οι τεχνολογίες λέιζερ αναπτύσσονται με επιτυχία και γίνονται όχι μόνο πιο ισχυρές, αλλά και πολύ ευθυγραμμισμένες. Έτσι, εάν δημιουργήσουμε ένα υλικό που μοιάζει με πανί που αντανακλά αρκετά υψηλό ποσοστό φωτός λέιζερ, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια λήψη λέιζερ για να κάνουμε το διαστημόπλοιο να αναπτύξει κολοσσιαίες ταχύτητες. Το «αστρόπλοιο» βάρους ~ 1 γραμμαρίου αναμένεται να φτάσει σε ταχύτητα ~ 20% της ταχύτητας του φωτός, κάτι που θα του επιτρέψει να πετάξει στο κοντινότερο αστέρι, τον Proxima Centauri, σε μόλις 22 χρόνια.

Φυσικά, για αυτό θα πρέπει να δημιουργήσουμε μια τεράστια δέσμη λέιζερ (περίπου 100 km2) και αυτό πρέπει να γίνει στο διάστημα, αν και αυτό είναι περισσότερο πρόβλημα κόστους παρά τεχνολογίας ή επιστήμης. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν για να μπορέσουμε να υλοποιήσουμε ένα τέτοιο έργο. Ανάμεσα τους:

  • ένα μη υποστηριζόμενο πανί θα περιστραφεί, απαιτείται κάποιο είδος (δεν έχει αναπτυχθεί ακόμη) σταθεροποιητικός μηχανισμός.
  • η αδυναμία φρεναρίσματος όταν φτάσει στο σημείο προορισμού, καθώς δεν υπάρχει καύσιμο στο σκάφος·
  • ακόμη και αν αποδειχθεί ότι η συσκευή για τη μεταφορά ανθρώπων κλιμακώνεται, ένα άτομο δεν θα μπορεί να επιβιώσει με τεράστια επιτάχυνση - μια σημαντική διαφορά στην ταχύτητα σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Ίσως κάποια μέρα οι τεχνολογίες να μπορέσουν να μας πάνε στα αστέρια, αλλά δεν υπάρχει ακόμα επιτυχημένη μέθοδος για ένα άτομο να φτάσει σε ταχύτητα ίση με ~ 20% της ταχύτητας του φωτός.

3). Καύσιμο αντιύλης. Εάν εξακολουθούμε να θέλουμε να μεταφέρουμε καύσιμα μαζί μας, μπορούμε να το κάνουμε όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικό: θα βασίζεται στην εξόντωση σωματιδίων και αντισωματιδίων. Σε αντίθεση με το χημικό ή το πυρηνικό καύσιμο, όπου μόνο ένα κλάσμα της μάζας του πλοίου μετατρέπεται σε ενέργεια, η εξόντωση σωματιδίων-αντισωματιδίων χρησιμοποιεί το 100% της μάζας τόσο των σωματιδίων όσο και των αντισωματιδίων. Η ικανότητα μετατροπής όλων των καυσίμων σε παλμική ενέργεια είναι το υψηλότερο επίπεδο απόδοσης καυσίμου.

Προκύπτουν δυσκολίες στην εφαρμογή αυτής της μεθόδου στην πράξη σε τρεις κύριες κατευθύνσεις. ΕΙΔΙΚΑ:

  • δημιουργία σταθερής ουδέτερης αντιύλης.
  • την ικανότητα να το απομονώνεις από τη συνηθισμένη ύλη και να το ελέγχεις με ακρίβεια.
  • παράγουν αντιύλη σε αρκετά μεγάλες ποσότητες για διαστρική πτήση.

Ευτυχώς, τα δύο πρώτα θέματα βρίσκονται ήδη υπό επεξεργασία.

Στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN), όπου βρίσκεται ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, υπάρχει ένα τεράστιο συγκρότημα γνωστό ως «εργοστάσιο αντιύλης». Εκεί, έξι ανεξάρτητες ομάδες επιστημόνων ερευνούν τις ιδιότητες της αντιύλης. Παίρνουν αντιπρωτόνια και τα επιβραδύνουν, αναγκάζοντας το ποζιτρόνιο να συνδεθεί με αυτά. Έτσι δημιουργούνται τα αντιάτομα ή η ουδέτερη αντιύλη.

Απομονώνουν αυτά τα αντιάτομα σε ένα δοχείο με ποικίλα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που τα συγκρατούν στη θέση τους, μακριά από τα τοιχώματα ενός δοχείου από ύλη. Μέχρι τώρα, στα μέσα του 2020, έχουν απομονώσει και σταθεροποιήσει επιτυχώς αρκετά αντιάτομα για μία ώρα τη φορά. Μέσα στα επόμενα χρόνια, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να ελέγχουν την κίνηση της αντιύλης μέσα στο βαρυτικό πεδίο.

Αυτή η τεχνολογία δεν θα είναι διαθέσιμη σε εμάς στο εγγύς μέλλον, αλλά μπορεί να αποδειχθεί ότι ο ταχύτερος τρόπος διαστρικών ταξιδιών μας είναι ένας πύραυλος αντιύλης.

4). Αστρόπλοιο στη σκοτεινή ύλη. Αυτή η επιλογή βασίζεται σίγουρα στην υπόθεση ότι κάθε σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη σκοτεινή ύλη συμπεριφέρεται σαν μποζόνιο και είναι το δικό του αντισωματίδιο. Θεωρητικά, η σκοτεινή ύλη, που είναι το δικό της αντισωματίδιο, έχει μια μικρή, αλλά όχι μηδενική, πιθανότητα να εκμηδενιστεί με οποιοδήποτε άλλο σωματίδιο σκοτεινής ύλης που συγκρούεται μαζί της. Μπορούμε ενδεχομένως να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης.

Υπάρχουν πιθανές αποδείξεις για αυτό. Ως αποτέλεσμα των παρατηρήσεων, διαπιστώθηκε ότι ο Γαλαξίας και άλλοι γαλαξίες έχουν μια ανεξήγητη περίσσεια ακτινοβολίας γάμμα που προέρχεται από τα κέντρα τους, όπου η συγκέντρωση της σκοτεινής ενέργειας θα πρέπει να είναι η υψηλότερη. Υπάρχει πάντα η πιθανότητα να υπάρχει μια απλή αστροφυσική εξήγηση για αυτό, για παράδειγμα, τα πάλσαρ. Ωστόσο, είναι πιθανό αυτή η σκοτεινή ύλη να εξαφανίζεται ακόμη με τον εαυτό της στο κέντρο του γαλαξία και έτσι μας δίνει μια απίστευτη ιδέα - ένα διαστημόπλοιο στη σκοτεινή ύλη.

Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει κυριολεκτικά παντού στον γαλαξία. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζεται να κουβαλάμε καύσιμα μαζί μας στο ταξίδι. Αντίθετα, ο αντιδραστήρας σκοτεινής ενέργειας μπορεί απλώς να κάνει τα εξής:

  • Πάρτε οποιαδήποτε σκοτεινή ύλη που βρίσκεται κοντά.
  • να επιταχύνει τον αφανισμό του ή να του επιτρέψει να εκμηδενιστεί φυσικά.
  • ανακατευθύνει τη λαμβανόμενη ενέργεια για να αποκτήσει ορμή προς οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση.

Ένας άνθρωπος θα μπορούσε να ελέγξει το μέγεθος και την ισχύ του αντιδραστήρα για να επιτύχει τα επιθυμητά αποτελέσματα.

Χωρίς την ανάγκη μεταφοράς καυσίμων επί του σκάφους, πολλά από τα προβλήματα του διαστημικού ταξιδιού με πρόωση θα εξαφανιστούν. Αντίθετα, θα μπορέσουμε να πετύχουμε το αγαπημένο όνειρο οποιουδήποτε ταξιδιού - απεριόριστη σταθερή επιτάχυνση. Αυτό θα μας δώσει την πιο αδιανόητη ικανότητα - τη δυνατότητα να φτάσουμε σε οποιοδήποτε μέρος στο Σύμπαν κατά τη διάρκεια μιας ανθρώπινης ζωής.

Εάν περιοριστούμε στις υπάρχουσες τεχνολογίες πυραύλων, τότε θα χρειαστούμε τουλάχιστον δεκάδες χιλιάδες χρόνια για να ταξιδέψουμε από τη Γη στο πλησιέστερο αστρικό σύστημα. Ωστόσο, σημαντικές πρόοδοι στην τεχνολογία των κινητήρων είναι κοντά και θα μειώσουν τους χρόνους ταξιδιού σε μια ανθρώπινη ζωή. Εάν καταφέρουμε να κατακτήσουμε τη χρήση πυρηνικών καυσίμων, κοσμικών ακτίνων λέιζερ, αντιύλης ή ακόμα και σκοτεινής ύλης, θα εκπληρώσουμε το δικό μας όνειρο και θα γίνουμε διαστημικός πολιτισμός χωρίς τη χρήση τεχνολογιών που προκαλούν αναστάτωση, όπως τα warp drives.

Υπάρχουν πολλοί πιθανοί τρόποι μετατροπής των επιστημονικών ιδεών σε εφικτές, πραγματικές τεχνολογίες κινητήρων επόμενης γενιάς. Είναι πολύ πιθανό μέχρι το τέλος του αιώνα το διαστημόπλοιο, που δεν έχει ακόμη εφευρεθεί, να πάρει τη θέση των New Horizons, Pioneer και Voyager ως τα πιο μακρινά τεχνητά αντικείμενα από τη Γη. Η επιστήμη είναι ήδη έτοιμη. Απομένει για εμάς να κοιτάξουμε πέρα από την τρέχουσα τεχνολογία μας και να κάνουμε αυτό το όνειρο πραγματικότητα.

Συνιστάται: