Je medzihviezdne cestovanie skutočné?
Je medzihviezdne cestovanie skutočné?

Video: Je medzihviezdne cestovanie skutočné?

Video: Je medzihviezdne cestovanie skutočné?
Video: TOP5️⃣ NAJVÄČŠÍCH VYNÁLEZOV ĽUDSTVA 2024, Marec
Anonim

Autor článku podrobne hovorí o štyroch sľubných technológiách, ktoré dávajú ľuďom možnosť dostať sa na akékoľvek miesto vo vesmíre počas jedného ľudského života. Pre porovnanie: pomocou moderných technológií bude cesta k inému hviezdnemu systému trvať asi 100 tisíc rokov.

Odkedy sa človek prvýkrát pozrel na nočnú oblohu, snívali sme o návšteve iných svetov a videní vesmíru. A hoci naše rakety na chemické palivo už dosiahli mnohé planéty, mesiace a iné telesá v slnečnej sústave, najvzdialenejšia kozmická loď od Zeme, Voyager 1, prekonala iba 22,3 miliardy kilometrov. To je len 0,056 % vzdialenosti k najbližšej známej hviezdnej sústave. Pomocou moderných technológií bude cesta k inému hviezdnemu systému trvať asi 100 tisíc rokov.

Netreba však konať tak, ako sme to robili vždy. Efektívnosť posielania vozidiel s veľkým užitočným zaťažením, dokonca aj s ľuďmi na palube, na bezprecedentné vzdialenosti vo vesmíre možno výrazne zlepšiť, ak sa použije správna technológia. Presnejšie povedané, existujú štyri sľubné technológie, ktoré nás môžu dostať ku hviezdam za oveľa kratší čas. Tu sú.

jeden). Jadrová technológia. Doteraz v histórii ľudstva mali všetky kozmické lode vypustené do vesmíru jedno spoločné: motor poháňaný chemickými látkami. Áno, raketové palivo je špeciálna zmes chemikálií navrhnutá tak, aby poskytovala maximálny ťah. Dôležité je tu slovné spojenie „chemikálie“. Reakcie, ktoré dodávajú energiu motoru, sú založené na prerozdelení väzieb medzi atómami.

To zásadne obmedzuje naše konanie! Drvivá väčšina hmotnosti atómu pripadá na jeho jadro - 99, 95%. Keď začne chemická reakcia, elektróny obiehajúce okolo atómov sa prerozdelia a zvyčajne uvoľnia ako energiu asi 0,0001 % celkovej hmotnosti atómov zúčastňujúcich sa reakcie, podľa známej Einsteinovej rovnice: E = mc2. To znamená, že na každý kilogram paliva, ktorý sa naloží do rakety, počas reakcie dostanete energiu zodpovedajúcu približne 1 miligramu.

Ak sa však použijú rakety na jadrové palivo, situácia bude diametrálne odlišná. Namiesto spoliehania sa na zmeny v konfigurácii elektrónov a na to, ako sa atómy navzájom viažu, môžete uvoľniť relatívne obrovské množstvo energie ovplyvňovaním toho, ako sú jadrá atómov navzájom spojené. Keď štiepite atóm uránu bombardovaním neutrónmi, vyžaruje oveľa viac energie ako akákoľvek chemická reakcia. 1 kilogram uránu-235 môže uvoľniť množstvo energie zodpovedajúce 911 miligramom hmoty, čo je takmer tisíckrát efektívnejšie ako chemické palivo.

Mohli by sme urobiť motory ešte efektívnejšie, keby sme zvládli jadrovú fúziu. Napríklad systém inerciálnej riadenej termonukleárnej fúzie, pomocou ktorej by bolo možné syntetizovať vodík na hélium, takáto reťazová reakcia prebieha na Slnku. Syntéza 1 kilogramu vodíkového paliva na hélium premení 7,5 kilogramu hmoty na čistú energiu, čo je takmer 10-tisíckrát efektívnejšie ako chemické palivo.

Myšlienkou je dosiahnuť rovnaké zrýchlenie pre raketu počas oveľa dlhšieho časového obdobia: stovky alebo dokonca tisíckrát dlhšie ako teraz, čo by im umožnilo vyvinúť sa sto alebo tisíckrát rýchlejšie ako bežné rakety teraz. Takáto metóda by skrátila čas medzihviezdneho letu na stovky či dokonca desiatky rokov. Ide o sľubnú technológiu, ktorú budeme môcť využívať do roku 2100 v závislosti od tempa a smeru rozvoja vedy.

2). Lúč kozmických laserov. Táto myšlienka je jadrom projektu Breakthrough Starshot, ktorý sa dostal do popredia pred niekoľkými rokmi. V priebehu rokov koncept nestratil na atraktivite. Zatiaľ čo konvenčná raketa so sebou nesie palivo a míňa ho na zrýchlenie, kľúčovou myšlienkou tejto technológie je lúč výkonných laserov, ktoré dodajú vesmírnej lodi potrebný impulz. Inými slovami, zdroj zrýchlenia bude oddelený od samotnej lode.

Tento koncept je vzrušujúci a zároveň revolučný v mnohých smeroch. Laserové technológie sa úspešne rozvíjajú a sú nielen výkonnejšie, ale aj vysoko kolimované. Takže, ak vytvoríme materiál podobný plachte, ktorý odráža dostatočne vysoké percento laserového svetla, môžeme použiť laserový výstrel, aby vesmírna loď vyvinula kolosálne rýchlosti. Očakáva sa, že „hviezdna loď“s hmotnosťou ~ 1 gram dosiahne rýchlosť ~ 20 % rýchlosti svetla, čo jej umožní letieť k najbližšej hviezde Proxima Centauri už za 22 rokov.

Samozrejme, že na to budeme musieť vytvoriť obrovský lúč laserov (asi 100 km2), a to je potrebné urobiť vo vesmíre, hoci ide skôr o nákladový problém ako o technológiu alebo vedu. Existuje však množstvo výziev, ktoré je potrebné prekonať, aby bolo možné takýto projekt realizovať. Medzi nimi:

  • nepodporovaná plachta sa bude otáčať, je potrebný nejaký (ešte nevyvinutý) stabilizačný mechanizmus;
  • nemožnosť zabrzdiť po dosiahnutí cieľového bodu, pretože na palube nie je palivo;
  • aj keby sa ukázalo, že zariadenie na prepravu ľudí zväčšuje, človek neprežije s obrovským zrýchlením - výrazným rozdielom v rýchlosti za krátky čas.

Možno nás jedného dňa technológie dokážu priviesť ku hviezdam, ale stále neexistuje úspešná metóda, ako by človek dosiahol rýchlosť rovnajúcu sa ~ 20 % rýchlosti svetla.

3). Antihmotové palivo. Ak si predsa len chceme voziť palivo so sebou, môžeme to urobiť čo najefektívnejšie: bude to založené na anihilácii častíc a antičastíc. Na rozdiel od chemického alebo jadrového paliva, kde sa na energiu premieňa len zlomok hmoty na palube, anihilácia častice-antičastice využíva 100 % hmotnosti častíc aj antičastíc. Schopnosť premeniť všetko palivo na pulznú energiu je najvyššou úrovňou palivovej účinnosti.

Ťažkosti vznikajú pri aplikácii tejto metódy v praxi v troch hlavných smeroch. konkrétne:

  • vytvorenie stabilnej neutrálnej antihmoty;
  • schopnosť izolovať ho od bežnej hmoty a presne ovládať;
  • produkujú antihmotu v dostatočne veľkom množstve na medzihviezdny let.

Našťastie, na prvých dvoch problémoch sa už pracuje.

V Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN), kde sa nachádza Veľký hadrónový urýchľovač, sa nachádza obrovský komplex známy ako „továreň na antihmotu“. Šesť nezávislých tímov vedcov tam skúma vlastnosti antihmoty. Berú antiprotóny a spomaľujú ich, čím nútia pozitrón, aby sa na ne naviazal. Takto vznikajú antiatómy alebo neutrálna antihmota.

Izolujú tieto antiatómy v nádobe s rôznymi elektrickými a magnetickými poľami, ktoré ich držia na mieste, ďaleko od stien nádoby vyrobenej z hmoty. V polovici roku 2020 úspešne izolovali a stabilizovali niekoľko antiatómov na hodinu naraz. V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov budú vedci schopní kontrolovať pohyb antihmoty v rámci gravitačného poľa.

Táto technológia nám v blízkej budúcnosti nebude dostupná, no môže sa ukázať, že náš najrýchlejší spôsob medzihviezdneho cestovania je antihmotová raketa.

4). Hviezdna loď na temnej hmote. Táto možnosť sa určite opiera o predpoklad, že akákoľvek častica zodpovedná za temnú hmotu sa správa ako bozón a je vlastnou antičasticou. Teoreticky má temná hmota, ktorá je vlastnou antičasticou, malú, ale nie nulovú šancu anihilovať sa s akoukoľvek inou časticou temnej hmoty, ktorá sa s ňou zrazí. Môžeme potenciálne využiť energiu uvoľnenú v dôsledku zrážky.

Existujú na to možné dôkazy. V dôsledku pozorovaní sa zistilo, že Mliečna dráha a ďalšie galaxie majú nevysvetliteľný prebytok gama žiarenia prichádzajúceho z ich centier, kde by mala byť koncentrácia tmavej energie najvyššia. Vždy existuje možnosť, že na to existuje jednoduché astrofyzikálne vysvetlenie, napríklad pulzary. Je však možné, že táto temná hmota stále ničí sama so sebou v strede galaxie a dáva nám tak neuveriteľnú predstavu – hviezdnu loď na temnej hmote.

Výhodou tejto metódy je, že temná hmota existuje doslova všade v galaxii. To znamená, že na cestu nemusíme so sebou nosiť palivo. Namiesto toho môže reaktor s tmavou energiou jednoducho urobiť nasledovné:

  • vziať akúkoľvek tmavú hmotu, ktorá je v blízkosti;
  • urýchliť jeho zničenie alebo mu umožniť prirodzené vyhladenie;
  • presmerovať prijatú energiu na získanie hybnosti v akomkoľvek požadovanom smere.

Človek by mohol ovládať veľkosť a výkon reaktora, aby dosiahol požadované výsledky.

Bez potreby prevážať palivo na palube zmizne mnoho problémov vesmírneho cestovania poháňaného pohonom. Namiesto toho budeme môcť dosiahnuť drahocenný sen o akejkoľvek ceste - neobmedzené neustále zrýchľovanie. To nám dá tú najnemysliteľnejšiu schopnosť – schopnosť dostať sa počas jedného ľudského života na akékoľvek miesto vo Vesmíre.

Ak sa obmedzíme na existujúce raketové technológie, tak na cestu zo Zeme do najbližšieho hviezdneho systému budeme potrebovať minimálne desaťtisíce rokov. Významné pokroky v technológii motorov sú však na dosah ruky a skrátia cestovné časy na jeden ľudský život. Ak zvládneme používanie jadrového paliva, kozmických laserových lúčov, antihmoty či dokonca temnej hmoty, splníme si vlastný sen a staneme sa vesmírnou civilizáciou bez použitia rušivých technológií, akými sú warpové pohony.

Existuje mnoho potenciálnych spôsobov, ako premeniť vedecké nápady na realizovateľné technológie motorov novej generácie v reálnom svete. Je dosť možné, že do konca storočia vesmírna loď, ktorá ešte nebola vynájdená, nahradí New Horizons, Pioneer a Voyager ako najvzdialenejšie objekty od Zeme vyrobené človekom. Veda je už pripravená. Zostáva nám pozrieť sa za hranice našej súčasnej technológie a splniť si tento sen.

Odporúča: