Кажется, каждый день обнаруживается новая экзопланета (или, во вторник, ученые обнаружили три потенциально обитаемых экзопланеты, вращающиеся вокруг одной звезды). Но есть множество препятствий, которые нам придется преодолеть, прежде чем мы сможем посетить их: огромные дозы радиации, которые будут поглощены потенциальными астронавтами, потенциальный ущерб, нанесенный межзвездной пылью и газом для корабля. движение на чрезвычайно высоких скоростях и тот факт, что путешествие на даже ближайшей обитаемой экзопланете займет почти 12 лет на космическом корабле, летящем со скоростью света.
Однако самой большой проблемой может быть огромное количество энергии, которое потребуется такому кораблю. Как вы заправляете космический корабль для поездки в 750 000 раз дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем?
Основываясь на нашей нынешней технологии исследования космоса и потенциальных будущих подходах, вот краткое изложение возможных способов запуска космического корабля.
Обычные ракеты, которые сжигают жидкое или твердое химическое топливо, до настоящего времени использовались почти во всех космических полетах. (Фото через НАСА) Обычные ракеты: Они создают тягу путем сжигания химического топлива, хранящегося внутри, либо твердого, либо жидкого топлива. Энергия, выделяемая в результате этого сгорания, поднимает корабль из гравитационного поля Земли в космос.
Плюсы: Ракетные технологии хорошо известны и понятны, так как они датируются древним Китаем и используются с самого начала космической эры. Что касается расстояния, его величайшим достижением на данный момент является перенос космического зонда Voyager 1 к внешнему краю Солнечной системы, примерно в 18, 5 миллиардов миль от Земли.
Минусы: Voyager 1, по прогнозам, израсходует топливо примерно к 2040 году, что свидетельствует о том, насколько ограниченные в радиусе действия обычные ракеты и двигатели могут нести космический корабль. Более того, даже если бы мы могли разместить достаточное количество ракетного топлива на космическом корабле, чтобы нести его до другой звезды, ошеломляющий факт заключается в том, что у нас, вероятно, даже не хватает топлива на всей нашей планете, чтобы сделать это. Брайс Кассенти, профессор Политехнического института Ренсселера, сказал Wired, что для того, чтобы отправить корабль к ближайшей звезде с помощью обычной ракеты, потребуется количество энергии, превышающее текущую мощность всего мира.
Ионный двигатель, который работал на космическом корабле НАСА Deep Space 1. (Фото через НАСА) Ионные двигатели : они работают в некоторой степени подобно обычным ракетам, за исключением того, что вместо того, чтобы выбрасывать продукты химического сгорания для создания тяги, они выбрасывают потоки электрически заряженных атомов (ионов). Впервые эта технология была успешно продемонстрирована в миссии НАСА «Глубокий космос 1» 1998 года, в которой ракета пролетела мимо астероида и кометы для сбора данных, и с тех пор использовалась для приведения в движение нескольких других космических аппаратов, включая продолжающуюся миссию по посещению гнома. планета Церера.
Плюсы: эти двигатели производят гораздо меньшую тягу и начальную скорость, чем обычные ракеты - поэтому они не могут использоваться для выхода из атмосферы Земли - но, будучи перенесены в космос обычными ракетами, они могут работать непрерывно в течение гораздо более длительных периодов (потому что они используют более плотное топливо более эффективно), позволяя кораблю постепенно наращивать скорость и превосходить скорость, приводимую в движение обычной ракетой.
Минусы: Хотя и быстрее и эффективнее, чем обычные ракеты, использование ионного двигателя для полета даже к ближайшей звезде все равно потребует подавляющего времени - по некоторым оценкам, по крайней мере, 19 000 лет, что означает, что где-то порядка 600–2700 поколения людей были бы необходимы, чтобы пережить это. Некоторые полагают, что ионные двигатели могли бы способствовать путешествию на Марс, но межзвездное пространство, вероятно, находится за пределами возможного.
Рендеринг звездного корабля Дедал, предложенный в 1970-х годах, который использовал бы реакции ядерного синтеза в качестве топлива. (Изображение через Ника Стивенса) Ядерные ракеты: многие энтузиасты освоения космоса выступают за использование ракет с ядерными реакциями для покрытия огромных расстояний межзвездного пространства, начиная с проекта Daedalus, теоретического британского проекта, который стремился разработать беспилотный зонд для достижения Звезды Барнарда, 5.9 световых лет прочь Ядерные ракеты теоретически будут приводиться в действие серией контролируемых ядерных взрывов, возможно, с использованием чистого дейтерия или трития в качестве топлива.
Плюсы: Расчеты показали, что движущийся таким образом корабль может развивать скорость быстрее, чем 9000 миль в секунду, переводя время путешествия около 130 лет в Альфу Центурай, ближайшую к Солнцу звезду, дольше, чем человеческая жизнь, но, возможно, в пределах царство миссии нескольких поколений. Это не «Тысячелетний сокол», заставляющий Кесселя бегать менее чем за 12 парсек, но это нечто.
Минусы: с одной стороны, ядерные ракеты в настоящее время являются полностью гипотетическими. В краткосрочной перспективе они, вероятно, останутся такими, потому что детонация любого ядерного устройства (независимо от того, предназначено ли оно в качестве оружия или нет) в космическом пространстве нарушит Договор о частичном запрещении ядерных испытаний, который разрешает такие взрывы только в одном месте. : под землей. Даже если это разрешено законом, существуют огромные проблемы безопасности, связанные с запуском ядерного устройства в космос на вершине обычной ракеты: неожиданная ошибка может привести к попаданию радиоактивного материала на планету.
Планируется, что Sunjammer, который имеет самый большой из когда-либо построенных солнечных парусов, будет выпущен осенью 2014 года. (Фото через L'Garde / NASA) Солнечные паруса: по сравнению со всеми другими технологиями в этом списке, они работают по совершенно другому принципу: вместо того, чтобы приводить в движение судно путем сжигания топлива или создавать другие виды сгорания, солнечные паруса тянут транспортное средство, используя энергию заряженных частиц. выбрасывается из Солнца как часть солнечного ветра. Первой успешной демонстрацией такой технологии был японский космический корабль IKAROS, запущенный в 2010 году, который направлялся к Венере и теперь движется к Солнцу, а Sunjammer NASA, в семь раз больше, будет запущен в 2014 году.
Плюсы: поскольку им не нужно нести определенное количество топлива - вместо этого, используя энергию Солнца, подобно тому, как парусник использует энергию ветра, - солнечный космический корабль может плавать более или менее бесконечно.
Минусы: они путешествуют намного медленнее, чем ракеты. Но что более важно для межзвездных миссий - им требуется энергия, излучаемая Солнцем или другой звездой, чтобы вообще путешествовать, что делает невозможным их пересечение огромных пространств между досягаемостью солнечного ветра Солнца и другой звездной системы. Солнечные паруса могли бы потенциально быть включены в корабль с другими средствами движения, но на них нельзя полагаться в одиночку для межзвездного путешествия.
Художественная концепция теоретической конструкции ракеты-антивещества. (Изображение через НАСА) Ракеты -антивещества : В этой предложенной технологии будут использоваться продукты реакции аннигиляции вещества-антивещества (гамма-лучи или высоко заряженные субатомные частицы, называемые пионами) для продвижения корабля в космосе.
Плюсы: использование антивещества для питания ракеты теоретически было бы наиболее эффективным топливом из возможных, поскольку почти вся масса вещества и антивещества превращается в энергию, когда они уничтожают друг друга. Теоретически, если бы мы смогли проработать детали и произвести достаточное количество антивещества, мы могли бы построить космический корабль, который движется со скоростями, почти такими же высокими, как скорость света - максимально возможная скорость для любого объекта.
Минусы: у нас пока нет способа произвести достаточное количество антивещества для космического полета - по оценкам, для поездки на Марс в течение месяца потребуется около 10 грамм антивещества. На сегодняшний день нам удалось создать лишь небольшое количество атомов антивещества, и при этом потребовалось большое количество топлива, что сделало идею о том, что ракета-антивещество слишком дорого стоит. Хранение этой антивещества - это еще одна проблема: предлагаемые схемы предусматривают использование замороженных гранул антиводорода, но до них еще далеко.
Рендеринг ПВРД, который собирал бы водород из космоса, когда он путешествовал, чтобы использовать его в качестве топлива. (Изображение через НАСА) Более спекулятивные технологии: ученые предложили всевозможные радикальные, не ракетные технологии для межзвездных путешествий. К ним относятся корабль, который будет собирать водород из космоса, когда он путешествует для использования в реакции ядерного синтеза, лучи света или магнитные поля, выпущенные из нашей собственной Солнечной системы, на отдаленном космическом корабле, который будет использоваться парусом, и использование черного дыры или теоретические червоточины, чтобы путешествовать быстрее скорости света и сделать межзвездное путешествие возможным в течение жизни одного человека.
Все это очень далеко от реализации. Но, если мы вообще когда-нибудь доберемся до другой звездной системы (большой, если, конечно), учитывая проблемы с большинством существующих технологий и технологий ближайшего будущего, это действительно может быть один из этих кругосветных приемов. идеи, которые несут нас туда - и, возможно, позволяют нам посетить обитаемую экзопланету.
