Yulduzlarning sovuq porlashi, ayniqsa, qishki osmonda go'zal. Bu vaqtda eng yorqin yulduzlar va yulduz turkumlari ko'rinadi: Orion, Pleiades, Siriusning ko'zini qamashtiruvchi buyuk it …
Chorak asr oldin, Harbiy -dengiz akademiyasining ettita zobiti g'ayrioddiy savol berishdi: zamonaviy insoniyat yulduzlarga qanchalik yaqin? Tadqiqot natijasida Project Longshot (Long Range Shot) deb nomlanuvchi batafsil hisobot paydo bo'ldi. Aqlli vaqt ichida eng yaqin yulduzlarga etib bora oladigan avtomatik yulduzlararo kema tushunchasi. Ming yillik parvozlar va "avlodlar kemalari" yo'q! Zond koinotga uchirilgan paytdan boshlab 100 yil ichida Alfa Sentavri yaqiniga etib borishi kerak.
Giperspace, tortishish kuchi, antimateriya va fotonik raketalar … Yo'q! Loyihaning asosiy xususiyati uning mavjud texnologiyalarga tayanishi. Ishlab chiquvchilarning fikriga ko'ra, Longshot dizayni XXI asrning birinchi yarmida kosmik kema qurishga imkon beradi!
Mavjud texnologiyalar bilan yuz yillik parvoz. Kosmik masofalar ko'lamini hisobga olgan holda, eshitilmagan jasorat. Quyosh va Alfa Centauri o'rtasida 4, 36 sv kenglikdagi "qora tubsizlik" yotadi. yilning. 40 trilliondan ortiq kilometr! Bu raqamning dahshatli ma'nosi quyidagi misolda aniq bo'ladi.
Agar biz Quyoshning o'lchamini tennis to'pi hajmiga kamaytirsak, unda butun quyosh tizimi Qizil maydonga to'g'ri keladi. Tanlangan shkaladagi Yerning kattaligi qum donasigacha kamayadi, eng yaqin "tennis to'pi" - Alfa Centauri - Venetsiyadagi Sent -Mark maydonida yotadi.
Oddiy Shuttle yoki Soyuz kosmik kemasida Alfa Centauriga parvoz 190 ming yil davom etadi.
Dahshatli tashxis jumlaga o'xshaydi. Yulduzlarga etib borishga zarracha ham imkonimiz bo'lmay, biz "qum donamizda" o'tirishga mahkummizmi? Ilmiy-ommabop jurnallarda kosmik kemani yorug'lik tezligiga yaqinlashtirishning iloji yo'qligini isbotlovchi hisob-kitoblar mavjud. Buning uchun quyosh sistemasidagi barcha moddalarni "yoqish" kerak bo'ladi.
Va shunga qaramay, imkoniyat bor! Longshot loyihasi yulduzlar biz tasavvur qilgandan ko'ra ancha yaqinroq ekanligini isbotladi.
Voyager korpusida Quyoshning Galaktikadagi joylashuvi ko'rsatilgan pulsar xaritasi bo'lgan plastinka, shuningdek, Yer aholisi haqida batafsil ma'lumot bor. Kutilishicha, qachonlardir musofirlar bu "tosh bolta" ni topib, bizga tashrif buyurishadi. Ammo, agar biz Yerdagi barcha texnologik tsivilizatsiyalarning xulq -atvorining o'ziga xos xususiyatlarini va Amerikaning fathchilar tarixini zabt etish tarixini eslasak, "tinch aloqaga" ishonib bo'lmaydi.
Ekspeditsiyaning vazifasi
Yuz yildan keyin Alpha Centauri tizimiga kiring.
Boshqa "yulduzli kemalar" ("Daedalus") dan farqli o'laroq, "Longshot" loyihasi yulduz tizimi orbitasiga kirishni o'z ichiga olgan (Alfa va Beta Centauri). Bu vazifani sezilarli darajada murakkablashtirdi va parvoz vaqtini uzaytirdi, lekin uzoqdagi yulduzlar atrofini batafsil o'rganishga imkon beradi (Daedalusdan farqli o'laroq, ular bir kun ichida nishonni bosib o'tib, kosmos tubida izsiz yo'q bo'lib ketar edi).
Parvoz 100 yil davom etadi. Erga ma'lumot uzatish uchun yana 4, 36 yil kerak bo'ladi.
Alfa Centauri Quyosh tizimiga nisbatan
Astronomlar loyihaga katta umid bog'laydilar - agar muvaffaqiyatli bo'lsa, ular 4, 36 sv asosidagi paralakslarni (boshqa yulduzlarga masofalarni) o'lchash uchun ajoyib asbobga ega bo'lishadi. yilning.
Bir asrlik tungi parvoz ham maqsadsiz o'tmaydi: qurilma yulduzlararo muhitni o'rganadi va Quyosh tizimining tashqi chegaralari haqidagi bilimimizni kengaytiradi.
Yulduzlarga o'q
Kosmik sayohatning asosiy va yagona muammosi ulkan masofalardir. Bu masalani hal qilib, qolganini hal qilamiz. Parvoz vaqtini qisqartirish uzoq muddatli energiya manbai va kema tizimlarining yuqori ishonchliligi masalasini olib tashlaydi. Bortda odam borligi bilan bog'liq muammo hal qilinadi. Qisqa parvoz hayotni qo'llab -quvvatlashning murakkab tizimlarini va bortdagi ulkan oziq -ovqat / suv / havoni keraksiz qiladi.
Ammo bu uzoq orzular. Bunday holda, bir asr ichida yulduzlarga uchuvchisiz zond etkazib berish kerak. Biz fazoviy vaqt uzluksizligini qanday buzishni bilmaymiz, shuning uchun faqat bitta chiqish yo'li bor: "yulduzli kemaning" er tezligini oshirish.
Hisob -kitoblardan ko'rinib turibdiki, 100 yil ichida Alfa Sentavriga parvoz qilish uchun yorug'lik tezligining kamida 4,5% tezligi kerak bo'ladi. 13500 km / s tezlikda.
Makrokosmosdagi jismlarning belgilangan tezlikda harakatlanishiga imkon beradigan hech qanday asosiy taqiqlar yo'q, shunga qaramay, uning qiymati juda katta. Taqqoslash uchun: kosmik kemaning eng tez harakatlanish tezligi ("Yangi ufqlar" zond) yuqori bosqich o'chirilgandan keyin Yerga nisbatan "atigi" 16,26 km / s (58636 km / soat) edi.
Longshot kontseptsiyasi
Yulduzlararo kemani minglab km / s tezlikka qanday tezlashtirish mumkin? Javob aniq: sizga kamida 1 000 000 soniya o'ziga xos impulsli yuqori quvvatli dvigatel kerak.
Maxsus impuls - bu reaktiv dvigatel samaradorligining ko'rsatkichi. Yonish kamerasidagi gazning molekulyar og'irligiga, harorati va bosimiga bog'liq. Yonish kamerasida va tashqi muhitda bosim farqi qanchalik katta bo'lsa, ishchi suyuqlikning chiqib ketish tezligi shuncha yuqori bo'ladi. Va shuning uchun dvigatelning samaradorligi yuqori.
Zamonaviy elektr reaktiv dvigatellarining (ERE) eng yaxshi namunalari 10 000 s o'ziga xos impulsga ega; zaryadlangan zarracha nurlarining chiqish tezligida - 100000 km / s gacha. Ishchi suyuqlikning iste'moli (ksenon / kripton) sekundiga bir necha milligrammni tashkil qiladi. Dvigatel parvoz davomida jimgina jiringlab, asta -sekin kemani tezlashtiradi.
EJElar nisbatan soddaligi, arzonligi va yuqori tezlikka (o'nlab km / s) erishish imkoniyati bilan o'ziga jalb qiladi, lekin past bosish qiymati (bir Nyutondan kam) tufayli tezlashtirish o'nlab yillar davom etishi mumkin.
Yana bir narsa - bu zamonaviy kosmonavtika joylashgan kimyoviy raketa dvigatellari. Ular juda katta kuchga ega (o'nlab va yuzlab tonnalar), lekin uch komponentli rotorli dvigatelning maksimal o'ziga xos impulslari (lityum / vodorod / ftor) atigi 542 s, gazning chiqish tezligi atigi 5 km dan oshadi. / s. Bu chegara.
Suyuq yoqilg'i raketalari kosmik kemaning tezligini qisqa vaqt ichida bir necha km / s ga oshirishga imkon beradi, lekin ular bundan ortiq qodir emas. Yulduzli kemaga turli jismoniy printsiplarga asoslangan dvigatel kerak bo'ladi.
"Longshot" ijodkorlari bir nechta ekzotik usullarni ko'rib chiqdilar, shu jumladan. 3, 5 teravatt quvvatga ega lazer yordamida tezlashtirilgan "engil yelkan" (bu usul imkonsiz deb topildi).
Bugungi kunga kelib, yulduzlarga etib borishning yagona haqiqiy usuli - bu impulsli yadroli (termoyadroviy) dvigatel. Ishlash printsipi laboratoriya sharoitida yaxshi o'rganilgan lazerli termoyadroviy sintezga (LTS) asoslangan. Qisqa vaqt ichida (<10 ^ -10 … 10 ^ -9 s) kichik miqdordagi moddalarda katta miqdordagi energiyaning kontsentratsiyasi plazma inersiyasi bilan.
Longshot holatida boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy reaktsiyaning barqaror reaktsiyasi haqida hech qanday savol tug'ilmaydi: plazmada uzoq muddat ushlab turish shart emas. Reaktiv harakatlanishni yaratish uchun hosil bo'lgan yuqori haroratli quyqani kema ustidagi magnit maydon zudlik bilan "itarishi" kerak.
Yoqilg'i geliy-3 / deyteriy aralashmasidir. Yulduzlararo parvoz uchun zarur bo'lgan yoqilg'i ta'minoti 264 tonnani tashkil qiladi.
Xuddi shunday, misli ko'rilmagan samaradorlikka erishish rejalashtirilgan: hisob -kitoblarda o'ziga xos impulsning qiymati 1,02 mln.soniya!
Kema tizimlari - impulsli dvigatel lazerlari, munosabatni boshqarish tizimlari, aloqa va ilmiy asboblarni quvvatlantirish uchun asosiy energiya manbai sifatida uran yoqilg'isiga asoslangan an'anaviy reaktor tanlandi. O'rnatishning elektr quvvati kamida 300 kVt bo'lishi kerak (issiqlik quvvati deyarli kattaroq buyurtma).
Zamonaviy texnologiya nuqtai nazaridan, butun asr davomida qayta zaryadlashni talab qilmaydigan reaktorni yaratish oson emas, lekin amalda mumkin. Hozirda, harbiy kemalarda, yadrolari kemalarning xizmat qilish muddatiga mos keladigan (30-50 yil) xizmat qiladigan yadroviy tizimlardan foydalaniladi. Quvvat ham to'liq tartibda - masalan, Rossiya dengiz flotining yadroviy suv osti kemalariga o'rnatilgan OK -650 yadroviy qurilmasi issiqlik quvvati 190 megavatt va 50 ming aholiga ega bo'lgan butun shaharni elektr energiyasi bilan ta'minlashga qodir!
Bunday qurilmalar makon uchun juda kuchli. Bu ixchamlik va belgilangan xususiyatlarga aniq moslikni talab qiladi. Masalan, 1987 yil 10 -iyulda "Kosmos -1867" - Yenisey yadroviy qurilmasiga ega bo'lgan sun'iy yo'ldosh uchirildi (sun'iy yo'ldosh massasi - 1,5 tonna, reaktorning issiqlik quvvati - 150 kVt, elektr quvvati - 6, 6 kVt, xizmat muddati - 11 oy).).
Bu shuni anglatadiki, Longshot loyihasida ishlatiladigan 300 kVtlik reaktor yaqin kelajak masalasidir. Muhandislarning o'zi bunday reaktorning massasi taxminan 6 tonna bo'lishini hisoblab chiqishgan.
Aslida, bu erda fizika tugaydi va so'zlar boshlanadi.
Yulduzlararo sayohat muammolari
Tekshiruvni boshqarish uchun sun'iy intellektga ega bort kompyuteri kerak bo'ladi. Signalni uzatish muddati 4 yildan ortiq bo'lgan sharoitda, zondni erdan samarali boshqarish mumkin emas.
Mikroelektronika va tadqiqot asboblarini yaratish sohasida yaqinda keng ko'lamli o'zgarishlar ro'y berdi. 1987 yilda Longshot yaratuvchilari zamonaviy kompyuterlarning imkoniyatlari haqida tasavvurga ega bo'lishlari dargumon. Bu texnik muammo o'tgan chorak asr mobaynida muvaffaqiyatli hal qilingan deb hisoblash mumkin.
Aloqa tizimlaridagi vaziyat ham xuddi shunday optimistik ko'rinadi. Ma'lumotni 4, 36 sv masofadan ishonchli uzatish uchun. yil 0,532 mikron to'lqin vodiysida ishlaydigan va radiatsiya quvvati 250 kVt bo'lgan lazerlar tizimini talab qiladi. Bu holda, har bir kvadrat uchun. Yer yuzasining metriga sekundiga 222 foton tushadi, bu zamonaviy radio teleskoplarning sezuvchanlik chegarasidan ancha yuqori. Maksimal masofadan axborot uzatish tezligi 1 kbit / s. Zamonaviy radio teleskoplar va kosmik aloqa tizimlari ma'lumotlar almashish kanalini bir necha bor kengaytira oladi.
Taqqoslash uchun: hozirda Quyoshdan 19 milliard km masofada (17,5 yorug'lik soati) joylashgan Voyager 1 zondining uzatuvchi kuchi atigi 23 Vt - muzlatgichingizdagi lampochkaga o'xshaydi. Biroq, bu Yerga bir necha kbit / s tezlikda telemetriya uzatish uchun etarli.
Alohida chiziq - bu kema termoregulyatsiyasi masalasi.
Megavattli yadroviy reaktor va impulsli termoyadroviy dvigatel - bu katta miqdordagi issiqlik energiyasining manbai, bundan tashqari, vakuumda issiqlikni olib tashlashning faqat ikkita usuli bor - ablasyon va nurlanish.
Yechim ilg'or radiatorlar va nurlantiruvchi yuzalar tizimini, shuningdek dvigatel bo'linmasi va kema yonilg'i baklari o'rtasida issiqlik izolyatsiyalovchi keramik buferni o'rnatish bo'lishi mumkin.
Safarning dastlabki bosqichida kema quyosh nurlanishidan qo'shimcha himoya qalqoni kerak bo'ladi (Skylab orbital stantsiyasida bo'lgani kabi). Yakuniy nishon zonasida - Beta Centauri yulduzining orbitasida - probning haddan tashqari qizib ketish xavfi ham bo'ladi. Uskunani issiqlik izolatsiyasi va barcha muhim bloklar va ilmiy asboblardan ortiqcha issiqlikni radiatorli radiatorlarga o'tkazish tizimi talab qilinadi.
Vaqt o'tishi bilan kema tezlanishining grafigi
Tezlik o'zgarishini ko'rsatadigan grafik
Kosmik kemani mikrometeoritlar va kosmik chang zarralaridan himoya qilish masalasi nihoyatda murakkab. Yorug'lik tezligining 4,5% tezligida, mikroskopik ob'ekt bilan har qanday to'qnashuv zondga jiddiy zarar etkazishi mumkin. "Longshot" yaratuvchilari bir vaqtning o'zida ortiqcha issiqlik radiatori bo'lgan kema oldiga kuchli himoya qalqoni (metall? Keramika?) O'rnatish orqali muammoni hal qilishni taklif qilmoqdalar.
Bu himoya qanchalik ishonchli? Ilmiy-fantastika tizimlaridan kuch / magnit maydonlari yoki kema oldidagi magnit maydon ushlab turgan mikrodissperlangan zarrachalarning "bulutlari" ko'rinishida foydalanish mumkinmi? Umid qilamizki, yulduz kemasi yaratilgach, muhandislar munosib yechim topadilar.
Zondning o'ziga kelsak, u an'anaviy ravishda ajraladigan tanklar bilan ko'p bosqichli tartibga ega bo'ladi. Korpus konstruktsiyalarining ishlab chiqarish materiallari - alyuminiy / titanium qotishmalari. Yer osti orbitasida yig'ilgan kosmik kemaning umumiy massasi 396 tonnani, maksimal uzunligi 65 metrni tashkil qiladi.
Taqqoslash uchun: Xalqaro kosmik stansiyaning massasi 417 tonna, uzunligi 109 metr.
1) past yer orbitasida konfiguratsiyani ishga tushirish.
2) 33 -parvoz yili, birinchi juft tankni ajratish.
3) parvozning 67 -yili, ikkinchi juft tankni ajratish.
4) parvozning 100 -yili - nishonga 15-30 km / s tezlikda etib kelish.
Oxirgi bosqichni ajratish, Beta Centauri atrofida doimiy orbitaga chiqish.
ISS singari, Longshotni Yerning past orbitasida blok usuli yordamida yig'ish mumkin. Kosmik kemaning haqiqiy o'lchamlari yig'ish jarayonida mavjud raketalarni ishlatishga imkon beradi (taqqoslash uchun, kuchli Saturn-V bir vaqtning o'zida LEOga 120 tonna yuk ko'tarishi mumkin!)
Yerning yaqin orbitasida impulsli termoyadroviy dvigatelni ishga tushirish juda xavfli va beparvo ekanligini hisobga olish kerak. Longshot loyihasi ikkinchi va uchinchi kosmik tezlikni olish va kosmik kemani ekliptika tekisligidan olib chiqish uchun qo'shimcha kuchaytiruvchi bloklar (kimyoviy harakatlanuvchi raketa dvigatellari) mavjudligini nazarda tutgan (Alfa Centauri tizimi samolyot tekisligidan 61 ° balandlikda joylashgan). Yerning Quyosh atrofida aylanishi). Bundan tashqari, bu maqsadda ulkan sayyora yaqinidagi "erkin" tezlashuvdan foydalanib, ekliptika tekisligidan qochishga muvaffaq bo'lgan kosmik zondlar kabi Yupiterning tortishish maydonidagi manevrini oqlash mumkin.
Epilog
Gipotetik yulduzlararo kemaning barcha texnologiyalari va komponentlari haqiqatda mavjud.
Longshot zondining vazni va o'lchamlari zamonaviy kosmonavtika imkoniyatlariga mos keladi.
Agar biz bugun ishni boshlasak, XXII asr o'rtalariga kelib bizning baxtli nevaralarimiz Alfa Centauri tizimining birinchi tasvirlarini yaqin masofadan ko'rishlari ehtimoli katta.
Taraqqiyot qaytarilmas yo'nalishga ega: har kuni hayot bizni yangi ixtirolar va kashfiyotlar bilan hayratda qoldirmoqda. Ehtimol, 10-20 yil ichida yuqorida tavsiflangan barcha texnologiyalar bizning oldimizda yangi texnologik darajada ishchi namunalari ko'rinishida paydo bo'ladi.
Va shunga qaramay, yulduzlarga yo'l juda uzoq, bu haqda jiddiy gapirish mantiqiy emas.
Ehtiyotkor o'quvchi, ehtimol, Longshot loyihasining asosiy muammosiga e'tibor qaratgan. Geliy-3.
Yillik tonna geliy-3 ishlab chiqarish yiliga atigi 60 000 litr (8 kilogramm) litr uchun 2000 dollargacha bo'lganida, bu moddaning yuz tonnasini qayerdan olish mumkin?! Jasur ilmiy-fantastik yozuvchilar umidlarini Oyda va ulkan sayyoralar atmosferasida geliy-3 ishlab chiqarishga umid qiladilar, lekin hech kim bu borada hech qanday kafolat bera olmaydi.
Bunday hajmdagi yoqilg'ini va uning dozalangan ta'minotini impulsli termoyadroviy dvigatelni quvvatlantirish uchun muzlatilgan "planshetlar" ko'rinishida saqlash imkoniyati borasida shubhalar mavjud. Biroq, dvigatelning ishlash printsipi singari: Erdagi laboratoriya sharoitida ko'p yoki kamroq ishlaydigan narsalar hali ham kosmosda ishlatilmaydi.
Nihoyat, barcha prob tizimlarining misli ko'rilmagan ishonchliligi. Longshot loyihasi ishtirokchilari bu haqda to'g'ridan -to'g'ri yozadilar: 100 yil to'xtovsiz ishlay oladigan va kapital ta'mirlanadigan dvigatelning yaratilishi aql bovar qilmaydigan texnik yutuq bo'ladi. Xuddi shu narsa boshqa barcha prob tizimlari va mexanizmlari uchun ham amal qiladi.
Biroq, umidsizlikka tushmaslik kerak. Astronavtika tarixida kosmik kemalarning misli ko'rilmagan ishonchliligiga misollar bor. 6, 7, 8, 10, 11 kashshoflari, shuningdek, Voyagerlar 1 va 2 - ularning barchasi 30 yildan ortiq kosmosda ishlagan!
Ushbu kosmik kemalarning gidrazin qo'zg'atuvchilari (munosabatni boshqarish dvigatellari) bilan bog'liq voqea dalolat beradi. Voyager 1 2004 yilda zaxira to'plamga o'tdi. Bu vaqtga kelib, dvigatellarning asosiy to'plami 353000 ishga tushirishga bardosh berib, 27 yil ochiq maydonda ishlagan. Shunisi e'tiborga loyiqki, bu vaqt mobaynida dvigatel katalizatorlari doimiy ravishda 300 ° C gacha qizdirilgan!
Bugun, ishga tushirilgandan 37 yil o'tib, ikkala Voyager ham aqldan ozgan parvozini davom ettirmoqda. Ular geliosferani anchadan beri tark etishgan, lekin muntazam ravishda yulduzlararo muhit haqidagi ma'lumotlarni Yerga uzatishda davom etishmoqda.
Insonning ishonchliligiga bog'liq bo'lgan har qanday tizim ishonchsizdir. Biroq, tan olishimiz kerak: kosmik kemalarning ishonchliligini ta'minlash nuqtai nazaridan, biz ma'lum yutuqlarga erishdik.
"Yulduzli ekspeditsiya" ni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan barcha texnologiyalar kannabinoidlarni suiiste'mol qilgan olimlarning xayolotlari bo'lishni to'xtatdi va aniq patentlar va texnologiyaning ishchi namunalari ko'rinishida o'z aksini topdi. Laboratoriyada - lekin ular bor!
Longshot yulduzlararo kosmik kemasining kontseptual dizayni bizda yulduzlarga qochish imkoniyati borligini isbotladi. Bu qiyin yo'lda ko'p qiyinchiliklarni engish kerak. Ammo asosiysi, rivojlanish vektori ma'lum va o'ziga ishonch paydo bo'ldi.
Longshot loyihasi haqida qo'shimcha ma'lumotni bu erda topishingiz mumkin:
Ushbu mavzuga qiziqish bildirganingiz uchun "Pochtachi" ga o'z minnatdorchiligimni bildiraman.
