Tähtienvälinen lento

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 24. maaliskuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Tähtienvälinen lento on matka miehitettyjen avaruusalusten tai automaattisten asemien tähtien välillä, joita voidaan siksi kutsua tähtialuksiksi .

Etäisyys lähimpään tähteen ( Proxima Centauri ) on noin 4,243 valovuotta , eli noin 268 tuhatta kertaa etäisyys Maan ja Auringon välillä.

Neljä automaattista planeettojenvälistä asemaa - Pioneer-10 , Pioneer-11 , Voyager-1 , Voyager-2 - saavutti kolmannen avaruusnopeuden ja poistui aurinkokunnasta ; nyt heidän avullaan he tutkivat tähtienvälistä avaruutta .

A. V. Bagrov ja M. A. Smirnov nostavat esiin seuraavat tähtilaivaprojektit: fotoniraketti , jonka työaineen ulosvirtausnopeus on lähellä valonnopeutta, Bussardin tähtienvälinen suihkumoottori, jossa on jättiläinen suppilo tähtienvälisen vedyn keräämiseksi polttoaineeksi, Orion-projekti , projekti "Daedalus , auringonvalon tai suunnatun lasersäteen paineeseen perustuva kevyt purje ja tekijän idea magneettikentän avulla kiihdyttää ja antaa haluttu suunta moottorin varautuneille hiukkasille [1] .

Laitteita, joiden välitön tarkoitus olisi lentää lähimpään tähtiin, ei ole luotu 2000-luvun alussa . 1900-luvun toisella puoliskolla toteutettiin hankkeita ydinvoimalla toimivien miehitettyjen tähtienvälisten avaruusalusten Orionin ja Daedalusin kehittämiseksi. Niiden jatkoa olivat nykyaikaiset hankkeet ydinalusten Longshot ja Icarus. Vuonna 2011 DARPA ilmoitti yhdessä NASAn kanssa konseptiprojektin " After 100 years to the stars " aloittamisesta, jonka tarkoituksena on suorittaa miehitetty lento muihin tähtijärjestelmiin [2] [3] . DARPA:n projektikoordinaattorin Paul Eremenko mukaan tämän projektin tavoitteena ei ole rakentaa avaruusalusta, vaan kannustaa useita tutkijoiden sukupolvia tutkimaan eri tieteenaloja ja luomaan läpimurtotekniikoita. Amesin tutkimuskeskuksen ( NASA ) johtajan Simon P. Wardenin mukaan syvän avaruuden lentojen moottoriprojekti voidaan kehittää 15-20 vuodessa [4] . Vuonna 2016 käynnistettiin yksityinen Breakthrough Starshot -projekti, jonka tavoitteena oli luoda ultrapieniä automaattisia tähtienvälisiä ajoneuvoja käyttämällä kevyttä purjetta ja kiihdytystä supertehokkaalla laserjärjestelmällä, joka mahdollistaa lähimpien tähtien saavuttamisen nykyisen sukupolven aktiivisena elinaikana.

Starship-lennolla on merkittävä paikka tieteiskirjallisuudessa .

Lentokohteet

Freeman Dyson näkee syväavaruuden tutkimuksen päätavoitteena itsenäisten pienten ihmisryhmien elvyttämisessä, jotka hänen mielestään ovat aina olleet edistyksen moottori [5] . Hänen vastustajiensa ( Ari Sternfeld ja muut) mukaan kaikki tieteelliset löydöt tehtiin kuitenkin suurissa maissa [6] .

Gerard O'Neill uskoo, että ihmiskunnalla on kolme kehityspolkua: itsensä tuhoaminen, pysähtyminen tai avaruuden laajeneminen [7] .

Lentostrategia

Tähtienvälisillä lennoilla on kaksi määritelmää:

hitaat kymmenien tuhansien vuosien matkat (esimerkiksi automaattiset asemat "Pioneer 10", "11" ja kaksi "Voyagers" tai joidenkin tutkijoiden ehdottamat ihmisasutusprojektit tähtienvälisillä komeetoilla) ilman erikoismoottoreita
tai nopea matka (esimerkiksi lentää lähimpään tähtiin alle ihmiselämässä) erikoismoottoreilla tai propulsiolla (avaruuspurjeveneet, lämpöydinmoottorit jne.) [8] .

Gerard O'Neill, sen lisäksi, että ihminen tutkii kolonisaatioon soveltuvia maan kaltaisia planeettoja, ehdottaa replikaattoriluotainten järjestelmän käyttöä tähtienvälisen avaruuden tutkimiseen - yksi luotain saavuttaa vieraan planeettajärjestelmän, kerää paikallisista materiaaleista toisen luotain, joka lähtee lentämään. seuraavaan tähteen (ensimmäinen luotain jää paikalleen ylläpitämään viestintää ja tutkimaan tähtijärjestelmää) [7] .

Tähtienvälisten lentojen kinematiikka

Olkoon lento sinne ja lento takaisin kolmesta vaiheesta:

tasainen kiihtyvyys ,
lentää tasaisella nopeudella
ja tasainen jarrutus.

Minkä tahansa kellon oikea aika on muotoa:

\int\limits^t_0\sqrt{1-\mathbf{u}^2(t)/c^2}\cdot dt,

missä on kellonopeus. $\textstyle \mathbf{u}(t)$

Maakellot ovat paikallaan ( ), ja niiden oikea aika on yhtä suuri kuin koordinaattiaika . $\textstyle \mathbf{u}=0$ $\textstyle \tau_0=t$

Astronautien kelloissa on säädettävä nopeus . Koska integraalin alla oleva juuri on koko ajan pienempi kuin yksi, näiden kellojen aika osoittautuu funktion eksplisiittisestä muodosta riippumatta aina pienemmäksi kuin . Tuloksena . $\textstyle \mathbf{u}(t)$ $\textstyle \mathbf{u}(t)$ $\textstyle t$ $\textstyle \tau'_0<\tau_0$

Jos kiihtyvyyttä ja hidastuvuutta kiihdytetään suhteellisesti tasaisesti (parametrilla oma kiihtyvyys ) aikana ja tasainen liike on , niin aika kuluu laivan kellon mukaan [9] : $\textstyle a$ $\tau_1$ $\tau_2$

\tau _{0}={\frac {2c}{a}}\,\ln \left[{\frac {a\tau _{1}}{c}}+{\sqrt {1+ \left({\frac {a\tau _{1}}{c}}\right)^{2}}}\right]+{\frac {\tau _{2}}{\sqrt {1+( a\tau _{1}/c)^{2}}}}={\frac {2c}{a}}\,\operaattorin nimi {arcsinh} {\frac {a\tau _{1}}{c} }+{\frac {\tau _{2}}{\sqrt {1+(a\tau _{1}/c)^{2}}}},

missä on hyperbolinen arcsini . $\operaattorinimi{arcsinh}$

Jos alus kiihtyy etäisyyden keskelle kohteeseen ja sitten hidastaa, niin aluksen kokonaislentoaika kohteeseen yhteen suuntaan on [10] : $S$

T_{k}={\frac {2c}{a}}\cosh ^{-1}\left(1+{\frac {aS}{2c^{2}}}\right)

Harkitse ehdotettua lentoa tähtijärjestelmään Alpha Centauri , joka on kaukana Maasta 4,3 valovuoden etäisyydellä . Jos aika mitataan vuosina ja etäisyydet valovuosina, niin valon nopeus on yhtä suuri ja valovuoden / vuosi² yksikkökiihtyvyys on lähellä painovoiman kiihtyvyyttä ja on noin 9,5 m / s². $\textstyle c$ $\textstyle a=1$

Anna avaruusaluksen liikkua puoli matkaa yksikkökiihtyvyydellä, ja toinen puoli - samalla kiihtyvyydellä hidastuu . Sitten alus kääntyy ympäri ja toistaa kiihdytys- ja hidastusvaiheet. Tässä tilanteessa lentoaika maan vertailujärjestelmässä on noin 12 vuotta, kun taas laivan kellon mukaan kuluu 7,3 vuotta [10] . Aluksen maksiminopeus saavuttaa 0,95 valon nopeuden. $\textstyle (\tau _{2}=0)$

40 vuoden aikana tällainen avaruusalus vierailee galaksin keskustassa [10] ; 59 vuoden aikana yksikkökiihtyvyydellä varustettu avaruusalus voi mahdollisesti tehdä matkan (palata Maahan) Andromedan galaksiin , joka on 2,5 miljoonan valovuoden päässä. vuotta . Maapallolla tällaisen lennon aikana kuluu noin 5 miljoonaa vuotta. Kun kehitetään kaksinkertaista kiihtyvyyttä (johon koulutettu henkilö voi hyvinkin tottua useissa olosuhteissa ja käyttämällä useita laitteita, esimerkiksi keskeytetty animaatio ), voidaan jopa ajatella tutkimusmatkaa universumin näkyvälle reunalle ( noin 14 miljardia valovuotta), mikä vie astronauteilta noin 50 vuotta; kuitenkin palatessaan sellaiselta tutkimusmatkalta (maan kellojen mukaan 28 miljardin vuoden jälkeen) sen osallistujat ovat vaarassa, etteivät löydä elossa paitsi maata ja aurinkoa, vaan jopa galaksiamme. Näihin laskelmiin perustuen, jotta astronautit välttyisivät tulevalta shokilta palatessaan Maahan, kohtuullinen saavutettavuussäde tähtienvälisille tutkimusmatkoille paluumatkalla ei saisi ylittää useita kymmeniä valovuosia, ellei tietenkään ole olemassa täysin uusia fyysisiä liikeperiaatteita. aika-avaruudessa löydetään. Lukuisten eksoplaneettojen löytö viittaa kuitenkin siihen, että planeettajärjestelmiä löytyy melko suuren osan tähdistä, joten astronauteilla on tutkittavaa tällä säteellä (esimerkiksi planeettajärjestelmät ε Eridanus ja Gliese 581 ).

Totta, on yksi "mutta": kuinka kaikki tulee olemaan käytännössä ja toimiiko relativistinen mekaniikka sellaisessa lennossa, ei ole vielä selvää [11] ...

Superluminaalinen liike

Tieteiskirjallisissa teoksissa mainitaan usein tähtienväliset matkustusmenetelmät, jotka perustuvat valonnopeutta nopeampaan liikkumiseen tyhjiössä. Vaikka Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria sanoo , että tällainen liike on mahdotonta, on useita teorioita, jotka tarjoavat tavan "kiertää" tämä rajoitus. (On olemassa mielipide, että erityinen suhteellisuusteoria on pohjimmiltaan väärä.) Jo yleinen suhteellisuusteoria (GR) voi sallia objektin liikkua valoa nopeammin kaarevassa aika-avaruudessa - Einsteinin yhtälöihin on olemassa ratkaisuja, jotka mahdollistavat käsitteet, kuten Alcubierren kupla ja " madonreiät ". Teoreettisen loimikäytön pitäisi sallia FTL .

Superluminaalisen liikkeen etu on ilmeinen - superluminaalinen liike lyhentää paitsi tähtienvälisten myös galaksien välisten lentojen kestoa hyväksyttävälle tasolle.

Konstantin Feoktistov uskoo, että ihmisen teleportaation abstrakti mahdollisuus , esimerkiksi sähkömagneettisten aaltojen muodossa, ratkaisisi kaikki tähtienvälisen lennon tekniset ongelmat [12] . Uusin tutkimus kuitenkin osoittaa, että ihmisen teleportaatio on mahdotonta esimerkiksi sähkömagneettisten aaltojen muodossa - uskotaan, että teleportaatiolla on erilainen fysiikka.

Lentoongelmia

Konstantin Feoktistov tunnistaa kolme tähtienvälisen lennon pääongelmaa:

aika - jopa lähellä valoa nopeuksilla, lennot galaksin sisällä kestävät tuhansia ja kymmeniä tuhansia vuosia (ei tiedetä, voiko avaruusalus toimia niin pitkään),
pöly- ja kaasuvirrat - lähellä valoa ne voivat haihduttaa tähti-alusten suojaverkot,
energiaongelmia (esim. käytettäessä lämpöydinreaktiota ja valoa lähellä olevia nopeuksia aluksen alku- ja loppumassan suhde osoittautuu yli 10 30 ) [12] .

Fermi-paradoksia yritetään selittää tähtienvälisen matkan ongelmilla. Jeffrey Landis esittää seuraavan hypoteesin: suoralla tähtienvälisellä lennolla on rajallinen kantama, kolonisaatioon soveltuvien tähtijärjestelmien määrä on rajallinen (esimerkiksi 30 valovuoden säteellä on vain 5 potentiaalisesti kolonisoituvaa tähtijärjestelmää. aurinkokunta), kun taas siirtokunnalla uudessa tähtijärjestelmässä on erittäin heikot siteet äitikulttuuriin. Samanaikaisesti siirtokunnat voivat kehittyä kolonisoiviksi sivilisaatioiksi (jonka tavoitteena on tähtienvälinen laajentuminen) ja ei-kolonisoiviksi sivilisaatioiksi (jotka eivät ole kiinnostuneita tähtienvälisistä lennoista). Jos siirtomaa ei ole kolonisoiva, tähtienvälinen laajentuminen pysähtyy siihen. Mutta jopa kolonisoivassa siirtokunnassa kestää kauan saavuttaa tähtienvälisten lentojen teknologinen taso. Mutta kaikesta huolimatta tähtienvälinen lento on erittäin kallista liiketoimintaa - esimerkiksi Freeman Dyson arvioi yhden tähtienvälisen lennon vaihtoehdon kustannukset koko BKTL :ssa 4 valovuoden etäisyydellä ja 200 vuoden lentoajalla [13 ] .

Miehitetyt tähtienväliset tutkimusmatkat edellyttävät, että astronautit pidetään hengissä ja terveinä pitkiä aikoja, joten tarvitaan suljettu elinkierto, jossa on useita regeneraatioita ja ravinteiden hyödyntämistä. Tämän järjestelmän on toimitettava astronauteille ruokaa, ilmaa ja vettä. Keinotekoista painovoimaa vaadittaisiin luun lujuuden ylläpitämiseksi, säteilysuojaa vaadittaisiin suojaamaan kosmiselta säteilyltä ja meteoriitin iskuilta suojaamiseksi. Pitkä yksisuuntainen matka suljetussa tilassa voi aiheuttaa psyykkisiä ongelmia. Kaikista vaikeuksista huolimatta ihmisten lähettäminen on parempi kuin robotit, koska ihmismieli on joustavampi ja pystyy navigoimaan vieraassa ympäristössä nopeammin kuin ohjelmoitu robotti. Kuitenkin tähtienvälinen lento itsessään vaatii valtavia resursseja, ja se on mahdotonta ajatella ilman voimakasta poliittista tukea (kuten miehen avaruuskävelyä tai laskeutumista kuuhun) [14] .

Antropologian professori John Mooren mukaan American Association for the Advancement of Sciencen vuosikonferenssissa vuonna 2002 useiden sukupolvien pitkien avaruusmatkojen aikana perinteinen perhe on parempi astronautien sosiaalisen elämän perustana. Hänen mielestään jokaiselle miehelle ja jokaiselle naiselle tähtienvälisellä avaruusaluksella tulisi antaa valita 10 potentiaalisen vaimon ja aviomiehen välillä. Hänen mallinsa mukaan joukkueen koon tulisi olla 80-100 henkilöä, ja naiset saavat synnyttää enintään 2 lasta [15] .

Tähtienvälisen matkan aikana kosmonautit ovat suuressa vaarassa kosmisesta säteilystä, joten sitä vastaan tarvitaan suojatoimenpiteitä. Suojaukseen on kolme vaihtoehtoa:

paksu ainekerros (esimerkiksi pallomainen vesikuori, jonka paksuus on 5 metriä),
magneettinen suoja (hylkii varautuneita kosmisia hiukkasia),
ja sähköstaattinen (heittää elektronisäteen avaruuteen, alus saa positiivisen varauksen, joka hylkii korkean energian kosmisia hiukkasia).

Jokaisella menetelmällä on omat etunsa ja haittansa:

ensimmäisessä vaihtoehdossa, jolla on yksinkertainen ja luotettava toimintaperiaate, on liian paljon massaa,
toinen, jonka massa on paljon pienempi, ei tarjoa suojaa akselia pitkin,
kolmas, jos suojassa ei ole aukkoja ja vaarallista voimakasta magneettikenttää, se itse luo vaarallisen negatiivisesti varautuneiden hiukkasten virtauksen - tarvitaan jättimäisen jännitteen sähkökenttä [16] .

Vaaraa tähtienväliselle avaruusalukselle ovat myös tähtienvälisen väliaineen hiukkaset ja aine, joilla on tähtialuksen nopean lennon aikana suurempi läpäisy- ja tuhovoima. Toinen ongelma on voimakkaiden energialähteiden voimakas lämmön vapautuminen, mikä edellyttää tehokkaita jäähdytysjärjestelmiä tai lämmön vapautumisen vähentämistä [17] . Ylimääräinen lämmönpoisto on ongelma lähes kaikissa tähtienvälisissä avaruusalusprojekteissa [1] .

Tähtienvälisen aineen törmäysongelmaa käsitteli yksityiskohtaisesti Ivan Korznikov artikkelissa "Tähtienvälisten lentojen realiteetit". Törmäys tähtienvälisen pölyn kanssa tapahtuu lähes valonopeuksilla ja muistuttaa mikroräjähdyksiä fyysisen vaikutuksen suhteen. (Mitä tapahtuu superluminaalisen liikkeen olosuhteissa, on vielä epäselvää.) Yli 0,1 s nopeuksilla suojakalvon tulee olla kymmeniä metrejä paksu ja painaa satoja tuhansia tonneja. Mutta tämä näyttö suojaa luotettavasti vain tähtienväliseltä pölyltä. Törmäyksellä makrometeorin kanssa on kohtalokkaat seuraukset, jotka ovat verrattavissa voimakkaan lämpöydinpommin läheiseen räjähdykseen. Korznikov laskee, että yli 0,1 sekunnin nopeudella avaruusaluksella ei ole aikaa muuttaa lentorataa ja välttää törmäystä. Hän uskoo, että avaruusvalon nopeudella avaruusalus romahtaa ennen kuin saavuttaa kohteen. Hänen mielestään tähtienvälinen matka on mahdollista vain huomattavasti pienemmillä nopeuksilla (jopa 0,01 c) [18] . A. V. Bagrov ja M. A. Smirnov suhtautuvat skeptisesti ajatukseen laittaa laiva paksuun panssariin massan kasvun vuoksi, mutta he itse harkitsevat vaihtoehtoa luoda ihmisasutuksia tähtienvälistä lentoa varten asteroidin sisälle suuremman asuinalueen ja paremman suoja tähtienväliseltä aineelta [1] .

Sukupolven alukset

Tähtienvälinen matkustaminen on mahdollista myös tähtialuksilla, jotka toteuttavat " sukupolvien laivojen " käsitteen (esimerkiksi kuten O'Neill-siirtokunnat ). Tällaisissa avaruusaluksissa luodaan ja ylläpidetään suljettua biosfääriä , joka pystyy ylläpitämään ja lisääntymään useiden tuhansien vuosien ajan. Lento tapahtuu alhaisella nopeudella ja kestää hyvin pitkän ajan, jonka aikana monilla astronauttien sukupolvilla on aikaa vaihtua.

Energia ja resurssit

Kun avaruusalus liikkuu lähes valon nopeudella, galaksin tähtienvälisen kaasun protonit (tiheys on yksi protoni kuutiosenttimetriä kohti) muuttuvat laivan lennon suuntaa vastaan suunnatuksi säteeksi, jonka energia on eV ja hiukkasvuon tiheys neliösenttimetriä sekunnissa (Maan pinnalla kosmisen säteilyn intensiteetti on vain hiukkasia neliösenttimetriä sekunnissa). Miten aluksen miehistöä suojataan tällaiselta säteilyltä, ei tiedetä. [19] $10^{{9}}$ $10^{{10}}$ $2$

Tähtienvälinen lento vaatii suuria energia- ja resursseja, jotka on kuljetettava mukanasi. Tämä on yksi vähän tutkituista ongelmista tähtienvälisessä astronautiikassa.

Esimerkiksi tähän mennessä edistynein Daedalus-projekti pulssilämpöydinmoottorilla olisi saavuttanut Barnardin tähden (kuusi valovuotta) puolessa vuosisadassa kuluttamalla 50 tuhatta tonnia lämpöydinpolttoainetta (deuteriumin ja helium-3:n seos) ja toimittamalla hyötymassa 450 tonnia kohteeseen [20] .

On olemassa hankkeita uusista tehokkaammista energialähteistä, joita voidaan käyttää tähtienvälisessä lennossa [21] [22] [23] [24] [25] .

Jotta alus voisi liikkua lähes valonopeuksilla, sen moottoreiden tehon on oltava petawattia [19] .

Yksi ideoista aluksen kuolleen massan vähentämiseksi on "autofagi" (autofagi) tai itse kuluttava (itse kuluttava) - tähtienvälinen alus, joka on osittain rakennettu jäätyneestä vedystä (tai deuteriumista ja tritiumista), jota voidaan käyttää rakennemateriaalina, säteilysuojana, jäähdytysnesteenä (jäähdyttimenä) ja polttoaineena samanaikaisesti [26] .

Yksi tähtienvälisten alusten haitoista on tarve saada omat voimayksiköt, mikä lisää massaa ja vähentää vastaavasti nopeutta. Tästä syystä näytti siltä, että ideat toimittaa tähtienvälisiä aluksia energiaa ulkoisesta lähteestä [8] .

On olemassa projekteja tähtienvälisten vety-, aurinko- (valo-) tai ionipurjeiden käyttämiseksi yhdessä laserpaineen kanssa jne.

Moottoreiden ja potkureiden soveltuvuus tähtienväliseen lentoon

Kaikki moottorityypit eivät sovellu tähtienväliseen lentoon kohtuullisessa ajassa. Jos suihkutyöntövoimaa käytetään tähtienvälisessä lennossa suurilla nopeuksilla, vaaditaan työaineen V 0 suuria ulosvirtausnopeuksia ja suurta kiihtyvyyden arvoa (moottorin työntövoiman ja lentokoneen massan suhde). Kemialliset rakettimoottorit eivät voi antaa pakokaasun nopeutta yli 5 km/s , mutta ydinenergialähteet antavat pakokaasun nopeudeksi jopa 10-30 tuhatta km/s ja tuhoamalla voidaan saavuttaa valonnopeutta lähellä oleva pakokaasun nopeus. ja painovoiman romahdus [17] . Myös kemialliset raketit tähtienväliseen matkaan vaativat sietämättömän valtavan määrän polttoainetta - avaruusalus tulee olemaan liian suuri kooltaan ja massaltaan [8] .

Vaikka sähkörakettimoottoreilla on alhainen työntövoima verrattuna nestemäisten polttoaineiden raketteihin , ne pystyvät toimimaan pitkiä aikoja ja suorittamaan hitaita lentoja pitkiä matkoja [27] [28] . Tähän mennessä kehittyneimmät sähkörakettimoottorit ovat ΔV jopa 100 km/s ja ydinvoimalähteitä käytettäessä soveltuvat lennoille aurinkokunnan ulkoplaneetoille , mutta eivät ole tarpeeksi tehokkaita tähtienväliseen lentoon [27] [28 ] ] . Ydinenergiaa voidaan käyttää kolmen tyyppiseen propulsioon:

lähimpänä joukon sähkörakettimoottorin toteuttamista ydinvoimayksiköllä ,
ydinrakettimoottori
ja lupaavin lämpöydinrakettimoottori [29] .

Jos puhumme tähtienvälisestä lennosta, niin Daedalus-projektissa harkittiin sähköistä rakettimoottoria ydinvoimayksiköllä , mutta se hylättiin alhaisen työntövoiman, ydinvoimayksikön suuren painon ja sen seurauksena alhaisen kiihtyvyyden vuoksi. kestäisi vuosisatoja saavuttaa haluttu nopeus [30] [31] [32] . Tähtienvälisen lennon sähkörakettimenetelmä on kuitenkin teoriassa mahdollista ulkoisella virtalähteellä laserin kautta avaruusaluksen aurinkoakkuihin [33] [34] [35] . Sähkörakettimoottorin ominaisnopeus on noin 100 km/s , mikä on liian hidas lentämään edes lähimpiin tähtiin kohtuullisessa ajassa [36] . Erilaisten propulsioiden soveltuvuutta tähtienväliseen lentoon pohti erityisesti tohtori Tony Martin (Tony Martin) British Interplanetary Societyn kokouksessa vuonna 1973. - Tony Martin tuli siihen tulokseen, että vain Daedalusin lämpöydintähtialukset tyyppi soveltuu tähtienväliseen matkaan [30] [31] [32] .

Koska kemialliset raketit eivät sovellu (jotka kestää 120 000 vuotta päästä lähimpään tähteen), tutkijat tarjoavat seuraavat vaihtoehdot nopeaan tähtienväliseen matkaan:

kontrolloituihin ydinreaktioihin (ydinfissio, antiaine ja ydinfuusio) perustuvat raketit,
laserpurje,
lämpöydinsuihkulaiva [37] .

Muiden asiantuntijoiden mukaan vain kolme energialähdettä soveltuvat tähtienvälisille lennoille:

ydin- ja lämpöydinreaktiot,
tuhoaminen,
ja painovoiman romahtaminen, jossa alkuainehiukkaset, joiden energia on vähintään muutaman MeV, toimivat energian kantajina.

Samaan aikaan ydinmoottoreita voidaan käyttää myös planeettakoneessa - esimerkiksi lento Plutoon sellaisella moottorilla kestää 2 kuukautta [17] .

Erillinen aihe on erilaiset superluminaalisen liikkeen mahdolliset ja hypoteettiset moottorit. On ymmärrettävä, että tähtienvälinen alus, joka pystyy lentämään superluminaalisilla nopeuksilla, on parempi kuin alus, jossa on alivalomoottori. Mutta on myös otettava huomioon, että mikä tahansa superluminaalinen alus osoittautuu liikenopeuden suhteen kaksoistilaksi:

superluminaalisen liikkeen tilassa lento suoritetaan nopeudella, joka ylittää valon nopeuden - superluminaalisen liikkeen ongelma on itsenäinen astronautiikan ongelma;
alivaloliiketilassa lento suoritetaan valon nopeutta pienemmällä nopeudella, kun taas alivalon liikemoodiin liittyy samat yllä kuvatut ongelmat kuin alivalon tähtienvälisen aluksen lentoon.

Moottorit ohjatuissa ydinprosesseissa

Ydinreaktorilla varustetulla sähkörakettimoottorilla on pieni työntövoima , suuri ydinenergian muuntamiseen sähkölaitteiksi tarvittavien laitteiden paino ja sen seurauksena pieni kiihtyvyys, joten halutun nopeuden saavuttaminen kestää vuosisatoja [30] [31 ] ] [31] [32] [30] [38] , mikä mahdollistaa sen käytön vain sukupolvialuksissa . NERVA - tyyppisillä lämpöydinmoottoreilla on riittävä määrä työntövoimaa, mutta alhainen työmassan päättymisnopeus (luokkaa 10 km / s), joten haluttuun nopeuteen kiihtymiseen tarvitaan valtava määrä polttoainetta vaaditaan [30] [31] [31] [32] [30] [ 38] .

Project Orion

Vuosina 1950-1960 Yhdysvallat kehitti ydinpulssirakettimoottorilla varustettua avaruusalusta planeettojen välisen avaruuden " Orion " tutkimiseksi [39] . Työn aikana ehdotettiin projekteja suurille ja pienille tähtialuksille (" sukupolvien laivoille "), jotka pystyvät saavuttamaan Alpha Centaurin tähden 1800 ja 130 vuoden aikana.

Project Daedalus

Vuosina 1973–1978 British Interplanetary Society kehitti Project Daedalus -projektia , jonka tavoitteena oli luoda uskottavin malli automaattiselle fuusiorakettikäyttöiselle ajoneuvolle, joka pystyy saavuttamaan Barnardin tähden 50 vuodessa [40] .

Daedalus-projektin suunnittelema rakettialus osoittautui niin valtavaksi, että se olisi joutunut rakentamaan ulkoavaruuteen. Sen piti painaa 54 000 tonnia (melkein koko paino oli ponnekaasua) ja se voisi kiihtyä 7,1 prosenttiin valon nopeudesta kantaessaan 450 tonnin hyötykuormaa . Toisin kuin Orion-projekti, joka oli suunniteltu käyttämään pieniä atomipommeja, Daedalus-projektissa käytettiin miniatyyrivetypommeja, joissa oli deuterium- ja helium-3-seosta sekä elektronisuihkusytytysjärjestelmä. Mutta valtavat tekniset ongelmat ja huolet ydinvoimasta johtivat siihen, että myös Daedalus-projekti keskeytettiin määräämättömäksi ajaksi [41] .

Vuonna 1982 " Young Technician " -lehdessä [42] julkaistiin projekti Daedalus-tekniikoihin perustuvasta tähtienvälisestä luotauksesta . Vuonna 1987 ilmestyi projekti tähtienvälisestä luotain, joka perustuu reaktiiviseen lämpöydinjärjestelmään, jonka tieteellisten laitteiden massa on vähintään 150 kg ja lentoaika johonkin lähimmistä tähdistä 40–60 vuotta [43] .

Fotonimoottorilla toimiva ramjet-fuusiotähtialus

1960-luvulla, vuosikymmen ennen Daedalus-projektia Neuvostoliitossa, Valeri Burdakov kehitti avaruusalusprojektin, joka perustuu lämpöydinmoottoriin, joka magneettisen suppilon avulla kerää vetyä ympäröivästä avaruudesta ja käynnistää fotonimoottorin. Itse asiassa se oli kolmen tähtienvälisen matkan idean hybridi: lämpöydinreaktio, magneettiseen suppiloon perustuva suihkulaiva ja fotonimoottori. Tällä idealla oli se etu fuusiotähtialukseen verrattuna, että sen ei tarvinnut kantaa polttoainetta aluksella (joka muodosti suurimman osan massasta) [44] . Burdakov-Danilov-aluksen projekti tarjoaa kiihdytyksen lämpöydinmoottorilla, sitten suihkumoottori käynnistetään ja kerätty tähtienvälinen aine on vuorovaikutuksessa aluksella olevien antiainevarastojen kanssa fotonimoottorin käyttämiseksi (siis kysymys Ratkaistiin tähtienvälisen aineen pieni tiheys, jota tarvitaan fotonimoottorin antiaineen tuhoamiseen vähemmän kuin lämpöydinmoottorin toimintaan) [45] .

Ydintähtialusten nykyaikaiset mallit

Vuonna 1992 Robert Zubrin julkaisi idean ydinpolttoaineen suolojen homogeeniseen liuokseen perustuvasta ydinraketista , joka liikkuu hallitun jatkuvan ydinräjähdyksen perusteella ja jota jarruttaa magneettipurje [46] .

Varhaisten ydintähtialussuunnitelmien teknisiä ideoita hyödynnetään Longshot- ja Icarus-termoydintähtienvälisten avaruusalusten nykyaikaisissa projekteissa.

US Naval Academy ja NASA kehittivät 1980-luvun lopulla automaattisen Longshot -tähtialusluotaimen , joka perustui yksinomaan olemassa olevien teknologioiden käyttöön ja jonka käyttöönottoaika oli niin lyhyt, että luotain oli tarkoitus koota myös suunnitellun Freedom-kiertorata-asemalle, joka muutettiin myöhemmin ISS :ksi . Projektissa käytettiin ydinmoottoria, ja sen lentoaika noin 4,5 % valon nopeudella Alpha Centauriin (jolla oli pääsy sen kiertoradalle, eikä vain ohilento, kuten Daedalus-projektissa) oli noin 100 vuotta.

Tau Zero Foundationin ja British Interplanetary Societyn vuonna 2009 käynnistämän Icarus -projektin mukaan automaattinen tähtienvälinen luotain voidaan luoda muutamassa vuodessa, sillä on lämpöydinvoimajärjestelmä ja se kiihtyy 10-20 prosenttiin valon nopeudesta. mikä antaisi Alpha Centaurin saavutuksen yhden sukupolven aktiivisen elämän aikana 20-40 vuodessa [20] .

Lämpöydinfuusioon perustuvat modernit tähtilaivamallit

Tällä hetkellä asiantuntijat ovat kehittäneet kaksi projektia inertiaalisille lämpöydinfuusiotähtialuksille: magneettisuuttimen inertialaserfuusioraketille [47] ja inertialaserfuusiorakettimoottorin, joka perustuu nopean sytytyksen konseptiin [48] . On myös projekti lämpöydinrakettimoottorista, joka perustuu kiinteään magneettiseen plasmarajoitukseen avoimiin lineaarisiin ansoihin [49] . Avoimia ansoja [50] (esimerkiksi ambipolaarista loukkua [51] ) voidaan käyttää lämpöydinplasman magneettiseen eristämiseen .

Tähtienväliset alukset magneettipeilillä

Suojatakseen tähtienväliseltä aineelta sekä nopeuttaakseen ja ohjatakseen varautuneiden hiukkasten virtausta käynnissä olevasta moottorista oikeaan suuntaan A. V. Bagrov, M. A. Smirnov ja S. A. Smirnov ehdottavat rengasmagneetin magneettikentän käyttöä rengasmagneetin muodossa. torus (heidän laskelmiensa mukaan sellainen alus saavuttaa Pluton kahdessa kuukaudessa) [1] [17] . He kehittivät myös projektin alukselle, jossa on pulssilämpöydinmoottori ja sähkömagneetti suprajohtavan toruksen muodossa: heidän laskelmiensa mukaan tällainen alus voi saavuttaa Pluton ja palata 4 kuukaudessa takaisin Alpha Centauriin käyttämällä 75 tonnia polttoainetta. 12 vuodessa ja Epsilon Eridaniin 24,8 vuodessa [52] .

Propulsio sähkömagneettisten aaltojen paineella

Tähtienvälisistä aluksista on kehitetty useita aurinko- ja muuntyyppisiin avaruuspurjeisiin perustuvia muunnelmia [8] [53] [54] [55] [56] [57] .

Avaruuspurjeveneitä on kaksi projektia: auringonvalon paineessa ja keinotekoisesta laserista ( Robert Forwardin idea ). Ensimmäisen tyypin haittana on Auringon heikko valopaine, joka heikkenee etäisyyden kasvaessa. Toisen tyypin haittana on vaikeus osoittaa laseria suurelle etäisyydelle. Kaikentyyppisten avaruuspurjeveneiden yleinen haittapuoli on ohuen ja laajan purjeen rakenteen hauraus, joka voi helposti tuhoutua törmäyksessä tähtienvälisen aineen kanssa [1] .

Purjeveneen etuna on polttoaineen puute veneessä. Sen haittapuoli on, että sitä ei voi käyttää jarrutukseen tai takaisin maahan matkustamiseen, joten se on hyvä robottiluotainten, -asemien ja rahtilaivojen laukaisuun, mutta ei kovin sopiva miehitetyille paluulennoille (tai astronautit tarvitsevat toisen laserin mukanaan jossa on energiavarasto asennusta varten, mikä itse asiassa mitätöi kaikki purjeveneen edut).

Ajatus kevyen paineen käyttämisestä planeettojen väliseen matkustamiseen esitettiin melkein heti sen jälkeen, kun fyysikko P. N. Lebedev löysi tämän paineen K. Tsiolkovskyn ja F. Zanderin teoksissa . Todellinen mahdollisuus saada tarvittavan tehon sähkömagneettinen säde ilmestyi kuitenkin vasta laserien keksimisen jälkeen .

Vuonna 1971 G. Marxin raportissa Byurakanissa pidetyssä symposiumissa ehdotettiin röntgenlaserien käyttöä tähtienvälisillä lennoilla . Myöhemmin NASA tutki mahdollisuutta käyttää tämäntyyppistä propulsiota . Tuloksena tehtiin seuraava johtopäätös: "Jos löydetään mahdollisuus luoda röntgenaallonpituusalueella toimiva laser, voimme puhua sellaisen lentokoneen todellisesta kehityksestä (kiihdytettynä sellaisella lasersäteellä), joka voi kattaa etäisyydet lähimpiin tähtiin paljon nopeammin kuin kaikki tällä hetkellä tunnetut rakettimoottoreilla varustetut järjestelmät. Laskelmat osoittavat, että tässä artikkelissa tarkastellun avaruusjärjestelmän avulla on mahdollista saavuttaa tähti Alpha Centauri ... noin 10 vuodessa” [58] .

Vuonna 1985 R. Forward ehdotti mikroaaltoenergialla kiihdytetyn tähtienvälisen luotain suunnittelua . Hankkeessa ennakoitiin, että luotain saavuttaisi lähimmät tähdet 21 vuodessa.

Kansainvälisessä tähtitieteessä 36. kongressissa ehdotettiin projektia lasertähtialukselle, jonka liike saadaan aikaan Merkuriuksen kiertoradalla olevien optisten lasereiden energialla . Laskelmien mukaan tämän mallin tähtialuksen matka Epsilon Eridaniin (10,8 valovuotta) ja takaisin kestäisi 51 vuotta.

Nykyisessä Breakthrough Starshotin pienessä automaattisessa tähtienvälisessä luotainprojektissa, joka on alkanut , käytetään maassa sijaitsevan laserpropulsiolähteen käyttämää purjetta . Hankkeen toteuttamiseen tarvitaan jopa 10 miljardia dollaria ja jopa 20 vuotta . Luotain nopeus tulee olemaan jopa 20 % valon nopeudesta, lentoaika Proximaan tai Alpha Centauriin 4 valovuoden päässä Maasta on noin 20 vuotta.

Annihilation engines

Perinteisten rakettien liikenopeus riippuu olennaisesti käyttönesteen uloshengityksen nopeudesta. Tällä hetkellä tunnetuilla kemiallisilla tai ydinreaktioilla ei pystytä saavuttamaan pakokaasunopeuksia, jotka ovat riittäviä kiihdyttämään avaruusaluksen lähes valonopeuteen. Yhtenä ongelman ratkaisuna ehdotetaan käytettäväksi raketin työaineena valon tai valon nopeudella liikkuvia alkuainehiukkasia .

Tällaisten hiukkasten tuottamiseen voidaan käyttää aineen ja antiaineen tuhoamista . Esimerkiksi elektronien ja positronien vuorovaikutus synnyttää gammasäteilyä , jota käytetään suihkun työntövoiman luomiseen niin kutsuttujen fotonisten rakettien suunnittelussa. Myös protonien ja antiprotonien tuhoutumisreaktiota , joka tuottaa pioneja , voidaan käyttää .

Siinä tapauksessa, että suihkumoottorin työaineen uloshengityksen nopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus, Tsiolkovsky-luku määritetään kaavalla . Tästä seuraa, että nopeuden saavuttamiseksi luvussa Tsiolkovsky-luvun on oltava yhtä suuri kuin [59] . $z={\frac {m_{{0))}{m_{{k))))$ $z={\sqrt {\frac {1+{\frac {v_{0}}{c}}}{1+{\frac {v_{k}}{c}}}}}$ $0,9c$ $4.36$

Amerikkalaisten fyysikkojen Ronan Keanen ja Wei-ming Zhangin teoreettiset laskelmat osoittavat, että nykyaikaisten teknologioiden pohjalta on mahdollista luoda tuhoamismoottori, joka pystyy kiihdyttämään avaruusalusta jopa 70 prosenttiin valon nopeudesta. Niiden ehdottama moottori on nopeampi kuin muut teoreettiset kehitystyöt erityisen suihkusuutinlaitteen ansiosta. Tärkeimmät ongelmat tuhoamisrakettien luomisessa tällaisilla moottoreilla ovat kuitenkin tarvittavan antimateriaalimäärän saaminen sekä sen varastointi [60] . Toukokuussa 2011 antivetyatomien ennätysvarastointiaika oli 1000 sekuntia (~16,5 minuuttia) [61] . NASA arvioi vuonna 2006, että milligramman positronien tuotanto maksoi noin 25 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria [62] . Vuoden 1999 arvion mukaan yksi gramma antivetyä olisi arvoltaan 62,5 biljoonaa dollaria [63] .

Tähtienväliset vetyramjet-moottorit

Nykyaikaisten rakettien massan pääkomponentti on polttoaineen massa, joka tarvitaan raketin kiihtymiseen. Jos ympäristöä on jollain tavalla mahdollista käyttää työkappaleena ja polttoaineena, voidaan tähtienvälisen ajoneuvon massaa merkittävästi vähentää ja tämän ansiosta saavuttaa suuria kulkunopeuksia myös polttoainerakettimoottoria käytettäessä. Tässä suhteessa ilmaantui ajatus ramjet-moottorista, joka käyttää polttoaineena tähtienvälistä vetyä [64] .

Ramjet-moottorin käyttö poistaa lentomatkarajoitukset, jotka johtuvat aluksen rajallisista polttoaine- ja energiavarastoista, mutta sillä on vakava ongelma tähtienvälisen avaruuden alhaisen vedyn tiheyden ja sen seurauksena alhaisen nopeuden muodossa. [65] .

Tämän projektin etuja ovat aluksen edessä olevan tilan puhdistaminen tähtienvälisistä hiukkasista, jotka voivat olla vaarallisia tähtialukselle suurella vastaantulevan liikenteen nopeuksilla. Ramjet-moottori vaatisi kuitenkin halkaisijaltaan valtavan suppilon ja tähtialuksen melko suuren alkunopeuden (joidenkin arvioiden mukaan jopa 20-30 % valon nopeudesta). Törmäys tähtienvälisen vedyn kanssa tällaisilla nopeuksilla voi vähitellen tuhota suppilon materiaalin, joten on hankkeita tähtienvälisen vedyn keräämiseksi sähkömagneettisella kentällä ainesuppilon sijaan [1] .

Ehdotettu vetysuihkusuihku vaatisi halkaisijaltaan valtavan suppilon harvinaisen tähtienvälisen vedyn keräämiseksi, jonka tiheys on 1 atomi kuutiosenttimetriä kohden. Jos supervoimakasta sähkömagneettista kenttää käytetään keräämään tähtienvälistä vetyä, generoivaan kelaan kohdistuvat voimakuormitukset ovat niin suuria, että niitä ei todennäköisesti pystytä voittamaan edes tulevaisuuden teknologialla [31] [32] .

1960 -luvulla Robert Bassard ehdotti tähtienvälisen suihkumoottorin suunnittelua . Se on samanlainen kuin suihkumoottoreiden rakenne . Tähtienvälinen väliaine koostuu pääasiassa vedystä . Tämä vety voidaan ottaa talteen ja käyttää työnesteenä. Lisäksi sitä voidaan käyttää ponneaineena kontrolloidussa lämpöydinreaktiossa , joka toimii energialähteenä rakettia kiihdyttävän suihkuvirran luomiseksi.

Koska tähtienvälinen väliaine on äärimmäisen harvinainen (luokkaa yksi vetyatomi per kuutiosenttimetri tilaa), on käytettävä valtavia (tuhansia kilometrejä) seuloja tarvittavan polttoainemäärän keräämiseen. Tällaisten näyttöjen massa on erittäin suuri, vaikka käytettäisiin kevyimpiä materiaaleja, joten aineen keräämiseen ehdotetaan käytettäväksi magneettikenttiä .

Toinen lämpöydinsuihkukoneen haittapuoli on sillä varustetun laivan rajoitettu nopeus (enintään 0,119 s = 35,7 tuhatta km/s). Tämä johtuu siitä, että kun jokainen vetyatomi vangitaan (jota voidaan pitää paikallaan suhteessa tähtiin ensimmäisessä approksimaatiossa), alus menettää tietyn vauhdin, jota voidaan kompensoida moottorin työntövoimalla vain, jos nopeus ei ylitä tietty raja. Tämän rajoituksen voittamiseksi on tarpeen hyödyntää loukkuun jääneiden atomien liike-energia mahdollisimman täydellisesti, mikä näyttää olevan melko vaikea tehtävä.

Johtopäätös

Oletetaan, että näyttö nappasi 4 vetyatomia. Termoydinreaktorin toiminnan aikana neljä protonia muuttuu yhdeksi alfahiukkaseksi, kahdeksi positroniksi ja kahdeksi neutriinoksi. Yksinkertaisuuden vuoksi jätämme huomioimatta neutriinot (neutriinojen huomioon ottaminen vaatii tarkan laskennan kaikista reaktion vaiheista ja häviöt neutriinoissa ovat noin prosentti), ja tuhoamme positronit, joissa vetyatomeista jää poiston jälkeen 2 elektronia. niistä peräisin olevista protoneista. Kahdella toisella elektronilla alfahiukkanen muutetaan neutraaliksi heliumatomiksi, joka reaktiosta saadun energian ansiosta kiihtyy moottorin suuttimessa.

Lopullinen reaktioyhtälö ilman neutriinoja:

neljä1
1H→4
2Hän+ (4 m H − m He ) c ² (≈27 MeV)

Anna laivan lentää nopeudella v . Kun neljä vetyatomia vangitaan aluksen vertailukehykseen, vauhti menetetään:

P_1 = \frac{4m_Hv}{\sqrt{1-v^2/c^2}}

Teoreettisesti saavutettavissa oleva liikemäärä, jolla alus voi laukaista heliumatomin, voidaan johtaa hyvin tunnetusta relativistisesta suhteesta massan, energian ja liikemäärän välillä:

E_{He}^2/c^2 - P_{2}^2 = m_{He}^2 c^2

Heliumatomin energia (mukaan lukien loppuenergia) ei voi ylittää neljän vetyatomin massojen summaa kerrottuna valonnopeuden neliöllä:

E_{He \, max} = 4m_{H} c^2

Siten heliumatomin suurimman saavutettavan liikemäärän neliö:

P_2^2 = (4m_H)^2 c^2 - m_{He}^2 c^2

Jos alus ei kiihdyttänyt tai hidastanut neljän vetyatomin vangitsemisen ja hyödyntämisen seurauksena, niin niiden sieppauksessa menetetty vauhti on yhtä suuri kuin heliumatomin irtoamisen seurauksena suuttimesta saatu vauhti.

P_1 = P_2

P_1^2 = P_2^2

\frac{(4m_H)^2 v^2}{1-v^2/c^2} = (4m_H)^2 c^2 - m_{He}^2 c^2

\frac{v^2/c^2}{1-v^2/c^2} = 1 - \left( \frac{m_{He}}{4m_H} \right)^2

\frac{v}{c} = \sqrt{\frac{1 - \left( \frac{m_{He}}{4m_H} \right)^2}{2 - \left( \frac{m_{He} }{4m_H} \oikea)^2}} \noin 0,119

Fotonimoottori magneettisilla monopoleilla

Tekhnika-Youth- lehden kirjoittajan A. Vladimovin mukaan vain fotonimoottorit sopivat pitkän matkan avaruusmatkoille [64] ..

Jos jotkin Grand Unified Teorioiden muunnelmat ovat päteviä , kuten 't Hooft-Polyakov -malli , niin on mahdollista rakentaa fotonimoottori, joka ei käytä antimateriaa, koska magneettinen monopoli voi hypoteettisesti katalysoida protonin hajoamista [66 ] [67 ] positroniin ja π 0 -mesoniin :

p \rarr e^{+} + \pi^0

π 0 hajoaa nopeasti 2 fotoniksi ja positroni tuhoutuu elektronin kanssa, minkä seurauksena vetyatomi muuttuu 4 fotoniksi ja vain peiliongelma jää ratkaisematta.

Magneettisiin monopoleihin perustuva fotonimoottori voisi toimia myös suoravirtausjärjestelmässä.

Samaan aikaan magneettiset monopolit puuttuvat useimmista nykyaikaisista Suuren yhdistymisen teorioista, mikä kyseenalaistaa tämän houkuttelevan idean.

Aineen tuhoamisessa käytettävillä fotonimoottoreilla on seuraavat ongelmat: antiaineen varastointi, fotoneja heijastavan peilin suojaus vapautuneelta energialta, kiihtyvyysaika ja mitat [12] .

Ionipotkurit

Vuonna 1946 amerikkalainen fyysikko I. Ackeret ehdotti ionipotkurien käyttöä tähtienväliseen lentoon, joka toimittaisi varautuneita hiukkasia lämpöydinreaktion tai tuhoutumisreaktion seurauksena [1] .

Ionipotkurit ovat jo käytössä joissakin avaruusaluksissa (esimerkiksi Rassvet - avaruusaluksessa). Ionipotkurit käyttävät sähköenergiaa varautuneiden hiukkasten luomiseen polttoaineeseen (yleensä ksenoniin ), joita sitten kiihdytetään. Hiukkasten pakokaasunopeus on 15-35 kilometriä sekunnissa [68] .

Vuonna 1994 Jeffrey Landis ehdotti projektia tähtienvälisestä ioniluotaimesta, joka vastaanottaisi energiaa aseman lasersäteestä [33] [69] . Tällainen moottori kuluttaisi laservalopurjeeseen verrattuna 19 GW vähemmän, vaikka olisi puolitoista kertaa vahvempi. Tällä hetkellä tämä projekti ei ole toteutettavissa: moottorin pakokaasunopeuden on oltava 0,073 s (ominaisimpulssi 2 miljoonaa sekuntia), kun taas sen työntövoiman tulee saavuttaa 1570 N (eli 350 puntaa). Tällä hetkellä näitä indikaattoreita ei voida saavuttaa [70] .

Jarrujärjestelmät

Ei paljon vähemmän kuin kiihdytyksen aikana, ongelmana on erittäin suuria nopeuksia saavuttaneiden tähtienvälisten alusten jarrutus. Useita menetelmiä on ehdotettu:

jarrutus sisäisillä lähteillä - raketti;
aurinkokunnasta lähetetyn lasersäteen aiheuttama hidastuminen;
magneettikentän hidastus käyttämällä Robert Zubrinin suprajohtimien magneettipurjetta [46] [71] .

Fantasiassa

Useimmiten varhaisen fiktion kirjoittajat kuvasivat tavanomaisten kemiallisten polttoaineiden kemiallisten suihkumoottoreiden käyttöä. Myöhemmin monet tieteiskirjailijat, jotka ymmärsivät tämäntyyppisten moottoreiden epätäydellisyyden, keksivät kehittyneempiä rakettipolttoainetyyppejä:

ultraliddite A. Tolstoin "Aelitassa" tai I. Efremovin anameson "Andromedasumusta";
samassa "Aelitassa" on taikurien laivoja, jotka käyttävät ydinenergiaa;
lämpöydinpolttoaine;
antimateriaa .

Jälkimmäinen ei näy pelkästään fotonimoottorien polttoaineena, vaan usein myös monien fantastisten superluminaalisten alusten päävoimayksiköiden polttoaineena.

Aluksi tieteiskirjallisuuden tähtienvälisten lentojen alukset näyttivät kantoraketin ja virtaviivaisen sukellusveneen hybridiltä. Tällainen on esimerkiksi laiva "Tantra" I. Efremovin romaanista "The Andromeda Nebula", joka julkaistiin ensimmäisen kerran ensimmäisen keinotekoisen maasatelliitin laukaisuvuonna. Sitten tuli ymmärrys, että avaruudessa ei ole ympäristön vastustusta ja tähtienväliset alukset alkoivat hankkia monimutkaisia arkkitehtonisia muotoja. Rakettimoottorit, koska ne eivät olleet tarpeeksi nopeita, korvattiin "nollakuljetuksilla", "loimimoottoreilla", "aliavaruuden siirtymillä", "naapurimaailmoilla", "hypermoottoreilla", " tunnelimoottoreilla " [1] .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Bagrov A. V., Smirnov M. A. Karavelit tähtikatselijoille // Tiede ja ihmiskunta . 1992-1994. - M . : Tieto , 1994.
↑ The Pentagon Targets the Stars Arkistoitu 29. marraskuuta 2014 Wayback Machinessa / Gazeta.ru , 24. kesäkuuta 2011.
↑ DARPA rohkaisee yksilöitä ja organisaatioita katsomaan tähtiin; Issues Call for Papers for 100 Year Starship Study Public Symposium Arkistoitu 29. marraskuuta 2014 Wayback Machinessa // DARPA , 15. kesäkuuta 2011
↑ Irina Shlionskaya, Tapahtuuko lento tähtiin vielä? Arkistokopio päivätty 29. marraskuuta 2014 Wayback Machinessa // Pravda.ru, 07/02/2011.
↑ Freeman Dyson. Takaisin... avaruuteen!
↑ A. Sternfeld, Yu. Tyurin, O. Andreev. "Avaruuteen tulevaisuutta varten"]
↑ 1 2 Gerard K. O'Neill aiheesta "Space Colonization and SETI" Artikkeli lehdessä alkoi sivulla 16. Suurienerginen fyysikko, opettaja, astroinsinööri ja avaruusasuttaja, kuten Columbus tai Magellan, O'Neill kartoittaa kurssin kosminen tulevaisuus. Tämän Gerard K. O'Neillin haastattelun teki John Kraus COSMIC SEARCHista. . Haettu 29. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 12. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ 1 2 3 4 Tähtienvälinen migraatio ja ihmiskokemus Pehmeäkantinen kirja - 1. tammikuuta 1985, Ben R Finney (Kirjoittaja), Eric M Jones (Kirjoittaja) . Haettu 14. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 4. huhtikuuta 2016. (määrätön)
↑ Accelerated Motion arkistoitu 9. elokuuta 2010 Wayback Machine in Special Relativity
↑ 1 2 3 Levantovsky, 1970 , s. 452.
↑ lähde?
↑ 1 2 3 Dr. tech. Tieteet K. Feoktistov. R tarkoittaa rakettia. Lento tähtiin // " Quantum ": Päiväkirja. - 1990. - Nro 9 . - S. 50-57 . (Venäjän kieli)
↑ Fermi-paradoksi: Perkolaatioteoriaan perustuva lähestymistapa Geoffrey A. Landis NASA Lewis Research Center, 302-321 Cleveland, OH 44135 USA. . Haettu 27. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 18. heinäkuuta 2019. (määrätön)
↑ ELOKUU 2003 NUMEROSTA Star Trek NASA uskoo, että voimme löytää toisen maapallon toisesta läheisestä tähdestä. Kun teemme, kuinka voimme mahdollisesti matkustaa valovuosia päästäksemme sinne? Se ei ehkä ole niin vaikeaa kuin luulet. . . Don Foley, William Speed Weed|Perjantai, 01. elokuuta 2003 LIITTYVÄT TAGIT: AVARUUSLENTO, MAANULKOINEN ELÄMÄ 7 . Haettu 15. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 29. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ Radiovapaus. 18.05.2002 Nykypäivän tiede ja tekniikka. Juontaja Evgeny Muslin. Ohjelman aiheet: Miehitetty lento tähtiin . Haettu 23. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 1. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ Eugene Parker. Kuinka suojella avaruusmatkailijoita // " Tieteen maailmassa ". - 2006. - Ei. 6.
↑ 1 2 3 4 A. V. Bagrov, M. A. Smirnov, S. A. Smirnov. "Tähtienväliset alukset magneettipeilillä", Kaluga , 1985.
↑ Korznikov, Ivan Aleksandrovitš. Tähtienvälisten lentojen realiteetit . Haettu 22. huhtikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 8. heinäkuuta 2012. (määrätön)
↑ 1 2 Khazen A. M. Tieteen mahdollisesta ja mahdottomasta, tai missä ovat älykkyyden mallinnuksen rajat . - M . : " Nauka ", 1988. - S. 158 . — ISBN 5-02-013902-5 .
↑ 1 2 Tiedemiehet haaveilevat lämpöydin Ikaruksen lähettämisestä tähtiin . Käyttöpäivä: 26. maaliskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2012. (määrätön)
↑ Aikakauslehti " Teknologia - Nuoriso ", maaliskuu 1976, s. 35-37. Juma Khamraev. Räjähtävä ydinvoimala
↑ Aikakauslehti " Young Technician ", lokakuu 1992, s. 12-13. S. Nikolaev. Pommi sähköä?!
↑ Magazine " Technology - Youth ", kesäkuu, 1999. S. 26-27. Aleksei Pogorelov. Pommi uunissa ratkaisee vuosisadan ongelman?
↑ Räjähtävä deuteriumenergia. G. A. Ivanov, N. P. Voloshin, A. S. Taneev, F. P. Krupin, S. Yu. Kuzminykh, B. V. Litvinov, A. I. Svalukhin, L. I. Shibarshov. Snezhinsk: RFNC Publishing House - VNIITF, 2004. - 288 s., ill.
↑ Magazine " Technology for Youth ", maaliskuu 1965. S. 36. G. Killing. Suuri energia: vesi? ilmaa? hiilidioksidi?
↑ TÄHDENVÄLINEN. Vetyjääavaruusalus tähtienväliselle robottilennolle, kirjoittanut Jonathan Vos Post, FBIS1 . Haettu 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 22. marraskuuta 2017. (määrätön)
↑ 1 2 Choueiri, Edgar Y. (2009) Sähköraketin uusi kynnyksellä Scientific American 300, 58–65 doi : 10.1038/scientificamerican0209-58
↑ 1 2 "Tieteen maailmassa" nro 5 2009. S. 34-42. Edgar Chouairy. Sähkörakettien uusi kynnys . Käyttöpäivä: 31. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)
↑ 2000-luvun astronautiikka: lämpöydinmoottorit . Haettu 5. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 6. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ 1 2 3 4 5 6 "Project daedalus": propulsiojärjestelmä. Osa 1. Teoreettiset huomiot ja laskelmat. 2. Edistyneiden propulsiojärjestelmien katsaus (englanniksi) (linkki ei saatavilla) . Haettu 28. kesäkuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 28. kesäkuuta 2013.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Project Daedalus - Origins
↑ 1 2 3 4 5 Per. A. Semenova. Ylellisten herrasmiesten seuran kokous . Käyttöpäivä: 26. tammikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 2. helmikuuta 2015. (määrätön)
↑ 1 2 laserkäyttöinen tähtienvälinen luotain G Landis - APS Bulletin, 1991
↑ Geoffrey A. Landis. Laserkäyttöinen Interstellar Probe Arkistoitu 22. heinäkuuta 2012 Wayback Machinessa Geoffrey A. Landis: Science. paperit saatavilla verkossa Arkistoitu 15. syyskuuta 2013 Wayback Machinessa
↑ Jeffrey A. Landis. Tähtienvälinen ioniluotain, joka toimii lasersäteellä . Haettu 17. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2017. (määrätön)
↑ Choueiri, Edgar Y. (2009) Sähköraketin uusi kynnys Arkistoitu 4. maaliskuuta 2016, Wayback Machine Scientific American 300, 58-65 doi : 10.1038/scientificamerican0209-58
↑ ELOKUU 2003 NUMEROSTA Star Trek NASA uskoo, että voimme löytää toisen maapallon toisesta läheisestä tähdestä. Kun teemme, kuinka voimme mahdollisesti matkustaa valovuosia päästäksemme sinne? Se ei ehkä ole niin vaikeaa kuin luulet… Don Foley, William Speed Weed|Perjantai, 01. elokuuta 2003 LIITTYVÄT TAGSIT: AVARUUSLENTO, MAANULKOINEN ELÄMÄ . Haettu 15. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 29. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ 1 2 Bond, A.; Martin, AR Project Daedalus // British Interplanetary Societyn lehti (täydennys). - 1978. - P. S5-S7 . — .
↑ FREEMAN J. DYSON TÄHDENVÄLINEN TRANSPORT . Haettu 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)
↑ Project Daedalus Study Group: A. Bond et al., Project Daedalus - The Final Report on the BIS Starship Study , JBIS Interstellar Studies, Supplement 1978
↑ Tähtialukset. Tähtimoottorit . Haettu 3. huhtikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 29. huhtikuuta 2010. (määrätön)
↑ Aikakauslehti " Nuori teknikko " N 9 1982 O. Borisov. Star Probe. sivut 33-35
↑ U. N. Zakirov avaruusluotaimessa LÄHIMPIIN TÄHDIIN, Kaluga, 1987.
↑ Valeri BURDAKOV, professori, teknisten tieteiden tohtori. Tähtienvälinen matka. Ongelman näkökohdat. Lehti " Teknologia - Nuoriso " nro 07 2006, s. 30-34.
↑ V. P. Burdakov. Yu. I. Danilov. Rockets of the Future Arkistoitu 22. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa . 1980 M., Atomizdat .
↑ 1 2 Analoginen tieteis- ja faktalehti. John G. Cramerin "The Alternate View" -sarakkeet. Nuke Your Way to the Stars John G. Cramer Vaihtoehtoinen näkymä Kolumni AV-56 Avainsanat: ydinsuolavesirakettifissioavaruusvoiman korkea ominaisimpulssi Julkaistu joulukuun 1992 puolivälissä Analog Science Fiction & Fact Magazine -lehden numerossa; Tämä sarake on kirjoitettu ja lähetetty 5.6.92, ja sen tekijänoikeudet suojaa ©1992 John G. Cramer. Kaikki oikeudet pidätetään. Mitään osaa ei saa jäljentää missään muodossa ilman tekijän etukäteen antamaa nimenomaista lupaa. . Haettu 14. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 14. marraskuuta 2017. (määrätön)
↑ Trans. Japan Soc. Aero. space sci. Voi. 48, nro. 161, s. 180-182, 2005. Laserfuusioraketin magneettisuuttimen työntövoiman tehokkuuden laskenta, Nobuyasu SAKAGUCHI, Yoshihiro KAJIMURA ja Hideki NAKASHIMA . Haettu 14. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 14. marraskuuta 2017. (määrätön)
↑ Nakashima, H., Kajimura, Y., Kozaki, Y. ja Zakharov, YP (2005). Laserfuusioraketti, joka perustuu Fast Ignition -konseptiin. 56. kansainvälisessä astronautikakongressissa. . Haettu 4. tammikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 5. tammikuuta 2018. (määrätön)
↑ LÄMPÖYDINRAKETTIMOOTTORIN (TNRE) OMINAISUUDET KYSYMYKSIIN Yritys ekstrapolatiiviseen todennäköisyysarviointiin . Haettu 3. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 4. joulukuuta 2017. (määrätön)
↑ Ryutov D. D. "Avoimet ansat" UFN 154 565-614 (1988).
↑ Dimov G. I. "Ambipolaarinen ansa" UFN 175 1185-1206 (2005)
↑ Kansainvälinen vuosikirja "Hypotheses, Forecasts Science and Fiction", 1991 "XXI vuosisata: rakennamme tähtialusta." A. V. Bagrov, M. A. Smirnov
↑ Robert L. Eteenpäin tähtiin säteen pisteessä . Haettu 14. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2017. (määrätön)
↑ C. Danforth purjehtimassa protonituulessa . Haettu 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 31. lokakuuta 2017. (määrätön)
↑ Jones, E. Mikroaaltovoimaa käyttävä miehitetty tähtienvälinen alus: Dysonship // Journal of the British Interplanetary Society. - 1985. - Voi. 38. - s. 270-273. Arkistoitu alkuperäisestä 15. marraskuuta 2017.
↑ Gregory Matloff, Eugene Malov. Starships on Solar Sails: Clipper Ships of the Galaxy . Käyttöpäivä: 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 7. tammikuuta 2018. (määrätön)
↑ Den Spies, Robert Zubrin. Ultraohuet aurinkopurjeet tähtienväliseen matkaan . Haettu 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 15. marraskuuta 2017. (määrätön)
↑ Lainattu. Lainaus: Yu. V. Kolesnikov Rakennat tähtialuksia. M., 1990. S. 185. ISBN 5-08-000617-X .
↑ Levantovsky, 1970 , s. 445.
↑ Fyysikot "kiihdyttivät" antimateriaalin moottorin 70 prosenttiin valon nopeudesta . RIA Novosti (15. toukokuuta 2012). Käyttöpäivä: 16. toukokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 6. kesäkuuta 2012. (määrätön)
↑ Fyysikot tekivät ennätyksen antiaineen varastointiajasta . Lenta.ru (2. toukokuuta 2011). Käyttöpäivä: 16. toukokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 4. toukokuuta 2011. (määrätön)
↑ Uusi ja parannettu antimatteriavaruusalus Mars-tehtäviin . NASA (2006). Käyttöpäivä: 28. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. (määrätön)
↑ Tähtien tavoittaminen: Tutkijat tutkivat antiaineen ja fuusion käyttöä tulevien avaruusalusten kuljettamiseen (linkkiä ei ole saatavilla) . NASA (12. huhtikuuta 1999). Haettu 21. elokuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. (määrätön)
↑ 1 2 Vladimov A. Avoimen tilan vetojärjestelmät (pääsemätön linkki) . - Aikakauslehti " Technology - Youth " nro 11 vuodelta 1973. Käyttöpäivä: 13. marraskuuta 2017. Arkistoitu 13. marraskuuta 2017. (Venäjän kieli)
↑ Burdakov V.P., Danilov Yu.I. " Tulevaisuuden raketit" Arkistokopio 22. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa . 1980, M., Atomizdat . Avaruussuihkumoottori.
↑ Curtis G. Callan, Jr. Dyon-fermion dynamics (englanniksi) // Phys. Rev. D : päiväkirja. - 1982. - Voi. 26 , nro. 8 . - P. 2058-2068 . - doi : 10.1103/PhysRevD.26.2058 .
↑ BV Sreekantan. Etsii protonin hajoamista ja superraskaita magneettisia monopoleja // Journal of Astrophysics and Astronomy : päiväkirja. - 1984. - Voi. 5 . - s. 251-271 . - doi : 10.1007/BF02714542 . - .
↑ Steve Gabriel. Uuden aikakauden kynnyksellä: Vallankumouksellinen ionimoottori, joka vei avaruusaluksen Ceresiin (10. maaliskuuta 2015). Haettu 21. huhtikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2015. (määrätön)
↑ Laserkäyttöisen tähtienvälisen luotain esittely Geoffrey A. Landis Arkistoitu 2. lokakuuta 2013 Wayback Machinessa Geoffrey A. Landis: Science. paperit saatavilla verkossa Arkistoitu 15. syyskuuta 2013 Wayback Machinessa
↑ Jeffrey Landis ; Per. venäjäksi, muodossa. ja kommentoida. A. Semjonova. Tähtienvälinen ioniluotain, joka toimii lasersäteellä (pääsemätön linkki) . Haettu 22. huhtikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 7. huhtikuuta 2013. (Venäjän kieli)
↑ Magneettisen purjeen loppuraportti NASA:n edistyneiden konseptien instituutille (NIAC) 7. tammikuuta 2000 Päätutkija: Robert Zubrin Tutkija: Andrew Martin Pioneer Astronautics 445 Union Blvd. Suite #125 Lakewood, CO 80228 303-980-0890 . Haettu 14. marraskuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 18. tammikuuta 2017. (määrätön)

Kirjallisuus

V. P. Burdakov. Yu. I. Danilov. Tulevaisuuden raketteja. 1980 M., Atomizdat .
Kolesnikov, Juri Veniaminovich Rakennat tähtialuksia. - M. , 1990. - 207 s. — ISBN 5-08-000617-X .
Levantovsky V. I. Avaruuslennon mekaniikka alkeisesityksessä. - M . : " Nauka ", 1970. - 492 s.

Linkit

Semenov A. Kokoelma linkkejä tähtienvälisiä lentoja koskeviin artikkeleihin (linkki ei saavutettavissa) . Haettu 20. lokakuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2021. (Venäjän kieli)
Kuinka suojata avaruusmatkailijoita (englanniksi) (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 5. toukokuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 5. toukokuuta 2007.
Muiden planeettojen kasvien väri (englanniksi) (pääsemätön linkki) . Haettu 28. elokuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 28. elokuuta 2008.
Interstellar Ark Mission -arkkitehtuurit ja erilaiset toteutettavuusongelmat . Haettu: 4.12.2021.
Galactic Encyclopedia - 2. Apua tähdiltä . — Luento tähtienvälisistä lennoista, 100 km/s kiihtyvyydestä tähtien lähellä. Haettu: 4.12.2021. (Venäjän kieli)
100 Years Starship Study on 100 Years to the Stars -projektin virallinen verkkosivusto.
Irina Shlionskaya, Thermonuclear siivet välittävät avaruusolioille // Pravda.ru, 21.03.2011

Avaruuden kolonisaatio
Aurinkokunnan kolonisaatio	Merkurius Venus Kuu Lagrangen pisteet Mars asteroideja Ceres kaasujättiläisiä Jupiterin kuut Euroopassa Ganymede Callisto Saturnuksen satelliitit Titaani Enceladus Neptunuksen kuut Triton Uranuksen kuut Ulkopuoliset aurinkokunnan esineet Pluto ja trans-Neptunuksen esineet Oort pilvi
Terraformointi	Terraformoiva Mars Terraformoiva Venus
Kolonisaatio aurinkokunnan ulkopuolella	tähtienvälinen lento Elinkykyiset planeetat lista Planeetan asuttavuusindeksi Maan samankaltaisuusindeksi
Avaruusasutus	Avaruutta ja selviytymistä Astrotekniikan rakenteet Dysonin pallo Bernal pallo O'Neill Colony Stanfordin toru Toroid
Resurssit ja energia	Asteroidien teollinen kehitys avaruusenergiaa Avaruustaloustiede Avaruuspolitiikka