家脊椎

星間飛行。星間飛行地球との交信星間飛行

2016 年 4 月 12 日、有名な英国の物理学者スティーブンホーキング博士とロシアの実業家で慈善家のユーリミルナーは、このプロジェクトに資金を提供するために 1 億ドルの割り当てを発表しました。 ブレイクスルースターショット。プロジェクトの目標は、アルファ・ケンタウリへの星間飛行が可能な宇宙船を作成する技術を開発することでした。

何千もの SF 小説には、小さな (または大きな) 都市ほどの大きさの巨大な光子宇宙船が、私たちの惑星の軌道から (まれに、地球の表面から) 星間飛行に出発する様子が描かれています。しかし、このプロジェクトの作者によれば、 ブレイクスルースターショット、すべてが完全に異なるように起こります。ある重要な日に、1つや2つではなく、2,000の、指の爪ほどの大きさで重さ1 gの小さな宇宙船が何百、何千隻も、最も近い恒星の1つであるアルファ・ケンタウリに向けて打ち上げられます。そして、それぞれに面積16平方メートルの薄いソーラーセイルがあり、宇宙船はますます速度を上げて星々まで運ばれます。

「ショット・トゥ・ザ・スターズ」

プロジェクトの基礎 ブレイクスルースターショットこれは、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の物理学教授フィリップ・ルービンによる記事「星間飛行の計画」( 星間飛行へのロードマップ）。このプロジェクトの主な目標は、次世代の人々の生涯、つまり数世紀ではなく数十年以内に星間飛行を可能にすることです。

番組公式発表直後 スターショットこのプロジェクトの作成者は、さまざまな分野の科学者や技術専門家からの批判の波にさらされました。批判的な専門家は、多数の誤った評価とプログラム計画の単なる「空白部分」を指摘しました。いくつかのコメントが考慮され、飛行計画は最初の反復でわずかに調整されました。

つまり、星間探査機は電子モジュールを搭載した宇宙帆船となる スターチップ重さは1gで、頑丈なストラップで面積16m 2、厚さ100nm、質量1gのソーラーセイルに接続されています。もちろん、太陽の光だけでは加速するのに十分ではありません。このような軽い構造では、星間旅行は何千年も続かないでしょう。したがって、このプロジェクトの主なハイライトは、 スターショット- セイルに集中した強力なレーザー照射による加速です。 Lubin 氏は、レーザービームの出力が 50 ～ 100 GW の場合、加速度は約 30,000 g になり、数分以内に探査機は光の 20% の速度に達すると推定しています。アルファ・ケンタウリへの飛行は約20年間続く予定だ。

答えのない質問: 批判の波

フィリップ・ルービン氏は記事の中で計画の要点を数値的に推定しているが、多くの科学者や専門家はこれらのデータを非常に批判している。

もちろん、このような野心的なプロジェクトを開発するには、 ブレイクスルースターショット、何年もかかる作業であり、この規模の作業では 1 億ドルはそれほど大きな額ではありません。これは特に地上インフラ、つまりレーザーエミッターのフェーズドアレイに当てはまります。このような容量 (50 ～ 100 GW) を設置するには、膨大な量のエネルギーが必要になります。つまり、少なくとも 12 の大型発電所を近くに建設する必要があります。さらに、数分かけてエミッタから大量の熱を取り除く必要があるが、その方法はまだ完全に不明である。プロジェクトにはそのような未解決の質問があります ブレイクスルースターショット膨大な量ですが、今のところ作業は始まったばかりです。

「私たちのプロジェクトの科学評議会には、2人のノーベル賞受賞者を含む、さまざまな関連分野の一流の専門家、科学者、技術者が含まれています」とユーリ・ミルナーは言う。 - そして、このプロジェクトの実現可能性について、非常にバランスのとれた評価を聞きました。その際、私たちは科学評議会の全メンバーの総合的な専門知識に確かに依存していますが、同時により広範な科学的議論にもオープンです。」

星空の帆の下で

このプロジェクトの重要な詳細の 1 つはソーラーセイルです。オリジナルバージョンでは、セイル面積は当初わずか 1 m 2 であり、このためレーザー放射フィールドでの加速中の加熱に耐えることができませんでした。新しいバージョンでは、面積16平方メートルの帆が使用されているため、熱体制は非常に厳しいですが、予備的な推定によると、帆が溶けたり破壊されたりすることはありません。フィリップ・ルービン自身が書いているように、セイルの基礎として金属化コーティングではなく、完全な誘電体多層ミラーを使用することが計画されています。たとえば、光ファイバー用の光学ガラスは高光束向けに設計されており、厚さ 1 ミクロンあたり約 20 兆分の 1 の吸収を持っています。」波長よりもはるかに小さいセイルの厚さ 100 nm の誘電体から良好な反射係数を達成するのは簡単ではありません。しかし、プロジェクトの作成者らは、負の屈折率を持つメタマテリアルの単層など、新しいアプローチの使用にある程度の希望を抱いている。

ソーラーセイル

このプロジェクトの主な要素の 1 つは、面積 16 平方メートル、質量わずか 1 g のソーラーセイルです。セイルの材料は、入射光の 99.999% を反射する多層誘電体ミラーです (予備計算によると、これは100 GW レーザーの照射野でセイルが溶けるのを防ぐのに十分なはずです）。セイルの厚さを反射光の波長よりも小さくすることを可能にする、より有望なアプローチは、セイルのベースとして負の屈折率を持つメタマテリアルの単層を使用することです (このような材料にはナノ穿孔もあり、これにより質量がさらに減少します)。 2 番目のオプションは、ライトガイド用の光学材料など、反射係数が高くなく、吸収係数が低い (10 -9) 材料を使用することです。

「誘電体ミラーからの反射は狭い範囲の波長に調整されており、プローブが加速するとドップラー効果によって波長が 20% 以上シフトすることも考慮する必要があります」とルービン氏は言います。 - これを考慮して、反射板は放射帯域幅の約 20% に調整されます。私たちはそのような反射板を設計しました。必要に応じて、より広い帯域幅の反射板も利用できます。」

レーザー加工機

宇宙船の主発電所は星に飛ぶことはなく、地球上に設置されます。これは、1×1 km の大きさのレーザーエミッターの地上ベースのフェーズドアレイです。レーザーの総出力は 50 ～ 100 GW でなければなりません (これはクラスノヤルスクの水力発電所 10 ～ 20 基の出力に相当します)。位相調整 (つまり、個々のエミッタの位相を変更すること) を使用して、グレーティング全体からの波長 1.06 μm の放射を、最大数百万キロメートル離れたところにある直径数メートルのスポットに集中させると想定されています (最大焦点精度は 10 -9 ラジアンです）。しかし、そのような集束は乱気流によって大きく妨げられ、ビームがぼやけておよそ 1 秒角 (10 -5 ラジアン) の大きさのスポットになります。大気の歪みを補償する補償光学 (AO) を使用すると、4 桁の改善が達成されると期待されています。最新の望遠鏡の最高の補償光学システムは、ぼけを 30 ミリ秒まで低減します。これは、目的のターゲットまでまだ約 2.5 桁残っていることを意味します。「小規模な大気の乱流を克服するには、フェーズドアレイを非常に小さな要素に分割する必要があります。波長に応じた発光要素のサイズは 20 ～ 25 cm を超えてはなりません」とフィリップルービン氏は説明します。 - これは少なくとも 2,000 万のエミッターですが、この数字は私を怖がらせるものではありません。 AO システムでのフィードバックには、探査機、母船、大気中の両方で多くの基準源 (ビーコン) を使用する予定です。さらに、ターゲットに向かう探査機を追跡します。また、到着時に探査機からの信号を受信する際に、アレイの位相を調整するためのブイとして星を使用したいと考えていますが、確実に探査機を追跡するつもりです。」

到着

しかしその後、探査機はアルファ・ケンタウリ星系に到着し、その星系と惑星（存在する場合）の周囲を撮影しました。この情報は何らかの方法で地球に送信される必要があり、探査機のレーザー送信機の出力は数ワットに制限されています。そして5年後、この弱い信号は地球上で受信され、星を背景放射線から隔離する必要があります。プロジェクトの著者らによると、探査機は帆がフレネルレンズに変わり、探査機の信号を地球の方向に集中させるような方法で目標に向かって操縦するという。理想的な焦点と理想的な配向を備えた理想的なレンズは、1 W の信号を 10 13 W の等方性等価物に増幅すると推定されます。しかし、この信号を、星からのはるかに強力な (13 ～ 14 桁も!) 放射線を背景にしてどのように考慮できるのでしょうか? 「私たちのレーザーの線幅は非常に小さいため、星からの光は実際には非常に弱いです。細い線が背景を減らす重要な要素であるとルービン氏は言います。 - 薄膜回折素子に基づいて帆からフレネルレンズを作成するというアイデアは非常に複雑で、これを行う最善の方法を正確に理解するには多くの予備作業が必要です。実はこの点は、私たちのプロジェクト計画の主要な点の 1 つです。」

星間飛行は数世紀の問題ではなく、数十年かかる

ユーリ・ミルナー ,
ロシアの実業家で慈善家、
ブレークスルー・イニシアチブの創設者:

過去 15 年間にわたり、電子部品の小型化、新世代の材料の創出、そしてコストの削減とレーザー出力の増加という 3 つの技術分野で、革命的とも言える重要な進歩が起こりました。これら 3 つの傾向を組み合わせると、超小型衛星をほぼ相対論的な速度まで加速できる理論的な可能性が生まれます。第 1 段階 (5 ～ 10 年) では、このプロジェクトの実現可能性を理解するために、より詳細な科学的および工学的研究を実施する予定です。プロジェクトの Web サイトには、約 20 件の重大な技術的問題のリストがあり、それらを解決しないと先に進むことができません。これは最終的なリストではありませんが、学術会議の意見に基づいて、プロジェクトの第 1 段階には十分な動機があると考えられます。スターセイルプロジェクトが専門家からの深刻な批判にさらされていることは承知していますが、一部の批判的な専門家の立場は、私たちが実際に提案しているものを完全に正確に理解しているわけではないと思います。私たちは別の星への飛行に資金を提供しているのではなく、むしろ一般的な方向でのみ星間探査機のアイデアに関連する現実的な多目的開発に資金を提供しています。これらの技術は、太陽系内での飛行と危険な小惑星からの保護の両方に使用されます。しかし、過去 10 ～ 20 年の技術開発により、おそらくそのようなプロジェクトの実施は、多くの人が想定していたような数世紀の問題ではなく、むしろ数十年かかるという意味で、星間飛行などの野心的な戦略目標を設定することは正当化されているように思えます。

一方、総口径 1 キロメートルの発光器と放射線受信器のフェーズドアレイは、数十パーセクの距離から系外惑星を見ることができる機器です。波長可変受信機を使用すると、系外惑星の大気の組成を決定できます。この場合、そもそもプローブが必要なのでしょうか? 「確かに、フェーズドアレイを非常に大きな望遠鏡として使用すると、天文学に新たな可能性が広がります。しかし、カメラや他のセンサーに加えて、長期的なプログラムとして探査機に赤外分光計を追加する予定だとルービン氏は付け加えた。私たちはカリフォルニア大学サンタバーバラ校に素晴らしいフォトニクスグループを擁しており、それがコラボレーションの一環となっています。」

しかし、いずれにせよ、ルービン氏によると、最初の飛行は太陽系内で行われる予定だという。同様の小さなものをお送りすることもできます（ ウェハスケール、つまりチップ上で）従来のロケットで探査し、同じ技術を使用して地球や惑星、太陽系の衛星を研究します。」

編集者は、記事の作成に協力してくれた新聞「トロイツキー・オプション - サイエンス」とその編集長ボリス・スターンに感謝します。

最近、専門家が最後に議論するのは、宇宙船での星間旅行です。そして、ここで重要なのは、このテーマが何世紀にもわたって詳細に議論されてきたため、このトピックが危機に瀕しているということではありません（ただし、これらの詳細はSFの領域からのものでした）。また、重要なのは、星間飛行の必要性がなくなり、さまざまな信号の助けを借りてのみ地球外文明と通信するようになるということではありません。他の世界への旅行に代わる信号はありません。「百回聞くより一度見たほうが良い」。信号は、物質、有形物、動植物の実際の代表を私たちに提供しません。信号を使用しても、技術的にまだ準備ができていない文明との接触を確立することはできません。宇宙輸送をマスターできなければ、宇宙生活の他の側面が取り残されることになると指摘できます。では、なぜこの問題が現在、専門家によって実際的な方法で検討されていないのでしょうか? この質問に対する答えは非常に簡単です。私たちはまだそのようなフライトの準備ができていません。この「今のところ」は何百年も続くかもしれませんが、将来の科学技術の発展を予測するときは非常に間違いやすいものです。

星間旅行に関するこのような不利な状況にもかかわらず、問題自体をよく理解することは理にかなっています。私たちが何百万年も航海を続けることを望まないのであれば（これはばかげていますが）、船の速度を高める必要があります。光速を超える速度は不可能であり、船の光速も非現実的です。したがって、さまざまな推定値がありますが、それらは光速の 10% の速度で動作します。デシライトといいます。センチリライトの速度は光の速度の 100 倍遅いです。

宇宙旅行中の時間の経過の問題は広く議論されています。時間が大幅に遅くなります。したがって、私たちから約3万光年の距離にある銀河の中心には21年で到達でき、最も近い銀河であるアンドロメダ星雲にも28年で到達できます。飛行の開始時に宇宙船はしばらく加速し、着陸前にそれに応じて減速する必要があります。これらの各期間は数年にわたる場合があります。放棄された惑星では、当然のことながら時間の経過は遅くなりません。したがって、地球人がアンドロメダ星雲に往復する旅の間に、地球上では 300 万年以上が経過することになります。これは非常に SF を彷彿とさせますが、これはまさに A. アインシュタインの相対性理論に基づく数字であり、厳密に科学的な結果です。

ロケットがデシライトまたはセンチライトの速度に達するために必要な性能 (その能力) を推定するのは非常に簡単です。質量 M の燃料が燃え尽きた後に到達するロケット V の速度は、ロケット M の質量とロケットの作動物質 W の射出速度の両方に依存します。この依存性は次の式で表されます。

燃料は同じロケットに積む必要があるため、ロケットの質量を増やさずに燃料の質量を増やすことはできません。確かに、ロケットは途中で宇宙で燃料を補給することもできますが、この可能性については後で考慮します。

ロケットが軽いほど、高速まで加速するのが容易になることは明らかです。ロケットに大量の燃料を搭載する必要があるため、ロケットを希望どおりに軽くすることはできません。解決策は 1 つだけあり、エネルギー生成の点で非常に効果的な燃料を探すことです。当然のことながら、私たちは熱核燃料についてしか話すことができません。より効率的な燃料はまだ知られていませんが、それは確かに存在します。人は、現在持っているものから前進することを余儀なくされます。したがって、前世紀には、蒸気機関を使用して月に旅行するプロジェクトが非常に真剣に議論されました。しかし、ロケットの話に戻りましょう。ウランを燃料として使用しても、ロケットの速度は秒速 1,300 km までしか到達できないことが判明しました。地球上の基準からすると、これは非常に速い速度ですが、光の速度の 23 分の 1 です。熱核燃料を使用すると（核分裂ではなく合成される場合）、この速度をいくらか高めることができます。しかし、それでもデシライト速度に達することはできません。

このタスクが技術的にどれほど複雑であるかを示すために、例を挙げてみましょう。質量1グラムごとに300万ワットの電力がなければなりません。この場合、ロケットの加速度は地球の加速度と同じになります。この値を実際に利用可能な値と比較してみましょう。したがって、重量 800 トンの潜水艦は、原子力エンジンを使用して 1,500 万ワットの出力を発生します。このパワーを 5 グラムのエンジンで開発する必要があります。これには、移動するロケットのすべてのコンポーネント (エンジンだけでなく) が含まれる必要があります。

SF作家だけでなく科学者によっても書かれた光子ロケットは、明らかに星間飛行の任務に対処できない。

少し前に、星間旅行のための推進力を生み出すという問題に対する新しい解決策が提案されました。燃料を地球上の自宅でロケットに積むのではなく、必要に応じて宇宙に直接持ち込むことが提案されている。このような燃料は、星間空間に含まれる水素である可能性があります。水素原子核は強制的に熱核反応を起こすことができ、大量の燃料供給でロケットに過負荷をかけることなく必要な出力を発生させることができます。この場合、リザーブはまったく必要ありません。ロケットは周囲の宇宙から星間水素を吸い込んで利用し、使用済みの作動物質を吐き出します。このプロジェクトのすべては素晴らしいことですが、「しかし」が 1 つあります。それは、星間水素の密度が非常に低く、1 立方センチメートルあたり約 1 個の水素原子しか存在しないことです。これは最も深い真空であり、最も独創的な真空ポンプを使っても地球上では決して達成できないものです。必要な量の水素を収集するには、ロケットの周囲の膨大な量の水素を濾過する必要があります。計算によると、ロケットが燃料を供給するには、最大 700 キロメートル離れた周囲の地域から水素を捕捉する必要があります。これが技術的にどのように実現できるかは不明です。この空間全体から水素をすくい上げるためには、ロケットにどのようなブレードを取り付ける必要があるのでしょうか? さらに、星間水素の密度は数千分の1になる可能性があることを念頭に置く必要があります。一方？この点についてもアイデアがあります。その 1 つは、中性水素を荷電粒子 (イオン) に変換する必要があり、電場を使用してロケットに吸い込むことができるということです。しかし、それは単なるアイデアです。これらすべてを実際にどのように実装するかはまったく不明です。

したがって、原理的には星間船を作ることは可能ですが（これを妨げる自然法則はありません）、実際にはまだそれを行う準備ができていません。

私たちの時代では、私たちに最も近い他の星の惑星に到達するという任務を備えた自動宇宙ステーションを作成することがより現実的です。このようなプロジェクトは、タリンのシンポジウムで M.Ya 氏によって発表されました。マロフと国連ザキロフ。以前は国連によって実施されました。ザキロフ氏の計算では、科学機器を搭載したコンテナを最も近い恒星の一つに打ち上げることが可能であることが示されている。これには約 40 ～ 50 年かかるはずです。このプロジェクトには 5 段ロケットの作成が含まれます。この場合、最初の 2 つのステージは、ロケットが光速の 40% の速度まで加速する間、第 1 段階で動作するように設計されています。さらに 2 つのステージも、ロケットが目標に近づくときにブレーキをかけるように設計されています。このような高速度では、ロケットの「制動距離」が非常に長いことに留意する必要があります。ロケットの制動時間は、加速時間と同様に 1 ～ 2 年です。ロケットの第 5 段は、自動ステーションの操縦と確実な着陸のために飛行の最終段階で使用される予定です。

基本的に新しくて非常に興味深いのは、すべての燃料を一度にステーションに搭載するのではなく、ロケットの第 1 段を使用して宇宙で燃料を補給した後で、というプロジェクトの作成者の提案です。一見すると、これは奇妙に思えるかもしれません - 結局のところ、このためにはロケットの後に（あるいはむしろそれと同時に）特別なタンカーを送る必要があります。これによりどのようなメリットが得られるのでしょうか? しかし、それは可能であることが分かりました。宇宙で燃料を補給しない場合、ロケットシステムの初期質量をほぼ 10 倍に増やす必要があることがわかりました。したがって、特別な「給油装置」の作成に関連するコストにもかかわらず、このゲームにはろうそくの価値があります。この場合、システム全体が非常に現実的になります。したがって、機器を搭載したコンテナの質量（ペイロード）は約 450 キログラムになります。ロケットシステムの質量は約 3000 トンですが、このようなロケットは月探査プログラムの実施中にすでに習得されているため、これは非常に現実的です。質量の内訳は2780トン、293トン、44トン、8トン、3トンの5段階となります。

開発されたプロジェクトの実装は簡単ではなく、費用もかかります。使用済みトリチウムを使用するという別のオプションも可能です。しかし、この問題の技術的な側面は再び完全に不明確であり、間違いなく簡単ではありません。

このような探査機は宇宙で何をすべきでしょうか? そこに設置された装置により、星間物質、惑星の位置、およびそれらからの物理的状態を研究することが可能になるはずです。探査機は、地球外文明からの信号の検出、分析、加入者との通信などを可能にする必要があります。つまり、宇宙の自動探査機が行うべきすべてのことを行う必要があります。つまり、探査機は「すべての主要なタイプ」に従事する必要があります。宇宙科学の「これらの言葉は探査機研究者ブレイスウェルのものです。

私たちは本当に太陽系の外の未知の惑星に到達できるのでしょうか？どうしてそんなことが可能なのでしょうか？

もちろんSF作家や映画製作者は素晴らしく、良い仕事をした。あなたは、人々が宇宙の最果てを征服するというカラフルな物語を本当に信じたいのです。残念ながら、この状況が現実になるまでには、多くの制限を克服する必要があります。たとえば、現在私たちが目にしている物理法則です。

しかし！近年、いくつかのボランティア組織や民間資金による組織（タウ・ゼロ財団、プロジェクト・イカロス、プロジェクト・ブレークスルー・スターショット）が出現し、それぞれが恒星間飛行のための輸送手段を開発し、人類を宇宙征服に近づけることを目標としている。彼らの成功への希望と信念は、たとえばプロキシマ・ケンタウリ星の周りを地球サイズの惑星が周回するなど、前向きなニュースによって強化されます。

星間宇宙船の作成は、11月にシドニーで開催されるBBCフューチャー・ワールド・サミット「世界を変えるアイデア」での議題の1つとなる。人類は他の銀河に旅行できるでしょうか? もしそうなら、そのためにはどのような種類の宇宙船が必要になるでしょうか?

どこに行けばいいですか？

飛ぶ価値のない場所はどこですか？宇宙には地球上の砂粒よりも多くの星の数があり、その数は約 70 セクスティリオン (7 の後に 0 が 22 個あることを意味します) であり、科学者らはそのうちの 10 億個が、いわゆる「ゴルディロックスゾーン」の軌道上に 1 ～ 3 個の惑星を持っていると推定しています。：寒すぎず、暑すぎず。ちょうどいい。

当初から現在に至るまで、最初の星間飛行の最良の候補は私たちの最も近い隣人である三連星系アルファ・ケンタウリでした。地球から 4.37 光年離れたところにあります。今年、ヨーロッパ南天天文台の天文学者たちは、この星座の赤色矮星プロキシマ・ケンタウリを周回する地球サイズの惑星を発見した。プロキシマ b と名付けられたこの惑星は、質量が地球の少なくとも 1.3 倍で、恒星の周りを公転する周期は非常に短く、地球日数はわずか 11 日です。しかしそれでも、このニュースは天文学者や系外惑星探求者を非常に興奮させた。なぜなら、プロキシマbの温度状況は液体の水の存在に適しており、これは居住可能性の可能性にとって重大なプラスだからである。

しかし、欠点もあります。プロキシマ b に大気があるかどうかは不明で、プロキシマケンタウリに近い (水星よりも太陽に近い) ことを考えると、恒星プラズマの放出や放射線にさらされる可能性が高いです。そして、潮汐力によって非常に固定されているため、片側が常に星に面しています。もちろん、これは私たちの昼と夜に対する考え方を完全に変える可能性があります。

そしてどうやってそこに到達するのでしょうか？

これは64兆ドルの問題です。現代のテクノロジーが開発を可能にする最高速度でも、プロキシマ B からは 1 万 8,000 年も離れています。そして、ゴールに到達すると、私たちはそこで会うことになる可能性が高いです...すでに新しい惑星に植民地化し、すべての栄光を自分たちで手に入れた地球上の私たちの子孫です。そのため、深い頭脳と深い資金を持った人々は、広大な距離をより速く横断する方法を見つけるという野心的な課題を自らに課します。

ブレークスルー・スターショットは、ロシアの億万長者ユーリ・ミルナーが資金提供した1億ドルの宇宙プロジェクトだ。画期的なスターショットは、強力な地上レーザーによって推進される光帆を備えた小型の無人探査機の作成に焦点を当てました。そのアイデアは、軽い帆を備えたちょうど十分な重さ (かろうじて 1 グラム) の宇宙船を、地球からの強力な光線によって定期的に光の速度の約 5 分の 1 まで加速できるというものです。この速度でいけば、ナノプローブは約20年以内にアルファ・ケンタウリに到達することになる。

ブレークスルー・スターショット・プロジェクトの開発者らは、小型宇宙探査機にはカメラ、スラスター、電源、通信、ナビゲーション機器を搭載する必要があるため、あらゆる技術の小型化に期待している。すべては到着時にコミュニケーションをとるためです。「ほら、私はここにいるよ。しかし、彼女はまったく回転しません。」ミラー氏は、これがうまく機能し、星間旅行のより複雑な次の段階である人類旅行の基礎が築かれることを期待している。

ワープエンジンについてはどうですか？

そう、スタートレックシリーズでは、ワープエンジンをオンにして光速より速く飛行するということはすべて非常にシンプルに見えます。しかし、物理法則について私たちが現在知っていることはすべて、光速以上、あるいは光速と同等の速度で移動することは不可能であることを示しています。しかし、科学者たちは諦めていません。NASA は、サイエンスフィクションの別のエキサイティングなエンジンに触発され、NASA 進化型キセノンスラスター (略称 NEXT) プロジェクトを立ち上げました。これは、たった 1 つの部分を使って宇宙船を 145,000 km/h の速度まで加速できるイオンエンジンです。従来のロケット用の燃料。

しかし、そのような速度でさえ、私たちは人間が生きているうちに太陽系から遠くまで飛ぶことはできません。私たちが時空の扱い方を発見するまでは、星間旅行は非常に遅くなるでしょう。おそらく、銀河放浪者たちが星間宇宙船に乗って過ごす時間を、A地点からB地点への「宇宙バス」に乗る時間としてではなく、単なる生活として捉える時期が来ているのかもしれない。

私たちは星間旅行をどうやって生き延びるのでしょうか？

もちろん、ワープエンジンやイオンエンジンは非常に優れていますが、星間旅行者が太陽系を出る前に飢え、寒さ、脱水症状、酸素不足で死亡してしまったら、これらはほとんど役に立ちません。研究者のレイチェル・アームストロング氏は、星間人類のための真のエコシステムの構築を考える時期が来たと主張しています。

「私たちは産業的な観点から現実の生態学的観点に移行しつつあります」とアームストロング氏は言います。

英国のニューカッスル大学で実験建築を教えるアームストロング教授は、「ワールド化」という概念について、「それは単なる物体のデザインではなく、生活空間に関するものです」と述べています。今日、宇宙船やステーションの中はすべてが無菌で、まるで産業施設のように見えます。アームストロング氏は、代わりに宇宙船の環境的側面、つまり船内で栽培できる植物や持ち運べる土壌の種類について考えるべきだと考えています。将来の宇宙船は、今日の冷たい金属製の箱ではなく、有機生命体で満たされた巨大なバイオームのように見えるだろうと彼女は示唆しています。

ずっと寝てられませんか？

もちろん、冷凍睡眠と冬眠は、人間の寿命よりもはるかに長い旅の間、どうやって人々を生かしておくかという、かなり不快な問題に対する良い解決策です。少なくとも映画ではそうやってる。そして、世界は低温楽観主義者でいっぱいです。アルコー延命財団は、私たちの子孫が安全に人間を解凍し、現在不治の病を取り除く方法を学んでくれることを望んでいる多くの人々の遺体と頭部を冷凍保存していますが、現時点ではそのような技術はありません。存在する。

『インターステラー』のような映画や、ニール・スティーブンソンの『セブンブズ』のような本では、食べたり飲んだり呼吸したりする必要がないため、最長の飛行でも生き残ることができる冷凍胚を宇宙に送るというアイデアが浮上している。しかし、これは「鶏が先か、卵が先か」の問題を引き起こします。つまり、意識のない年齢のこの初期の人類の世話を誰かがしなければならないということです。

それで、これはすべて本当ですか？

「人類の誕生以来、私たちは星に目を向け、希望と恐怖、心配と夢を星に向けてきました」とレイチェル・アームストロングは言います.

Breakthrough Starshot のような新しいエンジニアリングプロジェクトの立ち上げにより、「夢は本当の実験になります」。

私たちの銀河系だけでも、星系間の距離は想像を絶するほど広大です。もし宇宙から宇宙人が本当に地球を訪れるとしたら、彼らの技術開発レベルは現在の地球レベルの100倍になるはずだ。

数光年離れたところ

星間の距離を示すために、天文学者は「光年」という概念を導入しました。光の速度は宇宙最速の秒速30万キロ！

私たちの銀河系の幅は10万光年です。これほど長い距離を移動するには、他の惑星から来た宇宙人は、光速と同等、あるいはそれを超える速度の宇宙船を建造する必要がある。

科学者は、物質は光の速度より速く動くことはできないと信じています。しかし、以前は超音速の開発は不可能だと考えられていましたが、1947 年にベル X-1 モデル航空機が音速の壁を突破することに成功しました。

おそらく将来、人類が宇宙の物理法則についてさらに多くの知識を蓄積したとき、地球人は光の速度、さらにはそれ以上の速度で移動する宇宙船を建造できるようになるでしょう。

グレートジャーニー

たとえ宇宙人が光の速さで宇宙を旅できるとしても、その旅には何年もかかるだろう。平均寿命が80歳の地球人にとって、これは不可能だろう。しかし、生き物にはそれぞれ独自のライフサイクルがあります。たとえば、米国カリフォルニア州には、すでに樹齢 5,000 年のイガマツが存在します。

宇宙人が何年生きられるか誰にも分かりません。たぶん数千？そして、数百年続く星間飛行は彼らにとって一般的です。

最短経路

おそらく宇宙人は宇宙空間、つまり重力の「穴」、つまり重力によって形成される空間の歪みを通る近道を見つけたのだろう。宇宙のそのような場所は、宇宙の異なる端にある天体間の最短経路である一種の橋になる可能性があります。

星間旅行は夢物語から現実的なものに変わるのでしょうか?

世界中の科学者は、人類は宇宙探査をますます進めており、新たな発見や技術が登場していると述べています。しかし、人々は依然として星間飛行について夢を見ることしかできません。しかし、この夢はそれほど達成不可能で非現実的なものなのでしょうか？人類は現在どのような状況にあり、将来はどのような展望を持っているのでしょうか?

専門家によれば、進歩が停滞しなければ、1～2世紀以内に人類はその夢を実現できるだろうという。かつて、超強力なケプラー望遠鏡により、天文学者は生命の発生が可能な系外惑星を 54 個発見することができ、現在ではそのような惑星の存在がすでに 1028 個確認されています。これらの惑星は、太陽系の外側の恒星を周回していますが、中心星から非常に離れているため、その表面には液体の水が維持できます。

しかし、最も近い惑星系までの距離が非常に遠いため、宇宙には人類だけなのかという主要な疑問に対する答えを得ることは依然として不可能です。地球から 100 光年以下の距離にある多数の系外惑星と、それらが生み出す膨大な科学的関心により、私たちは星間旅行という概念をまったく異なる観点から見ることを余儀なくされています。

他の惑星への飛行は、新しい技術の開発と、そのような遠い目標を達成するために必要な方法の選択にかかっています。その間、選択はまだ行われていません。

地球人が信じられないほど広大な宇宙の距離を比較的短期間で克服できるようにするには、エンジニアと宇宙学者は根本的に新しいエンジンを作成する必要があります。銀河間飛行について話すのは時期尚早ですが、人類は地球と太陽系が位置する銀河である天の川を探索する可能性があります。

天の川銀河には約 2,000 ～ 4,000 億の星があり、その周りを惑星が公転しています。太陽に最も近い星はケンタウリ座アルファ星です。そこまでの距離は約40兆キロメートル、つまり4.3光年です。

従来のエンジンを搭載したロケットは、約 4 万年飛行しなければなりません。ツィオルコフスキーの公式を使用すると、ロケット燃料でジェットエンジンを備えた宇宙船を光速の 10% の速度まで加速するには、地球全体で利用できるよりも多くの燃料が必要であると計算するのは簡単です。したがって、現代のテクノロジーを使った宇宙ミッションについて語ることは全くの馬鹿げています。

科学者らによると、将来の宇宙船は熱核ロケットエンジンを使って飛行できるようになるという。熱核融合反応は、化学燃焼プロセスよりも平均して単位質量あたりほぼ 100 万倍のエネルギーを生成できます。

そのため、1970 年にエンジニアのグループが科学者と協力して、熱核推進システムを備えた巨大な星間船のプロジェクトを開発しました。無人宇宙船ダイダロスにはパルス熱核エンジンが搭載されるはずだった。小さな粒子が燃焼室に投げ込まれ、強力な電子ビームによって点火されることになっていました。熱核反応の生成物としてエンジンノズルから放出されるプラズマは、船に牽引力を与えます。

ダイダロスは6光年離れたバーナードの星に飛ぶはずだと考えられていた。巨大宇宙船なら50年以内に到達するだろう。そしてプロジェクトは実行されませんでしたが、今日に至るまでこれ以上現実的な技術プロジェクトはありません。

星間船を作る技術のもう一つの方向性は、ソーラーセイルです。ソーラーセイルの使用は、今日、宇宙船にとって最も有望かつ現実的な選択肢であると考えられています。ソーラーヨットの利点は、船上に燃料を必要としないことです。これは、他の宇宙船よりも積載量がはるかに大きいことを意味します。現在、太陽風圧を船の主なエネルギー源とする星間探査機を建造することがすでに可能になっています。

惑星間飛行の開発意図の真剣さは、NASA の主要な科学研究所の 1 つで 2010 年以来開発されてきたこのプロジェクトによって証明されています。科学者たちは、今後100年以内に他の星系への有人飛行を準備するプロジェクトに取り組んでいます。

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