Yıldızlararası uçuşlar. Yıldızlararası uçuşlar Dünya yıldızlararası uçuşuyla iletişim

12 Nisan 2016'da ünlü İngiliz fizikçi Stephen Hawking ile Rus iş adamı ve hayırsever Yuri Milner, projenin finansmanı için 100 milyon dolar tahsis edildiğini duyurdular. Çığır Açan Yıldız Atışı. Projenin amacı, Alpha Centauri'ye yıldızlararası uçuş yapabilecek uzay aracı yaratmaya yönelik teknolojiler geliştirmekti.

Binlerce bilim kurgu romanı, gezegenimizin yörüngesinden (daha az sıklıkla Dünya yüzeyinden) yıldızlararası uçuşa ayrılan, küçük (veya büyük) bir şehir büyüklüğünde dev foton yıldız gemilerini anlatır. Ancak projenin yazarlarına göre, Çığır Açan Yıldız Atışı, her şey tamamen farklı olacak: Önemli bir günde, bir yılın iki bin, bir veya iki değil, tırnak büyüklüğünde ve 1 gram ağırlığında yüzlerce ve binlerce küçük uzay gemisi en yakın yıldızlardan biri olan Alpha Centauri'ye fırlatılacak. Ve her biri, uzay gemisini giderek artan bir hızla ileriye, yıldızlara taşıyacak 16 m 2 alana sahip ince bir güneş yelkenine sahip olacak.

"Yıldızlara Vuruldu"

Projenin temeli Çığır Açan Yıldız Atışı UC Santa Barbara fizik profesörü Philip Lubin'in "Yıldızlararası Uçuş Planı" başlıklı bir makalesi vardı ( Yıldızlararası Uçuşa Giden Yol Haritası). Projenin belirtilen ana hedefi, yıldızlararası uçuşları gelecek nesil insanların ömrü boyunca, yani yüzyıllar değil, on yıllar içinde mümkün kılmaktır.

Programın resmi duyurusunun hemen ardından Yıldız atış Projenin yazarları, çeşitli alanlardaki bilim adamlarından ve teknik uzmanlardan gelen bir eleştiri dalgasına maruz kaldı. Eleştirel uzmanlar, program planında çok sayıda yanlış değerlendirmeye ve yalnızca "boş noktalara" dikkat çekti. Bazı yorumlar dikkate alındı ​​ve uçuş planı ilk yinelemede biraz ayarlandı.

Yani yıldızlararası sonda, elektronik modüle sahip bir uzay yelkenlisi olacak Yıldız Çipi 1 g ağırlığında, ağır hizmet kayışlarıyla 16 m2 alana, 100 nm kalınlığa ve 1 g kütleye sahip bir güneş yelkenine bağlı.Elbette Güneşimizin ışığı bile hızlanmaya yetmiyor yıldızlararası yolculuğun bin yıl sürmeyeceği hızlara o kadar hafif bir yapı. Bu nedenle projenin en önemli özelliği StarShot- Bu, yelkene odaklanan güçlü lazer ışınımının kullanıldığı hızlanmadır. Lubin, 50-100 GW lazer ışın gücüyle ivmenin yaklaşık 30.000 g olacağını ve birkaç dakika içinde sondanın ışığın %20'si hızına ulaşacağını tahmin ediyor. Alpha Centauri'ye uçuş yaklaşık 20 yıl sürecek.

Cevaplanmayan sorular: Bir eleştiri dalgası

Philip Lubin, makalesinde planın noktalarına ilişkin sayısal tahminler sunuyor ancak birçok bilim insanı ve uzman bu verilere oldukça eleştirel yaklaşıyor.

Tabii ki böyle iddialı bir proje geliştirmek Çığır Açan Yıldız Atışı Yıllar süren bir çalışma gerektiriyor ve 100 milyon dolar bu ölçekte bir iş için çok da büyük bir miktar değil. Bu özellikle aşamalı bir lazer yayıcı dizisi olan yer altyapısı için geçerlidir. Böyle bir kapasitenin (50-100 GW) kurulması devasa miktarda enerji gerektirecektir, yani yakınlarda en az bir düzine büyük enerji santralinin inşa edilmesi gerekecektir. Ek olarak, birkaç dakika içinde yayıcılardan büyük miktarda ısının uzaklaştırılması gerekecek ve bunun nasıl yapılacağı hala tamamen belirsiz. Projede cevaplanmamış sorular var Çığır Açan Yıldız Atışıçok büyük bir miktar, ancak şu ana kadar çalışma daha yeni başladı.

Yuri Milner, "Projemizin bilimsel konseyi, iki Nobel ödülü sahibi de dahil olmak üzere çeşitli ilgili alanlarda önde gelen uzmanları, bilim adamlarını ve mühendisleri içeriyor" diyor. - Ve bu projenin fizibilitesine ilişkin çok dengeli değerlendirmeler duydum. Bunu yaparken kesinlikle bilimsel konseyimizin tüm üyelerinin ortak uzmanlığına güveniyoruz, ancak aynı zamanda daha geniş bilimsel tartışmalara da açığız."

Yıldızlı yelkenlerin altında

Projenin en önemli detaylarından biri de güneş yelkeni. Orijinal versiyonda yelken alanı başlangıçta sadece 1 m2 idi ve bu nedenle lazer radyasyon alanındaki hızlanma sırasında ısınmaya dayanamıyordu. Yeni versiyonda 16 m2 alana sahip bir yelken kullanılıyor, bu nedenle termal rejim oldukça sert olmasına rağmen, ön tahminlere göre yelkeni eritmemeli veya tahrip etmemelidir. Philip Lubin'in kendisinin yazdığı gibi, yelkenin temeli olarak metalize kaplamaların değil, tamamen dielektrik çok katmanlı aynaların kullanılması planlanıyor: “Bu tür malzemeler, orta düzeyde bir yansıma katsayısı ve son derece düşük emilim ile karakterize edilir. Diyelim ki, fiber optiklere yönelik optik camlar, yüksek ışık akıları için tasarlandı ve 1 mikron kalınlık başına yaklaşık yirmi trilyonda bir emilime sahip." Dalga boyundan çok daha az olan 100 nm yelken kalınlığına sahip bir dielektrikten iyi bir yansıma katsayısı elde etmek kolay değildir. Ancak projenin yazarlarının, negatif kırılma indisine sahip tek meta malzeme katmanları gibi yeni yaklaşımlar kullanma konusunda bazı umutları var.

Güneş yelkeni

Projenin ana unsurlarından biri, 16 m2 alana ve yalnızca 1 g kütleye sahip bir güneş yelkenidir.Yelken malzemesi, gelen ışığın% 99,999'unu yansıtan çok katmanlı dielektrik aynalardır (ön hesaplamalara göre, bu 100 GW lazerlik radyasyon alanında yelkenin erimesini engellemeye yeterli olmalıdır). Yelkenin kalınlığını yansıyan ışığın dalga boyundan daha küçük yapmayı mümkün kılan daha umut verici bir yaklaşım, yelkenin temeli olarak negatif kırılma indisine sahip tek katmanlı bir meta malzeme kullanmaktır (böyle bir malzeme aynı zamanda nanoperforasyona sahiptir, bu da kütlesini daha da azaltır). İkinci seçenek, ışık kılavuzları için optik malzemeler gibi yüksek yansıma katsayısına sahip olmayan, ancak emme katsayısı düşük (10 −9) bir malzeme kullanmaktır.

Lubin, "Ayrıca, dielektrik aynalardan gelen yansımanın dar bir dalga boyu aralığına ayarlandığını ve prob hızlandıkça Doppler etkisinin dalga boyunu %20'den fazla değiştirdiğini de dikkate almalısınız" diyor. - Bunu dikkate aldık, böylece reflektör radyasyon bant genişliğinin yaklaşık yüzde yirmisine ayarlanacak. Biz böyle reflektörler tasarladık. Gerektiğinde daha büyük bant genişliklerine sahip reflektörler de mevcuttur.”

Lazer makinesi

Uzay gemisinin ana elektrik santrali yıldızlara uçmayacak - Dünya'da bulunacak. Bu, 1×1 km ölçülerinde yer tabanlı aşamalı bir lazer yayıcı dizisidir. Toplam lazer gücü 50 ila 100 GW arasında olmalıdır (bu, 10-20 Krasnoyarsk hidroelektrik santralinin gücüne eşdeğerdir). 1,06 μm dalga boyuna sahip radyasyonu tüm ızgaradan milyonlarca kilometreye kadar mesafelerde birkaç metre çapında bir noktaya odaklamak için fazlama (yani her bir yayıcıdaki fazların değiştirilmesi) kullanılması gerekiyor ( maksimum odaklama doğruluğu 10 −9 radyandır). Ancak bu tür bir odaklanma, ışını yaklaşık olarak yay saniyesi büyüklüğünde (10−5 radyan) bir noktaya kadar bulanıklaştıran türbülanslı atmosfer tarafından büyük ölçüde engellenir. Atmosferdeki bozulmaları telafi edecek uyarlanabilir optikler (AO) kullanılarak dört büyüklükte iyileştirmelerin elde edilmesi bekleniyor. Modern teleskoplardaki en iyi uyarlanabilir optik sistemler, bulanıklığı 30 miliyaysaniyeye düşürür; bu, amaçlanan hedefe hâlâ yaklaşık iki buçuk kat büyüklük kaldığı anlamına gelir. Philip Lubin, "Küçük ölçekli atmosferik türbülansın üstesinden gelmek için, aşamalı dizinin çok küçük öğelere bölünmesi gerekiyor; bizim dalga boyumuza göre yayan öğenin boyutu 20-25 cm'den fazla olmamalıdır" diye açıklıyor. - Bu en az 20 milyon yayıcı ama bu sayı beni korkutmuyor. AO sistemindeki geri bildirim için hem sondada, hem ana gemide hem de atmosferde birçok referans kaynağı (işaretçiler) kullanmayı planlıyoruz. Ayrıca sondayı hedefe giden yolda takip edeceğiz. Ayrıca yıldızları, varış üzerine sondadan sinyal alırken dizilimin aşamalarını ayarlamak için bir şamandıra olarak kullanmak istiyoruz, ancak emin olmak için sondayı takip edeceğiz."

Varış

Ancak daha sonra sonda Alpha Centauri sistemine ulaştı, sistemin çevresini ve (varsa) gezegeni fotoğrafladı. Bu bilginin bir şekilde Dünya'ya iletilmesi gerekiyor ve sondanın lazer vericisinin gücü birkaç watt ile sınırlı. Ve beş yıl sonra, yıldızları arka plandaki radyasyondan izole eden bu zayıf sinyalin Dünya'da alınması gerekiyor. Projenin yazarlarına göre, sonda hedefe öyle manevralar yapıyor ki, yelken bir Fresnel merceğe dönüşüyor ve sonda sinyalini Dünya yönünde odaklıyor. İdeal odaklama ve ideal yönelime sahip ideal bir merceğin, 1 W sinyali 10.13 W izotropik eşdeğere yükselttiği tahmin edilmektedir. Peki ama bu sinyali, yıldızdan gelen çok daha güçlü (13-14 büyüklük mertebesinde!) radyasyonun arka planında nasıl değerlendirebiliriz? "Yıldızdan gelen ışık aslında oldukça zayıf çünkü lazerimizin çizgi genişliği çok küçük. Lubin, dar bir çizginin arka planı azaltmada önemli bir faktör olduğunu söylüyor. - İnce film kırınımlı bir elemente dayanan bir yelkenden Fresnel merceği yapma fikri oldukça karmaşıktır ve bunun en iyi nasıl yapılacağını tam olarak anlamak için çok sayıda ön çalışma gerektirir. Bu nokta aslında proje planımızın ana noktalarından biri.”

Yıldızlararası uçuş yüzyılların değil, onyılların meselesidir

Yuri Milner ,
Rus işadamı ve hayırsever,
Çığır Açan Girişimlerin Kurucusu:

Geçtiğimiz 15 yılda, üç teknolojik alanda önemli, devrim niteliğinde ilerlemelerin gerçekleştiği söylenebilir: elektronik bileşenlerin minyatürleştirilmesi, yeni nesil malzemelerin oluşturulması ve ayrıca lazer gücünde maliyet düşüşü ve artış. Bu üç eğilimin birleşimi, bir nanosatellitin neredeyse göreceli hızlara kadar hızlandırılmasının teorik olasılığına yol açmaktadır. İlk aşamada (5-10 yıl) bu projenin ne kadar uygulanabilir olduğunu anlamak için daha derinlemesine bir bilimsel ve mühendislik çalışması yapmayı planlıyoruz. Proje web sitesinde, çözülmeden ilerleyemeyeceğimiz yaklaşık 20 ciddi teknik sorunun bir listesi bulunmaktadır. Bu kesin bir liste değil ancak bilim kurulunun görüşüne göre projenin ilk aşamasının yeterli motivasyona sahip olduğuna inanıyoruz. Yıldız yelkeni projesinin uzmanlardan ciddi eleştirilere maruz kaldığını biliyorum, ancak bazı eleştirel uzmanların pozisyonunun, gerçekte ne önerdiğimiz konusunda tam olarak doğru olmayan bir anlayışla ilişkili olduğunu düşünüyorum. Başka bir yıldıza uçuşu finanse etmiyoruz, daha ziyade yıldızlararası araştırma fikriyle ilgili yalnızca genel yönde gerçekçi, çok amaçlı gelişmeleri finanse ediyoruz. Bu teknolojiler hem güneş sistemindeki uçuşlarda hem de tehlikeli asteroitlerden korunmada kullanılacak. Ancak yıldızlararası uçuş gibi iddialı bir stratejik hedefin belirlenmesi, teknolojinin son 10-20 yıldaki gelişiminin muhtemelen böyle bir projenin uygulanmasını çoğu kişinin varsaydığı gibi yüzyıllar değil, on yıllar meselesi haline getirmesi anlamında haklı görünüyor.

Öte yandan, toplam açıklığı bir kilometre olan aşamalı bir dizi optik yayıcı/radyasyon alıcısı, onlarca parsek mesafeden ötegezegenleri görebilen bir araçtır. Ayarlanabilir dalga boyu alıcıları kullanılarak dış gezegenlerin atmosferinin bileşimi belirlenebilir. Bu durumda sondalara ihtiyaç var mı? "Elbette, aşamalı diziyi çok büyük bir teleskop olarak kullanmak astronomide yeni olasılıkların önünü açıyor. Ancak Lubin, kamera ve diğer sensörlere ek olarak uzun vadeli bir program olarak proba bir kızılötesi spektrometre eklemeyi planladığımızı ekliyor. UC Santa Barbara'da işbirliğinin bir parçası olan harika bir fotonik grubumuz var."

Ancak her halükarda Lubin'e göre ilk uçuşlar güneş sistemi içerisinde yapılacak: "Çok sayıda sonda gönderebildiğimiz için bu bize birçok farklı olasılık sunuyor. Benzer küçükleri de gönderebiliriz ( gofret ölçekli(yani bir çip üzerinde) geleneksel roketler üzerinde sondalar yapıyor ve aynı teknolojileri Dünya'yı veya güneş sistemindeki gezegenleri ve uydularını incelemek için kullanıyor."

Editörler, makalenin hazırlanmasındaki yardımlarından dolayı Troitsky Option - Science gazetesine ve onun baş editörü Boris Stern'e teşekkür ediyor.

Uzmanların bugünlerde tartıştığı son şey, uzay gemileriyle yıldızlararası yolculuktur. Ve buradaki mesele, yüzyıllardır ayrıntılı olarak tartışıldığı için (bu ayrıntılar bilim kurgu dünyasından olmasına rağmen) bu konunun dişleri gerginleştirmesi değil. Mesele şu ki, yıldızlararası uçuşlara olan ihtiyaç ortadan kalktı ve dünya dışı uygarlıklarla yalnızca çeşitli sinyaller yardımıyla iletişim kuracağız. Hiçbir sinyal başka dünyalara seyahatin yerini alamaz. "Yüz kez duymaktansa bir kez görmek daha iyidir." Sinyaller bize ne maddi, somut nesneler ne de fauna ve floranın gerçek temsilcilerini vermeyecektir. Sinyalleri kullanarak henüz teknolojik olarak hazır olmayan medeniyetlerle iletişim kuramayacağız. Eğer uzay taşımacılığında ustalaşamazsak, evrensel yaşamın geride kalacak diğer yönlerine işaret edebiliriz. Peki neden bu sorun artık uzmanlar tarafından pratik bir şekilde ele alınmıyor? Bu sorunun cevabı çok basit: Henüz bu tür uçuşlara hazır değiliz. Bilim ve teknolojinin geleceğe yönelik gelişimini tahmin ederken hata yapmak çok kolay olsa da, bu “şimdilik” yüzlerce yıl devam edebilir.

Yıldızlararası seyahatteki bu kadar olumsuz duruma rağmen, sorunun kendisine aşina olmak mantıklıdır. Milyonlarca yıl yollarda olmak istemiyorsak (ki bu çok saçma), o zaman geminin daha yüksek bir hıza ulaşmasını sağlamamız gerekiyor. Işık hızını aşan hız imkansızdır, bir gemi için ışığın hızı da gerçekçi değildir. Dolayısıyla farklı tahminlerle ışık hızının %10'u kadar bir hızla çalışırlar. Buna decilight denir. Santilight hızı, ışık hızından yüz kat daha yavaştır.

Uzay yolculuğu sırasında zamanın geçişi konusu geniş çapta tartışıldı. Zaman önemli ölçüde yavaşlar. Böylece bizden yaklaşık 30 bin ışıkyılı uzaklıkta bulunan Galaksinin çekirdeğine 21 yılda, hatta en yakın galaksi olan Andromeda Bulutsusu'na 28 yılda ulaşılabilmektedir. Uçuşun başlangıcında uzay aracının bir süre hızlanması ve inişten önce buna göre yavaşlaması gerekir. Bu zaman dilimlerinin her biri birkaç yıl olabilir. Terk edilmiş gezegende zamanın akışı doğal olarak yavaşlamıyor. Dolayısıyla dünyalıların Andromeda Bulutsusu'na gidiş-dönüş yolculukları sırasında Dünya'da 3 milyon yıldan fazla zaman geçecek. Her ne kadar bu çok bilim kurguyu anımsatsa da, bu tam olarak A. Einstein'ın görelilik teorisinden çıkan sayıdır, yani kesinlikle bilimsel bir sonuçtur.

Bir roketin desilight veya centilight hızına ulaşması için ne olması gerektiğini (yeteneklerini) tahmin etmek çok kolaydır. M kütleli yakıtın yanmasından sonra ulaştığı V roketinin hızı, hem M roketinin kütlesine hem de W roketinin çalışma maddesinin fırlatma hızına bağlıdır. Bu bağımlılık aşağıdaki formülle ifade edilir:

Roketin kütlesini artırmadan yakıtın kütlesini artıramayız çünkü yakıtın aynı rokete yüklenmesi gerekir. Doğru, rokete yolda, uzayda da yakıt ikmali yapılabilir, ancak bu olasılığı daha sonra dikkate alacağız.

Roket ne kadar hafif olursa onu yüksek hıza çıkarmanın o kadar kolay olacağı kesinlikle açıktır. Bir rokete büyük miktarda yakıt yükleme ihtiyacı, onun istenildiği kadar hafif yapılmasına izin vermez. Tek bir çıkış yolu var - enerji üretimi açısından çok etkili olacak bir yakıt aramak. Doğal olarak sadece termonükleer yakıttan bahsedebiliriz. Kesinlikle mevcut olmasına rağmen, henüz daha verimli bir yakıt bilmiyoruz. Kişi şu anda sahip olduğu şeyden devam etmek zorunda kalır. Bu nedenle geçtiğimiz yüzyılda Ay'a buhar motoruyla yolculuk yapılması projesi çok ciddi şekilde tartışıldı. Ama roketlere geri dönelim. Uranyumun yakıt olarak kullanılmasının bile roketin yalnızca 1.300 km/s hıza ulaşmasını sağlayabileceği ortaya çıktı. Dünya standartlarına göre bu çok yüksek bir hızdır, ancak ışık hızından 23 kat daha azdır. Termonükleer yakıtın kullanılması (çekirdeklerin parçalanmadığı, ancak sentezlendiği zaman) bu hızın bir miktar artmasına izin verecektir. Ancak yine de decilight hızına ulaşmak mümkün olmayacak.

Bu işin teknolojik açıdan ne kadar karmaşık olduğunu göstermek için bir örnek verelim. Her gram kütle için 3 milyon watt'lık bir güç olmalıdır. Bu durumda roketin ivmesi dünyanın ivmesinin büyüklüğüne eşit olacaktır. Bu değeri gerçekte mevcut olanla karşılaştıralım. Böylece nükleer motor kullanan 800 ton ağırlığındaki bir denizaltı, 15 milyon watt'lık bir güç geliştiriyor. Bu gücün 5 gram ağırlığındaki bir motor tarafından geliştirilmesine ihtiyacımız var. Bu, hareketli bir roketin (sadece motoru değil) tüm bileşenlerini içermelidir.

Sadece bilim kurgu yazarlarının değil bilim adamlarının da hakkında yazdığı foton roketlerinin yıldızlararası uçuş göreviyle baş edemediği açıktır.

Kısa bir süre önce yıldızlararası yolculuk için itici güç yaratma sorununa yeni bir çözüm önerildi. Rokete yakıtın evde, Dünya'da yüklenmemesi, gerektiği kadar doğrudan uzaya alınması öneriliyor. Bu tür yakıt, yıldızlararası uzayda bulunan hidrojen olabilir. Hidrojen çekirdekleri termonükleer reaksiyonlara girmeye zorlanabilir ve böylece roketi büyük miktarda yakıtla aşırı yüklemeden gerekli gücü geliştirebilir. Bu durumda hiçbir rezerve gerek yoktur. Roket, çevredeki uzaydan yıldızlararası hidrojeni emer, kullanır ve harcanan çalışma maddesini dışarı atar. Bu projedeki her şey harika olurdu ama bir "ama" var: yıldızlararası hidrojenin yoğunluğu çok düşük, her santimetreküpte yalnızca bir hidrojen atomu var. Bu, Dünya'daki en ustaca vakum pompalarıyla asla elde edemeyeceğimiz en derin vakumdur! Gerekli miktarda hidrojeni toplamak için roketin etrafındaki büyük hacimleri filtrelemek gerekiyor. Hesaplamalar, roketin kendisine yakıt sağlamak için çevredeki alandan 700 kilometreye kadar hidrojen yakalaması gerektiğini gösteriyor! Bunun teknik olarak nasıl yapılabileceği belirsizdir. Bir roketin tüm bu alandan hidrojen alabilmesi için ne tür bıçakların takılması gerekiyor? Ayrıca yıldızlararası hidrojenin yoğunluğunun binlerce kat daha az olabileceğini de aklımızda tutmalıyız. Halbuki? Bu konuda da fikirler var. Bunlardan biri, nötr hidrojenin elektrik yüklü parçacıklara (iyonlara) dönüştürülmesi gerektiği ve bunların elektrik alanları kullanılarak roketin içine çekilebileceğidir. Ama bu sadece bir fikir. Bütün bunların pratikte nasıl uygulanacağı tamamen belirsizdir.

Dolayısıyla prensipte yıldızlararası gemiler yaratmak mümkündür (hiçbir doğa kanunu bunu engellemez), ancak pratikte bunu yapmaya henüz hazır değiliz.

Bize en yakın diğer yıldızların gezegenlerine ulaşma görevi olan otomatik bir uzay istasyonu oluşturmak, zamanımızda daha gerçekçi. Böyle bir proje Tallinn Sempozyumu'nda M.Ya. Marov ve B.N. Zakirov. Daha önce B.N. Zakirov'un hesaplamaları, bilimsel ekipmanlarla dolu bir konteynerin en yakın yıldızlardan birine fırlatılmasının mümkün olduğunu gösteriyor. Bu yaklaşık 40-50 yıl sürecektir. Proje beş aşamalı bir roketin oluşturulmasını içeriyor. Bu durumda ilk iki aşama, roket ışık hızının %40'ı hıza çıkarken birinci aşamada çalışacak şekilde tasarlanıyor. Roketin hedefe yaklaşırken frenlenmesi için iki aşama daha tasarlandı. Bu kadar yüksek hızlarda roketin "fren mesafesinin" çok uzun olduğu unutulmamalıdır. Roketin hızlanma süresi gibi frenleme süresi de bir ila iki yıl olacak! Roketin beşinci aşamasının, uçuşun son aşamasında manevra yapmak ve otomatik istasyonun inişini sağlamak amacıyla kullanılması planlanıyor.

Temelde yeni ve çok ilginç olan, projenin yazarlarının tüm yakıtı istasyona bir kerede almama, ancak roketin ilk aşamasını uzayda yakıt ikmali yapmak için kullandıktan sonra önerisidir. İlk bakışta bu garip görünebilir - sonuçta bunun için roketin arkasına (veya daha doğrusu onunla aynı anda) özel bir tanker göndermemiz gerekecek. Bundan ne gibi faydalar mümkündür? Ancak bunun mümkün olduğu ortaya çıktı. Uzayda yakıt ikmali yapmazsanız, roket sisteminin başlangıç ​​​​kütlesini neredeyse on kat artırmanız gerekeceği ortaya çıktı! Dolayısıyla, özel bir "yakıt ikmali" yaratmanın getirdiği maliyetlere rağmen, oyun muma değer. Bu durumda tüm sistem oldukça gerçekçi hale gelir. Böylece, ekipman (yük) içeren konteynerin kütlesi yaklaşık 450 kilogram olacaktır; Roket sisteminin kütlesi yaklaşık 3000 ton olacak ve bu oldukça gerçekçi, çünkü bu tür roketler, ay keşif programının uygulanması sırasında zaten ustalaşmış durumda. Kütlenin beş aşamaya dağılımı şu şekilde sağlanmaktadır: 2780, 293, 44, 8 ve 3 ton.

Geliştirilen projenin uygulanması kolay ve pahalı değildir. Başka bir seçenek de mümkündür: Harcanmış trityum kullanın. Ancak konunun teknik tarafı yine tamamen belirsiz ve hiç şüphesiz kolay değil.

Böyle bir sonda uzayda ne yapmalı? Üzerine kurulan ekipman, yıldızlararası ortamı, gezegenlerin konumunu ve onlardan gelen fiziksel koşulları incelemeyi mümkün kılmalıdır. Sonda, dünya dışı uygarlıklardan gelen sinyalleri tespit etmeyi, bunları analiz etmeyi, abonelerle iletişim kurmayı vb. mümkün kılmalıdır. Yani, uzaydaki otomatik sondaların yapması gereken her şeyi yapmalı veya başka bir deyişle sonda, "tüm ana türlerle" meşgul olmalıdır. uzay bilimi" Bu sözler sonda araştırmacısı Bracewell'e ait.

Gerçekten güneş sisteminin ötesinde bilinmeyen gezegenlere ulaşabilecek miyiz? Bu nasıl mümkün olabilir?

Bilim kurgu yazarları ve film yapımcıları elbette harikalar, iyi iş çıkardılar. İnsanların uzayın en uzak köşelerini fethettiği renkli hikayelere gerçekten inanmak istiyorsunuz. Ne yazık ki bu tablo gerçeğe dönüşmeden önce birçok sınırlamanın üstesinden gelmemiz gerekecek. Örneğin şu anda gördüğümüz fizik yasaları.

Ancak! Son yıllarda, her biri yıldızlararası uçuşlar için ulaşım araçları yaratmayı ve insanlığı Evreni fethetmeye yaklaştırmayı amaçlayan çeşitli gönüllü ve özel olarak finanse edilen kuruluşlar ortaya çıktı (Tau Zero Vakfı, Project Icarus, Project Breakthrough Starshot). Başarıya olan umutları ve inançları, örneğin Proxima Centauri yıldızının etrafında dönen Dünya büyüklüğünde bir gezegen gibi olumlu haberlerle güçleniyor.

Yıldızlararası bir uzay aracının yaratılması, Kasım ayında Sidney'de yapılacak BBC Geleceğin Dünyası Zirvesi "Dünyayı değiştiren fikirler"in tartışma konularından biri olacak. İnsanoğlu diğer galaksilere seyahat edebilecek mi? Eğer öyleyse, bunun için ne tür uzay araçlarına ihtiyacımız olacak?

Nereye gitmeliyiz?

Nerede uçmaya değmez? Evrende, Dünya'daki kum tanelerinden daha fazla yıldız vardır - yaklaşık 70 sekstilyon (bu, yediden sonra 22 sıfırdır) - ve bilim adamları, milyarlarca tanesinin, "Goldilocks bölgesi" olarak adlandırılan yörüngede bir ila üç gezegene sahip olduğunu tahmin etmektedir. : Ne çok soğuğu var, ne de çok sıcağı. Tam kararında .

En başından beri, ilk yıldızlararası uçuş için en iyi aday, en yakın komşumuz olan üçlü yıldız sistemi Alpha Centauri olmuştur. Dünya'dan 4,37 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Bu yıl, Avrupa Güney Gözlemevi'ndeki gökbilimciler, takımyıldızın kırmızı cücesi Proxima Centauri'nin yörüngesinde dönen Dünya boyutunda bir gezegen keşfettiler. Proxima b adı verilen gezegen, Dünya'nın kütlesinin en az 1,3 katıdır ve yıldızının etrafında çok kısa bir yörünge periyoduna (sadece 11 Dünya günü) sahiptir. Ancak yine de bu haber gökbilimcileri ve ötegezegen avcılarını son derece heyecanlandırdı, çünkü Proxima b'nin sıcaklık rejimi sıvı suyun varlığına uygun ve bu olası yaşanabilirlik açısından ciddi bir artı.

Ancak dezavantajları da var: Proxima b'nin bir atmosferi olup olmadığını bilmiyoruz ve Proxima Centauri'ye (Merkür'den Güneş'e daha yakın) yakınlığı göz önüne alındığında, muhtemelen yıldız plazma emisyonlarına ve radyasyona maruz kalacaktır. Ve gelgit kuvvetleri tarafından o kadar kilitlenmiştir ki bir tarafı daima yıldıza dönüktür. Bu da elbette gece ve gündüze dair fikirlerimizi tamamen değiştirebilir.

Peki oraya nasıl gideceğiz?

Bu 64 trilyon dolarlık soru. Modern teknolojinin geliştirmemize izin verdiği maksimum hızda bile Proxima B'den 18 bin yıl uzaktayız. Ve hedefe ulaştığımızda, yeni gezegeni zaten kolonileştirmiş ve tüm ihtişamı kendilerine almış olan Dünya'daki torunlarımızla orada buluşacağımız ihtimali çok yüksek. Bu yüzden derin beyinler ve derin cepler kendilerine iddialı bir görev belirlediler: Geniş mesafeleri aşmanın daha hızlı bir yolunu bulmak.

Breakthrough Starshot, Rus milyarder Yuri Milner tarafından finanse edilen 100 milyon dolarlık bir uzay projesidir. Breakthrough Starshot, yer tabanlı güçlü bir lazerle hareket ettirilen hafif yelkenli küçük insansız sondalar yaratmaya odaklandı. Buradaki fikir, hafif bir yelkene sahip, yeterince ağırlığa (ancak 1 gram) sahip bir uzay aracının, Dünya'dan gelen güçlü bir ışık huzmesi tarafından düzenli olarak ışık hızının yaklaşık beşte biri kadar hızlandırılabilmesidir. Bu hızla nanoproblar yaklaşık 20 yıl içinde Alpha Centauri'ye ulaşacak.

Breakthrough Starshot projesinin geliştiricileri tüm teknolojilerin minyatürleştirilmesine güveniyor çünkü minik uzay sondasının bir kamera, iticiler, güç kaynağı, iletişim ve navigasyon ekipmanı taşıması gerekiyor. Hepsi vardıklarında iletişim kurmak için: “Bak, ben buradayım. Ama hiç dönmüyor." Miller bunun işe yarayacağını ve yıldızlararası yolculuğun bir sonraki, daha karmaşık aşaması olan insan yolculuğunun temelini oluşturacağını umuyor.

Peki ya warp motorları?

Evet, Star Trek serisinde her şey çok basit görünüyor: warp motorunu açın ve ışık hızından daha hızlı uçun. Ancak şu anda fizik yasaları hakkında bildiğimiz her şey bize ışık hızından daha hızlı, hatta ona eşit hızda seyahat etmenin imkansız olduğunu söylüyor. Ancak bilim insanları pes etmiyor: NASA, bilim kurgudaki başka bir heyecan verici motordan ilham aldı ve uzay aracını yalnızca bir fraksiyon kullanarak 145 bin km/saat hıza çıkarabilen bir iyon motoru olan NASA Evrimsel Xenon İticisi (kısaltılmış NEXT) projesini başlattı. Geleneksel bir roket için yakıt.

Ancak bu hızlarda bile güneş sisteminden bir insan ömrü kadar uzağa uçamayız. Uzay-zamanla nasıl çalışacağımızı bulana kadar yıldızlararası yolculuk çok çok yavaş olacak. Belki de galaktik gezginlerin yıldızlararası bir uzay gemisinde geçirecekleri zamanı, A noktasından B noktasına giden bir "uzay otobüsü" yolculuğu olarak değil, sadece yaşam olarak görmeye başlamanın zamanı gelmiştir.

Yıldızlararası yolculukta nasıl hayatta kalacağız?

Warp motorları ve iyon motorları elbette çok havalı, ancak yıldızlararası yolcularımız güneş sisteminden ayrılmadan önce açlıktan, soğuktan, dehidrasyondan veya oksijen eksikliğinden ölürse tüm bunların pek bir faydası olmayacak. Araştırmacı Rachel Armstrong, yıldızlararası insanlık için gerçek bir ekosistem yaratmayı düşünmemizin zamanının geldiğini savunuyor.

Armstrong, "Endüstriyel bir bakış açısından ekolojik bir gerçeklik vizyonuna geçiyoruz" diyor.

Birleşik Krallık'taki Newcastle Üniversitesi'nde deneysel mimarlık profesörü olan Armstrong, "dünya oluşturma" kavramı hakkında şunları söylüyor: "Bu sadece nesnenin tasarımıyla değil, yaşam alanıyla da ilgili." Bugün bir uzay gemisinin veya istasyonun içinde her şey steril ve endüstriyel bir tesise benziyor. Armstrong bunun yerine uzay gemilerinin çevresel yönlerini düşünmemiz gerektiğini düşünüyor: gemide yetiştirebileceğimiz bitkiler ve hatta yanımıza aldığımız toprak türleri. Gelecekte, uzay gemilerinin günümüzün soğuk metal kutularından ziyade, organik yaşamla dolu dev biyomlara benzeyeceğini öne sürüyor.

Yol boyunca uyuyamaz mıyız?

Soğuk uyku ve hazırda bekletme modu elbette oldukça hoş olmayan bir soruna iyi bir çözümdür: İnsan hayatından çok daha uzun süren bir yolculuk sırasında insanları nasıl hayatta tutabiliriz. En azından filmlerde böyle yapıyorlar. Ve dünya kriyo-iyimserlerle dolu: Alcor Yaşam Uzatma Vakfı, torunlarımızın insanları güvenli bir şekilde çözmeyi ve şu anda tedavi edilemeyen hastalıklardan kurtulmayı öğreneceğini ümit eden birçok kriyo-korunmuş cesedi ve insan kafasını tutuyor, ancak şu anda bu tür teknolojiler yok var olmak.

Interstellar gibi filmler ve Neal Stephenson'ın Seveneves'i gibi kitaplar, yemeye, içmeye veya nefes almaya ihtiyaç duymadıkları için en uzun uçuşta bile hayatta kalabilecek donmuş embriyoları uzaya gönderme fikrini ortaya attı. Ancak bu durum “tavuk ve yumurta” sorununu gündeme getiriyor: Birisinin bu yeni doğmakta olan insanlığa bilinçsiz bir yaşta bakması gerekiyor.

Peki bunların hepsi gerçek mi?

Rachel Armstrong, "İnsanlığın doğuşundan bu yana yıldızlara baktık ve umutlarımızı, korkularımızı, endişelerimizi ve hayallerimizi onlara yönelttik" diyor..

Breakthrough Starshot gibi yeni mühendislik projelerinin başlatılmasıyla "rüyalar gerçek bir deneye dönüşüyor."

Yalnızca bizim galaksimizde yıldız sistemleri arasındaki mesafeler hayal edilemeyecek kadar büyüktür. Uzaydan gelen uzaylılar gerçekten Dünya'yı ziyaret ederse, onların teknik gelişim düzeylerinin bizim dünyadaki mevcut seviyemizden yüz kat daha yüksek olması gerekir.

Birkaç ışık yılı uzakta

Yıldızlar arasındaki mesafeyi belirtmek için gökbilimciler “ışık yılı” kavramını ortaya attılar. Işığın hızı evrendeki en hızlısıdır: 300.000 km/s!

Galaksimizin genişliği 100.000 ışık yılıdır. Bu kadar büyük bir mesafeyi kat etmek için, diğer gezegenlerden gelen uzaylıların, hızı ışık hızına eşit, hatta onu aşan bir uzay gemisi inşa etmeleri gerekiyor.

Bilim adamları, maddi bir nesnenin ışık hızından daha hızlı hareket edemeyeceğine inanıyor. Ancak daha önce süpersonik hız geliştirmenin imkansız olduğuna inanıyorlardı ancak 1947'de Bell X-1 model uçak ses duvarını başarıyla aştı.

Belki gelecekte, insanlık Evrenin fiziksel yasaları hakkında daha fazla bilgi biriktirdiğinde, dünyalılar ışık hızında, hatta daha hızlı hareket edecek bir uzay gemisi inşa edebilecekler.

Büyük Yolculuklar

Uzaylılar uzayda ışık hızında seyahat edebilseler bile böyle bir yolculuk uzun yıllar alır. Yaşam beklentisi ortalama 80 yıl olan dünyalılar için bu imkansızdır. Ancak her canlı türünün kendine ait bir yaşam döngüsü vardır. Örneğin Kaliforniya, ABD'de halihazırda 5000 yaşında olan bristlecone çamları var.

Uzaylıların kaç yıl yaşadığını kim bilebilir? Belki birkaç bin? O halde yüzlerce yıl süren yıldızlararası uçuşlar onlar için yaygındır.

En kısa yollar

Uzaylıların uzayda kısayollar bulması muhtemeldir - yerçekimsel "delikler" veya yerçekiminin oluşturduğu uzay çarpıklıkları. Evrendeki bu tür yerler bir tür köprü haline gelebilir - Evrenin farklı uçlarında bulunan gök cisimleri arasındaki en kısa yollar.

Yıldızlararası yolculuk boş bir hayalden gerçek bir olasılığa dönüşebilir mi?

Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları, insanlığın uzay araştırmalarında giderek daha da ileri gittiğini, yeni keşiflerin ve teknolojilerin ortaya çıktığını söylüyor. Ancak insanlar hala yıldızlararası uçuşları yalnızca hayal edebiliyorlar. Peki bu rüya bu kadar ulaşılmaz ve gerçekçi değil mi? İnsanlığın bugün elinde ne var ve geleceğe dair beklentiler neler?

Uzmanlara göre ilerleme durmazsa bir veya iki yüzyıl içinde insanlık hayalini gerçekleştirebilecek. Ultra güçlü Kepler teleskopu bir zamanlar gökbilimcilerin yaşamın gelişmesinin mümkün olduğu 54 ötegezegen keşfetmesine olanak tanıdı ve bugün bu tür 1028 gezegenin varlığı zaten doğrulandı. Güneş sisteminin dışında bir yıldızın yörüngesinde dönen bu gezegenler, merkezdeki yıldızdan o kadar uzaktalar ki, yüzeylerinde sıvı su tutulabiliyor.

Ancak en yakın gezegen sistemlerine olan devasa mesafeler nedeniyle asıl sorunun - Evrende yalnızca insanlık mı olduğu - cevabını almak hala mümkün değil. Dünya'dan yüz veya daha az ışıkyılı uzaklıkta bulunan dış gezegenlerin çokluğu ve bunların yarattığı muazzam bilimsel ilgi, bizi yıldızlararası yolculuk fikrine tamamen farklı bir şekilde bakmaya zorluyor.

Diğer gezegenlere uçuş, yeni teknolojilerin geliştirilmesine ve bu kadar uzak bir hedefe ulaşmak için gerekli yöntemin seçimine bağlı olacaktır. Bu arada seçim henüz yapılmadı.

Dünyalıların inanılmaz derecede geniş kozmik mesafeleri nispeten kısa bir sürede aşabilmesi için mühendislerin ve kozmologların temelde yeni bir motor yaratması gerekecek. Galaksiler arası uçuşlardan bahsetmek için henüz çok erken ama insanlık, Dünya ve Güneş sisteminin de içinde bulunduğu galaksi olan Samanyolu'nu keşfedebilir.

Samanyolu Galaksisinde yaklaşık 200-400 milyar yıldız bulunur ve bunların etrafında gezegenler yörüngelerinde hareket eder. Güneş'e en yakın yıldız Alpha Centauri'dir. Ona olan mesafe yaklaşık kırk trilyon kilometre veya 4,3 ışıkyılıdır.

Geleneksel motorlu bir roketin yaklaşık 40 bin yıl boyunca ona uçması gerekecek! Tsiolkovsky'nin formülünü kullanarak, roket yakıtıyla çalışan jet motorlu bir uzay aracını ışık hızının% 10'u hıza çıkarmak için tüm Dünya'da mevcut olandan daha fazla yakıta ihtiyaç duyulduğunu hesaplamak kolaydır. Dolayısıyla modern teknolojilerle bir uzay görevinden bahsetmek tamamen saçmalıktır.

Bilim insanlarına göre geleceğin uzay gemileri termonükleer roket motoru kullanarak uçabilecek. Termonükleer füzyon reaksiyonu, birim kütle başına ortalama olarak kimyasal yanma işleminden neredeyse bir milyon kat daha fazla enerji üretebilir.

Bu nedenle 1970 yılında bir grup mühendis ve bilim adamları termonükleer itiş sistemine sahip dev bir yıldızlararası gemi projesi geliştirdiler. İnsansız uzay aracı Daedalus'un darbeli bir termonükleer motorla donatılması gerekiyordu. Küçük granüller yanma odasına atılacak ve güçlü elektron ışınlarının ışınlarıyla ateşlenecekti. Motor memesinden kaçan termonükleer reaksiyonun bir ürünü olan plazma, gemiye çekiş sağlar.

Daedalus'un, yolu altı ışıkyılı uzaklıkta olan Barnard yıldızına uçması gerektiği varsayıldı. Devasa bir uzay gemisi oraya 50 yıl içinde ulaşacak. Ve proje hayata geçirilmemiş olsa da bugüne kadar bundan daha gerçekçi bir teknik proje yok.

Yıldızlararası gemi yaratma teknolojisindeki bir başka yön de güneş yelkenidir. Güneş yelkeninin kullanılması bugün bir yıldız gemisi için en ümit verici ve gerçekçi seçenek olarak kabul edilmektedir. Güneş enerjili yelkenli teknenin avantajı yakıta ihtiyaç duymamasıdır, bu da taşıma yükünün diğer uzay araçlarına göre çok daha fazla olacağı anlamına gelir. Bugün bile, geminin ana enerji kaynağının güneş rüzgarı basıncı olacağı yıldızlararası bir sonda inşa etmek mümkün.

Gezegenler arası uçuş geliştirme niyetinin ciddiyeti, 2010 yılından bu yana NASA'nın ana bilimsel laboratuvarlarından birinde geliştirilen projeyle kanıtlanıyor. Bilim insanları önümüzdeki yüz yıl içinde diğer yıldız sistemlerine insanlı uçuşa hazırlanmak için bir proje üzerinde çalışıyor.