4 מושגי חללית שיכולים להיות מציאות בעתיד
Miscellanea / / November 14, 2021
אין קפיצות פנטסטיות לתוך תת-חלל ודחפים על-לומינליים - רק הפיתוחים המעשיים ביותר.
1. יתפוצץ
הקלטת וידאו: DrRhysy / YouTube
לכולנו יש לפחות מושג מעורפל עד כמה נשק גרעיני הרסני. נראה שהשימוש בדבר מסוכן כזה לא סביר שיוביל למשהו טוב.
אבל הפיזיקאים סטניסלב אולם ופרימן דייסון החליטוG. דייסון. פרויקט אוריון: הסיפור האמיתי של ספינת החלל האטומיתשאפשר להפנות את הכוח הזה גם לערוץ יצירתי. ובשנות ה-60, הם הציעו את הרעיון של כלי שיט בין-כוכבי שיטוס על ידי הנעת עצמה באמצעות פיצוצים גרעיניים מבוקרים.
ואכן, למה לשאת מכלי דלק ענקיים על פני מרחבי היקום, אם אתה יכול במקום זאת לקחת איתך מאה או שניים ראשי נפץ אטומיים?
הפרויקט קיבל את השם אוריון, או חללית המונעת על ידי גרעיני. עיקרון הפעולה של היחידה הוא כדלקמן.
ספינה משתלשלת במסלול, שמתכוונת לטוס לפאתי מערכת השמש או אפילו לכוכבים אחרים. ברגע הנכון הוא משחרר פצצת מימן אי שם מאה מטרים מאחוריו, שמתפוצצת ומכוונת את המטוס קדימה בגל הלם. כשמומנטום הדחיפה מתחיל לרדת, הפצצה הבאה נורה, ואז עוד אחת ועוד אחת. זה הרבה יותר יעיל, אתה יודע, מאשר נדוש לטוס בטיל.
הרעיון עצמו היה נהדר. אבל ל"פיצוץ", כפי שכונתה הפיתוח, היו בעיות רבות שלא ניתן היה לפתור בשלב זה בהתפתחות המדע והטכנולוגיה. לא היה ברור כיצד להגן על חלקה האחורי של הספינה מפני פלזמה רלטיביסטית, קרני גמא והבזקי אור. ההנחה הייתה שהצלחת הרפלקטיבית תכוסה בציפוי אבלטיבי של גריז גרפיט, שגם אותו יהיה צורך לרענן לאחר כל פיצוץ.
עם זאת, יש ספקות מסוימים שאפשר לתכנן מגן שיעמוד בפני פיצוץ של מאות פצצות מימן כמעט בטווח נקודתי.
בנוסף, הכנסת מנגנון עם מאות פצצות אטום על הסיפון למסלול הייתה משימה מסוכנת למדי. בשנות ה-60 ל קְרִינָה מטופלת בצורה פשוטה יותר מאשר עכשיו - כנראה, הם האמינו שהיא הורגת רק את מי שמפחד ממנה.
בתחילה, ההנחה הייתה שאוריון ימריא בכוחות עצמו, כלומר יבצע פיצוצי אטום מתחתיו ממש באטמוספירה. אז המדענים עדיין הבינו שהם התלהבו והחליטו לפוצץ מטענים גרעיניים רק בחלל חסר אוויר.
אבל גם במקרה הזה, אם משהו לא יתנהל לפי התוכנית ורקטה עם מטען כל כך מסוכן לא תגיע לחלל, תתרחש קטסטרופה קרינה של ממש במקום בו היא נופלת. לפיכך, הפרויקט נדחהG. דייסון. פרויקט אוריון: הסיפור האמיתי של ספינת החלל האטומית על האש האחורית, ואז, עם החתימה על אמנת איסור הניסויים החלקית ב-1963, הוא נסגר לחלוטין.
אף על פי כן, הרעיון של חללית בין-כוכבית המואצת על ידי פצצת אטום עדיין עולה מחדש בראשם של הפיזיקאים.
2. סירת מפרש סולארית
וידאו: החברה הפלנטרית / יוטיוב
הביטוי "מפרש שמש (או פוטוני)" נשמע די פנטסטי. אף על פי כן, מדובר בטכנולוגיה אמיתית ואפילו מוכחת. ביוני 2019, הגשושית LightSail-2 עם מנוע כזה נוסתה בהצלחה.למה לצפות כאשר LightSail 2 יושק לחלל / החברה הפלנטרית בחלל.
העובדה היא שפוטונים - החלקיקים המרכיבים את האור - יכולים להפעיל לחץ כשהם באים במגע עם משטח. כלומר, אור השמש בחלל מסוגלG. וולפטי. שיט שמש מהיר: אסטרודינמיקה של מסלולי מפרש מיוחדים לדחוף את המפרש באותו אופן כמו שהרוח עושה על כדור הארץ.
רק את המפרש יהיה צורך ליצור מחומר סופג דק במיוחד - למשל מסרט אלומיניום בעובי 30 ננומטר. וזה צריך להיות לפחות כמה קילומטרים רבועים בגודל.
לשם השוואה, שטח הגשושית LightSail-2 היה רק 32 מטרים רבועים.
מכשיר עם מפרש סולארי לא צריך לשאת עמו עשרות ומאות טונות של דלק: הוא יוכל לעוף לכל מקום שאור השמש יגיע אליו. נכון, ישנם קשיים פוטנציאליים ביישום הקונספט.
העיקרית שבהן היא כיצד להגן על המפרש מפני נזק. זה, אחרי הכל, בד אטום דק כתער שיש לו חוזק של נייר טואלט ועובר דרך רֵיקָנוּת במהירות מסחררת. כל כתם אבק נגד יכול לעשות בו חור הגון.
3. רקטת פוטון
חללית כזו משתמשת באותו עיקרון כמו ספינת מפרש סולארית, רק להיפך. אחרי הכל, אם הפוטוניםה. G. האוג. הגבולות הסופיים של משוואת הרקטות היחסית. טיל הפוטון של פלאנק / Acta Astronautica מסוגלים ללחוץ על פני השטח איתו הם באים במגע, הם יכולים גם לזרוק את המנוע שמייצר אותם. התוצאה היא רקטה המונעת לא על ידי שריפת דלק, אלא על ידי אור.
כן, בוואקום, אפילו פנס פשוט, אם ניתן לו מקור אנרגיה עמיד מאוד, יאיץ בהדרגה, ויניע את עצמו עם הפוטונים הנפלטים. מספיק לסובב אותו עם נורה נגד המטרה ולהדליק את האור.
נכון, הפנס יעוף כל כך לאט שייקח מיליארדי שנים להאיץ למהירויות ניכרות. אבל זו בעיה שניתן לפתור - אתה רק צריך להגדיל את המכשיר.
אבל הפעלת פנס ראש כזה תהיה משימה נוספת. הפיזיקאי דניאל טומסיני מאוניברסיטת ויגו חישבד. Tommasini. הערה על "הגבולות הסופיים של משוואת הרקטות היחסית. טיל הפוטון של פלאנק "/ Acta Astronauticaשאפילו הכור הגרעיני היעיל ביותר יוכל להאיץ ספינה פוטונית רק ב-0.02% ממהירות האור.
זה איפשהו בסביבות 60 קמ"ש, וזה כבר די טוב לנסיעה דרך מערכת השמש. אבל כדי לנופף לכוכב הקרוב ביותר, תזדקק למקורות אנרגיה טובים יותר מכור גרעיני בנאלי. לדוגמה, אספקה טובה של דלק אנטי-חומר או חור שחור בכיס.
כאשר אנטי-חומר מתנגש בחומר, הוא משחרר כמות עצומה של אנרגיה טהורה. נכון, ייצור אנטי-חומר הוא מדהים תענוג יקר: יצירת גרם של אנטי מימן מדעני נאס"א העריכולהגיע לכוכבים / מדע נאס"א 62.5 טריליון דולר. ויידרש טונות ממנו כדי להאכיל את כור ההשמדה.
חורים שחורים הם מקורות אנרגיה יעילים אף יותר. ניתן להשתמש בהם כדי ליצור את מה שנקרא כורים יחידים, או מכווצים, כפי שטען סטיבן הוקינג. החור השחור יוצר קרינה, שמתאדה בהדרגה.
מְחוֹשָׁבל. מנוף. האם ספינות כוכבים של חור שחור אפשרי / תורת היחסות הכללית וקוסמולוגיה קוונטיתשחור אחד כזה במשקל 606,000 טון יתאדה במשך כ-3.5 שנים, וייצור 160 פטהוואט של אנרגיה במהלך תקופה זו. פשוט נתון פרוע: מספיק אנרגיה כדי להאיץ ל-10% ממהירות האור ב-20 יום.
נותר רק להבין איך לעשות חור שחור ואיך לאחסן אותו בספינה, וסוללה קומפקטית של כוח מדהים מוכנה. העיקר לא לתקוע בו את האצבעות, אחרת הן יהפכו יָחִיד, כלומר, יתכווץ לנקודה מסוימת. יחד עם כל שאר חלקי הגוף.
4. ספינה מונעת בלייזר
סרטון: בית הספר לפיזיקה - אוניברסיטת סידני / יוטיוב
למושגים הנ"ל יש בעיה משותפת: הם יצטרכו לשאת איתם את מקורות האנרגיה שלהם. דלק רקטות, דלק גרעיני, אנטי-חומר או חור שחור כולם שוקלים הרבה ומפחיתים את המטען. נצטרך להשקיע אנרגיה נוספת בהעברת הכלכלה הזו.
סירת מפרש סולארית לא תצטרךG. א. לנדיס. טיסה בין כוכבית על ידי קרן חלקיקים / נאס"א לשאת טונות רבות של דלק, אבל יש לו גם מגבלה: הוא טס רק היכן שרוח השמש נושבת, וזה לא יהיה כל כך שימושי בחלל הבין-כוכבי.
עם זאת, לספינה המואצת בלייזר אין חסרונות כאלה. זהו אנלוגי של ספינת כוכבים עם מפרש, אבל הוא לא יואץ על ידי אור השמש, אלא על ידי מקור קרינה כיווני ג'יגה וואט.
העיקרון הוא כזה: בדיקה בין-כוכבית מפזרת את המפרש, ומאיץ לייזר ענק על פני כדור הארץ או במסלול קרוב לשמש מאיר עליו ודוחף אותו לאן שהוא צריך להיות.
נניח שהאצנו למהירות הנדרשת, אבל איך לבלום בנקודת ההגעה באיזו פרוקסימה קנטאורי או ברנרד'ס סטאר? מראש, אין דרך להניע לייזר שני מאותו סוג - אפילו בנינו אחד במסלול קרוב לשמש בקושי.
אבל אל דאגה, הפיזיקאים ג'פרי לנדיס וקרבר אנדרוז חשבו על זה מזמן.G. א. לנדיס. שיקולי אופטיקה וחומרים למפרש אור מונע בלייזר / NTRS. במידת הצורך, המנגנון יכול לא רק להאיץ, אלא גם להאט בעזרת אנרגיית הפוטונים הנשלחת אליו מהלייזר.
אנחנו פשוט מעבירים אותם על פני המפרש אל מראה ענקית, הם משתקפים על המפרש, אבל מהצד השני. ואנחנו מקבלים את ההזדמנות לטוס בכיוון המנוגד ללייזר. כלומר, נוכל לא רק לנסוע לכוכבים רחוקים במהירות קרובה לאור, אלא גם לחזור.
נראה כי מנגנון זה של מסע בין כוכבי הוא האפשרי ביותר. ב-12 באפריל 2016, סטיבן הוקינג הציע נישואיןלהגיע לכוכבים, לאורך 4.37 שנות אור / הניו יורק טיימס לשלוח קבוצת בדיקות במשקל 0.5 גרם לאלפא קנטאורי, המואצת ל-20% ממהירות האור על ידי לייזר מפני השטח של כדור הארץ. בתיאוריה, ייקח להם 20 שנה לטוס, והנתונים שמשדרים הגשושיות עם הגעתם לאתר יעברו חזרה בצורה של שידורי רדיו לעוד 5 שנים.
עצמי רוֹכְלוּת לא חי כדי לראות את מימוש הרעיון שלו, אבל הפרויקט שנקרא Breakthrough Starshot ממשיך בפיתוח. הוא ממומן על ידי איש העסקים הרוסי יורי מילנר והבעלים של Meta, מארק צוקרברג. אולי האחרון פשוט מחפש דרך לחזור הביתה.
קרא גם🧐
- 11 תפיסות מוטעות לגבי חלל שאנשים משכילים לא צריכים להאמין
- איך ומתי מערכת השמש תמות
- כמה מזיקות התלקחויות שמש והאם ניתן לחזות אותן