Cilvēki jau sen sapņo par ceļošanu uz tālām planētām; tas pats jautājums zinātniskajā fantastikā ir apskatīts vairāk nekā gadsimtu. Patiesībā ir daudz problēmu, kas mums traucē to darīt, ieskaitot piemērotu tehnoloģiju trūkumu. Bet tas neattur zinātniekus no teorijas par iespējamiem kosmosa iekarošanas veidiem, kas kādu dienu var kļūt diezgan reāli.
Jonu dzinēji
Jonu dzinējspēks, visticamāk, nebūs jauns Zvaigžņu karu faniem, jo tos vadīja TIE cīnītāji. Tā ir arī vispāratzīta tehnoloģija, kuru izmanto zonde Dawn, kas tika palaista 1997. gada septembrī, lai pētītu punduru planētas Vesta un Ceres.
Jonu motori darbojas, kad ksenona atomus bombardē ar elektroniem, veidojot jonus. Motora aizmugurē ir metāla acis, kas uzlādētas ar 1000 voltu jaudu, kas jonus izšauj ar milzīgu ātrumu. Vilces spēks ir diezgan mazs, bet, tā kā telpa ir bez berzes un nulles gravitācijas vide, tā pastāvīgi palielinās. Rītausmas maksimālais ātrums ir 38 600 km / h.
Jonu motoriem ir nepieciešama minimāla degviela. Tie ir 10 reizes efektīvāki nekā ķīmiskie dzinēji. Viņi savu enerģiju iegūst no lieliem saules paneļiem, tāpēc nav nepieciešams būvēt degvielas krātuvi. Tas teorētiski arī jonu virzuļiem dod neizsmeļamu enerģijas avotu.
Pašreizējā jonu motoru problēma ir tā, ka tie ir pārāk lēni, lai pārvadātu cilvēkus. Tos varētu izmantot, piemēram, aprīkojuma un piederumu pārvadāšanai uz Marsa kolonijām.
Reklāmas video:
Bussard ramjet
Kā minēts iepriekš, viens no lielākajiem izaicinājumiem, ar ko saskaras kosmosa ceļojumi, ir nepieciešamais degvielas daudzums. Lai atrisinātu šo problēmu pagājušā gadsimta 60. gados, tika ierosināts izveidot tā saukto Bussard starpzvaigžņu Ramjet.
Ideja ir tāda, ka kosmosa kuģis pārvietojas pa Visumu izkaisītajiem protoniem. Ja šos protonus pēc tam var sintezēt, kosmosa kuģis būtībā peld ar kodolraķeti.
Tiesa, Ramjet koncepcijai ir vairākas problēmas. Jūs varat paaugstināt tikai noteiktu skaitu protonu, un, protonus paņemot, radīsies arī ievērojama pretestība. Turklāt ir mazs jautājums par stabilas strādājošas kodolsintēzes ierīces izveidi.
Kustība ar kodola impulsu
Ideja izmantot kodolenerģiju kosmosa kuģu palaišanai radās pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados. Oriona projekts bija NASA iniciatīva, kas nolēma uzbūvēt jauku debesskrāpja izmēru kuģi, kas tika palaists no zem tā esošās atombumbas eksplozijas. Jūs jau sākat uzminēt par problēmām, kas saistītas ar projektu. Sākumā pēc šī projekta vajadzētu palikt milzīgam radiācijas daudzumam, un paši astronauti saņems saindēšanos ar radiāciju.
Kad bumba uzsprāgs, tas radīs elektromagnētisko impulsu, kas iznīcinās borta elektroniku. Un tas notiks, ja palaišana joprojām ir veiksmīga un nenoved pie liktenīgiem zaudējumiem. Orion projekts tika izskatīts galvenokārt tāpēc, ka tas mūs varēja nokļūt Marsā trīs mēnešu laikā. Parasts kuģis prasītu astoņpadsmit.
Acīmredzot Project Orion ir miris, bet tā pamatā esošā ideja turpina dzīvot. Voyager 1, Voyager 2 un Cassini savos lidojumos izmantoja kodolenerģijas formu, kuras pamatā ir plutonija sabrukšana, pārvēršot to elektrībā. Diemžēl vajadzīgā plutonija rezerves uz mūsu planētas ir beigušās, un ir diezgan grūti sākt atkārtotu ražošanu, jo tas ir kodolbumbu radīšanas blakusprodukts.
Kustība pa lāzera stariem
Aviācijas un kosmosa inženieris Leics Mirabeau 1988. gadā izstrādāja ideju izmantot lāzera kustību, strādājot pie Zvaigžņu karu pretraķešu aizsardzības projekta. Mirabeau aparātam vajadzēja būt koniskam. No konusa šaurā gala, kurā atrodas paraboliskais atstarotājs, tiks izšauts jaudīgs lāzera stars.
Tas sildīs gaisu iekšpusē līdz 30 000 grādiem, izraisot sprādzienus, kas rada vilci. Mirabeau uzskatīja, ka šāda ierīce parādīsies nākamajos 20 gados, taču viņa vienaudži uz šo ideju skatījās ar skepsi.
Starpzvaigžņu kosmosa kuģis "Daedalus"
Lielbritānijas Starpplanētu biedrība piecus gadus, sākot no 1973. gada, ir veikusi pētījumus, izpētot iespēju nosūtīt cilvēkus uz Barnarda zvaigzni, kas atrodas sešu gaismas gadu attālumā. Viņu risinājums bija starpplanētu kosmosa kuģis "Daedalus". Daedalus bija gigantisks kosmosa kuģis, arī laba debesskrāpja izmērs, un tas noteikti tiks salikts Zemes orbītā.
Tāpat kā Project Orion, tam bija jāizmanto kodolsintēzes dzinēji. Kurināmā granulas lielā ātrumā ievadīs reakcijas kamerā, kur tās aizdegs augstas enerģijas elektronu stari. Pirmajā posmā bija paredzēts uz Zemes pacelt 46 000 tonnu degvielas, otrajā - nelielu kuģa daļu ar 4000 tonnām degvielas. Degvielai vajadzēja būt hēlija-3.
Hēlijs-3 uz Zemes ir neticami reti sastopams, taču tiek uzskatīts, ka tas uz Mēness ir daudz bagātīgāks; to var atrast arī kosmiskos mākoņos. Nepieciešamās summas savākšana prasītu 20 gadus. Hēliju-3 ir arī ļoti grūti aizdedzināt kā degvielu, jo tas prasa daudz siltuma. Bet, ja projekts būtu izdedzis, ierīce būtu paātrinājusies līdz 12,2% no gaismas ātruma un 50 gadu laikā būtu sasniegusi Barnarda zvaigzni.
2009. gadā tika uzsākti pētījumi Icarus projekta ietvaros, kuriem būtu jāparāda, kāds starpzvaigžņu ceļojums var kļūt pēc tik daudziem zinātniskiem gadiem.
Braukšana ar asteroīdu
Viena no lielākajām kosmosa ceļojumu problēmām joprojām ir kosmisko staru ietekme. Ja cilvēkam vajadzēs 1000 dienas, lai nokļūtu Marsā, viņš saņems tādu starojumu, ka vēža attīstības iespējas palielināsies no 1 līdz 19 procentiem.
Kosmosa kuģis ir izgatavots no viegliem materiāliem, un radiācijas vairogi ir pārāk smagi. Tāpēc Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fizikas profesors uzskata, ka labākais veids, kā nobraukt lielus attālumus, ir nolaisties uz asteroīda un zem tā virsmas izveidot tuneli.
Lai plāns darbotos, asteroīdam jābūt 10 metru platumam un vairāku miljonu kilometru attālumā no Zemes un Marsa. Pagaidām ir zināmi pieci šādi asteroīdi, un visi tie Zemes tuvumā pāries līdz 2100. gadam. Brauciens būs vienā virzienā, jo nav asteroīdu, kas lido turp un atpakaļ. Tomēr nemitīgi notiek jauni atklājumi, tāpēc, iespējams, mēs atradīsim asteroīdu, kas lido no Marsa pie mums īstajā laikā.
Saules buru
Lai arī pēc mūsdienu standartiem buras nav augsti attīstītas, kosmosa kontekstā tās saņēma labu atjauninājumu. Tā vietā, lai izmantotu vēju, šīs buras izmantos saules enerģiju. Saules buras sniegs kosmosa kuģim nelielu vilci, taču, tā kā kosmosā nav berzes, šīs buras pamazām uzņems ātrumu.
Piemēram, 400 metrus plata saules bura var nobraukt vairāk nekā divus miljardus kilometru gadā. Tas notiek ātrāk, nekā kuģis, kam ir ķīmija, var iziet. Tas arī būtu lētāk.
Arī saules buru projekti nav nekas neparasts. Viens no NASA tiek saukts par Sunjammer, kurš nosaukts pēc Artūra Klarkes īsa stāsta. Sunjammer bura var būt izgatavota no Kapton materiāla, un tā var būt piecu mikronu bieza, sver mazāk nekā 20 kilogramus un iesaiņota var būt tikpat liela kā veļas mašīna.
Citam variantam, kas izveidots par godu Karlam Saganam, ļoti drīz vajadzētu nonākt orbītā. Pastāv arī teorija, ka saules buru varētu aizvest kosmosa kuģi uz citu Saules sistēmu. Šāda bura būs lielas pilsētas izmērs, un tās aktīvais centrs būs spēcīgs lāzers.
Magnētiskā bura
Lielākā daļa no Saules izstarotajiem protoniem un elektroniem ir no 400 līdz 600 kilometriem sekundē. Magnētiskā bura varētu izmantot viņu enerģiju un no tās atgrūsties. Vadītspējīga materiāla cilpa var radīt magnētisko lauku, kas ir perpendikulārs saules vējam, un tas virzīs kuģi vēlamajā virzienā.
Problēma ir tā, ka magnētiskajai burai jābūt 100 kilometru garai. Tehnoloģijas, kas ļaus izgatavot buras no šāda izmēra supravadoša materiāla un uzturēt nepieciešamo temperatūru, tagad vienkārši nav pieejamas. Magnētiskās buras paliek teorija, līdz tehnoloģija tiek izstrādāta.
Tārpa caurums
Sākotnēji no zinātniskās fantastikas, tārpu caurumi ir iedvesmojuši cilvēkus kopš viņu teorētiskās pirmsākumiem 1921. gadā. Lai gan to esamība ir atļauta, tieši pierādījumi par to vēl nav atrasti. Wormholes būtībā ir tuneļi kosmosā, caur kuriem objekts teorētiski var iziet. Tajā pašā laikā tārpu caurumi ir nestabili - ja kāds vēlas iziet kādu no šiem, tā sienas var sabrukt.
Lai droši šķērsotu slieku caurumu, aparātam jāizmanto pretgravitācijas spēks. Fiziķi uzskata, ka mēs vienkārši nesavāksim pietiekami daudz enerģijas. Ja ir slieka caurums, caur kuru cilvēki var iziet, tas noteikti nav dabā; tomēr pietiekami attīstīta civilizācija to varētu uzbūvēt. Tāpēc, līdz mēs to satiksim vai uzcelsim, tārpa caurums paliks sci-fi fantastika.
Velku piedziņa
Star Trek popularizētā velku piedziņas ideja ļauj jums ceļot burtiski ātrāk nekā gaismas ātrums, nepārkāpjot fizikas likumus. Neskatoties uz to, zinātnieki tic tā ieviešanas iespējai. Fiziķis Migels Alkubjērs vispirms ierosināja ideju: izveidot kosmosa kuģi regbija bumbiņas formā ar ap to plakanu gredzenu. Tiesa, lai kuģis varētu lidot, jums ir nepieciešama Jupitera izmēra antimateriāla bumba.
Lai padarītu šādu kosmosa kuģi iespējamu, NASA Harolds Vaits projektā veica izmaiņas. Teorētiski viņa modificētajam kuģim būtu vajadzīgs daudz mazāk antimateriālu - apmēram 500 kilogramu. Viņš spēs saliekt telpas laiku un sasniegt ātrumu 10 reizes ātrāk nekā gaismas ātrums. Ceļojums līdz tuvākajai zvaigznei prasīs četrus piecus mēnešus.
Diemžēl antimatērija ir ārkārtīgi nestabila. Tikai trešdaļa grama antimateriāla var atbrīvot tikpat daudz enerģijas, cik tika izlaists Hirosimas sprādzienā. Antimatēriju Vaita projektā ievilks 1,5 miljoni Hirosimas, ar ko pietiks, lai iznīcinātu Zemi.