Miale ya baridi ya nyota ni nzuri haswa angani ya msimu wa baridi. Kwa wakati huu, nyota na vikundi vyenye kung'aa vinaonekana: Orion, Pleiades, Mbwa Mkubwa na Sirius inayong'aa …
Robo ya karne iliyopita, maafisa saba wa dhamana ya Chuo cha Naval waliuliza swali lisilo la kawaida: wanadamu wa kisasa wako karibu sana na nyota? Utafiti huo ulisababisha ripoti ya kina inayojulikana kama Mradi Longshot (Long Range Shot). Dhana ya ufundi wa moja kwa moja wa nyota inayoweza kufikia nyota za karibu kwa muda mzuri. Hakuna milenia ya kukimbia na "meli za vizazi"! Uchunguzi unapaswa kufikia karibu na Alpha Centauri ndani ya miaka 100 tangu wakati wa uzinduzi wake angani.
Hyperspace, mvuto, antimatter na roketi za picha … Hapana! Kipengele kuu cha mradi ni kutegemea teknolojia zilizopo. Kulingana na waendelezaji, muundo wa Longshot unafanya uwezekano wa kujenga spacehip tayari katika nusu ya kwanza ya karne ya 21!
Miaka mia moja ya kukimbia na teknolojia zilizopo. Ushupavu usiyosikika, kutokana na kiwango cha umbali wa cosmic. Kati ya Jua na Alpha Centauri iko "kuzimu nyeusi" 4, 36 sv pana. ya mwaka. Zaidi ya trilioni 40 kilomita! Maana ya kutisha ya takwimu hii inakuwa wazi katika mfano ufuatao.
Ikiwa tunapunguza saizi ya Jua kwa saizi ya mpira wa tenisi, basi mfumo mzima wa jua utafaa katika Mraba Mwekundu. Ukubwa wa Dunia katika kiwango kilichochaguliwa itapungua hadi saizi ya mchanga, wakati "mpira wa tenisi" wa karibu zaidi - Alpha Centauri - utalala kwenye Mraba wa St Mark huko Venice.
Kukimbia kwa Alpha Centauri kwenye chombo cha kawaida cha Shuttle au Soyuz itachukua miaka 190,000.
Utambuzi mbaya huonekana kama sentensi. Je! Tumehukumiwa kukaa juu ya "mchanga wa mchanga" wetu, bila kuwa na nafasi hata ndogo ya kufikia nyota? Katika majarida maarufu ya sayansi, kuna mahesabu yanayothibitisha kuwa haiwezekani kuharakisha spacehip kwa kasi ya karibu ya taa. Hii itahitaji "kuchoma" vitu vyote kwenye mfumo wa jua.
Na bado kuna nafasi! Mradi Longshot imethibitisha kuwa nyota ziko karibu sana kuliko vile tunaweza kufikiria.
Kwenye kibanda cha Voyager kuna sahani iliyo na ramani ya pulsar inayoonyesha eneo la Jua kwenye Galaxy, na pia habari ya kina juu ya wenyeji wa Dunia. Inatarajiwa kwamba wageni siku moja watapata "shoka la jiwe" na kuja kututembelea. Lakini, ikiwa tunakumbuka sifa za tabia ya ustaarabu wote wa kiteknolojia duniani na historia ya ushindi wa Amerika na washindi, mtu hawezi kutegemea "mawasiliano ya amani" …
Ujumbe wa msafara huo
Pata mfumo wa Alpha Centauri kwa miaka mia moja.
Tofauti na "nyota nyingine" ("Daedalus"), mradi wa "Longshot" ulihusisha kuingia kwenye obiti ya mfumo wa nyota (Alpha na Beta Centauri). Hii iligumu sana kazi hiyo na kurefusha muda wa kukimbia, lakini ingeruhusu uchunguzi wa kina wa maeneo ya karibu ya nyota za mbali (tofauti na Daedalus, ambayo ingeweza kukimbilia kupita lengo kwa siku moja na kutoweka bila kuwa na maelezo katika kina cha nafasi).
Ndege itachukua miaka 100. Miaka mingine 4, 36 itahitajika kuhamisha habari kwenda duniani.
Alpha Centauri Ikilinganishwa na Mfumo wa Jua
Wataalamu wa nyota wanaweka matumaini makubwa kwenye mradi - ikiwa watafanikiwa, watakuwa na chombo cha kupimia cha kupooza (umbali kwa nyota zingine) na msingi wa 4, 36 sv. ya mwaka.
Ndege ya zamani ya karne nzima usiku pia haitapita bila malengo: kifaa kitasoma kati ya nyota na itapanua maarifa yetu ya mipaka ya nje ya mfumo wa jua.
Risasi kwa nyota
Shida kuu na pekee ya kusafiri kwa nafasi ni umbali mkubwa. Baada ya kumaliza suala hili, tutasuluhisha zingine zote. Kupunguza wakati wa kukimbia kutaondoa suala la chanzo cha nishati ya muda mrefu na uaminifu mkubwa wa mifumo ya meli. Shida na uwepo wa mtu kwenye bodi itatatuliwa. Ndege fupi hufanya mifumo tata ya msaada wa maisha na vifaa vikubwa vya chakula / maji / hewa ndani ya bodi sio lazima.
Lakini hizi ni ndoto za mbali. Katika kesi hiyo, inahitajika kutoa uchunguzi usiochaguliwa kwa nyota ndani ya karne moja. Hatujui jinsi ya kuvunja mwendelezo wa wakati wa nafasi, kwa hivyo kuna njia moja tu ya kutoka: kuongeza kasi ya ardhi ya "nyota".
Kama hesabu ilivyoonyesha, kukimbia kwa Alpha Centauri katika miaka 100 inahitaji kasi ya angalau 4.5% ya kasi ya taa. 13500 km / s.
Hakuna makatazo ya kimsingi ambayo huruhusu miili kwenye macrocosm kusonga kwa kasi iliyoonyeshwa, hata hivyo, thamani yake ni kubwa sana. Kwa kulinganisha: kasi ya kasi zaidi ya chombo cha angani (uchunguzi "New Horizons") baada ya kuzima hatua ya juu ilikuwa "tu" 16.26 km / s (58636 km / h) kuhusiana na Dunia.
Dhana ya muda mrefu ya nyota
Jinsi ya kuharakisha meli ya baharini kwa kasi ya maelfu ya km / s? Jibu ni dhahiri: unahitaji injini yenye msukumo mkubwa na msukumo maalum wa angalau sekunde 1,000,000.
Msukumo maalum ni kiashiria cha ufanisi wa injini ya ndege. Inategemea uzito wa Masi, joto na shinikizo la gesi kwenye chumba cha mwako. Tofauti kubwa ya shinikizo kwenye chumba cha mwako na katika mazingira ya nje, ndivyo kasi ya utiririshaji wa maji ya kufanya kazi inavyozidi kuwa kubwa. Na, kwa hivyo, ufanisi wa injini ni kubwa zaidi.
Mifano bora ya injini za kisasa za ndege za umeme (ERE) zina msukumo maalum wa s 10,000; kwa kasi ya nje ya mihimili ya chembe zilizochajiwa - hadi 100,000 km / s. Matumizi ya giligili inayofanya kazi (xenon / krypton) ni miligramu chache kwa sekunde. Injini inanungunika kimya kimya wakati wa kukimbia, ikiongeza kasi ya ufundi.
EJEs huvutia na unyenyekevu wao wa jamaa, gharama ndogo na uwezo wa kufikia kasi kubwa (makumi ya km / s), lakini kwa sababu ya thamani ya chini (chini ya moja Newton), kuongeza kasi kunaweza kuchukua miaka kumi.
Jambo lingine ni injini za roketi za kemikali, ambazo cosmonautics zote hukaa. Wana nguvu kubwa (makumi na mamia ya tani), lakini msukumo maalum wa injini ya roketi inayotumia kioevu tatu (lithiamu / haidrojeni / fluorini) ni s 542 tu, na kasi ya mtiririko wa gesi ya zaidi ya kilomita 5. / s. Hii ndio kikomo.
Makombora yanayotumia kioevu hufanya iwezekanavyo kuongeza kasi ya spacecraft kwa km / s kadhaa kwa muda mfupi, lakini haina uwezo zaidi. Starship itahitaji injini kulingana na kanuni tofauti za mwili.
Waundaji wa "Longshot" wamezingatia njia kadhaa za kigeni, incl. "Saiti nyepesi", iliyoharakishwa na laser yenye nguvu ya 3, 5 terawatts (njia hiyo ilitambuliwa kama isiyowezekana).
Hadi sasa, njia pekee ya kweli ya kufikia nyota ni injini ya nyuklia (thermonuclear). Kanuni ya operesheni inategemea fusion ya laser thermonuclear (LTS), iliyojifunza vizuri katika hali ya maabara. Mkusanyiko wa idadi kubwa ya nishati kwa idadi ndogo ya vitu katika kipindi kifupi (<10 ^ -10 … 10 ^ -9 s) na kufungwa kwa inertial plasma.
Katika kesi ya Longshot, hakuna swali la athari yoyote thabiti ya fusion inayodhibitiwa ya nyuklia: kufungwa kwa plasma kwa muda mrefu hakuhitajiki. Kuunda msukumo wa ndege, gombo linalosababisha joto la juu lazima "lisukumwe" mara moja na uwanja wa sumaku ndani ya meli.
Mafuta ni mchanganyiko wa heliamu-3 / deuterium. Ugavi unaohitajika wa mafuta kwa ndege ya angani utakuwa tani 264.
Kwa njia hiyo hiyo, imepangwa kufikia ufanisi ambao haujawahi kutokea: katika mahesabu, thamani ya msukumo maalum ni 1.02 mln.sekunde!
Kama chanzo kikuu cha nishati ya kuwezesha mifumo ya meli - lasers za injini zilizopigwa, mifumo ya kudhibiti tabia, mawasiliano na vyombo vya kisayansi - kiwanda cha kawaida kilichotegemea makusanyiko ya mafuta ya urani kilichaguliwa. Nguvu ya umeme ya ufungaji lazima iwe angalau 300 kW (nguvu ya joto ni karibu agizo la ukubwa wa juu).
Kwa mtazamo wa teknolojia ya kisasa, uundaji wa mtambo ambao hauitaji kuchaji tena kwa karne nzima sio rahisi, lakini inawezekana katika mazoezi. Tayari sasa, kwenye meli za kivita, mifumo ya nyuklia hutumiwa, ambayo msingi wake una maisha ya huduma sawa na maisha ya huduma ya meli (miaka 30-50). Nguvu pia iko katika mpangilio kamili - kwa mfano, ufungaji wa nyuklia wa OK-650 uliowekwa kwenye nyambizi za nyuklia za Jeshi la Wanamaji la Urusi ina uwezo wa joto wa megawati 190 na inauwezo wa kutoa umeme kwa jiji lote lenye idadi ya watu 50,000!
Ufungaji kama huo una nguvu kupita kiasi kwa nafasi. Hii inahitaji ukamilifu na kufuata sahihi kwa sifa maalum. Kwa mfano, mnamo Julai 10, 1987, Kosmos-1867 ilizinduliwa - satellite ya Soviet na usanikishaji wa nyuklia wa Yenisei (molekuli ya satelaiti - tani 1.5, nguvu ya mafuta ya umeme - 150 kW, nguvu ya umeme - 6, 6 kW, maisha ya huduma - miezi 11).
Hii inamaanisha kuwa mtambo wa 300 kW uliotumiwa katika mradi wa Longshot ni suala la siku za usoni. Wahandisi wenyewe walihesabu kuwa misa ya reactor kama hiyo ingekuwa kama tani 6.
Kweli, hapa ndipo fizikia inaisha na mashairi huanza.
Shida za kusafiri kwa nyota
Ili kudhibiti uchunguzi, tata ya kompyuta iliyo kwenye bodi na muundo wa akili ya bandia itahitajika. Katika hali ambapo wakati wa kupitisha ishara ni zaidi ya miaka 4, udhibiti mzuri wa uchunguzi kutoka ardhini hauwezekani.
Katika uwanja wa elektroniki ndogo na uundaji wa vifaa vya utafiti, mabadiliko makubwa yamefanyika hivi karibuni. Haiwezekani kwamba waundaji wa Longshot mnamo 1987 walikuwa na wazo lolote la uwezo wa kompyuta za kisasa. Inaweza kuzingatiwa kuwa shida hii ya kiufundi imetatuliwa kwa mafanikio zaidi ya karne iliyopita.
Hali na mifumo ya mawasiliano inaonekana kama matumaini. Kwa usafirishaji wa habari wa kuaminika kutoka umbali wa 4, 36 sv. mwaka utahitaji mfumo wa lasers inayofanya kazi kwenye bonde la wimbi la microns 0.532 na nguvu ya mionzi ya 250 kW. Katika kesi hii, kwa kila mraba. mita ya uso wa Dunia itaanguka photoni 222 kwa sekunde, ambayo ni kubwa zaidi kuliko kizingiti cha unyeti cha darubini za kisasa za redio. Kiwango cha kuhamisha habari kutoka umbali wa juu kitakuwa 1 kbps. Darubini za kisasa za redio na mifumo ya mawasiliano ya anga zina uwezo wa kupanua kituo cha kubadilishana data mara kadhaa.
Kwa kulinganisha: nguvu ya kusambaza ya uchunguzi wa Voyager 1, ambayo kwa sasa iko umbali wa kilomita bilioni 19 kutoka Jua (masaa 17.5 nyepesi), ni 23 W tu - kama taa ya taa kwenye jokofu lako. Walakini, hii ni ya kutosha kwa usafirishaji wa telemetry kwenda Dunia kwa kiwango cha kbit / s kadhaa.
Mstari tofauti ni swali la kuongezeka kwa nguvu kwa meli.
Reactor ya nyuklia ya darasa la megawatt na injini ya nyuklia ya pulsed ni vyanzo vya kiwango kikubwa cha nishati ya joto, zaidi ya hayo, katika utupu kuna njia mbili tu za kuondoa joto - kuondoa na mionzi.
Suluhisho linaweza kuwa kufunga mfumo wa hali ya juu wa radiator na nyuso za mionzi, na vile vile bafu ya kauri ya kuhami joto kati ya chumba cha injini na matangi ya mafuta ya meli.
Katika hatua ya mwanzo ya safari, meli itahitaji kinga ya ziada kutoka kwa mionzi ya jua (sawa na ile inayotumika kwenye kituo cha orbital cha Skylab). Katika eneo la lengo la mwisho - katika obiti ya nyota ya Beta Centauri - kutakuwa pia na hatari ya uchunguzi kupita kiasi. Ufungaji wa joto wa vifaa na mfumo wa kuhamisha joto kupita kiasi kutoka kwa vizuizi vyote muhimu na vyombo vya kisayansi kwa radiator inahitajika.
Grafu ya kuongeza kasi kwa meli kwa muda
Grafu inayoonyesha mabadiliko katika kasi
Suala la kulinda spacecraft kutoka kwa micrometeorites na chembe za vumbi vya cosmic ni ngumu sana. Kwa kasi ya 4.5% ya kasi ya mwangaza, mgongano wowote na kitu cha microscopic unaweza kuharibu uchunguzi. Waundaji wa "Longshot" wanapendekeza kutatua shida hiyo kwa kusanikisha ngao ya kinga yenye nguvu mbele ya meli (chuma? Keramik?), Ambayo wakati huo huo ilikuwa radiator ya moto kupita kiasi.
Je! Ulinzi huu ni wa kuaminika? Na inawezekana kutumia mifumo ya ulinzi ya sci-fi kwa njia ya nguvu / nguvu za sumaku au "mawingu" ya chembe ndogo zilizohifadhiwa na uwanja wa sumaku mbele ya meli? Hebu tumaini kwamba wakati nyota itaundwa, wahandisi watapata suluhisho la kutosha.
Kwa habari ya uchunguzi yenyewe, kwa jadi itakuwa na mpangilio wa anuwai na mizinga inayoweza kutengwa. Vifaa vya utengenezaji wa miundo ya mwili - aloi za alumini / titani. Uzito wa jumla wa chombo kilichokusanyika katika obiti ya ardhi ya chini itakuwa tani 396, na urefu wa juu wa mita 65.
Kwa kulinganisha: misa ya Kituo cha Anga cha Kimataifa ni tani 417 na urefu wa mita 109.
1) Uzinduzi wa usanidi katika obiti ya ardhi ya chini.
2) mwaka wa 33 wa kukimbia, kutenganishwa kwa jozi la kwanza la mizinga.
3) mwaka wa 67 wa kukimbia, kutenganishwa kwa jozi la pili la mizinga.
4) mwaka wa 100 wa kukimbia - kufika kwa lengo kwa kasi ya 15-30 km / s.
Kutengwa kwa hatua ya mwisho, kuingia obiti ya kudumu karibu na Beta Centauri.
Kama ISS, Longshot inaweza kukusanywa kwa kutumia njia ya kuzuia katika obiti ya chini ya Dunia. Vipimo halisi vya chombo cha angani hufanya iwe rahisi kutumia gari zilizopo za uzinduzi katika mchakato wa mkutano (kwa kulinganisha, Saturn-V yenye nguvu inaweza kubeba mzigo wa tani 120 kwenda LEO kwa wakati mmoja!)
Inapaswa kuzingatiwa kuwa kuzindua injini ya nyuklia ya pulsed katika obiti ya karibu-dunia ni hatari sana na haijali. Mradi wa Longshot ulipewa uwepo wa viboreshaji vya nyongeza (injini za roketi zinazoponya kioevu) kwa kupata kasi ya pili na ya tatu ya ulimwengu na kuondoa chombo kutoka kwa ndege ya ecliptic (mfumo wa Alpha Centauri uko 61 ° juu ya ndege ya Mzunguko wa Dunia kuzunguka Jua). Pia, inawezekana kwamba kwa kusudi hili ujanja katika uwanja wa uvutano wa Jupiter utathibitishwa - kama uchunguzi wa nafasi ambao uliweza kutoroka kutoka kwa ndege ya kupatwa, ukitumia kasi ya "bure" karibu na sayari kubwa.
Epilogue
Teknolojia zote na vifaa vya meli ya nadharia ya nyota ziko katika hali halisi.
Uzito na vipimo vya uchunguzi wa Longshot vinahusiana na uwezo wa cosmonautics wa kisasa.
Ikiwa tunaanza kazi leo, kuna uwezekano mkubwa kwamba katikati ya karne ya XXII wajukuu wetu wenye furaha wataona picha za kwanza za mfumo wa Alpha Centauri kutoka karibu.
Maendeleo yana mwelekeo usioweza kubadilika: kila siku maisha yanaendelea kutushangaza na uvumbuzi mpya na uvumbuzi. Inawezekana kwamba katika miaka 10-20 teknolojia zote zilizoelezwa hapo juu zitaonekana mbele yetu kwa njia ya sampuli za kufanya kazi zilizotengenezwa kwa kiwango kipya cha kiteknolojia.
Na bado njia ya nyota iko mbali sana kwa maana ya kuongea juu yake kwa umakini.
Msomaji makini labda tayari ameangazia shida kuu ya mradi wa Longshot. Helium-3.
Wapi kupata tani mia moja ya dutu hii, ikiwa uzalishaji wa kila mwaka wa heliamu-3 ni lita 60,000 tu (kilo 8) kwa mwaka kwa bei ya hadi $ 2,000 kwa lita? Waandishi jasiri wa hadithi za uwongo wanatia matumaini yao juu ya utengenezaji wa heliamu-3 kwenye Mwezi na katika anga la sayari kubwa, lakini hakuna mtu anayeweza kutoa dhamana yoyote juu ya jambo hili.
Kuna mashaka juu ya uwezekano wa kuhifadhi kiasi kama hicho cha mafuta na usambazaji wake wa kipimo kwa njia ya "vidonge" vilivyohifadhiwa vinavyohitajika kuwezesha injini ya nyuklia ya pulsed. Walakini, kama kanuni ya utendaji wa injini: ni nini zaidi au chini inafanya kazi katika hali ya maabara Duniani bado iko mbali kutumiwa katika anga za juu.
Mwishowe, kuegemea mno kwa mifumo yote ya uchunguzi. Washiriki wa mradi wa Longshot wanaandika moja kwa moja juu ya hii: uundaji wa injini ambayo inaweza kufanya kazi kwa miaka 100 bila kusimama na ukarabati mkubwa itakuwa mafanikio mazuri ya kiufundi. Hiyo inatumika kwa mifumo mingine yote ya uchunguzi na taratibu.
Walakini, haupaswi kukata tamaa. Katika historia ya wanaanga, kuna mifano ya uaminifu wa kipekee wa chombo cha angani. Waanzilishi 6, 7, 8, 10, 11, pamoja na Voyagers 1 na 2 - wote wamefanya kazi angani kwa zaidi ya miaka 30!
Hadithi na vichocheo vya hydrazine (injini za kudhibiti mitazamo) ya vyombo hivi vinaonyesha. Voyager 1 ilibadilisha vifaa vya vipuri mnamo 2004. Kwa wakati huu, seti kuu ya injini zilikuwa zimefanya kazi katika nafasi ya wazi kwa miaka 27, baada ya kuhimili kuanza kwa 353,000. Ni muhimu kukumbuka kuwa vichocheo vya injini vimekuwa vikiwaka moto hadi 300 ° C wakati huu wote!
Leo, miaka 37 baada ya kuzinduliwa, Wasafiri wote wanaendelea na safari yao ya mwendawazimu. Wamekaa angani kwa muda mrefu, lakini endelea kusambaza data mara kwa mara kwenye kituo cha angani kwenda Ulimwenguni.
Mfumo wowote unaotegemea kuegemea kwa binadamu hauaminiki. Walakini, lazima tukubali: katika suala la kuhakikisha uaminifu wa chombo cha angani, tumeweza kupata mafanikio fulani.
Teknolojia zote muhimu za utekelezaji wa "safari ya nyota" zimeacha kuwa ndoto za wanasayansi wanaotumia vibaya dawa za kulevya, na wamejumuishwa kwa njia ya hati miliki wazi na sampuli za teknolojia. Katika maabara - lakini wapo!
Ubunifu wa dhana wa chombo cha angani cha angani Longshot ilithibitisha kuwa tuna nafasi ya kutoroka kwa nyota. Kuna shida nyingi kushinda kwenye njia hii ya mwiba. Lakini jambo kuu ni kwamba vector ya maendeleo inajulikana, na kujiamini kumeonekana.
Habari zaidi juu ya mradi wa Longshot unaweza kupatikana hapa:
Kwa kuanzisha maslahi katika mada hii, ninatoa shukrani zangu kwa "Postman".
