Söner och döttrar till den blå planeten
Sväva uppåt och stör fredens stjärnor.
Vägen till det interstellära rymden har fastställts
För satelliter, raketer, vetenskapliga stationer.
En rysk kille flög i en raket, Jag såg hela jorden ovanifrån.
Gagarin var den första i rymden.
Hur mår du?
År 1973 började en arbetsgrupp från British Interplanetary Society att utforma utseendet på ett interstellärt rymdfarkoster som kan resa 6 ljusår i obemannat läge och utföra en kort utforskning av närheten till Barnards stjärna.
Den grundläggande skillnaden mellan det brittiska projektet och science fiction-verken var de ursprungliga designförhållandena: i sitt arbete förlitade sig brittiska forskare uteslutande på verkliga teknologier eller tekniker från en nära framtid, vars överhängande utseende är tveksamt. Fantastiska "anti-gravitation", okända "teleportation" och "superluminalmotorer" avfärdades som exotiska och notoriskt omöjliga idéer.
Enligt villkoren för projektet fick utvecklarna överge även den då populära "fotonmotorn". Trots den teoretiska möjligheten att det finns en ämnesförstöringsreaktion kan inte ens de mest vågade fysikerna som regelbundet experimenterar med hallucinogena cannabinoider förklara hur man förverkligar lagring av "antimateria" och hur man samlar den frigjorda energin.
Projektet fick det symboliska namnet "Daedalus" - för att hedra den eponymiska hjälten i den grekiska myten, som lyckades flyga över havet, i motsats till Icarus, som flög för högt.
Daedalus automatiska interstellära rymdfarkoster hade en tvåstegsdesign.
Betydelsen av Daedalus -projektet:
Bevis på möjligheten för mänskligheten att skapa ett obemannat rymdfarkoster för att studera stjärnsystemen närmast solen.
Teknisk sida av projektet:
Undersökning från flybybanan för Barnards stjärnsystem (en röd dvärg av spektral typ M5V på ett avstånd av 5, 91 ljusår, en av de närmaste till solen och samtidigt den "snabbaste" av stjärnorna i jordens himmel. Den vinkelräta komponenten i stjärnans hastighet mot den terrestriska observatörens siktriktning är 90 km / s, vilket tillsammans med ett relativt "nära" avstånd gör "Flying Barnard" till en riktig "komet"). Valet av målet dikterades av teorin om existensen av ett planetsystem vid Barnards stjärna (teorin motbevisades senare). I vår tid är "referensmålet" den närmaste stjärnan till solen, Proxima Centauri (avstånd 4, 22 ljusår).
Flytta Barnards stjärna i den jordiska himlen
Projektvillkor:
Obemannat rymdskepp. Endast realistisk teknik inom en snar framtid. Den maximala flygtiden till stjärnan är 49 år! Enligt villkoren i Project Daedalus borde de som skapade det interstellära skeppet ha kunnat ta reda på resultaten av uppdraget under sin livstid. Med andra ord, för att nå Barnards stjärna på 49 år, skulle rymdskeppet behöva en marschfart i storleksordningen 0,1 gånger ljusets hastighet.
Initial data:
Brittiska forskare hade en ganska imponerande "uppsättning" av alla moderna prestationer inom den mänskliga civilisationen: kärnteknik, okontrollerad termonukleär reaktion, lasrar, plasmafysik, bemannade rymduppskjutningar i omloppsbana nära jorden,teknik för sammanfogning och utförande av monteringsarbeten av stora objekt i yttre rymden, rymdkommunikationssystem, mikroelektronik, automatisering och precisionsteknik. Räcker detta för att "röra din hand" mot stjärnorna?
Inte långt härifrån - en taxistation
Överfyllda med söta drömmar och stolthet över det mänskliga sinnets prestationer springer läsaren redan för att köpa en biljett på ett interstellärt fartyg. Ack, hans glädje är för tidig. Universum har förberett sitt skrämmande svar på människors patetiska försök att nå de närmaste stjärnorna.
Om du minskar storleken på en stjärna som solen till en tennisboll, kommer hela solsystemet att passa på Röda torget. Jordens dimensioner, i detta fall, kommer i allmänhet att reduceras till storleken på ett sandkorn.
Samtidigt kommer närmaste "tennisboll" (Proxima Centauri) att ligga mitt på Alexanderplatz i Berlin, och lite mer avlägsen Barnards stjärna - på Piccadilly Circus i London!
Voyager 1 -position den 8 februari 2012. Avstånd 17 ljus timmar från solen.
De monströsa avstånden ifrågasätter själva tanken på interstellära resor. Den obemannade stationen Voyager 1, som lanserades 1977, tog 35 år att korsa solsystemet (sonden gick utöver det den 25 augusti 2012 - den dagen smälte de sista ekona av "solvinden" bakom stationens akter, medan intensitet galaktisk strålning). Det tog 35 år att flyga "Röda torget". Hur lång tid tar det för Voyager att flyga "från Moskva till London"?
Runt oss finns kvadriljonkilometer svart avgrund - har vi en chans att flyga till närmaste stjärna på minst ett halvt jordiskt sekel?
Jag skickar ett skepp åt dig …
Ingen tvivlade på att Daedalus skulle få monstruösa dimensioner - bara "nyttolasten" kunde nå hundratals ton. Förutom jämförelsevis lätta astrofysiska instrument, detektorer och tv -kameror behövs ett ganska stort fack för styrning av fartygets system, ett datacenter och, viktigast av allt, ett kommunikationssystem med jorden ombord på fartyget.
Moderna radioteleskop har en enorm känslighet: sändaren till Voyager 1, som ligger på ett avstånd av 124 astronomiska enheter (124 gånger längre från jorden till solen), har en effekt på endast 23 watt - mindre än en glödlampa i ditt kylskåp. Överraskande visade det sig att detta var tillräckligt för att säkerställa oavbruten kommunikation med enheten på ett avstånd av 18,5 miljarder kilometer! (en förutsättning - Voyagers position i rymden är känd med en noggrannhet på 200 meter)
Barnards stjärna är 5,96 ljusår från solen - 3000 gånger längre än Voyager. Uppenbarligen kan man i detta fall inte undvika en 23 -watts interceptor - det otroliga avståndet och det betydande felet vid bestämning av rymdskeppets position i rymden kommer att kräva en strålningseffekt på hundratals kilowatt. Med alla efterföljande krav för antennens dimensioner.
Brittiska forskare har nämnt en mycket bestämd siffra: nyttolasten för Daedalus -rymdfarkosten (kontrollfackets massa, vetenskapliga instrument och kommunikationssystem) kommer att vara cirka 450 ton. Som jämförelse har massan på den internationella rymdstationen hittills överstigit 417 ton.
Den nödvändiga nyttolasten för rymdskeppet ligger inom realistiska gränser. Med tanke på framstegen inom mikroelektronik och rymdteknologi under de senaste 40 åren kan denna siffra minska något.
Motor och bränsle. Den extrema energiförbrukningen av interstellära resor håller på att bli en viktig barriär för sådana expeditioner.
Brittiska forskare anslöt sig till en enkel logik: Vilken av de kända metoderna för att erhålla energi är den mest produktiva? Svaret är uppenbart - termonukleär fusion. Kan vi skapa en stabil "termonukleär reaktor" idag? Ack, nej, alla försök att skapa en "kontrollerad termonukleär kärna" slutar i misslyckande. Produktion? Vi måste använda en explosiv reaktion. Rymdskeppet "Daedalus" förvandlas till "explodera" med en pulserande termonukleär raketmotor.
Principen för drift i teorin är enkel: "mål" från en frusen blandning av deuterium och helium-3 matas in i arbetskammaren. Målet värms upp av en puls av lasrar - en liten termonukleär explosion följer - och, voila, frigöring av energi för att påskynda fartyget!
Beräkningen visade att för effektiv acceleration av Daedalus skulle det vara nödvändigt att producera 250 explosioner per sekund - därför måste målen matas in i förbränningskammaren för en pulserad termonukleär motor med en hastighet av 10 km / s!
Detta är ren fantasi - i verkligheten finns det inte ett enda fungerande prov av en pulserad termonukleär motor. Dessutom gör motorns unika egenskaper och de höga kraven på dess tillförlitlighet (motorn i ett rymdskepp måste fungera kontinuerligt i 4 år) samtalet om rymdskeppet till en meningslös historia.
Å andra sidan finns det inte ett enda element i designen av en pulserad termonukleär motor som inte har testats i praktiken - supraledande solenoider, högeffektslasrar, elektronpistoler … allt detta har länge behärskats av industrin och är ofta till massproduktion. Vi har en välutvecklad teori och rik praktisk utveckling inom plasmafysik - det är bara att skapa en pulsad motor baserad på dessa system.
Den uppskattade massan av rymdfarkoststrukturen (motor, tankar, stödstolar) är 6170 ton, exklusive bränsle. I grund och botten låter figuren realistisk. Inga tiondelar grader och otaliga nollor. För att leverera en sådan mängd metallkonstruktioner till jordbana skulle det "bara" ta 44 uppskjutningar av den mäktiga Saturn-5-raketen (nyttolast 140 ton med en uppskjutningsvikt på 3000 ton).
Supertungt lanseringsfordon H-1, lanseringsvikt 2735 … 2950 ton
Fram till nu passar dessa siffror teoretiskt in i den moderna industrins möjligheter, även om de krävde viss utveckling av modern teknik. Det är dags att ställa huvudfrågan: vilken bränslemassa krävs för att accelerera rymdskeppet till 0, 1 ljusets hastighet? Svaret låter skrämmande och samtidigt uppmuntrande - 50 000 ton kärnbränsle. Trots den uppenbara osannolikheten hos denna siffra är det "bara" halva förskjutningen av det amerikanska kärnkraftsfartyget. En annan sak är att modern kosmonautik ännu inte är redo att arbeta med sådana skrymmande strukturer.
Men huvudproblemet var annorlunda: huvudkomponenten i bränslet för en pulserad termonukleär motor är den sällsynta och dyra isotopen Helium-3. Den nuvarande produktionsvolymen för helium-3 överstiger inte 500 kg per år. Samtidigt måste 30 000 ton av detta specifika ämne hällas i Daedalus -tankarna.
Kommentarer är överflödiga - det finns ingen sådan mängd helium -3 på jorden. "Brittiska forskare" (den här gången kan du välförtjänt ta uttrycket i citattecken) föreslog att man skulle bygga "Daedalus" i Jupiters bana och tanka det där och extrahera bränsle från det övre molnskiktet på den gigantiska planeten.
Ren futurism multiplicerad med absurditet.
Trots den övergripande nedslående bilden visade Daedalus -projektet att den befintliga vetenskapliga kunskapen är tillräcklig för att skicka en expedition till de närmaste stjärnorna. Problemet ligger i arbetsskalan - vi har arbetsprover av "Tokamaks", supraledande elektromagneter, kryostater och Dewar -kärl under idealiska laboratorieförhållanden, men vi har absolut ingen aning om hur deras hypertrofierade kopior som väger hundratals ton kommer att fungera. Hur man säkerställer den kontinuerliga driften av dessa fantastiska strukturer i många år - allt detta under hårda förhållanden i yttre rymden, utan någon möjlighet till reparation och underhåll av människor.
Under arbetet med utseendet på rymdskeppet "Daedalus" stod forskare inför många mindre men inte mindre viktiga problem. Förutom de redan nämnda tvivel om tillförlitligheten hos den pulserande termonukleära motorn, stod skaparna av det interstellära rymdfarkosten inför problemet med att balansera det gigantiska skeppet, dess korrekta acceleration och orientering i rymden. Det fanns också positiva ögonblick - under de 40 år som har gått sedan arbetet med Daedalus -projektet började har problemet med det digitala datorkomplexet ombord på fartyget lösts framgångsrikt. De kolossala framstegen inom mikroelektronik, nanoteknik, framväxten av ämnen med unika egenskaper - allt detta förenklade avsevärt förutsättningarna för att skapa ett rymdskepp. Problemet med djup rymdkommunikation löstes också framgångsrikt.
Men hittills har ingen lösning hittats på det klassiska problemet - säkerheten för en interstellar expedition. Med en hastighet av 0, 1 av ljusets hastighet blir alla dammfläckar ett farligt hinder för fartyget, och en liten meteorit i storleken på en flash -enhet kan vara slutet på hela expeditionen. Med andra ord har fartyget alla chanser att brännas upp innan det når sitt mål. Teorin föreslår två lösningar: den första "försvarslinjen" - ett skyddande moln av mikropartiklar som hålls av ett magnetfält hundra kilometer före fartygets kurs. Den andra "försvarslinjen" är en metall-, keramik- eller kompositsköld som reflekterar fragment av sönderfallna meteoriter. Om allt är mer eller mindre klart om utformningen av skölden, vet inte ens nobelprisvinnarna i fysik hur de i praktiken ska implementera ett "skyddande moln av mikropartiklar" på ett betydande avstånd från fartyget. Det är klart att med hjälp av ett magnetfält, men här är hur exakt …
… fartyget seglar i ett isigt tomrum. Det har gått 50 år sedan han lämnade solsystemet och en lång resa sträcker sig bakom "Daedalus" i sex ljusår. Det farliga Kuiperbältet och det mystiska Oortmolnet har korsats på ett säkert sätt, ömtåliga instrument har tålt galaxstrålarnas strömmar och det öppna rymdets grymma kyla … Det snart planerade mötet med Barnards stjärnsystem … men vad gör denna chans möte mitt i det oändliga stjärnhavet lovar budbäraren på den avlägsna jorden? Nya faror från att kollidera med stora meteoriter? Magnetfält och dödliga strålbälten i närheten av "running Barnard"? Oväntade utbrott av protruberan? Tiden får utvisa … "Daedalus" om två dagar rusar förbi stjärnan och försvinner för evigt i Kosmos väldighet.
Daedalus kontra 102-våningen Empire State Building
Empire State Building, ett viktigt landmärke i New Yorks skyline. Höjd utan spir 381 m, höjd med spir 441 meter
Daedalus kontra Saturn V supertunga lanseringsfordon
Saturn V på startplattan
