brinmax

В будущем, если человечество захочет покинуть Солнечную систему, у нас будет огромный выбор звезд, к которым мы сможем путешествовать, и у многих из них будут подходящие условия для процветания жизни.Но куда бы мы пошли и сколько времени нам потребуется, чтобы добраться туда?

Ближайшая звезда:

Как уже отмечалось, ближайшая к нашей Солнечной системе звезда — Проксима Центавра, поэтому имеет смысл сначала спланировать межзвездную миссию к этой системе. Проксиме, как части тройной звездной системы под названием Альфа Центавра, около 4 лет.24 световых года (или 1,3 парсека) от Земли. Альфа Центавра ? — самая яркая из трех звезд в системе (часть двойной системы на расстоянии 4,37 световых лет), а Проксима Центавра — изолированный красный карлик.

И хотя межзвездные путешествия вызывают в воображении всевозможные видения путешествий быстрее света (FTL), начиная от скорости варпа и червоточин и кончая прыжковыми двигателями, такие теории либо в высшей степени спекулятивны (такие как Алкубьерр-драйв), либо полностью принадлежат научная фантастика. По всей вероятности, любая миссия в глубокий космос, скорее всего, потребует нескольких поколений, чтобы добраться туда, а не нескольких дней или мгновенной вспышки.

Итак, начиная с самых медленных космических путешествий, сколько времени потребуется, чтобы добраться до Проксимы Центавра?

Текущие методы:

Вопрос о том, сколько времени потребуется, чтобы добраться куда-нибудь в космос, несколько проще, если иметь дело с существующими технологиями и телами в нашей Солнечной системе. Например, с использованием технологии, которая использовалась в миссии New Horizons, которая состояла из 16 двигателей, работающих на гидразиновом монотопливе, достижение Луны заняло бы всего 8 часов 35 минут.

С другой стороны, есть миссия SMART-1 Европейского космического агентства (ЕКА), которая совершила полет на Луну с использованием метода ионного движения. Благодаря этой революционной технологии, разновидность которой с тех пор использовалась космическим кораблем Dawn для достижения Весты, миссия SMART-1 заняла один год, один месяц и две недели, чтобы достичь Луны.

Итак, от скоростного космического корабля с ракетным двигателем до экономичного ионного двигателя, у нас есть несколько вариантов передвижения по местному космосу — плюс мы могли бы использовать Юпитер или Сатурн для изрядной гравитационной рогатки.Однако, если бы мы планировали миссии куда-нибудь подальше, нам пришлось бы расширить наши технологии и посмотреть, что действительно возможно.

Когда мы говорим о возможных методах, мы говорим о тех, которые связаны с существующими технологиями, или о тех, которые еще не существуют, но технически осуществимы. Некоторые, как вы увидите, проверены временем и проверены временем, а другие только появляются или все еще используются. Однако почти во всех случаях они представляют возможный (но чрезвычайно трудоемкий или дорогостоящий) сценарий достижения даже ближайших звезд…

Ионная тяга:

В настоящее время самым медленным и наиболее экономичным двигателем является ионный двигатель.Несколько десятилетий назад ионные двигатели считались предметом научной фантастики. Однако в последние годы технология поддержки ионных двигателей значительно перешла от теории к практике. Например, миссия ЕКА SMART-1 успешно завершила свою миссию на Луну, пройдя 13-месячный спиральный путь от Земли.

SMART-1 использовались ионные двигатели, работающие на солнечной энергии, в которых электрическая энергия забиралась из солнечных панелей и использовалась для питания двигателей на эффекте Холла. Для выведения SMART-1 на Луну было использовано всего 82 кг ксенонового топлива.1 кг ксенонового топлива обеспечивал дельта-скорость 45 м / с. Это высокоэффективная силовая установка, но отнюдь не быстрая.

Одной из первых миссий, в которых использовалась технология ионного двигателя, была миссия Deep Space 1 к комете Боррелли, которая состоялась в 1998 году. DS1 также использовала ионный двигатель с ксеноновым двигателем, потребляющий 81,5 кг топлива. За 20 месяцев работы DS1 удалось достичь скорости 56 000 км / ч (35 000 миль / ч) во время пролета над кометой

более экономичны, чем ракетные технологии, поскольку тяга на единицу массы топлива (a.к.а. удельный импульс) намного выше. Но ионным двигателям требуется много времени, чтобы разогнать космический корабль до любых высоких скоростей, а максимальная скорость, которую он может достичь, зависит от его подачи топлива и того, сколько электроэнергии он может генерировать.

Таким образом, если бы ионная тяга использовалась для миссии на Проксиму Центавра, двигатели нуждались бы в огромном источнике производства энергии (т.е. ядерная энергия) и большое количество топлива (хотя и меньше, чем у обычных ракет). Но, исходя из предположения, что запас 81,5 кг ксенонового топлива соответствует максимальной скорости 56 000 км / ч, можно сделать некоторые расчеты.

Короче говоря, при максимальной скорости 56 000 км / ч Deep Space 1 потребовалось бы более 81 000 лет , чтобы пройти 4,24 световых года между Землей и Проксимой Центавра. Если рассматривать эту временную шкалу в перспективе, это будет более 2700 человеческих поколений.Таким образом, можно с уверенностью сказать, что миссия межпланетного ионного двигателя будет слишком медленной, чтобы ее можно было рассматривать в качестве пилотируемой межзвездной миссии.

Но, если ионные двигатели будут сделаны больше и мощнее (то есть скорость истечения ионов должна быть значительно выше), и можно будет вытащить достаточно топлива, чтобы космический корабль продолжал лететь в течение всего полета в 4,243 светового года, это время в пути могло бы быть уменьшено. значительно снижается. Тем не менее, этого недостаточно, чтобы случиться за всю жизнь.

Метод поддержки гравитации:

Самый быстрый из существующих способов космического путешествия известен как метод Gravity Assist, который включает в себя космический корабль, использующий относительное движение (т.е. орбита), а сила тяжести планеты, которую нужно изменить, — это путь и скорость. Гравитационная помощь — очень полезный метод космического полета, особенно при использовании Земли или другой массивной планеты (например, газового гиганта) для увеличения скорости.

Космический корабль Mariner 10 был первым, кто использовал этот метод, используя гравитационное притяжение Венеры, чтобы направить ее к Меркурию в феврале 1974 года. В 1980-х годах зонд Voyager 1 использовал Сатурн и Юпитер для гравитационных рогаток, чтобы достичь своего текущая скорость 60 000 км / ч (38 000 миль / ч) и переносится в межзвездное пространство.

Однако именно миссия Helios 2 , запущенная в 1976 г. для изучения межпланетной среды от 0,3 до 1 а.е. до Солнца, является рекордсменом по максимальной скорости, достигнутой с помощью гравитации. В то время аппараты Helios 1 (запущенные в 1974 г.) и Helios 2 были рекордсменами по наиболее близкому приближению к Солнцу. Helios 2 был запущен обычной ракетой-носителем НАСА Титан / Кентавр и выведен на высокоэллиптическую орбиту.

Из-за большого эксцентриситета (0,54) солнечной орбиты зонда (190 дней) в перигелии Helios 2 смог достичь максимальной скорости более 240000 км / час (150000 миль / час), что было достигнуто. только за счет гравитационного притяжения Солнца. Технически, скорость перигелия Helios 2 не была гравитационной рогаткой, это была максимальная орбитальная скорость, но, тем не менее, он по-прежнему является самым быстрым созданным человеком объектом.

Итак, если бы Voyager 1 летел в направлении Проксимы Центавра с постоянной скоростью 60 000 км / ч, то на то, чтобы добраться туда, потребовалось бы 76 000 лет (более 2500 поколений).Но если бы он смог достичь рекордной скорости Helios 2, сближения с Солнцем — постоянной скорости 240 000 км / ч — ему потребовалось бы 19 000 лет (или более 600 поколений), чтобы пролететь 4,243 света. годы. Значительно лучше, но все же не в плане практичности.

Ядерная тепловая / ядерная электрическая тяга (NTP / NEP):

Другой возможностью для межзвездного космического полета является использование космических кораблей, оснащенных ядерными двигателями, концепция, которую НАСА изучает на протяжении десятилетий.В ракете с ядерным тепловым движением (NTP) реакции урана или дейтерия используются для нагрева жидкого водорода внутри реактора, превращая его в ионизированный водородный газ (плазму), который затем направляется через сопло ракеты для создания тяги.

Ракета с ядерной электрической силовой установкой (NEP) включает в себя тот же базовый реактор, преобразующий тепло и энергию в электрическую энергию, которая затем будет приводить в действие электрический двигатель. В обоих случаях для создания двигателя ракета будет полагаться на ядерное деление или синтез, а не на химическое топливо, которое на сегодняшний день является опорой НАСА и всех других космических агентств.

По сравнению с химическим двигателем NTP и NEC обладают рядом преимуществ. Первое и наиболее очевидное — это практически неограниченная плотность энергии, которую он предлагает по сравнению с ракетным топливом. Кроме того, двигатель с ядерным двигателем мог также обеспечивать превосходную тягу по сравнению с количеством используемого топлива. Это сократит общее количество необходимого топлива, тем самым уменьшив стартовый вес и стоимость отдельных миссий.

Хотя ядерно-тепловые двигатели никогда не эксплуатировались, за последние несколько десятилетий было создано и испытано несколько концепций конструкции, и было предложено множество концепций.Они варьировались от традиционной конструкции с твердым сердечником — такой как ядерный двигатель для ракетных транспортных средств (NERVA) — до более продвинутых и эффективных концепций, основанных на жидком или газовом ядре.

Однако, несмотря на эти преимущества в топливной экономичности и удельном импульсе, наиболее сложная концепция NTP имеет максимальный удельный импульс 5000 секунд (50 кН · с / кг). По оценкам ученых НАСА, используя ядерные двигатели, приводимые в движение делением или синтезом, космическому кораблю потребуется всего 90 дней, чтобы добраться до Марса, когда планета находится в «оппозиции» — т.е.е. всего в 55000000 км от Земли.

Но с поправкой на путешествие в один конец к Проксиме Центавра, ядерной ракете потребуются столетия, чтобы достичь доли скорости света. Затем потребуется несколько десятилетий времени в пути, а затем еще много веков замедления, прежде чем он достигнет пункта назначения. В целом, мы все еще говорим о , 1000 лет, , прежде чем он достигнет места назначения. Подходит для межпланетных миссий, но не для межзвездных.

Теоретические методы:

При использовании существующих технологий время, которое потребовалось бы для отправки ученых и астронавтов в межзвездную миссию, было бы чрезмерно медленным.Если мы хотим совершить это путешествие за одну жизнь или даже за поколение, потребуется что-то более радикальное (то есть в высшей степени теоретическое). И хотя червоточины и прыжковые двигатели на данный момент все еще могут быть чистой выдумкой, есть несколько довольно продвинутых идей, которые рассматривались на протяжении многих лет.

Ядерный импульсный двигатель

Ядерный импульсный двигатель — теоретически возможная форма быстрого космического путешествия. Первоначально эта концепция была предложена в 1946 году Станиславом Уламом, польско-американским математиком, участвовавшим в Манхэттенском проекте, а затем предварительные расчеты были выполнены Ф.Рейнес и Улам в 1947 году. Настоящий проект, известный как Проект Орион, был начат в 1958 году и продолжался до 1963 года.

Под руководством Теда Тейлора из General Atomics и физика Фримена Дайсона из Института перспективных исследований в Принстоне Orion надеялся использовать мощь импульсных ядерных взрывов для создания огромной тяги с очень высоким удельным импульсом (т.е. вес или количество секунд, в течение которых ракета может непрерывно стрелять).

Вкратце, конструкция Ориона включает в себя большой космический корабль с большим количеством термоядерных боеголовок, обеспечивающий движение за счет выпуска бомбы позади него и последующего движения на волне детонации с помощью установленной сзади площадки, называемой «толкатель». После каждого взрыва эта толкатель поглощает взрывную силу, которая затем преобразует тягу в импульс.

Несмотря на то, что это вряд ли элегантно по современным меркам, преимущество этой конструкции состоит в том, что она обеспечивает высокий удельный импульс, то есть извлекает максимальное количество энергии из своего источника топлива (в данном случае ядерных бомб) с минимальными затратами.Кроме того, эта концепция теоретически может достигать очень высоких скоростей, при этом по некоторым оценкам приблизительный показатель составляет 5% от скорости света (или 5,4 × 10 ⁷ км / ч).

При такой скорости космическому кораблю Орион потребуется около 85 лет, чтобы доставить команду колонистов к Проксиме Центавра. Конечно, это не учитывает время, необходимое для того, чтобы космический корабль набрал скорость и затем замедлился перед прибытием. Так что на самом деле это было бы чуть больше века, что по-прежнему впечатляет.

Но, конечно, у дизайна есть и неминуемые минусы. Во-первых, построить корабль такого размера было бы невероятно дорого. По оценкам, произведенным Дайсоном в 1968 году, космический корабль Орион, который использовал водородные бомбы для создания двигателя, будет весить от 400 000 до 4 000 000 метрических тонн. И как минимум три четверти этого веса составляют ядерные бомбы, каждая боеголовка которых весит примерно 1 тонну.

В целом, по самым скромным подсчетам Дайсона, общая стоимость постройки корабля Орион составила 367 миллиардов долларов. С поправкой на инфляцию это составляет примерно 2,5 триллиона долларов, что составляет более двух третей текущего годового дохода правительства США. Следовательно, даже самое легкое судно было бы чрезвычайно дорогим в производстве.

Есть еще небольшая проблема, связанная со всей генерируемой им радиацией, не говоря уже о ядерных отходах. Фактически, именно по этой причине считается, что проект был прекращен из-за принятия Договора о частичном запрещении испытаний 1963 года, который стремился ограничить ядерные испытания и остановить чрезмерный выброс ядерных осадков в атмосферу планеты.

Fusion Rockets:

Другая возможность связана с ракетами, которые используют термоядерные реакции для создания тяги. Согласно этой концепции, энергия создается, когда гранулы смеси дейтерий / гелий-3 воспламеняются в реакционной камере путем инерционного удержания с использованием электронных лучей (аналогично тому, что делается в Национальном центре зажигания в Калифорнии). Этот термоядерный реактор будет детонировать со скоростью 250 гранул в секунду для создания плазмы высокой энергии.

Затем эта плазма будет направлена ​​магнитным соплом для создания тяги. Подобно ядерным реакторам, эта концепция предлагает преимущества с точки зрения топливной эффективности и удельного импульса. По оценкам, скорость истечения достигает 10 600 км / с, что намного превышает скорость обычных ракет. Более того, эта технология широко изучалась в течение последних нескольких десятилетий, и было сделано много предложений.

Например, между 1973 и 1978 годами Британское межпланетное общество провело технико-экономическое обоснование, известное как проект «Дедал».Опираясь на современные знания о технологии синтеза и существующих методах, исследование призвало создать двухступенчатый беспилотный научный зонд, совершающий путешествие к звезде Барнарда (5,9 световых года от Земли) за одну жизнь.

Первая ступень, большая из двух, проработает 2,05 года и разгонит космический корабль до 7,1% скорости света (0,071 c ). Затем эта ступень будет выброшена, и в этот момент вторая ступень включит двигатель и разгонит космический корабль примерно до 12% скорости света (0.12 c ) в течение 1,8 года. Затем двигатель второй ступени будет остановлен, и судно перейдет в 46-летний период круиза.

По оценкам проекта, миссии потребуется 50 лет, чтобы достичь звезды Барнарда. С поправкой на Проксиму Центавра, тот же корабль мог совершить путешествие за 36 лет . Но, конечно же, проект также выявил многочисленные препятствия, делавшие невозможным использование современных технологий, большинство из которых до сих пор не решены.

Например, гелий-3 дефицит на Земле, а это значит, что его придется добывать где-нибудь в другом месте (скорее всего, на Луне). Во-вторых, реакция, которая приводит в движение космический корабль, требует, чтобы выделяемая энергия значительно превышала энергию, используемую для запуска реакции. И хотя эксперименты здесь, на Земле, превзошли «цель безубыточности», мы все еще далеки от видов энергии, необходимых для питания межзвездного космического корабля.

В-третьих, это фактор стоимости постройки такого корабля. Даже по скромным стандартам беспилотного летательного аппарата Project Daedalus полностью заправленный двигатель будет весить до 60 000 тонн и стоить около 5 986 миллиардов долларов. Короче говоря, создание термоядерной ракеты было бы не только чрезмерно дорогим; для этого также потребуется уровень технологии термоядерных реакторов, который в настоящее время нам недоступен.

Icarus Interstellar, международная организация добровольных гражданских ученых (некоторые из которых работали на NASA или ESA) с тех пор попыталась оживить эту концепцию с помощью Project Icarus.Основанная в 2009 году, группа надеется сделать термоядерную двигательную установку (среди прочего) возможной в ближайшем будущем.

Fusion Ramjet:

Также известная как Bussard Ramjet, эта теоретическая форма силовой установки была впервые предложена физиком Робертом В. Бюссардом в 1960 году. По сути, это усовершенствование стандартной ядерной термоядерной ракеты, которая использует магнитные поля для сжатия водородного топлива до такой степени, что происходит слияние. Но в случае с Ramjet огромная электромагнитная воронка «вычерпывает» водород из межзвездной среды и сбрасывает его в реактор в качестве топлива.

По мере того, как корабль набирает скорость, реактивная масса помещается в постепенно сужающееся магнитное поле, сжимая его до тех пор, пока не произойдет термоядерный синтез. Затем магнитное поле направляет энергию выхлопных газов ракеты через сопло двигателя, тем самым ускоряя судно. Без каких-либо топливных баков, чтобы утяжелить его, термоядерный ПВРД мог развивать скорость, приближающуюся к 4% скорости света, и лететь в любую точку галактики.

Однако у этой конструкции много потенциальных недостатков. Например, есть проблема перетаскивания. Корабль полагается на увеличенную скорость для накопления топлива, но поскольку он сталкивается со все большим и большим количеством межзвездного водорода, он также может терять скорость — особенно в более плотных регионах галактики. Во-вторых, дейтерий и тритий (используемые в термоядерных реакторах здесь, на Земле) редко встречаются в космосе, тогда как синтез обычного водорода (которого много в космосе) выходит за рамки наших нынешних методов.

Эта концепция получила широкое распространение в научной фантастике.Возможно, самый известный пример этого — во франшизе Star Trek , где «коллекционеры Bussard» — это светящиеся гондолы на варп-двигателях. Но на самом деле наши знания о реакциях термоядерного синтеза должны значительно расшириться, прежде чем станет возможным создание ПВРД. Нам также нужно будет решить эту досадную проблему лобового сопротивления, прежде чем мы начнем думать о строительстве такого корабля!

Лазерный парус:

Солнечные паруса долгое время считались экономичным способом исследования Солнечной системы.Помимо того, что они относительно просты и дешевы в производстве, есть дополнительный бонус в виде солнечных парусов, не требующих топлива. Вместо того, чтобы использовать ракеты, для которых требуется топливо, парус использует радиационное давление звезд, чтобы толкать большие ультратонкие зеркала на высокие скорости.

Однако для межзвездного полета такой парус должен приводиться в движение сфокусированными энергетическими лучами (т.е. лазеры или микроволны), чтобы довести его до скорости, приближающейся к скорости света. Первоначально эта концепция была предложена Робертом Форвардом в 1984 году, который в то время работал физиком в исследовательских лабораториях Hughes Aircraft.

Концепция сохраняет преимущества солнечного паруса в том, что он не требует бортового топлива, а также в том, что энергия лазера не рассеивается с расстоянием почти так же сильно, как солнечное излучение. Таким образом, хотя парусу с лазерным приводом потребуется некоторое время, чтобы разогнаться до скорости, близкой к световой, он будет ограничен только скоростью самого света.

Согласно исследованию 2000 года, проведенному Робертом Фрисби, руководителем исследований перспективных двигательных установок в Лаборатории реактивного движения НАСА, лазерный парус можно было разогнать до половины скорости света менее чем за десять лет. Он также подсчитал, что парус диаметром около 320 км (200 миль) может достичь Проксимы Центавра всего за 12 лет . Между тем, парус диаметром около 965 км (600 миль) прибыл бы чуть менее чем за 9 лет .

Однако такой парус должен быть построен из современных композитных материалов, чтобы избежать плавления.В сочетании с его размером это было бы неплохо! Еще хуже то, что создание большого и достаточно мощного лазера, способного разогнать парус до половины скорости света, — это огромные затраты. Согласно собственному исследованию Фрисби, для лазеров потребуется постоянный поток энергии в 17 000 тераватт, что близко к тому, что весь мир потребляет за один день.

Двигатель на антивеществе:

Поклонники научной фантастики наверняка слышали об антивеществе.Но если вы этого не сделали, антивещество — это, по сути, материал, состоящий из античастиц, которые имеют ту же массу, но противоположный заряд, что и обычные частицы. Между тем, двигатель на антивеществе — это форма движения, которая использует взаимодействие между веществом и антивеществом для выработки энергии или создания тяги.

Короче говоря, двигатель на антивеществе состоит из столкновения частиц водорода и антиводорода. Эта реакция высвобождает столько же энергии, сколько термоядерная бомба, вместе с ливнем субатомных частиц, называемых пионами и мюонами.Эти частицы, которые будут двигаться со скоростью, равной одной трети скорости света, затем направляются магнитным соплом для создания тяги.

Преимущество ракет этого класса заключается в том, что большая часть массы покоя смеси вещества и антивещества может быть преобразована в энергию, что позволяет ракетам на антивеществе иметь гораздо более высокую плотность энергии и удельный импульс, чем любой другой предлагаемый класс ракет. Более того, контролируя такую ​​реакцию, можно предположить, что ракета может разогнаться до половины скорости света.

фунта за фунт, корабль этого класса будет самым быстрым и наиболее экономичным из когда-либо задуманных. В то время как обычные ракеты требуют тонны химического топлива, чтобы доставить космический корабль к месту назначения, двигатель на антивеществе может выполнять ту же работу, используя всего несколько миллиграммов топлива. Фактически, взаимное уничтожение полфунта водорода и антиводородных частиц высвободило бы больше энергии, чем водородная бомба мощностью 10 мегатонн.

Именно по этой причине Институт перспективных концепций НАСА (NIAC) исследовал эту технологию как возможное средство для будущих миссий на Марс. К сожалению, при планировании миссий к ближайшим звездным системам количество топлива, необходимое для полета, увеличивается в геометрической прогрессии, а затраты на его создание будут астрономическими (без слов!).

Согласно отчету, подготовленному для 39-й Совместной конференции и выставки AIAA / ASME / SAE / ASEE (также Роберта Фрисби), двухступенчатой ​​ракете на антивеществе потребуется более 815000 метрических тонн (

0 тонн США) топлива для производства Путешествие к Проксиме Центавра примерно

Принимая во внимание, что один грамм антивещества мог бы произвести колоссальную энергию, по оценкам, для его производства потребуется приблизительно 25 триллионов киловатт-часов энергии и будет стоить более триллиона долларов. В настоящее время людьми создано менее 20 нанограммов антивещества. Даже если бы мы могли массово производить антивещество по дешевке, все равно понадобился бы массивный корабль для хранения необходимого количества топлива.

Согласно отчету Dr.Даррел Смит и Джонатан Уэбби из Университета аэронавтики Эмбри-Риддл в Аризоне, межзвездный корабль, оснащенный двигателем на антивеществе, может достичь 0,5 скорости света и достичь Проксимы Центавра немногим более 8 лет . Однако сам корабль будет весить 400 метрических тонн (441 американскую тонну) и потребует 170 метрических тонн (187 американских тонн) топлива на основе антивещества, чтобы совершить путешествие.

Возможный способ обойти это — создать сосуд, который может создавать антивещество, которое затем можно хранить в качестве топлива. Эта концепция, известная как «Ракетная межзвездная исследовательская система от вакуума до антиматерии» (VARIES), была предложена Ричардом Обоуси из Icarus Interstellar. Основываясь на идее дозаправки на месте, корабль VARIES будет полагаться на большие лазеры (питаемые огромными солнечными батареями), которые будут создавать частицы антивещества при выстреле в пустое пространство.

Подобно концепции Ramjet, это предложение решает проблему транспортировки топлива из космоса.Но опять же, чистая стоимость такого корабля была бы непомерно высокой при использовании современных технологий. Кроме того, способность создавать антивещество в больших объемах — это не то, что мы в настоящее время можем сделать. Существует также вопрос излучения, поскольку аннигиляция вещества и антивещества может вызывать выбросы высокоэнергетических гамма-лучей.

Это не только представляет опасность для экипажа, требуя значительной защиты от излучения, но также требует, чтобы двигатели были экранированы, чтобы гарантировать, что они не подвергаются атомной деградации от всего излучения, которому они подвергаются.Таким образом, двигатель на антивеществе совершенно непрактичен с нашей нынешней технологией и нынешним бюджетом.

Деформационный привод Алькубьерре:

Поклонники научной фантастики также, без сомнения, знакомы с концепцией привода Алькубьерре (или «Варпа»). Предложенный мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году этот предложенный метод был попыткой сделать сверхсветовые путешествия возможными без нарушения специальной теории относительности Эйнштейна. Короче говоря, концепция включает в себя растяжение ткани пространства-времени в виде волны, которая теоретически может привести к сужению пространства перед объектом и расширению пространства за ним.

Объект внутри этой волны (например, космический корабль) сможет перемещаться по этой волне, известной как «варп-пузырь», сверх релятивистских скоростей. Поскольку корабль не движется внутри этого пузыря, а увлекается им, правила пространства-времени и теории относительности перестают применяться. Причина в том, что этот метод не полагается на движение со скоростью, превышающей скорость света в местном смысле.

Это только «быстрее света» в том смысле, что корабль может достичь пункта назначения быстрее, чем луч света, который двигался за пределы пузыря варпа. Таким образом, если предположить, что космический корабль может быть оснащен системой привода Алькубьерре, он сможет совершить путешествие к Проксиме Центавра в менее чем за 4 года . Так что, когда дело доходит до теоретических межзвездных космических путешествий, это, безусловно, самая многообещающая технология, по крайней мере, с точки зрения скорости.

Естественно, за эти годы концепция получила свою долю контраргументов.Главный из них — тот факт, что он не принимает во внимание квантовую механику и может быть опровергнут теорией всего (например, петлевой квантовой гравитацией). Расчеты количества необходимой энергии также показали, что для работы варп-двигателя потребуется непомерно высокая мощность. Другие неопределенности включают безопасность такой системы, влияние на пространство-время в месте назначения и нарушения причинности.

Тем не менее, в 2012 году ученый НАСА Гарольд Сонни Уайт объявил, что он и его коллеги начали исследование возможности Алькубьерре Драйв.В статье под названием «Механика искривленного поля 101» Уайт утверждал, что они сконструировали интерферометр, который обнаружит пространственные искажения, вызванные расширением и сужением пространства-времени метрики Алькубьерре.

В 2013 году Лаборатория реактивного движения опубликовала результаты полевых испытаний искривления, которые проводились в условиях вакуума. К сожалению, результаты были названы «неубедительными». В долгосрочной перспективе мы можем обнаружить, что метрика Алькубьерре может нарушать один или несколько фундаментальных законов природы.И даже если физика окажется верной, нет никакой гарантии, что ее можно использовать для полета на сверхсветовой скорости.

В заключение, если вы надеялись попасть к ближайшей звезде в течение своей жизни, перспективы не очень хорошие. Однако, если бы человечество почувствовало стимул построить «межзвездный ковчег», наполненный самодостаточным сообществом космических людей, можно было бы отправиться туда чуть менее чем за столетие, если бы мы были готовы инвестировать в необходимые технологии. .

Но все доступные методы все еще очень ограничены, когда дело доходит до транзитного времени. И хотя сотни или тысячи лет, чтобы добраться до ближайшей звезды, могут иметь для нас меньшее значение, если на карту поставлено само наше выживание, это просто непрактично с точки зрения исследования космоса и путешествий. К тому времени, когда миссия достигнет даже ближайших звезд в нашей галактике, используемые технологии устареют, и человечество может даже не существовать дома.

Итак, если мы не совершим серьезный прорыв в области термоядерного синтеза, антивещества или лазерных технологий, нам придется либо довольствоваться исследованием нашей собственной Солнечной системы, либо быть вынужденными принять очень долгосрочную транзитную стратегию…

Мы написали много интересных статей о космических путешествиях здесь, в Universe Today.Вот сможем ли мы когда-нибудь достичь еще одной звезды ?, Варп-двигатели могут иметь убийственную обратную сторону, Варп-двигатель Алькубьерре, Как далеко проходит световой год?, Когда света недостаточно, когда мы станем межзвездными? И можем ли мы Путешествовать быстрее скорости света?

Для получения дополнительной информации обязательно обратитесь к страницам НАСА, посвященным «Двигательным установкам будущего» и «Реален ли варп-двигатель?»

А поклонникам межзвездных путешествий обязательно стоит заглянуть на сайты Icarus Interstellar и Tau Zero Foundation.Продолжайте тянуться к этим звездам!

Как это:

Нравится Загрузка …

Новый космический корабль летит к Солнцу, чтобы увидеть полюса звезды, которых еще никто не видел.

В эти выходные Европейское космическое агентство и НАСА запускают новый укрепленный космический корабль, направляющийся к центру нашей Солнечной системы, где он получит вид на наше Солнце, которого раньше не видел ни один аппарат. Зонду, получившему название Solar Orbiter, будет поручено наблюдать за полюсами Солнца в надежде лучше предсказать, как ведет себя наша родительская звезда.

До сих пор практически все аппараты, которые мы отправляли к Солнцу, застревали вокруг средней части звезды, вращаясь по орбите вместе со всеми планетами Солнечной системы. Но Solar Orbiter настроен на облет Солнца под большим углом, так что он может получить представление о полярных регионах, которые так долго ускользали от наших наблюдений. Как и у Земли, у Солнца также есть полюса «вверху» и «внизу», но их трудно увидеть, поскольку наша планета вращается около экватора Солнца.

Оказавшись на этой наклонной орбите, Solar Orbiter приблизится к Солнцу на расстояние 26 миллионов миль или 42 миллионов километров, собирая изображения и данные с действительно уникальной точки обзора.Надеюсь, эта новая информация поможет ученым разгадать некоторые загадки нашей звезды, которые оставались неразгаданными на протяжении десятилетий. В частности, они хотят знать, что движет странным 11-летним циклом нашей звезды, когда периоды интенсивной активности чередуются с периодами затишья.

«Мы понимаем циклическое поведение; мы наблюдали это в течение 400 лет, с тех пор, как люди направили телескоп на Солнце », — рассказал The Verge Даниэль Мюллер, научный сотрудник проекта ESA для миссии Solar Orbiter.«Но мы действительно не знаем, почему это 11 лет и, очевидно, [что движет] силой цикла».

Зуд 11 лет

В начале и в конце своего 11-летнего периода массивное магнитное поле Солнца полностью меняет направление. Во время этого впечатляющего переворота полюса по сути меняются местами, переходя от положительного к отрицательному или от отрицательного к положительному.

Странный процесс определяет, как звезда будет вести себя в следующее десятилетие. В течение этого 11-летнего периода Солнце чередуется между так называемым солнечным максимумом и солнечным минимумом.Когда Солнце находится в солнечном максимуме, на его поверхности преобладают солнечные пятна, в то время как Солнце относительно свободно от солнечных пятен во время солнечного минимума.

Этот цикл солнечных пятен также совпадает с тем, сколько мусора отправляет нам Солнце. Частицы с высокой энергией постоянно вырываются из Солнца и разносятся во всех направлениях, в конечном итоге добираясь до Земли.Но когда Солнце находится на максимуме солнечной активности, этот парад частиц становится гораздо более изменчивым и интенсивным. Солнечная вспышечная активность нагревается, и звезда одновременно изрыгает целую кучу частиц, которые несут части магнитного поля Солнца, создавая высокоэнергетический хаотический коктейль, приближающийся к нашей планете.

К счастью, у нашей планеты есть собственное сильное магнитное поле, которое действует как зонтик, защищая нас от большинства частиц Солнца.Но когда нас встречает большой приток солнечной плазмы, это может стать проблемой. Эти события могут возмущать наше магнитное поле и вызывать геомагнитные бури, также известные как явления космической погоды. Это потенциально может привести к повреждению космических аппаратов, находящихся на орбите вокруг Земли, таких как наши спутники GPS, и повысить радиационный риск для астронавтов на Международной космической станции. Достаточно сильный шторм может даже нарушить электросеть на земле.

Ученые десятилетиями пытались лучше понять это поведение, чтобы лучше подготовиться к потенциальным штормам.«Мы хотим иметь возможность надежно прогнозировать условия космической погоды в земной среде», — говорит Мюллер. Исследователи получили хорошие данные о магнитном поле Солнца из его середины, но поскольку полюса являются важной частью этого процесса переворота, ученые стремятся наблюдать за ними по мере развития Солнца. «Нам не хватает ключевой части, которая находится на полюсах», — говорит Мюллер.

Выживание на Солнце

Вот где приходит на помощь Solar Orbiter. Космический корабль в форме коробки размером примерно с небольшой автобус вмещает 10 инструментов, предназначенных для получения изображений поверхности Солнца, а также сбора данных о магнитном поле звезды, ее атмосфере и многом другом. .Эти драгоценные инструменты защищены самым важным оборудованием Solar Orbiter — тепловым экраном.

Щит — это большой кусок титана прямоугольной формы, украшающий одну сторону Solar Orbiter. Он покрыт специальным материалом под названием SolarBlack, который может поглощать интенсивное тепло от Солнца, предотвращая перегрев инструментов Solar Orbiter.Благодаря конструкции экран сможет выдерживать палящие температуры более 1100 градусов по Фаренгейту (около 600 градусов по Цельсию).

«За теплозащитным экраном прячется остальная часть космического корабля, и мы должны держать этот тепловой экран направленным на Солнце в течение всего времени, если только мы не выполняем маневры», — говорит Ян Уолтерс, руководитель проекта Solar Orbiter в Airbus, построивший космический корабль.

Конечно, приборам нужно будет время от времени смотреть на Солнце, чтобы получить нужные данные. Инженеры встроили в тепловой экран маленькие дверцы, которые время от времени открываются и закрываются, чтобы некоторые приборы могли видеть Солнце. При проведении измерений инструменты нагреваются, но специальный радиатор в основании теплозащитного экрана должен отводить тепло от инструментов в космос.

Если все это сработает, Solar Orbiter получит одни из самых близких изображений поверхности нашего Солнца, когда-либо сделанных.«При ближайшем приближении разрешение будет примерно в три раза лучше, чем у всего, что мы видели на земле», — говорит Мюллер.

Взгляд на звезду

Solar Orbiter запускается поздно вечером в воскресенье в 23:03 по восточному времени из Флориды с недавно переименованной космической станции на мысе Канаверал. Его полет в космос — это ракета Atlas V, управляемая United Launch Alliance. Затем он проведет следующие два года, путешествуя к Солнцу, несколько раз облетев Землю и Венеру, чтобы набрать скорость и выйти на свою угловую орбиту вокруг звезды.

Это тот же маршрут, что и другой космический корабль НАСА к Солнцу два года назад. В 2018 году НАСА запустило связанный с Солнцем космический аппарат под названием Parker Solar Probe, который подошел к Солнцу ближе, чем любой созданный человеком аппарат до этого. Миссия уже собрала ценные данные о Солнце, которые лучше формируют наше понимание того, как работает небесное тело. Как и большинство других солнечных аппаратов, зонд Parker Solar Probe движется по орбите вместе с планетами и не оснащен камерой.Solar Orbiter сможет дополнить эту миссию своим уникальным маршрутом и инструментами. «Между этими двумя миссиями существует потрясающая синергия», — говорит Мюллер. «На самом деле они не соревнуются друг с другом. У них действительно есть дополнительные координаторы ».

Прежде всего, Мюллер говорит, что он очень рад, что Solar Orbiter отправится в новый регион нашей Солнечной системы, в котором мы никогда раньше не бывали. Поход к этим неизведанным полюсам означает, что ученые, вероятно, узнают что-то новое.«Это действительно то, что никто не может сказать вам, как именно это будет выглядеть», — говорит Мюллер. «Но мы действительно надеемся, что сможем заполнить это слепое пятно в наших знаниях о Солнце».

FAQ — Космический корабль | Институт планетологии

1. Как космический аппарат Хаббл может сфотографировать такое количество новых тел в космосе? Это точно? Где хранятся все эти данные?

2. Используются ли спутники для поиска кратеров на Земле и на других планетах? Как далеко находятся Венера, Марс и Меркурий?

Нет спутников на околоземной орбите, специально предназначенных для наблюдения за кратерами, но поверхность Земли отображается с помощью спутников для съемки (см. Google Earth) и радара.Люди открывают кратеры, глядя на эти изображения. Тем не менее, вам все еще нужна достоверная информация, чтобы определить, что могло вызвать круглую деталь, которую вы можете принять за ударную воронку. Подобные инструменты используются для составления карт поверхности других планет (Меркурия, Венеры, Луны, Марса, спутников Юпитера и Сатурна, а также астероидов).

3. Каким образом все пролетные объекты, орбитальные аппараты и посадочные аппараты, которые мы запускаем в космос, воздействуют на Землю и другие планетные / небесные объекты?

4. Сколько времени нужно, чтобы добраться до каждой планеты с современными технологиями?

5. Используется ли Международная космическая станция для изучения других планет?

6. Как внутренние планеты будут изучаться в будущем? Есть ли серьезные планы отправить пилотируемую миссию на Луну или Марс?

7. Как формируется изображение для пролетов?

8. Сколько времени нужно, чтобы получить изображения (информацию) с орбитальных аппаратов, спускаемых аппаратов и марсоходов?

9. Когда НАСА запускало космические шаттлы, использовали ли они их повторно для многократных запусков?

10. Земля больше похожа на Венеру или Марс?

11. С какими трудностями можно столкнуться при попытке увести астронавта с Марса, чтобы он мог вернуться на Землю?

12. Сколько времени нужно космическому кораблю, чтобы добраться до каждой планеты?

Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она движется вокруг Солнца. Однако, когда вы покидаете Землю, чтобы отправиться на другую планету, вам придется бороться с гравитацией Земли и Солнца (например, бросить что-то в воздух). Если вы просто хотите пролететь мимо, вас не слишком беспокоит, как быстро вы пролетите. Но если вы хотите выйти на орбиту или приземлиться, вы должны быть в состоянии соответствовать скорости планеты.Что касается Марса, вы должны дать космическому кораблю дополнительную энергию, чтобы отвести его от Земли и Солнца (если вы подбросите что-то в воздух, он замедлится и остановится, но чтобы подбросить его выше, вы должны дать ему больше энергии, чтобы Начать с). Однако, приближаясь к Солнцу, вы по-прежнему работаете против гравитации Солнца. Выкиньте тарелку из руки, и она может двигаться достаточно быстро, чтобы сломать ее при ударе о землю. Бросьте его из окна второго этажа, и он ударится о землю намного быстрее благодаря гравитации.То же самое и с отправкой космического корабля к Меркурию. Если вы отправляете что-то с Земли на Меркурий (космический корабль MESSENGER), вам придется бороться с гравитацией, чтобы убедиться, что она не движется слишком быстро, если вы хотите вращаться вокруг Меркурия. Но вы можете использовать планету, чтобы ускорить или замедлить вас. Это называется гравитационной поддержкой. Вы используете планету вместо того, чтобы использовать много ракетного топлива. Чтобы замедлить его, MESSENGER пролетел один раз над Землей и дважды над Венерой, прежде чем направился к Меркурию. Он трижды пролетел мимо Меркурия, каждый раз замедляя его.Затем он «соответствовал» орбитальной скорости Меркурия и был выведен на орбиту в марте 2011 года. Его первый пролет произошел через 3,5 года после запуска, а от запуска до выхода на орбиту пройдет 6,5 лет!

13. Почему люди больше не летят на Луну?

Проще говоря, это связано с политикой, а не наукой. Еще во времена Аполлона главной причиной полета на Луну было побеждать русских, а наука была второстепенной. Людям стало скучно еще одно путешествие на Луну (правда), а потом была война во Вьетнаме.Итак, Конгресс урезал финансирование НАСА. НАСА решило, что необходимо больше сосредоточиться на разработке нового, более простого и дешевого способа полета в космос, и разработало более сложный и более дорогой способ, названный шаттлом. Суть в том, что в настоящее время у нас нет возможности для запуска на Луну. Шаттл может только выйти на низкую околоземную орбиту, и даже добраться до телескопа Хаббла было непросто. Итак, чтобы вернуться на Луну, НАСА (или какой-либо другой стране) необходимо разработать новые ракеты, чтобы доставить нас туда и обратно.

Почему вам (вероятно) не следует паниковать из-за падающей китайской ракеты

В эти выходные израсходованная китайская ракета длиной 100 футов должна пролететь сквозь атмосферу Земли. Значительная часть 22-тонной ракеты-носителя — основная ступень ракеты Long March 5B — будет уничтожена при спуске, хотя большие куски обломков могут пережить падение.

Основываясь на траектории ракеты, оценки показывают, что возвращение в атмосферу произойдет где-то между 10 часами утра по восточному времени в субботу 8 и 11 мая.м. в воскресенье, 9 мая.

Хотя точное время падения ракеты неизвестно, и неясно, где именно могут упасть обломки, эксперты говорят, что беспокоиться не о чем.

«Если вы стоите не на том квадратном метре Земли из 250 триллионов квадратных метров, на которые могут ударить ее обломки, тогда у вас проблемы. В противном случае расслабьтесь », — написал в Twitter астроном Джонатан Макдауэлл из Гарвард-Смитсоновского института астрофизики, который пристально следит за объектом.

Тем не менее, китайская ракета — один из самых массивных искусственных объектов, неконтролируемых возвращающихся на Землю с 1991 года, когда в небе над Аргентиной разбилась заброшенная российская космическая станция Салют-7, что вызвало множество вопросов.Мы выясняем, откуда взялась эта ракета, каковы риски и кто несет ответственность за ущерб, если части упадут на личное имущество.

29 апреля Китай запустил этот Long March 5B, чтобы доставить на орбиту первый модуль новой космической станции страны. Ступень ядра отделилась от модуля после запуска, и с тех пор она кружит над планетой, по-видимому, неконтролируемая и без каких-либо сигналов с земли.По мере того, как он постепенно теряет высоту, массивный объект будет неконтролируемо возвращаться в атмосферу, а это означает, что китайская космическая программа не может гарантировать, что какой-либо уцелевший мусор приземлится в безлюдных районах.

4 мая Космическое командование США объявило, что отслеживает ступень ракеты — Пентагон отслеживает более 27 000 объектов в космосе — и многие другие компании отслеживают медленно спускающийся объект.

Где-то на Земле — и это все, что мы сейчас знаем наверняка.

Да, на данный момент. Траектория ракеты уносит ее дальше на север, чем Нью-Йорк, и на юг, до Новой Зеландии, и любые участки на ее орбитальном пути между этими двумя точками являются потенциальными местами падения. В этих ситуациях «где» диктуется «когда», а время входа в атмосферу ракеты все еще остается крайне неопределенным.

Прямо сейчас основная ступень движется со скоростью примерно 18 000 миль в час и делает цикл вокруг Земли каждые 90 минут или около того.Его орбита постепенно ухудшается по мере взаимодействия с верхними слоями атмосферы Земли, а это означает, что высота снижается и замедляется. Но эта скорость распада зависит от множества факторов, не все из которых известны. Например, отечность атмосферы, сила встречных ветров и некоторая динамика в ее различных слоях частично определяются солнечной активностью, которая колеблется и которую трудно предсказать.

Даже получасовая неопределенность во времени может означать разницу между врезанием в Иллинойс или приземлением на другом конце света.

«Это огромное 18-часовое окно, и время / место входа в атмосферу будет по-прежнему сильно варьироваться», — написала в Twitter компания по слежению за космическими кораблями Space-track.org. По мере того, как орбита продолжает уменьшаться, эти неопределенности будут уменьшаться, и прогнозы относительно времени и местоположения ее входа станут лучше. Но общая точка входа ракеты в атмосферу станет известна незадолго до того, как это произойдет на самом деле.

Вы можете отслеживать то, что мы знаем о траектории ракеты, несколькими способами.18-я эскадрилья космических сил США по управлению космическим пространством будет ежедневно обновлять информацию на Space-track.org. Другие компании по слежению за орбитой, включая Aerospace Corporation и LeoLabs, регулярно публикуют обновления в Twitter и пересматривают свои прогнозы.

Вы также можете следить в Твиттере, как астроном из Гарвард-Смитсоновского института Макдауэлл публикует обновленные оценки и комментарии.

Когда объекты — естественные или искусственные — падают через атмосферу Земли, они сталкиваются с все более плотным воздухом, который вызывает трение и сопротивление и часто разрушает их.Ядерная ступень Long March 5B весит примерно 22 тонны, поэтому она, скорее всего, не будет полностью разрушена при спуске. Но количество обломков, которые могут упасть на землю, предсказать сложно, и оно зависит от формы, массы, материалов и других факторов космического корабля.

Ранее осколки аналогичной китайской ракеты упали на землю возле населенного пункта. В мае 2020 года Китай запустил Long March 5B, который доставил на орбиту прототип космического корабля. В конечном итоге он упал над Атлантическим океаном, но металлические стержни длиной 33 фута приземлились в Кот-д’Ивуаре (Кот-д’Ивуар), где было сообщено о повреждении здания, но никто не пострадал.

О себе? Нет. Шансы на то, что обломки упадут где-нибудь рядом с вами, исчезающе малы. Даже шансы, что он приземлится около или , невелики. Скорее всего, он даже не ударится по суше. Океаны покрывают большую часть Земли, и если вы делаете ставку на то, где приземлятся фишки, делайте ставку на Тихий океан, который покрывает самую большую полосу поверхности планеты.

В 2018 году первая космическая станция Китая, Тяньгун-1, вернулась на Землю и распалась над Тихим океаном.Китай потерял контроль над 8,5-тонной космической станцией в 2016 году и больше не мог увеличивать ее высоту, чтобы поддерживать свою орбиту.

Не часто, но всегда возможно. В конце марта несколько тонн второй ступени ракеты SpaceX Falcon 9 развалились над северо-западом Тихого океана и сбросили обломки на штат Вашингтон.

Пожалуй, самым известным примером является первая космическая станция Соединенных Штатов SkyLab.В 1979 году НАСА намеревалось спустить с орбиты 75-тонный космический корабль к югу от Кейптауна, Южная Африка, но вместо этого он разбился над Индийским океаном и рассыпал обломки над Западной Австралией.

В 2001 году Россия намеренно сняла с орбиты свою космическую станцию ​​«Мир», которая в основном сгорела в атмосфере, но отправила около 1500 фрагментов в океан недалеко от Фиджи. Другие обломки падающих космических кораблей приземлились в других местах, в том числе в Бразилии, Саудовской Аравии и Северо-Западных территориях Канады, а также в США.Южный Юг, куда попали обломки космического челнока Columbia после того, как аппарат распался во время входа в атмосферу в 2003 году.

В целом, на вопросы о том, что нам разрешено делать в космическом пространстве и кто несет ответственность, если что-то пойдет не так, даны ответы в двух документах: Договоре по космосу 1967 года и Конвенции об ответственности за космос 1972 года.

«Договор по космосу определяет, что международным игрокам разрешено делать в космосе по закону, а в Конвенции об ответственности уточняется, кто несет ответственность за космические объекты, которые причиняют ущерб или вред», — пишет Рэй Паолетта для The Planetary Society.

Многие страны, включая Китай и США, подписали его. Таким образом, теоретически, если осколки Великого похода 5B упадут на страну, которая также подписала Договор об ответственности, эта страна может принять решение привлечь Китай к ответственности за любой нанесенный ущерб. Однако вопрос о том, воспользуется ли страна этим вариантом, — это отдельный вопрос.

Есть исторический прецедент. В январе 1978 года неисправный советский разведывательный спутник «Космос 954» разбился над северо-западными территориями Канады, оставив на земле след из радиоактивных обломков.В течение большей части года американо-канадская команда исследовала более 48000 квадратных миль ландшафта в поисках частей космического корабля в рамках операции по восстановлению, получившей название Operation Morning Light. После этого канадское правительство направило Советскому Союзу счет на шесть миллионов канадских долларов, из которых СССР заплатил примерно половину — в конечном итоге.

Иногда да. Вызывает беспокойство то, что очевидная стратегия Китая по запуску больших космических кораблей включает в себя возможность бесконтрольного падения ступеней ракет на Землю.Для небольших запусков в Китае, когда сама сцена не выходит на орбиту, ракеты падают обратно на сельские районы страны.

Это не та стратегия, которую используют космические агентства остальной части планеты, которые намеренно сбрасывают ступени запуска над океаном или оставляют их на орбите, или — если вы SpaceX — возвращаете их на посадочные площадки и повторно используют их.

В прошлом году, когда обломки Long March 5B упали на Кот-д’Ивуар, тогдашний администратор НАСА Джим Бриденстайн раскритиковал китайское правительство, заявив, что его стратегия «действительно опасна.Он также отметил, что если бы ракета упала хотя бы чуть раньше, она бы врезалась в Соединенные Штаты.

«Необходима согласованная структура того, как мы будем безопасно работать в космосе», — сказал тогда Бриденстайн.

Космический корабль НАСА запускает ракеты в сторону Солнца, чтобы увидеть его с близкого расстояния

В воскресенье космический корабль НАСА устремился к солнцу в беспрецедентном стремлении стать ближе к нашей звезде, чем что-либо из когда-либо отправленных ранее.

Этой осенью зонд Parker Solar Probe пролетит прямо сквозь тонкие края солнечной короны или внешней атмосферы, которая была видна во время полного солнечного затмения в августе прошлого года.В конечном итоге он окажется в пределах 3,8 миллиона (6 миллионов километров) от поверхности в ближайшие годы, оставаясь комфортно прохладным, несмотря на сильную жару и радиацию, и позволяя ученым опосредованно исследовать Солнце так, как никогда раньше.

Неудивительно, что ученые считают это самой крутой и самой жаркой миссией под солнцем, и что может быть лучше дня для запуска к солнцу, чем воскресенье, как отметило НАСА.

«Все, что я могу сказать, это:» Вау, мы идем «. В ближайшие несколько лет нам предстоит кое-что узнать », — сказал Юджин Паркер, 91-летний астрофизик, в честь которого назван космический корабль.

Космический корабль, защищенный новым революционным углеродным теплозащитным экраном и другими чудесами высоких технологий, пролетит мимо Венеры в октябре. Это создаст первое солнечное столкновение в ноябре.

В общей сложности зонд Parker совершит 24 сближения с Солнцем в рамках семилетнего проекта стоимостью 1,5 миллиарда долларов.

Второй день подряд тысячи зрителей заполнили пусковую площадку посреди ночи, а также близлежащие города, включая Паркера и его семью. 60 лет назад он предположил существование солнечного ветра — устойчивого сверхзвукового потока частиц, вылетающих из Солнца.

Это был первый раз, когда НАСА назвало космический корабль в честь кого-то еще живого, и Паркер не собирался позволить ему взлететь без него. Попытка запуска в субботу утром была сорвана из-за технической неисправности в последнюю минуту. Но воскресенье сменилось полным успехом.

Ракета Delta IV Heavy с грохотом прорвалась в предрассветную тьму, взбудоражив зрителей на многие мили вокруг, пока она взбиралась по ясному звездному небу. НАСА нуждалась в мощной 23-этажной ракете и третьей ступени, чтобы запустить миниатюрный зонд Паркера — размером с небольшой автомобиль и весом менее тонны — к солнцу.

От Земли до Солнца 93 миллиона миль (150 миллионов километров), и зонд Parker будет находиться в пределах 4 процентов от этого расстояния в ближайшем будущем. Это будет в семь раз ближе, чем у предыдущего космического корабля.

«Лети, девочка, лети !!» научный сотрудник проекта Никола Фокс из Университета Джона Хопкинса призвала через Twitter.

Это был первый запуск ракеты, засвидетельствованный Паркером, почетным профессором Чикагского университета.Он ушел впечатленный, сказав, что это было все равно что смотреть на Тадж-Махал в течение многих лет на фотографиях, а затем созерцать «настоящую вещь» в Индии.

«Мне действительно нужно перестать грызть ногти, чтобы запустить его, к размышлениям обо всех интересных вещах, о которых я еще не знаю и которые, как я полагаю, будут прояснены в течение следующих пяти, шести или семи лет, «Сказал Паркер по телевидению НАСА.

Глава научной миссии НАСА Томас Зурбухен был взволнован не только запуском, но и присутствием Паркера.

«Я в восторге», — сказал Зурбухен. «Какая важная веха. И еще что круто — тусоваться с Паркером во время всего этого и видеть его эмоции».

Паркер, зонд, этой осенью начнет бить рекорды.При первом же столкновении с Солнцем он пройдет в пределах 15,5 миллионов миль (25 миллионов километров), легко побив текущий рекорд в 27 миллионов миль (43 миллиона километров), установленный космическим кораблем НАСА Helios 2 в 1976 году. Цурбухен ожидает данных от даже на этой ранней стадии, чтобы получить лучшие научные статьи.

К тому времени, когда Паркер выйдет на свою 22-ю, 23-ю и 24-ю орбиты вокруг Солнца в 2024 и 2025 годах, он окажется еще глубже в короне и будет двигаться со скоростью 430000 миль в час (690 000 километров в час).

Ничто с планеты Земля никогда не достигало такой скорости.

Даже Фокс с трудом понимает безрассудство миссии.

«Для меня это все еще сногсшибательно», — сказала она. «Даже я все еще хожу, правда? Мы это делаем?»

Цурбухен считает Солнце самой важной звездой в нашей Вселенной — в конце концов, оно наша — и поэтому это одна из важнейших стратегических миссий НАСА.Он отметил, что, лучше понимая животворную, а иногда и жестокую природу Солнца, земляне могут лучше защищать спутники и космонавтов на орбите, а также электрические сети на земле. В сегодняшнем технологически зависимом обществе от этого выигрывают все.

С помощью этой первой в своем роде звездной миссии ученые надеются раскрыть множество загадок Солнца, обычного желтого карлика, которому около 4,5 миллиардов лет. Среди загадок: почему корона в сотни раз горячее, чем поверхность Солнца, и почему атмосфера Солнца постоянно расширяется и ускоряется, как точно предсказал Паркер в 1958 году?

«Единственный способ сделать это — наконец подняться и прикоснуться к солнцу», — сказал Фокс. «Мы изучили это. Мы изучали его в ходе ближайших миссий, даже так близко, как планета Меркурий. Но мы должны отправиться туда.«

Тепловой экран космического корабля будет служить зонтиком, заслоняющим научные инструменты во время близких, критических солнечных переходов. Датчики на космическом корабле будут следить за тем, чтобы тепловой экран был обращен к солнцу в нужное время. Если есть какой-то наклон, космический корабль исправится, так что ничего не поджарится. При задержке связи в 16 минут космический корабль должен сам защищаться от солнца. Диспетчеры Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, будут слишком далеко, чтобы помочь.

Миссия по получению близких и личных с нашей звездой была в книгах НАСА с 1958 года. Хитрость заключалась в том, чтобы сделать космический корабль маленьким, компактным и достаточно легким, чтобы путешествовать с невероятной скоростью, выживая при суровых условиях солнца и резких перепадах температуры. когда космический корабль находится рядом с Венерой.

«Нам пришлось так долго ждать, пока наши технологии не оправдают наши мечты», — сказал Фокс. «Это невероятно — стоять здесь сегодня».

На борту космического корабля находится более 1 миллиона имен, присланных прошлой весной энтузиастами космоса, а также фотографии Паркера, этого человека, и копия его знаменательной статьи 1958 года о солнечном ветре.

«Готов поспорить на 10 баксов, это сработает», — сказал Паркер.

• На этой фотографии, предоставленной НАСА, показана тяжелая ракета United Launch Alliance Delta IV с солнечным зондом Parker на борту вскоре после отката башни Mobile Service Tower в пятницу, 10 августа 2018 г., стартовый комплекс 37 на станции ВВС на мысе Канаверал на мысе Канаверал. , Флорида. НАСА отправляет космический корабль прямо в сверкающую корону солнца, в область атмосферы, настолько жаркую и суровую, что любой нормальный посетитель мог бы засохнуть. (Билл Ингаллс / НАСА через AP)
• Башня для ракеты Delta IV откатывается для запуска в комплексе 37 в Космическом центре Кеннеди в пятницу, август.10, 2018, на мысе Канаверал, штат Флорида. Солнечный зонд Parker, запуск которого запланирован на раннее субботнее утро, защищен первым в своем роде теплозащитным экраном и другими инновационными технологиями, которые предоставят беспрецедентную информацию о нашем Солнце. (AP Photo / John Raoux)
• На этой фотографии, предоставленной НАСА, астрофизик Юджин Паркер (в центре) стоит с заместителем администратора НАСА в Управлении научной миссии Томасом Зурбухеном (слева) и президентом и главным исполнительным директором United Launch Alliance Тори Бруно перед тяжелой ракетой ULA Delta IV с НАСА. Паркер Solar Probe на борту, пятница, август.10 августа 2018 года на станции ВВС на мысе Канаверал, штат Флорида. Первая в истории человечества миссия в часть атмосферы Солнца, называемую короной, запланирована на начало субботы. (Билл Ингаллс / НАСА через AP)
• На фотографии, сделанной в этот четверг, 9 августа 2018 г., астрофизик Юджин Паркер сидит между научным сотрудником проекта Университета Джонса Хопкинса Никола Фокс (слева) и руководителем научной миссии НАСА Томасом Зурбухеном во время пресс-конференции о солнечном зонде Паркера в Космическом центре Кеннеди во Флориде. .НАСА впервые назвала космический корабль в честь кого-то, кто еще жив. (AP Photo / Марсия Данн)
• На этой фотографии от 6 июля 2018 года, предоставленной НАСА, показан солнечный зонд Parker в чистой комнате в Astrotech Space Operations в Титусвилле, штат Флорида, после установки теплового экрана. НАСА Parker Solar Probe станет первым космическим кораблем, который «коснется» Солнца, пролетит через горячую солнечную атмосферу и пролетит всего за 3 секунды.8 миллионов миль (6 миллионов километров) поверхности. (Эд Уитман / Johns Hopkins APL / NASA через AP)
• На этом изображении, предоставленном НАСА, показано приближение солнечного зонда Паркера к Солнцу, выполненное художником. Он разработан, чтобы как никогда раньше выдерживать солнечные нагрузки, благодаря революционному тепловому экрану, способному выдерживать 2 500 градусов по Фаренгейту (1370 градусов по Цельсию). (Стив Гриббен / Johns Hopkins APL / NASA через AP)
• В этот четверг, август.9 августа 2018 года астрофизик Юджин Паркер принимает участие в пресс-конференции о солнечном зонде Паркера, названном в его честь, в Космическом центре Кеннеди во Флориде. Шестьдесят лет назад молодой астрофизик предположил существование солнечного ветра. Многие были настроены скептически и посоветовали ему сначала прочитать об этом, «чтобы не совершать этих убийственных ошибок», — вспоминает он. (Ким Шифлетт / НАСА через AP)
• Parker Solar Probe на тяжелой ракете ULA Delta IV стартует со стартового комплекса 37 на станции ВВС на мысе Канаверал в воскресенье, август.12, 2018. (Малкольм Денемарк / Флорида сегодня через AP)
• На этой фотографии с длинной выдержкой, предоставленной НАСА, изображена тяжелая ракета United Launch Alliance Delta IV, запускающая солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe, чтобы коснуться Солнца, в воскресенье, 12 августа 2018 года, со стартового комплекса 37 на станции ВВС на мысе Канаверал, Флорида. (Билл Ингаллс / НАСА через AP)
• На этой фотографии, предоставленной НАСА, тяжелая ракета United Launch Alliance Delta IV запускает солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe, чтобы коснуться Солнца, воскресенье, август.12 августа 2018 г. из Стартового комплекса 37 на авиабазе Кейп Канаверал, Флорида. (Билл Ингаллс / НАСА через AP)
• На этой фотографии, предоставленной НАСА, тяжелая ракета United Launch Alliance Delta IV запускает солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe, чтобы коснуться Солнца, в воскресенье, 12 августа 2018 г., со стартового комплекса 37 на станции ВВС на мысе Канаверал, Флорида. (Билл Ингаллс / НАСА через AP)
• Ракета Delta IV с солнечным зондом Parker стартует со стартового комплекса 37, что видно во время экспозиции в Космическом центре Кеннеди в воскресенье, августа.12, 2018, на мысе Канаверал, штат Флорида. Parker Solar Probe будет находиться ближе к Солнцу, чем любой другой космический корабль, и защищен первым в своем роде тепловым экраном и другими инновационными технологиями, которые предоставят беспрецедентную информацию о Солнце. . (AP Photo / John Raoux)

© 2018 Ассошиэйтед Пресс.Все права защищены.

Ссылка : Космический корабль НАСА запускает ракеты в сторону Солнца, чтобы лучше рассмотреть его (2018, 12 августа) получено 20 октября 2021 г.