Что мешает межзвездным полетам?
Источник -
Ответ потребует большой статьи, хотя на него можно ответить и единственным символом: c.
Скорость света в вакууме, , равна примерно тремстам тысячам километров в секунду и превысить ее невозможно. Следовательно, нельзя и добраться до звезд быстрее, чем за несколько лет (свет идет 4,243 года до Проксимы Центавра, так что космический корабль не сможет прибыть еще быстрее). Если добавить время на разгон и торможение с более-менее приемлемым для человека ускорением, то получится около десяти лет до ближайшей звезды.
В каких условиях лететь?
И этот срок уже существенное препятствие сам по себе, даже если отвлечься от вопроса «как разогнаться до скорости, близкой к скорости света». Сейчас не существует космических кораблей, которые позволяли экипажу автономно жить в космосе столько времени — космонавтам постоянно привозят свежие припасы с Земли. Обычно разговор о проблемах межзвездных перелетов начинают с более фундаментальных вопросов, но мы начнем с сугубо прикладных проблем.
Даже спустя полвека после полета Гагарина инженеры не и достаточно практичный душ, а рассчитанные на условия невесомости туалеты ломаются на МКС . Перелет хотя бы к Марсу (22 световые минуты вместо 4 световых лет) уже ставит перед конструкторами сантехники нетривиальную задачу: так что для путешествия к звездам потребуется как минимум изобрести космический унитаз с двадцатилетней гарантией и такую же стиральную машину.
Воду для стирки, мытья и питья тоже придется либо брать с собой, либо использовать повторно. Равно как и воздух, да и еду тоже необходимо либо запасать, либо выращивать на борту. Эксперименты по созданию замкнутой экосистемы на Земле уже проводились, однако их условия все же сильно отличались от космических хотя бы наличием гравитации. Человечество умеет превращать содержимое ночного горшка в чистую питьевую воду, но в данном случае требуется суметь сделать это в невесомости, с абсолютной надежностью и без грузовика расходных материалов: брать к звездам грузовик катриджей для фильтров слишком накладно.
Стирка носков и защита от кишечных инфекций могут показаться слишком банальными, «нефизическими» ограничениями на межзвездные полеты — однако любой опытный путешественник подтвердит, что «мелочи» вроде неудобной обуви или расстройства желудка от незнакомой пищи в автономной экспедиции могут обернуться угрозой для жизни.
Решение даже элементарных бытовых проблем требует столь же серьезной технологической базы, как и разработка принципиально новых космических двигателей. Если на Земле изношенную прокладку в бачке унитаза можно купить в ближайшем магазине за два рубля, то уже на марсианском корабле нужно предусмотреть либо запас всех подобных деталей, либо трехмерный принтер для производства запчастей из универсального пластикового сырья.
В ВМС США в 2013 году всерьез после того, как оценили затраты времени и средств на ремонт боевой техники традиционными методами в полевых условиях. Военные рассудили, что напечатать какую-нибудь редкую прокладку для снятого с производства десять лет назад узла вертолета проще, чем заказать деталь со склада на другом материке.
Один из ближайших соратников Королева, Борис Черток, писал в своих мемуарах о том, что в определенный момент советская космическая программа столкнулась с нехваткой штепсельных контактов. Надежные соединители для многожильных кабелей пришлось разрабатывать отдельно.
Кроме запчастей для техники, еды, воды и воздуха космонавтам потребуется энергия. Энергия будет нужна двигателю и бортовому оборудованию, так что отдельно придется решить проблему с мощным и надежным ее источником. Солнечные батареи не годятся хотя бы по причине удаленности от светил в полете, радиоизотопные генераторы (они питают «Вояджеры» и ) не дают требуемой для большого пилотируемого корабля мощности, а полноценные ядерные реакторы для космоса до сих пор делать не научились.
Советская программа по созданию спутников с ядерной энергоустановкой была омрачена международным скандалом после падения аппарата «Космос-954» в Канаде, а также рядом отказов с менее драматичными последствиями; аналогичные работы в США свернули еще раньше. Сейчас созданием космической ядерной энергоустановки в Росатоме и Роскосмосе, но это все-таки установки для ближних перелетов, а не многолетнего пути к другой звездной системе.
Возможно, вместо ядерного реактора в будущих межзвездных кораблях найдут применение токамаки. О том, насколько сложно хотя бы правильно определить параметры термоядерной плазмы, в МФТИ этим летом . Кстати, проект ITER на Земле успешно продвигается: даже те, кто поступил на первый курс, сегодня имеют все шансы приобщиться к работе над первым экспериментальным термоядерным реактором с положительным энергетическим балансом.
На чем лететь?
Для разгона и торможения межзвездного корабля обычные ракетные двигатели не годятся. Знакомые с курсом механики, который читают в МФТИ в первом семестре, могут самостоятельно рассчитать то, сколько топлива потребуется ракете для набора хотя бы ста тысяч километров в секунду. Для тех, кто еще не знаком с уравнением Циолковского, сразу озвучим результат — масса топливных баков получается существенно выше массы Солнечной системы.
Уменьшить запас топлива можно за счет повышения скорости, с которой двигатель выбрасывает рабочее тело, газ, плазму или что-то еще, вплоть до пучка элементарных частиц. В настоящее время для перелетов автоматических межпланетных станций в пределах Солнечной системы или для коррекции орбиты геостационарных спутников активно используют плазменные и ионные двигатели, но у них есть ряд других недостатков. В частности, все такие двигатели дают слишком малую тягу, ими пока нельзя придать кораблю ускорение в несколько метров на секунду в квадрате.
Проректор МФТИ Олег Горшков — один из признанных экспертов в области плазменных двигателей. Двигатели серии СПД — производят в ОКБ «Факел», это серийные изделия для коррекции орбиты спутников связи.
В 1950-е годы разрабатывался проект двигателя, который бы использовал импульс ядерного взрыва (проект Orion), но и он далек от того, чтобы стать готовым решением для межзвездных полетов. Еще менее проработан проект двигателя, который использует магнитогидродинамический эффект, то есть разгоняется за счет взаимодействия с межзвездной плазмой. Теоретически, космический корабль мог бы «засасывать» плазму внутрь и выбрасывать ее назад с созданием реактивной тяги, но тут возникает еще одна проблема.
Как выжить?
Межзвездная плазма — это прежде всего протоны и ядра гелия, если рассматривать тяжелые частицы. При движении с скоростями порядка сотни тысяч километров в секунду все эти частицы приобретают энергию в мегаэлектронвольты или даже десятки мегаэлектронвольт — столько же, сколько имеют продукты ядерных реакций. Плотность межзвездной среды составляет порядка ста тысяч ионов на кубический метр, а это значит, что за секунду квадратный метр обшивки корабля получит порядка 1013 протонов с энергиями в десятки МэВ.
Один
не знаю как у вас, а у меня весь иекси свивается со звёздным небом и ничего не видно.
Цитироватьтекст не видно!!!!!
ЦитироватьУ меня тоже текст “свивается”, но прочесть можно.
странно другое, проблемы с путешествием в ведрище, думаю, можно решить все. Особенно понравилась идея с трёхмерным принтером. Только зачем лететь на Проксиму Центавра? Если люди не понимают друг друга, как они собираются понимать не людей? Разве это не главная проблема для контакта?
Цитироватьдиагноз-ближайшие 30-500 лет никуды не улетим-далее постройка межгалактического тазика первой модели типа запорожец ушастый и попытки вылетить за пределы солнечной системы в лучшем раскладе
ЦитироватьПо моему, это заблуждение, что нельзя превысить скорость света. Просто материя при скорости света переходит из материальной в информационную форму, и скорость может возрасти до бесконечности или мгновения. А после при торможении вернуться опять в материальную форму Это называется телепорт. Другое название ноль - переход.
ЦитироватьКак известно плохому танцору, всегда что нибудь да мешало! Итак по порядку.
Цитировать1) Чтобы летать в космосе нужны ни двигатели сгорания, и даже не ионные. Нужны гравитационные толкатели. Все путают силу тяжести с гравитацией. Это является серьезнейшим заблуждением. И пока человечество этого не поймет никуда Вы не полетите!
2) Источник энергии. Человечество “изучило” (а на сколько я понимаю там поле не паханое!) только электричество. Конечно для перемещения внутри эмбриона (солнечной системы), хватит и этого. НО - чтобы лететь далеко, нужно как минимум 3 вида энергии.
3) И вообще,- Вы! Потовые железы планеты, куда вы нахрен собрались?! Улицу нормально перейти не могут!! В космос полетим.. ХА… Прищемите хвост, и никуда не собирайтесь! Иначе те кто Вас создал, устроит Вам всем такой космос,- Нашествие глистов зомби убийц - покажется детским лепетом!
Да, я тоже так считаю. Несмотря на то, что СТО много раз “подтверждена и проверена”, есть и немало опровержений. Просто их всячески замалчивают, тех, кто пытается их представить, всячески гнобят. Например, с тем же коллайдером - объявили на весь мир, что они разогнали частицы быстрее света. Правда, совсем чуть-чуть быстрее. А потом всё это тихонько заглохло, забылось. Ни официального опровержения, ни подтверждения. Видимо, “сверху” приказали забыть. Короче, говоря языком средневековья - это “ересь”. Но, как известно из истории, именно ересь оказалось правдой. Так же, возможно, и здесь. Хотя бы, скорость гравитации никак не может быть равна скорости света, она на много порядков больше, если не бесконечна. Несложные расчеты показывают, что тогда Земля за несколько тысяч лет удалилась бы от Солнца вдвое, т.к. она обращалась бы вокруг мнимого центра Солнца, который всё время бы смещался.
ЦитироватьПри современном уровне развития техники мы к звездам не улетим. Нужен двигатель, работающий на “лженауке” - антигравитационный или торсионный. Нужна искусственная гравитация. Центробежная не подойдёт - это неудобно и не решает проблему перегрузок. Нужен синтезатор материи для обеспечения экипажа едой, деталями, воздухом и всем необходимым. Короче, пока это всё - научная фантастика. Увы.