Yıldızlararası fantezi zamanı ve uzay mekiği süper eseri
Yıldızlar arasındaki mesafe umutsuz ... Şu anki uzay aracı hızımızla en yakın yıldıza ulaşmak 120.000 yıl alacaktı. Zaman ve uzayda hızlıca seyahat etmenin bir kısayolu var mı?
Yıldızlararası Seyahat Araştırma Merkezine herkese hoş geldiniz!
Hepinizin bildiği gibi, 1961'de eski Sovyetler Birliği astronotu Yuri Gagarin uzaya ilk ulaşan kişi oldu; 8 yıl sonra Amerikan Armstrong, büyük bir insan olan Ay'a kendi küçük adımını attı. adım. Ancak o zamandan beri insanlar hiçbir zaman ayın ötesine geçemedi. Şimdi, Yıldızlararası Seyahat Araştırma Merkezi, insanların evrenin derinliklerine uçmasına izin verme şanlı misyonunu destekliyor ve gelişmiş insanlı uzay aracının geliştirilmesine kendini adamıştır.
İnsanlık yarım yüzyıl sonra uzay araştırmalarında neden daha fazla ilerleme kaydedemedi? Bütçe kesintileri ve zayıflamış siyasi iradenin yanı sıra, evrende daha derine inemememizin önündeki temel engel kötü teknolojidir! Şu anda uzay aracını fırlatmak ve sürmek için kullanılan kimyasal yakıt roketi, uzay yolculuğumuzun uzun mesafe gereksinimlerini karşılayamıyor. Amerika Birleşik Devletleri Mars'a Mars sondaları fırlatmasına rağmen, Dünya'dan Mars'a seyahat etmeleri aylar hatta yıllar alıyor.
Lütfen dikkat: Dünya ile Mars arasındaki mesafe, yalnızca güneş sistemindeki iki komşu gezegen arasındaki mesafedir. Bu roketi diğer galaksileri ziyaret etmek için kullanmak ister misiniz? unut gitsin. Apollo 10 ay sondası, saatte 39.895 kilometre maksimum hıza sahip en hızlı insanlı uzay aracıdır. Bu hızda uçarken, yıldız galaksisine güneş sisteminden 4 ışıkyılı uzaklıkta Alpha Centauri'ye ulaşmak 120.000 yıl sürecektir.
Bu nedenle, Alpha Centauri veya ötesi gibi uzayın derinliklerine gitmek istiyorsak, daha ileri teknoloji kullanmalıyız. Şimdi, lütfen size evrende özgürce seyahat etme hayalimizi gerçekleştirmemize yardımcı olacak 10 gerçeküstü havacılık teknolojisini tanıtmama izin verin. Ayrıca, bu teknolojilerin uygulanabilirliği hakkında da yorum yapacağız.
1. İyon itici: Bir ay içinde Mars'a ulaşın
İlk ortaya çıkan, iyon iticilerini kademeli olarak olgunlaştıran teknolojidir. Geleneksel roketler gazı yüksek hızda geriye doğru püskürterek ileri itme kuvveti sağlar.Bu etki kuvveti ve tepki kuvveti prensibidir. İyon itici aynı fizik prensibini kullanır, ancak sıcak gazı püskürtmek yerine, bir grup yüklü parçacığı veya iyonu fırlatır, bir reaksiyon kuvveti kazanır ve ileri doğru uçar.
İyon iticinin rokete sağladığı itme kuvveti aslında çok zayıftır, ancak aynı itişi elde etmek için sıradan yakıt roketlerinden çok daha az yakıt kullanır ve uzun süre çok kararlı çalışabilir. Başlangıçta, iyon itici roket sürünen bir kaplumbağa gibidir, ancak sonunda hızı geleneksel roket "tavşanı" nı geçecektir (ayrıntılar için lütfen 201011'deki "Kaplumbağa Roketinde Gezi Alanı" makalesine bakın).
Bugün, iyon iticiler Japonya'daki Hayabusa sondası ve Avrupa'daki SMART-1 ay sondası gibi uzay araçlarında donatılmaya başlandı ve bu teknoloji hala geliştiriliyor. Örneğin, özellikle gelecek vaat eden yeni bir tip iyon itici vardır. Çalışma prensibi diğer iyon iticilerden biraz farklıdır. İyonları hızlandırmak için güçlü bir elektrik alanı kullanır. Bu tür bir itici, iyonların sabit bir frekansta dolaşımını sağlayabilir ve ardından itici, kendi radyo sinyali vericisinin frekansını iyonla tutarlı olacak şekilde ayarlar, böylece iyona daha fazla enerji enjekte edilir ve hatta iyonu 1 milyon dereceye kadar ısıtabilir. İyonlar püskürtüldüğünde, ortaya çıkan itme büyük ölçüde artar.
Hesaplamadan sonra, bu yeni tip iyon itici, roketin 39 gün içinde Mars'a Dünya'dan ulaşmasına izin verebilir ki bu biraz gelişme.
Teknik fizibilite: Zaten ortaya çıktı ve birkaç yıl içinde gerçekleştirilebilir.
2. Nükleer darbe pervanesi: cesurlar için bir nükleer bomba oyuncağı
İyon iticiler, kronik yıldızlararası gezginler için uygundur.Sabırsız gezginler için, bir sonraki kesinlikle onları tatmin edecek, bir nükleer nabız iticidir.
Nükleer darbe itici, uzay aracına yeterli itme gücü sağlamak için periyodik olarak patlayıcı bir nükleer bomba fırlatır. Bu korkunç ses teknolojisi aslında uzun zamandır üzerinde çalışılıyor. 1950'lerin sonunda Amerika Birleşik Devletleri, yıldızlararası seyahat yapabilen yüksek hızlı bir uzay aracı tasarlamak amacıyla nükleer enerjiyle çalışan uzay aracını incelemek için Orion programını başlattı. O zamanın tasarımı şimdi çok kaba görünüyor Nükleer darbe itici, yolcuların sağlığını korumak için takılı büyük bir amortisör ve ağır radyasyon koruma cihazı ile çok büyük olacak şekilde tasarlanmıştır.
Bu tür göz korkutucu pervane prensip olarak sorun değildir ve Orion projesinin tasarımı mevcut teknoloji kullanılarak uygulanabilir. Ama onu atmosferde dolaşırken yeryüzüne fırlatırsak, birkaç patlayıcı nükleer bombanın neden olduğu şok dalgalarına ve radyasyona dayanmalıyız. Teoride, nükleer enerjiyle çalışan uzay aracının hızı ışık hızının% 10'una kadar ulaşabilir, bu da bizim 40 yıl içinde güneş sistemine en yakın yıldıza ulaşmamızı sağlar, yani güneş sistemi dışındaki galaksiye bir neslin ömrü içinde ulaşabiliriz. Sadece seyahat süresine bakınca, bu iyi bir fikir.
Teknik fizibilite: tamamen uygulanabilir, ancak biraz tehlikeli, belki birazdan fazla.
3. Füzyon roketi: uzaylılarla buluşmak için nükleer reaktörü alın
Geriye doğru nükleer bomba atmaya devam ederseniz, gözünüzü korkutuyorsa, aşağıdaki tek füzyonlu roketi seçmenizi öneririz. Aynı zamanda nükleer güçle hareket etmesine rağmen daha güvenlidir.
Nükleer enerjiyle çalışan roketler fikri, nükleer reaktörlerin ürettiği enerjiyi roket itişi sağlamak için kullanarak uzun zamandır varlığını sürdürüyor, ancak önceki fikirler bugün tasarlanan füzyon roketlerinden çok daha kötü bir itkiye sahip.
Nükleer füzyon, büyük enerji üretmek için farklı atom çekirdeklerini birleştiren fiziksel bir süreçtir. Çoğu füzyon reaktörü, nükleer yakıtı manyetik bir alan aracılığıyla kontrol etmek için tasarlanmıştır. "Tokamak" adı verilen bu cihaz, nükleer füzyonu kontrol eden toroidal bir kaptır. Reaktörün güvenli çalışmasını sağlayabilir ve yolcuların reaktörün kontrolden çıkması konusunda endişelenmesine gerek kalmaz.
Ne yazık ki tokamak ekipmanı aşırı derecede ağırdır, bu nedenle araştırmacılar, mikro patlamalara neden olmak için nükleer yakıt parçacıklarını kontrol etmek için yüksek enerjili lazerleri kullanmak ve ardından üretilen sıcak plazmayı işlemek için manyetik alanları kullanmak gibi reaktörü kontrol etmek için füzyonu tetiklemenin başka bir yolunu düşünüyorlar. Gaz uzay aracının arkasına püskürtülür ve itme gücü kazanır.
1970'lerde İngiltere, bu tür roketleri incelemek için bir Daedalus projesi başlattı. Hedefleri, 50 yıl içinde başka bir yıldıza ulaşabilecek bir füzyon roket aracı yaratmaktır. Merhemdeki sinek, araştırma on yıllardır yürütülmüş olmasına rağmen, araştırmacıların bu tür bir füzyon reaktörünün normal çalışmasına izin vermemiş olmasıdır.
Teknik fizibilite: Mümkün, ancak beklemek on yıllar alabilir.
4. Bassard ramjet: yol kenarındaki kır çiçekleri nasıl toplanır
Füzyon roketleri de dahil olmak üzere öndeki tüm roketlerin temel bir sorunu olduğunu açıkça söylemeliyim: daha fazla ivme elde etmek için daha fazla yakıt taşımaları gerekir; daha fazla yakıt uzay aracını ağırlaştırır. Bu nedenle ivme artırılamaz.
Uzun bir yıldızlararası yolculuğa çıkmak istiyorsanız, en iyi seçenek yola hiç yakıtsız çıkmaktır. Bunu söylediğimde ateşim yoktu ve fizikçi Robert Bassad'ın da ateşi yükselmemişti. 1960 yılında, yakıt sorununu akıllıca çözen Bussad ramjet fikrini önerdi. Tasarladığı motor, önceki füzyon roketinin motoruna çok benzese de, nükleer yakıt taşımaz, ancak çevredeki hidrojeni iyonize eder ve ardından yakalanan hidrojeni içine koymak için devasa bir "elektromanyetik alan küreği" kullanır. Nükleer reaktörlerde roketi ileri itmek için kullanılır. Ne harika bir fikir!
Maalesef ramjet'in de bir sorunu var, çalışan bir füzyon reaktörü taşımanın yanı sıra, büyük bir elektromanyetik alana da ihtiyacı var. Nedeni basit: Yıldızlararası uzayda birim hacim başına hidrojen içeriği çok çok düşüktür ve diğer malzemelerin yoğunluğu daha düşüktür, bu nedenle küçük bir uzay aracını hareket ettirmek için motorun yüzlerce hatta binlerce kilometre çapında olması gerekir. Uzayda büyük manyetik alan.
Neyse ki, uzay aracının geçeceği uzay yörüngesini önceden dikkatlice hesaplayarak, ramjet yakıtını dünyadan uzayda yörünge konumuna fırlatarak ve uzay aracının havalanmasını bekleyip uzayda yakıt toplayarak "hile yapabiliriz". Çok büyük elektromanyetik alanlar kullanmaya gerek yoktur. Ancak bunu yaparsak, ramjet tarafından itilen roket istediği yere gidemez ve önceden belirlenmiş bir yörüngeye göre hareket etmek zorundadır. Ve daha da kötüsü, uzay aracının bu hile yöntemiyle yabancı bir gezegene ulaşmasına izin versek bile, geri döndüğünde yakıt ne olacak?
Teknik fizibilite: Çok büyük teknik zorluklar var ve dönüş biletini satın almak kolay değil.
5. Güneş yelkeni: Gelecek güneş kadar parlak
Hayal kırıklığına uğramayın, gelecekteki teknolojilerin tümü o kadar uygulanabilir değildir. Örneğin, güneş yelkeni çok uygulanabilir bir yıldızlararası seyahat teknolojisidir.
Tıpkı geleneksel yelkenlerin yüzey rüzgarının gücünü kullandığı gibi, güneş yelkenleri de güneş ışığı enerji akışının gücünü kullanır. Güneş yelkeninin ilave yakıt taşımasına gerek yoktur, yelken üzerinde güneşin hafif basıncını kullanarak çok yüksek hıza ulaşabilir, ancak bu uzun zaman alır.
Güneş yelkeni yeryüzündeki laboratuar koşullarında başarılı oldu, ancak yörüngede güneş yelkeni test etme girişimleri defalarca hüsrana uğradı. Örneğin, 2005 yılında Dünya Gezegenler Birliği, uzay gücü olarak güneş yelkenlerini kullanan "Evren Bir" aracını fırlattı, ancak roket uzaya taşındığında başarısız oldu ve düştü; güneş yelkenli aracını fırlatmak için ikinci girişim de bir roket arızasından kaynaklandı. Ve başarısız oldu.
Buna rağmen, güneş yelkenleri, en azından güneş sistemi içinde seyahat etmek için hala çok umut verici bir teknolojidir, çünkü güneş ışığı güçlü bir itme sağlayabilir. Bununla birlikte, insanlar yıldızlararası yolculuk için uzay aracını ilerletmek için güneş yelkenlerini kullanırsa, hafif basıncın itişi hala bir şekilde yetersizdir.
Teknik fizibilite: tamamen uygulanabilir, ancak potansiyel sınırlıdır.
6. Mıknatıs: başka bir yelken
Güneş yelkeninin itme kuvveti yeterli olmadığından, güneş yelkeninin bir çeşidini deneyebiliriz - mıknatıs yelkeni.
Mıknatıslı yelken, güneş ışığını değil uzay aracını hareket ettirmek için güneş rüzgârını kullanır. Güneş rüzgarı, kendi manyetik alanına sahip yüklü bir parçacıktır. Araştırmacılar, uzay aracının manyetik alanla çevrili olacağını ve böylece manyetik alan ve güneş rüzgârının birbirini iterek uzay aracını güneş sisteminin dışına iteceğini öngörmüşlerdi. Manyetik alan yaratmak zor değil, önce iyonların ve elektronların karışımı olan bir plazma oluşturduğunuz ve sonra onu bir balon gibi genişlettiğiniz sürece, uzay aracını saran bir manyetik alan yaratabilirsiniz.
Manyetik yelken teknolojisi, güneş yelkeninden daha güçlüdür.Ayrıca uzay aracının gezegenin etrafındaki manyetik alanda sörf yapmasına, manyetik alanın etkileşimi yoluyla yörüngesini değiştirmesine ve hatta yıldızlararası uzaya kaçarak yıldızlararası seyahat hayalini gerçekleştirmesine izin verebilir.
Bununla birlikte, yıldızlararası yolculuk için yalnızca güneş yelkenlerine ve mıknatıslı yelkenlere güvenmek iyi bir fikir değildir. Güneş sisteminde, güneşten ne kadar uzaklaşırsa, güneş ışığı ve güneş rüzgârının yoğunluğu o kadar zayıflar ve yoğunluk çok hızlı bir şekilde azalır. Bu yüzden, bir yelken dikerek diğer yıldızları gezme planını gerçekleştirmeyi bekleyemeyiz.
Teknik fizibilite: uygulanabilir, ancak yalnızca yerel seyahat, yani güneş sisteminde seyahat için uygundur.
7. Işın gücü itici: gözlerim sizin itici gücünüzdür
Güneş uzay aracı için yeterli enerjiyi sağlayamadığına göre, yüksek hızlı uçuşa ulaşmak için yıldızlararası bir uzay aracını itme gücümüze güvenebilir miyiz? Örneğin, yeterli enerjiye sahip güçlü bir ışık demetini uzayda mekikte bulunan bir uzay aracına yönlendirin.
Bu ışınla çalışan iticinin fikri çok yaratıcıdır.Lazer ablasyonu böyle bir teknolojidir: yerden çok güçlü bir lazer yayılır ve uzay aracının bir metal plakasına ışınlanır.Yüksek sıcaklık, metali kademeli olarak buharlaştırarak metal buharına neden olur. Uzay aracına itme kuvveti sağlayın. Bir başka benzer teknik, güneş yelkeni özel olarak formüle edilmiş bir boya ile kaplamak ve değiştirilmiş güneş yelkeni uzay aracına yerleştirmektir. Daha sonra dünyadan bir mikrodalga ışını yayılır ve güneş yelkenine çarparak boya moleküllerinin buharlaşmasına ve itme kuvvetine neden olur.
Gelecekte, yıldızlararası yolculuk büyük olasılıkla lazer tahrikli hafif yelkenler veya iyon ışını tahrikli manyetik yelkenler kullanılarak gerçekleştirilecektir. Birkaç fikrin birleştirilmesi birbirini tamamlayabilir ve uzay aracının güneş sisteminden yüksek hızda ve ekonomik olarak uçmasına izin verebilir.
Tabii ki, ışınla çalışan iticiler de birkaç teknik zorlukla karşı karşıyadır.Örneğin, ışın, uzay aracını uzun bir mesafede doğru bir şekilde hizalayabilmelidir; uzay aracı, ışının tüm enerjisini mümkün olduğunca emmeli ve enerjinin kaçmasına izin vermemelidir; ışın fırlatma cihazı, Çok güçlü, bu da yerdeki cihaza enerji beslemesinin astronomik olmasını gerektirir.
Teknik fizibilite: büyük zorluklar ve büyük umutlar bir arada var olur.
8. Çözgü hızı motoru: süper ışık hızı bir hayal değil
Evren bizi her zaman şaşırtır ve teknolojinin gelişimi her zaman hayal gücümüzü aşar. Belki yüz yıl sonra, yukarıda bahsedilen bu teknolojiler gelecek nesiller tarafından beğenilmeyecektir. Daha fantastik yıldızlararası navigasyon silahlarına sahip olacaklar, örneğin bir warp motoru.
Sözde warp motoru, süper ışık hızında uçuş elde etmek için zaman ve uzayı bükme teknolojisini kullanan bir cihazdır.Bu, temelde bilim kurgu filmi "Star Trek" deki teknolojidir. 1994 yılında İngiliz fizikçi Miguel Al Kubere bu konseptin motorunu ilk kez önerdi. Henüz keşfedilmemiş kozmik maddeyi kullanacak - "garip madde" Bu parçacıklar negatif kütleye sahiptir ve negatif basınç oluşturabilir veya çekebilir. Garip madde, uzay gemisinin önündeki boşluk sıkıştırılacak ve uzay gemisinin arkasındaki boşluk gerilecek şekilde, zaman ve uzayı bozabilir, böylece uzay gemisi, uzayda çarpık "baloncuklar" ile sarılmış gibi görünür. Uzay aracı, warp balonundaki ışık hızından daha hızlı uçabilir, ancak görelilik ilkesini ihlal etmez. Galaksi ile galaksi arasındaki uzun mesafe, bu motorun önündeki bir hendek kadar geniş.
Mevcut teknoloji açısından bakıldığında, bu harika motorla ilgili hala birçok teknik problem var. Örneğin, bir warp balonunu sürdürmek için gereken enerji hayal edilemeyecek kadar büyük olabilir Baloncuğun şekli ayarlansa bile, ihtiyaç duyulan enerji hala yeryüzündeki günümüz insanlarının ulaşamayacağı kadar büyüktür. Bir warp-speed motoru zaman ve mekanı bozduğunda, astronotların hayatını tehdit edecek çok fazla radyasyon üretecektir. Daha da kötüsü, şu anda bu tür tuhaf ve tuhaf maddenin gerçekten de evrenin derinliklerinde saklandığına dair kesin bir kanıt yok. 2002 yılında, teorik hesaplamaların ardından bilim adamları, bu tür bir uzay aracının balonun önüne sinyal göndermesinin imkansız olduğuna inandılar.Bu, astronotların balonu kontrol edip süremeyeceği ve hızlanıp yavaşlayamayacağı anlamına geliyordu, bu nedenle böyle bir uzay aracının inşa edilmemesi önemli değil.
Fizikte bu tür baloncuklar yaratmak hala bir hayal. Ancak evren bize gerçekten garip bir madde sunarsa ve torunlarımız teknik sorunları çözerse, yıldızlararası yolculuk gerçek olacak.
Teknik fizibilite: Açıkçası şu anda imkansız, ancak gelecekte ...
9. Solucan deliği: Kapıyı kapatma, geçelim
Einstein'ın genel görelilik teorisi geniş çapta kabul edildiğinden beri, insanlar solucan deliklerinin evrende gerçekten var olabileceğini kabul etmeye başladılar. Bu boru benzeri hızlı geçitler, evrenin uzak bölgelerini birbirine bağlayarak zaman ve uzayı kateder. Şimdi sormak istediğimiz soru, bu delikler gerçekten var mı? Eğer varlarsa, onlar aracılığıyla zaman ve uzayda yolculuk edebilir miyiz?
Mevcut teoriye göre, bu iki sorunun cevabı sinir bozucu. Bir solucan deliğinin var olması için, kararlılığını korumak için yukarıda bahsedilen garip maddeye benzer bir şeye ihtiyacı vardır ve evrende garip madde bulunmayabilir. Ek olarak, bir solucan deliğine giren herhangi bir madde veya enerji, solucan deliğinin derhal kapanmasına neden olacaktır.
Solucan deliği bilim kurguda bu kadar kullanışsız mı?
Neyse ki, teorik olarak evrende garip bir negatif enerji alanı var, hayalet radyasyon denen bu tür bir şey solucan deliğini her zaman açık tutabilir. Ve 1990'larda, Rus fizikçi Sergey Krasnikov, kendi açıklığını koruyan garip maddeler üretebilen farklı türde bir solucan deliği önerdi, bu yüzden solucan deliğinden geçsek bile, Solucan deliğinin aniden kapanması konusunda endişelenmeyin.
Henüz bir solucan deliği bulamadığımız için solucan deliklerinin teknik sorunları hakkında konuşamayız. Karşılaştığı ilk şey teorik bir sorundur: eğer bir solucan deliği maddenin zaman ve uzayda evrenin başka bir köşesine gitmesine izin veriyorsa, o zaman da kullanılabilir. Geçmişe geri dönmemize veya geleceğe girmemize izin veren, nedensellik yasasını, yani evrenin neden ve sonuçların oluşmasına neden olan temel yasasını ihlal eden bir zaman makinesi yaratmak.
Teknik fizibilite: Önce solucan deliğini bulalım.
10. Hiperuzay: Evren sadece bir çekirdek
Evren sadece üç boyutlu uzunluk, genişlik ve yükseklik değil, aynı zamanda dört boyutlu uzay ve beş boyutlu uzay gibi diğer boyutlarsa, belki bir uzay aracını yüksek boyutlu bir uzaydan geçirebilir ve evrenin diğer tarafına çok hızlı bir şekilde ulaşabiliriz.
Örneğin, iki boyutlu bir uzayda küresel bir yüzey için, kürenin kuzey kutbundan güney kutbuna bir yarım daire uzunluğunda hareket etmesi gerekir, ancak bizim perspektifimizden üç boyutlu uzayda doğrudan kürenin merkezinden, küre üzerindeki kuzey ve güney kutuplarından geçer. Mesafe sadece bir çapın uzunluğudur. Dolayısıyla, iki boyutlu uzayda iki konum arasındaki mesafe, üç boyutlu uzayda çok yakın olabilir. Üç boyutlu uzayımızın mesafesi, yüksek boyutlu uzayda çok yakın olacaktır.
Bu, şu anda hayal edebileceğimiz yıldızlararası yolculuğun en hızlı yolu, şimdiki zaman ve uzay teknolojimizin çok ötesinde ve yüksek boyutlu bir uzayın olup olmadığı hala belirsiz. Bekleyelim ve görelim.
Teknik fizibilite: bilinmeyen, üç boyutlu beynimizin düşünme yeteneğinin ötesinde.
Yukarıdaki havacılık teknolojileri arasında, uzay yolculuğuna yönelik özlemlerimizi karşılamaya istekliysek, yukarıdaki havacılık teknolojilerinden bazıları yarın üretilebilir; diğerleri şu anda gerçekleştirilemez, bunlar geleceğin teknolojileridir, birlikte çalışalım. geleceğe bak.
