Межзвёздный полёт

Межзвёздный полёт — путешествие между звёздами пилотируемых аппаратов или автоматических станций. Полеты на звездолётах занимают существенное место в научной фантастике. Четыре автоматические станции — Пионер-10, Пионер-11, Вояджер-1, Вояджер-2 — достигли третьей космической скорости и покинули солнечную систему; теперь с их помощью изучают межзвёздное пространство. Станций, чьей прямой миссией был бы полёт до ближайших звёзд, на начало XXI века не существует, однако в 2011 году DARPA совместно с НАСА объявили о старте проекта «Через 100 лет к звёздам», целью которого является осуществление пилотируемого полёта к другим звёздным системам. По словам Поля Еременко, координатора проекта в DARPA, целью данного проекта является не постройка космического корабля, а стимулирование нескольких поколений учёных на исследование в различных дисциплинах и создание прорывных технологий. По словам директора Исследовательского центра Эймса (НАСА) Симона П. Уордена проект двигателя для полётов в дальний космос может быть разработан в течение 15-20 лет.

Расстояние до ближайшей звезды (Проксимы Центавра) составляет около 4,243 световых лет, то есть примерно в 268 тысяч раз больше расстояния от Земли до Солнца.

Проекты межзвездных экспедиций

Проект «Орион»

С 1950-60 гг. в США разрабатывался космический корабль с ядерно-импульсным ракетным двигателем для исследования межпланетного пространства «Орион». В ходе работ были предложены проекты большого и малого звездолётов («кораблей поколений»), способных добраться до звезды Альфа Центавра за 1800 и 130 лет соответственно.

Проект «Дедал»

С 1973 по 1978 год Британское межпланетное общество разрабатывало проект «Дедал» целью которого было создать наиболее правдоподобный проект автоматического аппарата с термоядерным ракетным двигателем, способного достичь звезды Барнарда за 50 лет.

Ракетный корабль по проекту «Дедал» оказался таким громадным, что строить его пришлось бы в открытом космосе. Он должен был весить 54 000 т (почти весь вес — ракетное топливо) и мог бы разогнаться до 7,1 % скорости света, неся на себе полезную нагрузку весом 450 т. В отличие от проекта «Орион», рассчитанного на использование крохотных атомных бомб, проект «Дедал» предусматривал использование миниатюрных водородных бомб со смесью дейтерия и гелия-3 и системой зажигания при помощи электронных лучей. Но огромные технические проблемы и опасения, связанные с ядерным двигателем, привели к тому, что проект «Дедал» также был отложен на неопределенное время.

Проекты звездолётов, движителем которых является давление электромагнитных волн.

См. также: Солнечный парус

Идея о использовании давления света для осуществления межпланетных путешествий была выдвинута практически сразу после открытия этого давления физиком П. Н. Лебедевым в работах К. Циолковского и Ф. Цандера. Однако реальная возможность получения электромагнитного луча нужной мощности появилась только после изобретения лазеров.

В 1971 году в докладе Г. Маркса на симпозиуме в Бюракане было предложено использовать для межзвёздных перелётов лазеры рентгеновского диапазона. Позже возможность использования этого типа движителя исследовалась НАСА. В результате был сделан следующий вывод: «Если будет найдена возможность создания лазера, работающего в рентгеновском диапазоне длин волн, то можно говорить о реальной разработке летательного аппарата (разгоняемого лучом такого лазера), который сможет покрывать расстояния до ближайших звёзд значительно быстрее, чем все известные в настоящее время системы с ракетными двигателями. Расчёты показывают, что с помощью космической системы, рассмотренной в данной работе, можно достичь звезды Альфа Центавра… примерно за 10 лет».

В 1985 году Р. Форвардом была предложена конструкция межзвёздного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения. Проектом предусматривалось, что зонд достигнет ближайших звёзд за 21 год.

На 36-м Международном астрономическом конгрессе был предложен проект лазерного звездолёта, движение которого обеспечивается энергией лазеров оптического диапазона, расположенных на орбите вокруг Меркурия. По расчётам, путь звездолёта этой конструкции до звезды Эпсилон Эридана (10,8 световых лет) и обратно занял бы 51 год.

Солнечный парус - самое перспективный и реалистичный на сегодняшний день вариант звездолета., ,

Преимуществом солнечного парусника является отсутствие топлива на борту. Реактивный способ движения труднореализуем для межзвездного путешествия. Для реактивного полета к звездам нужно огромное количество топлива. Это увеличит стартовую массу звездолета и потребует увеличения мощности двигателя. Что в свою очередь заставит увеличить стартовую массу реактивного звездолета. К звездам в лучшем случае полетит один топливный бак без полезной нагрузки.

Недостатком солнечного парусника является тот факт, что за пределами Солнечной системы давление солнечного света приблизиться к нулю. Поэтому существует проект разгона солнечного парусника лазерными установками с какого-нибудь астероида. Данный проект ставит проблему точного наведения лазеров на световых расстояних и мощности генераторов.

Аннигиляционные двигатели

Скорость движения обычных ракет существенным образом зависит от скорости истечения рабочего тела. Обычные химические реакции, известные на текущий момент, не позволяют достичь скоростей истечения, необходимых для разгона ракеты до околосветовой скорости. В качестве одного из вариантов решения проблемы предлагается использование в качестве рабочего вещества ракеты элементарные частицы, движущиеся со световой или околосветовой скоростью.

Для получения таких частиц можно использовать аннигиляцию материи и антиматерии. Например, взаимодействие электронов и позитронов порождает гамма-излучение, которое используется для создания реактивной тяги в конструкциях так называемых фотонных ракет. Может быть также использована реакция аннигиляции протонов и антипротонов, в результате которой образуются пионы.

Основными проблемами, которые выделяются учёными и инженерами, анализировавшими конструкции , являются получение нужного количества антивещества, его хранение, а также фокусировка потока частиц в нужном направлении. Указывается, что современное состояние науки и техники даже теоретически не позволяет создавать подобные конструкции.

Прямоточные двигатели, работающие на межзвёздном водороде

Основная составляющая массы современных ракет — это масса топлива, необходимого ракете для разгона. Если удастся каким-нибудь образом использовать в качестве рабочего тела и топлива окружающую ракету среду, можно значительно сократить массу ракеты и достичь за счёт этого больших скоростей движения.

В 1960-е годы была предложена конструкция межзвёздного прямоточного реактивного двигателя (МПРД). Она схожа с конструкцией воздушно-реактивных двигателей. Межзвёздная среда состоит в основном из водорода. Этот водород может быть захвачен и использован в качестве рабочего тела. Кроме того, он может быть использован в качестве топлива для управляемой термоядерной реакции, служащей источником энергии для создания ускоряющего ракету реактивного потока.

Поскольку межзвёздная среда является крайне разреженной (порядка 1 атома водорода на кубический сантиметр пространства), необходимо использование экранов огромного размера (тысячи километров) для сбора нужного количества топлива. Масса таких экранов крайне велика даже при условии использования наиболее лёгких материалов, поэтому предлагается использовать для сбора вещества магнитные поля.

Системы торможения Межзвездных Кораблей

Предложены несколько способов :

1. Торможение на внутренних источниках — ракетное

2. Торможение за счет лазерного луча, присылаемого с Солнечной Системы.

3. Торможение магнитным полем с использованием Магнитного Паруса Зубрина на сверхпроводниках.

Корабли поколений

Основная статья: Корабль поколений

Возможны также межзвёздные путешествия с использованием звездолётов, реализующих концепцию «кораблей поколений» (например, по типу колоний О’Нейла). В таких звездолётах создаётся и поддерживается замкнутая биосфера, способная поддерживать и воспроизводить себя в течение нескольких тысяч лет. Полёт происходит с небольшой скоростью и занимает очень долгое время, на протяжении которого успевают смениться многие поколения космонавтов.

Опасности внешней среды

При полете между звездами любое столкновение с внешним объектом — катастрофа. Это одна из слабо освещенных проблем в межзвездной космонавтике.

Сверхсветовое движение

Основная статья: Сверхсветовое движение

В научно-фантастических произведениях нередко упоминаются методы межзвёздных перелётов, основанные на перемещении в пространстве быстрее скорости света в вакууме. Хотя специальная теория относительности Эйнштейна говорит о невозможности такого перемещения, существует несколько теорий, говорящих о существовании возможности «обойти» это ограничение (например, за счёт использования так называемых «кротовых нор»).

См. также

• New_Horizons
• Список ближайших звёзд
• Звездолёт

Литература

• Колесников Ю. В. Вам строить звездолёты. М., 1990. 207 с. ISBN 5-08-000617-X.

Ссылки

• Как защитить космических путешественников
• Цвет растений на других планетах
• Галактическая энциклопедия - 2. Помощь со звёзд Лекция о межзвездных полетах, об ускорении на 100 км/сек возле звезд
• 100 Year Starship Study Официальный сайт проекта «Через 100 лет к звёздам»