4 konsep pesawat luar angkasa yang bisa jadi kenyataan di masa depan

1. Akan meledak

Rekaman video: DrRhysy / YouTube

Kita semua setidaknya memiliki gagasan yang kabur tentang betapa merusaknya senjata nuklir. Tampaknya penggunaan hal berbahaya seperti itu tidak mungkin mengarah pada sesuatu yang baik.

Tetapi fisikawan Stanislav Ulam dan Freeman Dyson memutuskanG. Dison. Proyek Orion: Kisah Nyata Pesawat Luar Angkasa Atombahwa kekuatan ini juga dapat diarahkan ke saluran kreatif. Dan di tahun 60-an, mereka mengusulkan gagasan pesawat antarbintang yang akan terbang dengan mendorong dirinya sendiri dengan ledakan nuklir yang terkendali.

Memang, mengapa membawa tangki bahan bakar yang sangat besar melintasi luasnya Semesta, jika Anda dapat membawa serta seratus atau dua hulu ledak atom?

Proyek itu diberi nama Orion, atau pesawat ruang angkasa bertenaga nuklir. Prinsip operasi unit adalah sebagai berikut.

Sebuah kapal menjuntai di orbit, yang berniat terbang ke pinggiran tata surya atau bahkan ke bintang lain. Pada saat yang tepat, dia melepaskan bom hidrogen di suatu tempat seratus meter di belakangnya, yang meledak dan mengarahkan pesawat ke depan dengan gelombang kejut. Ketika momentum dorongan mulai mereda, bom berikutnya ditembakkan, lalu yang lain dan yang lain. Ini jauh lebih efektif, Anda tahu, daripada terbang dengan roket.

Idenya sendiri sangat bagus. Namun “ledakan”, demikian sebutan pembangunan, memiliki banyak masalah yang tidak dapat diselesaikan pada tahap perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi ini. Tidak jelas bagaimana melindungi bagian belakang kapal dari plasma relativistik, sinar gamma, dan kilatan cahaya. Diasumsikan bahwa pelat reflektif akan ditutupi dengan lapisan ablatif dari minyak grafit, yang juga perlu disegarkan setelah setiap ledakan.

Namun, ada keraguan tertentu bahwa adalah mungkin untuk merancang perisai yang dapat menahan ledakan ratusan bom hidrogen hampir pada jarak dekat.

Selain itu, menempatkan peralatan dengan ratusan bom atom ke orbit adalah tugas yang agak berisiko. Di tahun 60-an hingga radiasi diperlakukan lebih sederhana dari sekarang - tampaknya, mereka percaya bahwa dia hanya membunuh mereka yang takut padanya.

Awalnya, diasumsikan bahwa Orion akan lepas landas dengan sendirinya, yaitu membuat ledakan atom di bawahnya tepat di atmosfer. Kemudian para ilmuwan masih menyadari bahwa mereka menjadi bersemangat dan memutuskan untuk meledakkan muatan nuklir hanya di ruang tanpa udara.

Tetapi bahkan dalam kasus ini, jika sesuatu tidak berjalan sesuai rencana dan roket dengan muatan berbahaya seperti itu tidak mencapai ruang angkasa, bencana radiasi nyata akan terjadi di tempat jatuhnya. Oleh karena itu, proyek ditundaG. Dison. Proyek Orion: Kisah Nyata Pesawat Luar Angkasa Atom di bagian belakang kompor, dan kemudian, dengan penandatanganan Perjanjian Larangan Uji Sebagian pada tahun 1963, itu benar-benar ditutup.

Namun demikian, gagasan pesawat ruang angkasa antarbintang yang dipercepat oleh bom atom masih muncul kembali di benak fisikawan.

2. perahu layar surya

Video: Masyarakat Planet / YouTube

Ungkapan "layar surya (atau fotonik)" terdengar cukup fantastis. Namun demikian, ini adalah teknologi yang nyata dan bahkan sudah terbukti. Pada Juni 2019, probe LightSail-2 dengan mesin seperti itu berhasil diuji.Apa yang Diharapkan ketika LightSail 2 Diluncurkan ke Luar Angkasa / Planetary Society di ruang hampa.

Faktanya adalah bahwa foton - partikel yang membentuk cahaya - dapat memberikan tekanan ketika bersentuhan dengan permukaan. Artinya, sinar matahari di luar angkasa mampuG. Vulpetti. Fast Solar Sailing: Astrodinamika Lintasan Pesawat Layar Khusus mendorong layar dengan cara yang sama seperti angin di Bumi.

Hanya layar yang perlu dibuat dari bahan penyerap ultra-tipis - misalnya, dari film aluminium setebal 30 nanometer. Dan itu harus berukuran setidaknya beberapa kilometer persegi.

Sebagai perbandingan, luas probe LightSail-2 hanya 32 meter persegi.

Sebuah peralatan dengan layar surya tidak harus membawa puluhan dan ratusan ton bahan bakar dengan itu: ia akan dapat terbang ke mana pun sinar matahari mencapai. Benar, ada potensi kesulitan dalam penerapan konsep tersebut.

Yang utama adalah bagaimana melindungi layar dari kerusakan. Bagaimanapun, ini adalah kanvas buram setipis silet yang memiliki kekuatan kertas toilet dan menembus kekosongan dengan kecepatan sangat tinggi. Setiap bintik debu dapat membuat lubang yang layak di dalamnya.

3. Roket foton

Pesawat ruang angkasa semacam itu menggunakan prinsip yang sama dengan kapal layar surya, hanya saja sebaliknya. Lagi pula, jika fotonE. G. Haug. Batas akhir persamaan roket relativistik. Roket foton Planck / Acta Astronautica dapat menekan permukaan yang bersentuhan dengannya, mereka juga dapat membuang mesin yang memproduksinya. Hasilnya adalah roket yang didorong bukan dengan membakar bahan bakar, tetapi dengan cahaya.

Ya, dalam ruang hampa, bahkan senter sederhana, jika diberi sumber energi yang sangat tahan lama, secara bertahap akan berakselerasi, mendorong dirinya sendiri dengan foton yang dipancarkan. Cukup dengan memutarnya dengan bola lampu ke sasaran dan menyalakan lampu.

Benar, senter akan terbang sangat lambat sehingga dibutuhkan miliaran tahun untuk berakselerasi ke kecepatan yang nyata. Tapi ini adalah masalah yang dapat dipecahkan - Anda hanya perlu membuat perangkat lebih besar.

Tetapi menyalakan lampu depan seperti itu akan menjadi tugas lain. Fisikawan Daniel Tommasini dari Universitas Vigo telah menghitungD. Tommasini. Mengomentari “batas akhir persamaan roket relativistik. Roket foton Planck ”/ Acta Astronauticabahwa bahkan reaktor nuklir paling efisien pun hanya akan mampu mempercepat kapal fotonik sebesar 0,02% dari kecepatan cahaya.

Ini adalah suatu tempat sekitar 60 km / s, yang sudah cukup baik untuk perjalanan melalui tata surya. Tetapi untuk melambai ke bintang terdekat, Anda akan membutuhkan sumber energi yang lebih baik daripada reaktor nuklir biasa. Misalnya, pasokan bahan bakar antimateri yang baik atau lubang hitam saku.

Ketika antimateri bertabrakan dengan materi, ia melepaskan sejumlah besar energi murni. Benar, produksi antimateri luar biasa kesenangan yang mahal: penciptaan satu gram antihidrogen yang diperkirakan para ilmuwan NASAMeraih Bintang/Ilmu NASA $62,5 triliun. Dan dibutuhkan berton-ton untuk memberi makan reaktor pemusnahan.

Lubang hitam bahkan merupakan sumber energi yang lebih efisien. Mereka dapat digunakan untuk membuat apa yang disebut reaktor tunggal, atau kolapsar, seperti yang dikatakan Stephen Hawking. Lubang hitam menciptakan radiasi, secara bertahap menguap.

DihitungL Derek. Apakah Pesawat Luar Angkasa Lubang Hitam Mungkin / Relativitas Umum dan Kosmologi Kuantumbahwa satu lubang seberat 606.000 ton akan menguap selama sekitar 3,5 tahun, menciptakan 160 petawatt energi selama waktu ini. Hanya sosok liar: energi yang cukup untuk mempercepat hingga 10% kecepatan cahaya dalam 20 hari.

Tetap hanya untuk mencari tahu cara membuat lubang hitam dan cara menyimpannya di kapal, dan baterai kompak dengan kekuatan luar biasa sudah siap. Hal utama adalah jangan memasukkan jari Anda ke dalamnya, jika tidak mereka akan menjadi tunggal, yaitu, akan menyusut ke suatu titik. Bersama dengan semua bagian tubuh lainnya.

4. Kapal bertenaga laser

Video: Sekolah Fisika - Universitas Sydney / YouTube

Konsep di atas memiliki masalah yang sama: mereka harus membawa sumber energi mereka. Bahan bakar roket, bahan bakar nuklir, antimateri, atau lubang hitam semuanya sangat berat dan mengurangi muatannya. Kita harus mengeluarkan energi ekstra untuk menggerakkan perekonomian ini.

Perahu layar surya tidak perluG. A. tanah. Penerbangan Antarbintang dengan Particle Beam / NASA membawa banyak ton bahan bakar, tetapi juga memiliki keterbatasan: ia hanya terbang di tempat angin matahari bertiup, dan itu tidak akan begitu berguna di ruang antarbintang.

Namun, kapal yang dipercepat oleh laser tidak memiliki kelemahan seperti itu. Ini adalah analog dari kapal luar angkasa dengan layar, tetapi tidak akan dipercepat oleh cahaya matahari, tetapi oleh sumber radiasi terarah gigawatt.

Prinsipnya adalah ini: probe antarbintang menyebarkan layar, dan akselerator laser besar di Bumi atau di orbit dekat-matahari menyinarinya dan mendorongnya ke tempat yang seharusnya.

Katakanlah kita berakselerasi ke kecepatan yang diperlukan, tetapi bagaimana cara mengerem pada titik kedatangan di Proxima Centauri atau Barnard's Star? Sebelumnya, tidak ada cara untuk menggerakkan laser kedua dari jenis yang sama - kami bahkan membangunnya di orbit dekat-matahari dengan susah payah.

Tapi jangan khawatir, fisikawan Jeffrey Landis dan Carver Andrews telah memikirkan hal ini sejak lama.G. A. tanah. Pertimbangan optik dan material untuk lightsail / NTRS yang digerakkan laser. Jika perlu, peralatan tidak hanya dapat berakselerasi, tetapi juga melambat dengan bantuan energi foton yang dikirim ke sana dari laser.

Kami hanya melewati mereka melewati layar ke cermin besar, mereka tercermin di layar, tetapi dari sisi lain. Dan kami mendapat kesempatan untuk terbang ke arah yang berlawanan dengan laser. Artinya, kita tidak hanya dapat berkendara ke bintang-bintang jauh dengan kecepatan mendekati cahaya, tetapi juga kembali.

Mekanisme perjalanan antarbintang ini tampaknya paling memungkinkan. Pada 12 April 2016, Stephen Hawking melamarMeraih Bintang, Melewati 4,37 Tahun Cahaya / The New York Times mengirim sekelompok probe seberat 0,5 g ke Alpha Centauri, dipercepat hingga 20% dari kecepatan cahaya oleh laser dari permukaan bumi. Secara teori, mereka akan membutuhkan waktu 20 tahun untuk terbang, dan data yang ditransmisikan oleh probe saat tiba di lokasi akan melakukan perjalanan kembali dalam bentuk transmisi radio selama 5 tahun lagi.

Saya sendiri Hawking tidak tinggal melihat realisasi idenya, tetapi proyek yang disebut Breakthrough Starshot terus dikembangkan. Ini didanai oleh pengusaha Rusia Yuri Milner dan pemilik Meta Mark Zuckerberg. Mungkin yang terakhir hanya mencari cara untuk kembali ke rumah.