Κάναμε όλοι αυτήν την ερώτηση κάποια στιγμή στη ζωή μας: Πόσος χρόνος θα χρειαζόταν για να ταξιδέψουμε στα αστέρια; Θα μπορούσε να είναι μέσα στη ζωή ενός ατόμου και αυτό το είδος ταξιδιού μπορεί να γίνει ο κανόνας κάποια μέρα; Υπάρχουν πολλές πιθανές απαντήσεις σε αυτήν την ερώτηση - μερικές πολύ απλές, άλλες στο χώρο της επιστημονικής φαντασίας. Όμως, με μια ολοκληρωμένη απάντηση σημαίνει να λάβουμε υπόψη μας πολλά πράγματα.
Δυστυχώς, οποιαδήποτε ρεαλιστική αξιολόγηση είναι πιθανό να παράγει απαντήσεις που θα αποθάρρυναν εντελώς τους φουτουριστές και τους λάτρεις των διαστρικών ταξιδιών. Είτε αρέσει είτε όχι, ο χώρος είναι πολύ μεγάλος και η τεχνολογία μας εξακολουθεί να είναι πολύ περιορισμένη. Αλλά αν σκεφτόμαστε ποτέ να "αφήσουμε τη φωλιά", θα έχουμε μια σειρά επιλογών για να φτάσουμε στα πλησιέστερα ηλιακά συστήματα στον γαλαξία μας.
Το πλησιέστερο αστέρι στη Γη είναι ο Ήλιος μας, το οποίο είναι αρκετά «μέσο» αστέρι στο Hertzsprung - «Κύρια ακολουθία» του Russell Diagram. Αυτό σημαίνει ότι είναι εξαιρετικά σταθερή, παρέχοντας στη Γη τον σωστό τύπο ηλιακού φωτός για να εξελιχθεί η ζωή στον πλανήτη μας. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια κοντά στο Ηλιακό μας Σύστημα και πολλά από αυτά είναι παρόμοια με τα δικά μας.
Στο μέλλον, εάν η ανθρωπότητα επιθυμεί να εγκαταλείψει το Ηλιακό Σύστημα, θα έχουμε μια τεράστια επιλογή αστεριών στα οποία θα μπορούσαμε να ταξιδέψουμε και πολλοί θα μπορούσαν να έχουν τις σωστές συνθήκες για να αναπτυχθεί η ζωή. Αλλά πού θα πάμε και πόσο καιρό θα χρειαζόταν να φτάσουμε εκεί; Απλώς θυμηθείτε, όλα αυτά είναι κερδοσκοπικά και προς το παρόν δεν υπάρχει σημείο αναφοράς για τα διαστρικά ταξίδια. Ωστόσο, εδώ πηγαίνουμε!
Κοντινότερο αστέρι:
Όπως ήδη αναφέρθηκε, το πιο κοντινό αστέρι στο Ηλιακό μας Σύστημα είναι το Proxima Centauri, γι 'αυτό είναι πιο λογικό να σχεδιάσουμε πρώτα μια διαστρική αποστολή σε αυτό το σύστημα. Ως μέρος ενός συστήματος τριπλού αστεριού που ονομάζεται Alpha Centauri, το Proxima απέχει περίπου 4,24 έτη φωτός (ή 1,3 parsecs) από τη Γη. Το Alpha Centauri είναι στην πραγματικότητα το πιο λαμπρό αστέρι των τριών στο σύστημα - μέρος ενός δυαδικού 4,37 ετών φωτός σε τροχιά γύρω από τη Γη - ενώ το Proxima Centauri (το πιο αμυδρό των τριών) είναι ένας απομονωμένος κόκκινος νάνος περίπου 0,13 έτη φωτός από το δυαδικό .
Και ενώ τα διαστρικά ταξίδια δημιουργούν όλα τα είδη οραμάτων του ταξιδιού Faster-Than-Light (FTL), που κυμαίνονται από ταχύτητα στρέβλωσης και σκουληκότρυπες έως κινήσεις άλματος, τέτοιες θεωρίες είναι είτε πολύ κερδοσκοπικές (όπως το Drive Alcubierre) είτε εξ ολοκλήρου η επαρχία της επιστήμης μυθιστόρημα. Κατά πάσα πιθανότητα, οποιαδήποτε αποστολή βαθιού διαστήματος πιθανότατα θα πάρει γενιές για να φτάσει εκεί, αντί για λίγες μέρες ή σε στιγμιαίο φλας.
Έτσι, ξεκινώντας με μια από τις πιο αργές μορφές διαστημικών ταξιδιών, πόσο καιρό θα χρειαστεί να φτάσετε στο Proxima Centauri;
Τρέχουσες μέθοδοι:
Το ερώτημα για πόσο καιρό θα χρειαζόταν να φτάσουμε κάπου στο διάστημα είναι κάπως πιο εύκολο όταν ασχολούμαστε με την υπάρχουσα τεχνολογία και τα σώματα στο Ηλιακό μας Σύστημα. Για παράδειγμα, η χρήση της τεχνολογίας που τροφοδότησε την αποστολή New Horizons - η οποία αποτελείται από 16 προωθητήρες που τροφοδοτούνται με μονοπροωθητικό υδραζίνη - η επίτευξη της Σελήνης θα διαρκέσει μόλις 8 ώρες και 35 λεπτά.
Από την άλλη πλευρά, υπάρχει η αποστολή SMART-1 της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), η οποία πήρε χρόνο ταξιδεύοντας στη Σελήνη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ιοντικής πρόωσης. Με αυτήν την επαναστατική τεχνολογία, μια παραλλαγή της οποίας έκτοτε χρησιμοποιείται από το διαστημικό σκάφος της Dawn για να φτάσει στη Vesta, η αποστολή SMART-1 χρειάστηκε ένα χρόνο, έναν μήνα και δύο εβδομάδες για να φτάσει στη Σελήνη.
Έτσι, από το γρήγορο διαστημικό σκάφος που προωθείται από πυραύλους έως την οικονομική μονάδα ιόντων, έχουμε μερικές επιλογές για την περιήγηση στον τοπικό χώρο - συν θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον Δία ή τον Κρόνο για ένα βαρύ βαρυτικό σφεντόνα. Ωστόσο, αν θέλαμε να σκεφτούμε αποστολές σε κάπου λίγο πιο μακριά από το δρόμο, θα πρέπει να αναβαθμίσουμε την τεχνολογία μας και να δούμε τι είναι πραγματικά δυνατό.
Όταν λέμε πιθανές μεθόδους, μιλάμε για εκείνες που περιλαμβάνουν υπάρχουσα τεχνολογία ή για εκείνες που δεν υπάρχουν ακόμη αλλά είναι τεχνικά εφικτές. Ορισμένα, όπως θα δείτε, είναι χρονοβόρα και αποδεδειγμένα, ενώ άλλα αναδύονται ή παραμένουν στο ταμπλό. Ωστόσο, σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις, παρουσιάζουν ένα πιθανό (αλλά εξαιρετικά χρονοβόρο ή ακριβό) σενάριο για την επίτευξη ακόμη και των πιο κοντινών αστεριών…
Ιωνική πρόωση:
Επί του παρόντος, η πιο αργή μορφή πρόωσης, και η πιο αποδοτική καύσιμα, είναι η μηχανή ιόντων. Πριν από μερικές δεκαετίες, η ιοντική πρόωση θεωρήθηκε το αντικείμενο της επιστημονικής φαντασίας. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία για την υποστήριξη κινητήρων ιόντων έχει μετακινηθεί από τη θεωρία στην πρακτική με μεγάλο τρόπο. Η αποστολή SMART-1 της ESA, για παράδειγμα, ολοκλήρωσε με επιτυχία την αποστολή της στη Σελήνη αφού πήρε ένα σπειροειδές μονοπάτι 13 μηνών από τη Γη.
Η SMART-1 χρησιμοποίησε προωθητικά ιόντων με ηλιακή ενέργεια, όπου η ηλεκτρική ενέργεια συλλέχθηκε από τους ηλιακούς συλλέκτες της και χρησιμοποιήθηκε για την τροφοδοσία των προωθητών Hall-effect. Μόνο 82 κιλά προωθητικού ξένου χρησιμοποιήθηκαν για την προώθηση του SMART-1 στη Σελήνη. 1 κιλό προωθητικού ξένου παρείχε δέλτα-ν 45 m / s. Αυτή είναι μια πολύ αποτελεσματική μορφή πρόωσης, αλλά δεν είναι καθόλου γρήγορη.
Μία από τις πρώτες αποστολές που χρησιμοποίησαν τεχνολογία ιόντων κίνησης ήταν η Βαθύ διάστημα 1 αποστολή στον κομήτη Borrelly που πραγματοποιήθηκε το 1998. Το DS1 χρησιμοποίησε επίσης μια μονάδα ιόντων με ξενώνα, καταναλώνοντας 81,5 kg προωθητικού. Πάνω από 20 μήνες ώθησης, το DS1 κατάφερε να φτάσει σε ταχύτητα 56.000 km / hr (35.000 μίλια / ώρα) κατά τη διάρκεια της πτήσης του κομήτη.
Οι προωθητήρες ιόντων είναι επομένως πιο οικονομικοί από την τεχνολογία πυραύλων, καθώς η ώση ανά μονάδα μάζας προωθητικού (γνωστός ως ειδική ώθηση) είναι πολύ υψηλότερη. Όμως, χρειάζεται πολύς χρόνος για τους προωθητές ιόντων να επιταχύνουν το διαστημικό σκάφος σε όλες τις μεγάλες ταχύτητες και η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να επιτύχει εξαρτάται από την τροφοδοσία καυσίμου και από πόση ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να παράγει.
Επομένως, εάν η ιοντική πρόωση χρησιμοποιήθηκε για αποστολή στο Proxima Centauri, οι προωθητές θα χρειαζόταν μια τεράστια πηγή παραγωγής ενέργειας (δηλαδή πυρηνική ενέργεια) και μια μεγάλη ποσότητα προωθητικού (αν και εξακολουθεί να είναι μικρότερη από τους συμβατικούς πυραύλους). Αλλά με βάση την υπόθεση ότι η τροφοδοσία 81,5 kg προωθητικού ξένου μεταφράζεται σε μέγιστη ταχύτητα 56.000 km / hr (και ότι δεν υπάρχουν άλλες μορφές πρόωσης, όπως μια βαρυτική σφεντόνα για να την επιταχύνει περαιτέρω), ορισμένοι υπολογισμοί μπορούν να γίνει.
Με λίγα λόγια, με μέγιστη ταχύτητα 56.000 km / h, Βαθύ διάστημα 1 θα αναλάβει 81.000 χρόνια για να διασχίσουμε τα 4,24 έτη φωτός μεταξύ της Γης και του Proxima Centauri. Για να θέσουμε αυτήν την χρονική κλίμακα σε προοπτική, αυτό θα ήταν πάνω από 2.700 ανθρώπινες γενιές. Επομένως, είναι ασφαλές να πούμε ότι μια διαπλανητική αποστολή κινητήρα ιόντων θα ήταν πολύ αργή για να εξεταστεί για επανδρωμένη διαστρική αποστολή.
Όμως, εάν οι προωθητές ιόντων γίνουν μεγαλύτεροι και ισχυρότεροι (π.χ. η ταχύτητα εξάτμισης ιόντων θα πρέπει να είναι σημαντικά υψηλότερη), και θα μπορούσε να μεταφερθεί αρκετό προωθητικό για να διατηρηθεί το διαστημικό σκάφος για ολόκληρο το ταξίδι 4,243 ετών, ότι ο χρόνος ταξιδιού θα μπορούσε να είναι πολύ μειωμένος. Ωστόσο, δεν είναι αρκετό για να συμβεί στη ζωή κάποιου.
Μέθοδος υποβοήθησης βαρύτητας:
Το γρηγορότερο υπάρχον μέσο διαστημικού ταξιδιού είναι γνωστό ως η μέθοδος Gravity Assist, η οποία περιλαμβάνει ένα διαστημικό σκάφος που χρησιμοποιεί τη σχετική κίνηση (δηλ. Τροχιά) και η βαρύτητα ενός πλανήτη για αλλαγή είναι διαδρομή και ταχύτητα. Οι βαρυτικές υποβοήθειες είναι μια πολύ χρήσιμη τεχνική διαστημικής πτήσης, ειδικά όταν χρησιμοποιείτε τη Γη ή έναν άλλο τεράστιο πλανήτη (όπως ένας γίγαντας φυσικού αερίου) για αύξηση της ταχύτητας.
ο Ναυτικός 10 το διαστημικό σκάφος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε αυτήν τη μέθοδο, χρησιμοποιώντας τη βαρυτική έλξη της Αφροδίτης για να το σφενδάσει προς τον Ερμή τον Φεβρουάριο του 1974. Στη δεκαετία του 1980, το Voyager 1 Ο ανιχνευτής χρησιμοποίησε τον Κρόνο και τον Δία για βαρυτικές σφεντόνες για να επιτύχει την τρέχουσα ταχύτητά του των 60.000 km / hr (38.000 μίλια / ώρα) και να το μετατρέψει σε διαστρικό διάστημα.
Ωστόσο, ήταν το Ήλιος 2 αποστολή - η οποία ξεκίνησε το 1976 για να μελετήσει το διαπλανητικό μέσο από 0,3 AU έως 1 AU στον Ήλιο - που κατέχει το ρεκόρ για την υψηλότερη ταχύτητα που επιτεύχθηκε με τη βοήθεια βαρύτητας. Εκείνη την εποχή, Ήλιος 1 (που ξεκίνησε το 1974) και Ήλιος 2 κατείχε το ρεκόρ για την πλησιέστερη προσέγγιση στον Ήλιο. Ήλιος 2 κυκλοφόρησε από ένα συμβατικό όχημα εκτόξευσης NASA Titan / Centaur και τοποθετήθηκε σε μια εξαιρετικά ελλειπτική τροχιά.
Λόγω της μεγάλης εκκεντρότητας (0,54) των ανιχνευτών ηλιακή τροχιά (190-ημέρες), στο περιήλιο, Ήλιος 2 μπόρεσε να φτάσει τη μέγιστη ταχύτητα πάνω από 240.000 km / hr (150.000 μίλια / ώρα). Αυτή η τροχιακή ταχύτητα επιτεύχθηκε μόνο από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου. Τεχνικά, το Ήλιος 2 Η ταχύτητα του περιήλιου δεν ήταν μια βαρυτική σφεντόνα, ήταν μια μέγιστη τροχιακή ταχύτητα, αλλά εξακολουθεί να κατέχει το ρεκόρ ως το γρηγορότερο τεχνητό αντικείμενο, ανεξάρτητα από το.
Οπότε αν Voyager 1 ταξίδευε προς την κατεύθυνση του κόκκινου νάνου Proxima Centauri με σταθερή ταχύτητα 60.000 km / h, θα χρειαζόταν 76.000 χρόνια (ή πάνω από 2.500 γενιές) για να διανύσει αυτή την απόσταση. Αλλά αν μπορούσε να επιτύχει την ταχύτητα ρεκόρ των Ήλιος 2Η στενή προσέγγιση του Ήλιου - μια σταθερή ταχύτητα 240.000 km / hr - θα χρειαζόταν 19.000 χρόνια (ή περισσότερες από 600 γενιές) για να ταξιδέψουν 4,243 έτη φωτός. Σημαντικά καλύτερα, αλλά ακόμα όχι στον τομέα της πρακτικότητας.
Ηλεκτρομαγνητική κίνηση (EM):
Μια άλλη προτεινόμενη μέθοδος διαστρικών ταξιδιών έρχεται με τη μορφή του Ραδιοσυχνότητας (RF) Resonant Cavity Thruster, επίσης γνωστή ως EM Drive. Αρχικά προτάθηκε το 2001 από τον Roger K. Shawyer, έναν Βρετανό επιστήμονα που ξεκίνησε την Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) για να το φέρει καρπό, αυτή η μονάδα βασίζεται στην ιδέα ότι οι ηλεκτρομαγνητικές κοιλότητες μικροκυμάτων μπορούν να επιτρέψουν την άμεση μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ώθηση .
Ενώ οι συμβατικοί ηλεκτρομαγνητικοί προωστήρες έχουν σχεδιαστεί για να προωθούν έναν συγκεκριμένο τύπο μάζας (όπως τα ιονισμένα σωματίδια), αυτό το συγκεκριμένο σύστημα κίνησης δεν βασίζεται σε μάζα αντίδρασης και δεν εκπέμπει κατεύθυνση ακτινοβολία. Μια τέτοια πρόταση συναντήθηκε με μεγάλο σκεπτικισμό, κυρίως επειδή παραβιάζει τον νόμο της Διατήρησης της Ορμής - ο οποίος αναφέρει ότι μέσα σε ένα σύστημα, η ποσότητα της ορμής παραμένει σταθερή και ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται, αλλά αλλάζει μόνο μέσω της δράσης του δυνάμεις.
Ωστόσο, τα πρόσφατα πειράματα με το σχεδιασμό είχαν προφανώς θετικά αποτελέσματα. Τον Ιούλιο του 2014, στο 50ο Συνέδριο Προωθήσεων AIAA / ASME / SAE / ASEE στο Κλίβελαντ του Οχάιο, ερευνητές από την προηγμένη έρευνα προώθησης της NASA ισχυρίστηκαν ότι είχαν δοκιμάσει με επιτυχία έναν νέο σχεδιασμό για μια κίνηση ηλεκτρομαγνητικής πρόωσης.
Αυτό παρακολουθήθηκε τον Απρίλιο του 2015, όταν ερευνητές της NASA Eagleworks (μέρος του Διαστημικού Κέντρου Johnson) ισχυρίστηκαν ότι είχαν δοκιμάσει με επιτυχία τη μονάδα δίσκου σε κενό, μια ένδειξη ότι μπορεί πραγματικά να λειτουργήσει στο διάστημα. Τον Ιούλιο του ίδιου έτους, μια ερευνητική ομάδα από το τμήμα Διαστημικού Συστήματος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Δρέσδης δημιούργησε τη δική τους έκδοση του κινητήρα και παρατήρησε μια ανιχνεύσιμη ώθηση.
Και το 2010, η καθηγήτρια Juan Yang του Πολυτεχνικού Βορειοδυτικού Πολυτεχνείου στο Xi'an της Κίνας, άρχισε να δημοσιεύει μια σειρά από εργασίες σχετικά με την έρευνά της στην τεχνολογία EM Drive. Αυτό κορυφώθηκε με την εφημερίδα του 2012, όπου ανέφερε υψηλότερη ισχύ εισόδου (2,5kW) και δοκιμάζει τα επίπεδα ώσης (720mN). Το 2014, ανέφερε περαιτέρω εκτεταμένες δοκιμές που αφορούσαν εσωτερικές μετρήσεις θερμοκρασίας με ενσωματωμένα θερμοζεύγη, τα οποία φάνηκαν να επιβεβαιώνουν ότι το σύστημα λειτούργησε.
Σύμφωνα με υπολογισμούς που βασίζονται στο πρωτότυπο της NASA (το οποίο απέδωσε εκτίμηση ισχύος 0,4 N / kilowatt), ένα διαστημικό σκάφος εξοπλισμένο με μονάδα EM θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι στον Πλούτωνα σε λιγότερο από 18 μήνες. Αυτό είναι το ένα έκτο που χρειάστηκε για να φτάσει ο ανιχνευτής New Horizons, ο οποίος ταξίδευε με ταχύτητες κοντά στα 58.000 km / h (36.000 mph).
Ακούγεται εντυπωσιακό. Αλλά ακόμη και με αυτό το ρυθμό, θα χρειαζόταν ένα πλοίο εξοπλισμένο με κινητήρες EM 13.000 χρόνια για το πλοίο να φτάσει στο Proxima Centauri. Πλησιάζοντας, αλλά όχι αρκετά γρήγορα! και έως ότου η τεχνολογία αποδειχθεί οριστικά ότι λειτουργεί, δεν έχει νόημα να βάζουμε τα αυγά μας σε αυτό το καλάθι.
Πυρηνική θερμική / πυρηνική ηλεκτρική πρόωση (NTP / NEP):
Μια άλλη δυνατότητα για τη διαστημική πτήση του διαστήματος είναι η χρήση διαστημικού σκάφους εξοπλισμένου με πυρηνικούς κινητήρες, μια ιδέα που η NASA εξερευνά εδώ και δεκαετίες. Σε έναν πύραυλο πυρηνικής θερμικής πρόωσης (NTP), οι αντιδράσεις ουρανίου ή δευτερίου χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση υγρού υδρογόνου μέσα σε έναν αντιδραστήρα, μετατρέποντάς το σε ιονισμένο αέριο υδρογόνο (πλάσμα), το οποίο στη συνέχεια διοχετεύεται μέσω ενός ακροφυσίου πυραύλων για τη δημιουργία ώθησης.
Ένας πύραυλος Nuclear Electric Propulsion (NEP) περιλαμβάνει τον ίδιο βασικό αντιδραστήρα που μετατρέπει τη θερμότητα και την ενέργειά του σε ηλεκτρική ενέργεια, ο οποίος στη συνέχεια θα τροφοδοτεί έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Και στις δύο περιπτώσεις, ο πύραυλος θα στηριζόταν στην πυρηνική σχάση ή τη σύντηξη για να παράγει πρόωση και όχι χημικά προωθητικά, τα οποία ήταν ο βασικός πυλώνας της NASA και όλων των άλλων διαστημικών οργανισμών μέχρι σήμερα.
Σε σύγκριση με τη χημική πρόωση, τόσο το NTP όσο και το NEC προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα. Το πρώτο και πιο προφανές είναι η σχεδόν απεριόριστη ενεργειακή πυκνότητα που προσφέρει σε σύγκριση με τα καύσιμα πυραύλων. Επιπλέον, ένας πυρηνικός κινητήρας θα μπορούσε επίσης να παρέχει ανώτερη ώθηση σε σχέση με την ποσότητα του προωθητικού που χρησιμοποιείται. Αυτό θα μείωνε τη συνολική ποσότητα προωθητικού που απαιτείται, μειώνοντας έτσι το βάρος εκτόξευσης και το κόστος των μεμονωμένων αποστολών.
Αν και δεν έχουν πετάξει ποτέ πυρηνικοί-θερμικοί κινητήρες, αρκετές σχεδιαστικές ιδέες έχουν κατασκευαστεί και δοκιμαστεί τις τελευταίες δεκαετίες και έχουν προταθεί πολλές έννοιες. Αυτά κυμαίνονταν από τον παραδοσιακό σχεδιασμό στερεού πυρήνα - όπως ο πυρηνικός κινητήρας για εφαρμογή πυραύλων οχημάτων (NERVA) - έως πιο προηγμένες και αποδοτικές έννοιες που βασίζονται είτε σε υγρό είτε σε πυρήνα αερίου.
Ωστόσο, παρά αυτά τα πλεονεκτήματα στην αποδοτικότητα καυσίμου και την ειδική ώθηση, η πιο εξελιγμένη ιδέα NTP έχει μέγιστη ειδική ώθηση 5000 δευτερολέπτων (50 kN · s / kg). Χρησιμοποιώντας πυρηνικούς κινητήρες που κινούνται με σχάση ή σύντηξη, οι επιστήμονες της NASA εκτιμούν ότι θα χρειαστεί ένα διαστημόπλοιο μόνο 90 ημέρες για να φτάσει στον Άρη όταν ο πλανήτης βρισκόταν σε «αντίθεση» - δηλαδή σε απόσταση περίπου 55.000.000 χλμ. Από τη Γη.
Αλλά προσαρμοσμένο για ένα μονόδρομο ταξίδι στο Proxima Centauri, ένας πυρηνικός πύραυλος θα χρειαζόταν ακόμη αιώνες για να επιταχυνθεί στο σημείο που πετούσε ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός. Θα απαιτούσε τότε αρκετές δεκαετίες χρόνου ταξιδιού, ακολουθούμενο από πολλούς ακόμη αιώνες επιβράδυνσης πριν φτάσει στον προορισμό του. Όλοι λένε, μιλάμε ακόμα 1000 χρόνια πριν φτάσει στον προορισμό του. Καλό για διαπλανητικές αποστολές, όχι τόσο καλό για διαστρικές.
Θεωρητικές Μέθοδοι:
Χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα τεχνολογία, ο χρόνος που θα χρειαζόταν για την αποστολή επιστημόνων και αστροναυτών σε μια διαστρική αποστολή θα ήταν απαγορευτικά αργός. Εάν θέλουμε να κάνουμε αυτό το ταξίδι μέσα σε μία μόνο ζωή, ή ακόμα και σε μια γενιά, κάτι θα χρειαστεί κάτι πιο ριζοσπαστικό (γνωστό και ως εξαιρετικά θεωρητικό). Και ενώ οι σκουληκότρυπες και οι κινητήρες άλματος μπορεί να είναι καθαρά μυθοπλασία σε αυτό το σημείο, υπάρχουν κάποιες μάλλον προηγμένες ιδέες που έχουν μελετηθεί κατά τη διάρκεια των ετών.
Πρόωση πυρηνικών παλμών:
Η πρόωση πυρηνικού παλμού είναι μια θεωρητικά δυνατή μορφή γρήγορου διαστημικού ταξιδιού. Η ιδέα προτάθηκε αρχικά το 1946 από τον Stanislaw Ulam, έναν Πολωνό-Αμερικανό μαθηματικό που συμμετείχε στο Μανχάταν και οι προκαταρκτικοί υπολογισμοί έγιναν τότε από τους F. Reines και Ulam το 1947. Το πραγματικό έργο - γνωστό ως Project Orion - ξεκίνησε το 1958 και διήρκεσε μέχρι το 1963.
Με επικεφαλής τον Τεντ Τέιλορ στη Γενική Ατομική και τον Φυσικό Freeman Dyson από το Ινστιτούτο Προηγμένης Μελέτης στο Πρίνστον, ο Όριον ήλπιζε να αξιοποιήσει τη δύναμη των παλμικών πυρηνικών εκρήξεων για να παρέχει μια τεράστια ώθηση με πολύ υψηλή ειδική ώθηση (δηλαδή το ποσό ώθησης σε σύγκριση με το βάρος ή το δευτερόλεπτο που ο πύραυλος μπορεί να πυροβολήσει συνεχώς).
Με λίγα λόγια, ο σχεδιασμός Orion περιλαμβάνει ένα μεγάλο διαστημικό σκάφος με υψηλή τροφοδοσία θερμοπυρηνικών κεφαλών που επιτυγχάνουν πρόωση, απελευθερώνοντας μια βόμβα πίσω από αυτό και στη συνέχεια οδηγώντας το κύμα έκρηξης με τη βοήθεια ενός πίσω τοποθετημένου μαξιλαριού που ονομάζεται "ωθητής". Μετά από κάθε έκρηξη, η εκρηκτική δύναμη θα απορροφηθεί από αυτό το μαξιλάρι ώθησης, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπει την ώθηση σε ορμή.
Αν και ελάχιστα κομψό σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα, το πλεονέκτημα του σχεδιασμού είναι ότι επιτυγχάνει υψηλή ειδική ώθηση - που σημαίνει ότι εξάγει τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας από την πηγή καυσίμου (σε αυτήν την περίπτωση, πυρηνικές βόμβες) με ελάχιστο κόστος. Επιπλέον, η ιδέα θα μπορούσε θεωρητικά να επιτύχει πολύ υψηλές ταχύτητες, με κάποιες εκτιμήσεις να υποδηλώνουν μια εικόνα του πάρκου ύψους έως και 5% της ταχύτητας του φωτός (ή 5,4 × 107 χλμ / ώρα).
Αλλά φυσικά, υπάρχει το αναπόφευκτο μειονέκτημα του σχεδιασμού. Για ένα, ένα πλοίο αυτού του μεγέθους θα ήταν απίστευτα ακριβό να κατασκευαστεί. Σύμφωνα με εκτιμήσεις που παρήγαγε η Dyson το 1968, ένα διαστημικό σκάφος της Orion που χρησιμοποίησε βόμβες υδρογόνου για την παραγωγή πρόωσης θα είχε βάρος 400.000 έως 4.000.000 μετρικούς τόνους. Και τουλάχιστον τα τρία τέταρτα αυτού του βάρους αποτελούνται από πυρηνικές βόμβες, όπου κάθε κεφαλή ζυγίζει περίπου 1 μετρικό τόνο.
Όπως είπαμε, οι πιο συντηρητικές εκτιμήσεις της Dyson έθεσαν το συνολικό κόστος κατασκευής ενός σκάφους Orion στα 367 δισεκατομμύρια δολάρια. Προσαρμοσμένο για τον πληθωρισμό, που αντιστοιχεί σε περίπου 2,5 τρισεκατομμύρια δολάρια - τα οποία αντιπροσωπεύουν πάνω από τα δύο τρίτα των τρεχόντων ετήσιων εσόδων της κυβέρνησης των ΗΠΑ. Ως εκ τούτου, ακόμη και στο πιο ελαφρύ, το σκάφος θα ήταν εξαιρετικά ακριβό στην κατασκευή.
Υπάρχει επίσης το μικρό πρόβλημα της ακτινοβολίας που παράγει, για να μην αναφέρουμε τα πυρηνικά απόβλητα. Στην πραγματικότητα, για αυτόν τον λόγο πιστεύεται ότι το Έργο τερματίστηκε, λόγω της έγκρισης της Συνθήκης για τη Μερική Απαγόρευση Δοκιμών του 1963, η οποία προσπάθησε να περιορίσει τις πυρηνικές δοκιμές και να σταματήσει την υπερβολική απελευθέρωση πυρηνικών συνεπειών στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Ρόκετς Fusion:
Μια άλλη πιθανότητα εντός της σφαίρας της αξιοποιημένης πυρηνικής ενέργειας περιλαμβάνει πυραύλους που βασίζονται σε θερμοπυρηνικές αντιδράσεις για τη δημιουργία ώθησης. Για αυτήν την ιδέα, η ενέργεια δημιουργείται όταν τα σφαιρίδια ενός μίγματος δευτερίου / ηλίου-3 αναφλέγονται σε έναν θάλαμο αντίδρασης με αδρανειακό περιορισμό χρησιμοποιώντας δέσμες ηλεκτρονίων (παρόμοιο με αυτό που γίνεται στην Εθνική Μονάδα Ανάφλεξης στην Καλιφόρνια). Αυτός ο αντιδραστήρας σύντηξης θα πυροδοτούσε 250 σφαιρίδια ανά δευτερόλεπτο για να δημιουργήσει πλάσμα υψηλής ενέργειας, το οποίο στη συνέχεια θα κατευθυνόταν από ένα μαγνητικό ακροφύσιο για να δημιουργήσει ώθηση.
Όπως ένας πύραυλος που βασίζεται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, αυτή η ιδέα προσφέρει πλεονεκτήματα όσον αφορά την απόδοση καυσίμου και την ειδική ώθηση. Υπολογίζονται οι ταχύτητες εξάτμισης έως 10.600 km / s, κάτι που υπερβαίνει την ταχύτητα των συμβατικών πυραύλων. Επιπλέον, η τεχνολογία έχει μελετηθεί εκτενώς τις τελευταίες δεκαετίες και έχουν γίνει πολλές προτάσεις.
Για παράδειγμα, μεταξύ 1973 και 1978, η Βρετανική Διαπλανητική Εταιρεία πραγματοποίησε μια μελέτη σκοπιμότητας γνωστή ως Project Daedalus. Στηριζόμενη στην τρέχουσα γνώση της τεχνολογίας σύντηξης και των υπαρχουσών μεθόδων, η μελέτη ζήτησε τη δημιουργία ενός μη επανδρωμένου επιστημονικού ανιχνευτή δύο σταδίων που θα κάνει ένα ταξίδι στο Barnard's Star (5,9 έτη φωτός από τη Γη) σε μία μόνο ζωή.
Το πρώτο στάδιο, το μεγαλύτερο από τα δύο, θα λειτουργούσε για 2,05 χρόνια και θα επιταχύνει το διαστημικό σκάφος στο 7,1% της ταχύτητας του φωτός (o.071 ντο). Αυτό το στάδιο στη συνέχεια θα εκτοξευόταν, οπότε το δεύτερο στάδιο θα ανάβει τον κινητήρα του και θα επιταχύνει το διαστημικό σκάφος έως και περίπου 12% της ταχύτητας φωτός (0,12 ντο) κατά τη διάρκεια 1,8 ετών. Ο κινητήρας δεύτερου σταδίου θα κλείσει και το πλοίο θα εισέλθει σε περίοδο κρουαζιέρας 46 ετών.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του Έργου, η αποστολή θα χρειαστεί 50 χρόνια για να φτάσει στο Barnard's Star. Προσαρμοσμένο για το Proxima Centauri, το ίδιο σκάφος θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι 36 χρόνια. Αλλά φυσικά, το έργο εντόπισε επίσης πολλά εμπόδια που το κατέστησαν ανέφικτο με τη χρήση της τρέχουσας τεχνολογίας - τα περισσότερα από τα οποία δεν έχουν ακόμη επιλυθεί.
Για παράδειγμα, υπάρχει το γεγονός ότι το ήλιο-3 είναι σπάνιο στη Γη, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να εξορύσσεται αλλού (πιθανότατα στη Σελήνη). Δεύτερον, η αντίδραση που οδηγεί το διαστημικό σκάφος απαιτεί ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται υπερβαίνει κατά πολύ την ενέργεια που χρησιμοποιείται για να προκαλέσει την αντίδραση. Και ενώ τα πειράματα εδώ στη Γη έχουν ξεπεράσει τον «στόχο νεκρού», είμαστε ακόμη πολύ μακριά από τα είδη ενέργειας που απαιτείται για να τροφοδοτήσουμε ένα διαστρικό διαστημόπλοιο.
Τρίτον, υπάρχει ο συντελεστής κόστους για την κατασκευή ενός τέτοιου πλοίου. Ακόμη και με το μέτριο πρότυπο του μη επανδρωμένου σκάφους του Project Daedalus, ένα πλήρως καύσιμο σκάφος θα ζύγιζε έως και 60.000 Mt. Για να το θέσουμε σε προοπτική, το μικτό βάρος του SLS της NASA είναι πάνω από 30 εκατομμύρια τόνους και μία μόνο κυκλοφορία έρχεται με τιμή 5 δισεκατομμυρίων δολαρίων (βάσει εκτιμήσεων που έγιναν το 2013).
Εν ολίγοις, ένας πύραυλος σύντηξης δεν θα ήταν μόνο απαγορευτικά ακριβός στην κατασκευή. Θα απαιτούσε επίσης ένα επίπεδο τεχνολογίας αντιδραστήρων σύντηξης που είναι σήμερα πέρα από τα δυνατά μας. Ο Icarus Interstellar, ένας διεθνής οργανισμός εθελοντών επιστημόνων πολιτών (μερικοί από τους οποίους εργάστηκαν για τη NASA ή την ESA) από τότε προσπάθησαν να αναζωογονήσουν την ιδέα με το Project Icarus. Ιδρύθηκε το 2009, η ομάδα ελπίζει να καταστήσει εφικτή την πρόωση σύντηξης (μεταξύ άλλων) στο εγγύς μέλλον.
Fusion Ramjet:
Επίσης γνωστό ως Bussard Ramjet, αυτή η θεωρητική μορφή πρόωσης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον φυσικό Robert W. Bussard το 1960. Βασικά, είναι μια βελτίωση σε σχέση με τον τυπικό πυραύλο πυρηνικής σύντηξης, ο οποίος χρησιμοποιεί μαγνητικά πεδία για τη συμπίεση καυσίμου υδρογόνου στο σημείο που συγχωνεύεται λαμβάνει χώρα. Όμως, στην περίπτωση του Ramjet, μια τεράστια ηλεκτρομαγνητική χοάνη «μαζεύει» υδρογόνο από το διαστρικό μέσο και το ρίχνει στον αντιδραστήρα ως καύσιμο.
Καθώς το πλοίο παίρνει ταχύτητα, η αντιδραστική μάζα ωθείται σε ένα προοδευτικά περιορισμένο μαγνητικό πεδίο, συμπιέζοντάς το μέχρι να εμφανιστεί θερμοπυρηνική σύντηξη. Το μαγνητικό πεδίο κατευθύνει στη συνέχεια την ενέργεια ως εξάτμιση πυραύλων μέσω ενός ακροφυσίου κινητήρα, επιταχύνοντας έτσι το σκάφος. Χωρίς δεξαμενές καυσίμου για να το ζυγίσει, ένα σύντηγμα ramjet θα μπορούσε να επιτύχει ταχύτητες που πλησιάζουν το 4% της ταχύτητας του φωτός και ταξιδεύει οπουδήποτε στον γαλαξία.
Ωστόσο, τα πιθανά μειονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού είναι πολλά. Για παράδειγμα, υπάρχει το πρόβλημα της μεταφοράς. Το πλοίο βασίζεται σε αυξημένη ταχύτητα για τη συσσώρευση καυσίμου, αλλά καθώς συγκρούεται με όλο και περισσότερο διαστρικό υδρογόνο, μπορεί επίσης να χάσει ταχύτητα - ειδικά σε πυκνότερες περιοχές του γαλαξία. Δεύτερον, το δευτέριο και το τρίτιο (χρησιμοποιούνται σε αντιδραστήρες σύντηξης εδώ στη Γη) είναι σπάνια στο διάστημα, ενώ η τήξη του κανονικού υδρογόνου (που είναι άφθονο στο διάστημα) είναι πέρα από τις τρέχουσες μεθόδους μας.
Αυτή η ιδέα έχει διαδοθεί εκτενώς στην επιστημονική φαντασία. Ίσως το πιο γνωστό παράδειγμα αυτού είναι στο franchise της Star Trek, όπου οι «συλλέκτες Bussard» είναι τα λαμπερά ρακέτα στους κινητήρες στημόνι. Αλλά στην πραγματικότητα, η γνώση μας σχετικά με τις αντιδράσεις σύντηξης πρέπει να προχωρήσει σημαντικά προτού να είναι δυνατή μια ramjet. Θα πρέπει επίσης να καταλάβουμε ότι το ενοχλητικό πρόβλημα έλξης πριν αρχίσουμε να εξετάζουμε την κατασκευή ενός τέτοιου πλοίου!
Laser Sail:
Τα ηλιακά πανιά θεωρούνται από καιρό ως οικονομικά αποδοτικός τρόπος εξερεύνησης του Ηλιακού Συστήματος. Εκτός από το ότι είναι σχετικά εύκολο και φθηνό στην κατασκευή, υπάρχει το πρόσθετο μπόνους των ηλιακών πανιών που δεν χρειάζονται καύσιμα. Αντί να χρησιμοποιεί πυραύλους που απαιτούν προωθητικό, το πανί χρησιμοποιεί την πίεση ακτινοβολίας από αστέρια για να ωθήσει μεγάλους εξαιρετικά λεπτούς καθρέφτες σε υψηλές ταχύτητες.
Ωστόσο, για χάρη της διαστρικής πτήσης, ένα τέτοιο πανί θα πρέπει να οδηγείται από εστιασμένες δέσμες ενέργειας (δηλαδή λέιζερ ή μικροκύματα) για να το ωθήσει σε μια ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός. Η ιδέα προτάθηκε αρχικά από τον Robert Forward το 1984, ο οποίος ήταν φυσικός στα ερευνητικά εργαστήρια της Hughes Aircraft εκείνη την εποχή.
Η ιδέα διατηρεί τα οφέλη ενός ηλιακού πανιού, καθώς δεν απαιτεί καύσιμο επί του σκάφους, αλλά και από το γεγονός ότι η ενέργεια λέιζερ δεν διαλύεται με απόσταση σχεδόν όσο η ηλιακή ακτινοβολία. Έτσι, ενώ ένα πανί με λέιζερ θα πάρει λίγο χρόνο για να επιταχυνθεί σε σχεδόν φωτεινές ταχύτητες, θα περιοριζόταν μόνο στην ταχύτητα του ίδιου του φωτός.
Σύμφωνα με μια μελέτη του 2000 που παρήγαγε ο Robert Frisbee, διευθυντής προηγμένων μελετών πρόνοιας πρόωσης στο Jet Propulsion Laboratory της NASA, ένα πανί λέιζερ θα μπορούσε να επιταχυνθεί στο ήμισυ της ταχύτητας του φωτός σε λιγότερο από μια δεκαετία. Υπολόγισε επίσης ότι ένα πανί διαμέτρου περίπου 320 km (200 μίλια) θα μπορούσε να φτάσει στο Proxima Centauri σε λίγο παραπάνω 12 χρόνια. Εν τω μεταξύ, ένα πανί διαμέτρου περίπου 965 km (600 μίλια) θα έφτανε ακριβώς κάτω 9 χρόνια.
Ωστόσο, ένα τέτοιο πανί θα πρέπει να κατασκευαστεί από προηγμένα σύνθετα υλικά για να αποφευχθεί η τήξη. Σε συνδυασμό με το μέγεθός του, αυτό θα προσθέσει έως και μια πένα! Ακόμη χειρότερο είναι το τεράστιο κόστος που προκύπτει από την κατασκευή ενός λέιζερ τόσο μεγάλο και αρκετά ισχυρό για να οδηγήσει ένα πανί στη μισή ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με τη μελέτη του Frisbee, τα λέιζερ θα απαιτούσαν σταθερή ροή ισχύος 17.000 terawatts - κοντά σε αυτό που καταναλώνει ολόκληρος ο κόσμος σε μια μέρα.
Κινητήρας αντιύλης:
Οι οπαδοί της επιστημονικής φαντασίας είναι σίγουρο ότι έχουν ακούσει για την αντιύλη. Αλλά σε αντίθετη περίπτωση, το αντιύλη είναι ουσιαστικά υλικό που αποτελείται από αντισωματίδια, τα οποία έχουν την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο με τα κανονικά σωματίδια. Ένας κινητήρας αντιύλης, εν τω μεταξύ, είναι μια μορφή πρόωσης που χρησιμοποιεί αλληλεπιδράσεις μεταξύ ύλης και αντιύλης για την παραγωγή ισχύος ή για τη δημιουργία ώθησης.
Εν ολίγοις, ένας κινητήρας αντιύλης περιλαμβάνει σωματίδια υδρογόνου και αντιυδρογόνου που διασπώνται μαζί. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει τόσο ενέργεια όσο μια θερμοπυρηνική βόμβα, μαζί με ένα ντους υποατομικών σωματιδίων που ονομάζονται πόνια και μιόνια. Αυτά τα σωματίδια, τα οποία θα ταξιδεύουν στο ένα τρίτο της ταχύτητας του φωτός, διοχετεύονται στη συνέχεια από ένα μαγνητικό ακροφύσιο για τη δημιουργία ώθησης.
Το πλεονέκτημα αυτής της κατηγορίας πυραύλων είναι ότι ένα μεγάλο κλάσμα της υπόλοιπης μάζας ενός μίγματος ύλης / αντιύλης μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια, επιτρέποντας στους πυραύλους αντιύλης να έχουν πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα και συγκεκριμένη ώθηση από οποιαδήποτε άλλη προτεινόμενη κατηγορία πυραύλων. Επιπλέον, ο έλεγχος αυτού του είδους αντίδρασης θα μπορούσε πιθανώς να ωθήσει έναν πύραυλο έως και τη μισή ταχύτητα του φωτός.
Λίρα για λίβρα, αυτή η κατηγορία πλοίου θα είναι η ταχύτερη και πιο αποδοτική καύσιμα που έχει σχεδιαστεί ποτέ. Ενώ οι συμβατικοί πύραυλοι απαιτούν τόνους χημικών καυσίμων για να προωθήσουν ένα διαστημόπλοιο στον προορισμό του, ένας κινητήρας αντιύλης θα μπορούσε να κάνει την ίδια δουλειά με λίγα χιλιοστόγραμμα καυσίμου. Στην πραγματικότητα, ο αμοιβαίος εκμηδενισμός μισών κιλών υδρογόνου και αντι-υδρογόνου σωματιδίων θα απελευθερώσει περισσότερη ενέργεια από μια βόμβα υδρογόνου 10 μεγατόνων.
Είναι για αυτόν ακριβώς τον λόγο Της NASA Το Institute for Advanced Concepts (NIAC) έχει διερευνήσει την τεχνολογία ως πιθανό μέσο για μελλοντικές αποστολές στον Άρη. Δυστυχώς, όταν εξετάζουμε αποστολές σε κοντινά συστήματα αστεριών, η ποσότητα καυσίμου που απαιτείται για το ταξίδι πολλαπλασιάζεται εκθετικά και το κόστος που απαιτείται για την παραγωγή του θα ήταν αστρονομικό (όχι!).
Σύμφωνα με μια έκθεση που εκπονήθηκε για το 39ο Συνέδριο και Έκθεση Κοινής Προώθησης AIAA / ASME / SAE / ASEE (επίσης από τον Robert Frisbee), ένας πύραυλος δύο σταδίων αντιύλης θα χρειαζόταν πάνω από 815.000 μετρικούς τόνους (900.000 τόνους ΗΠΑ) για να κάνει το ταξίδι. στο Proxima Centauri σε περίπου 40 χρόνια. Αυτό δεν είναι κακό, όσον αφορά τα χρονοδιαγράμματα. Αλλά και πάλι, το κόστος…
Ενώ ένα γραμμάριο αντιύλης θα παρήγαγε απίστευτη ποσότητα ενέργειας, εκτιμάται ότι η παραγωγή μόλις ενός γραμμαρίου απαιτεί περίπου 25 εκατομμύρια δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ενέργειας και κοστίζει πάνω από ένα τρισεκατομμύριο δολάρια. Προς το παρόν, η συνολική ποσότητα αντιύλης που έχει δημιουργηθεί από τον άνθρωπο είναι μικρότερη από 20 νανογραμμάρια.
Και ακόμη και αν μπορούσαμε να παράγουμε αντιύλη για φτηνό, θα χρειαζόταν ένα τεράστιο πλοίο για να κρατήσει την απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου. Σύμφωνα με μια έκθεση του Δρ. Darrel Smith & Jonathan Webby του Πανεπιστημίου Embry-Riddle Aeronautical στην Αριζόνα, ένα διαστημικό σκάφος εξοπλισμένο με κινητήρα αντιύλης θα μπορούσε να φτάσει το 0,5 στην ταχύτητα του φωτός και να φτάσει στο Proxima Centauri σε λίγο 8 χρόνια. Ωστόσο, το ίδιο το πλοίο θα ζύγιζε 400 μετρικούς τόνους (441 τόνους ΗΠΑ) και θα χρειαζόταν 170 μετρικούς τόνους (187 τόνους ΗΠΑ) καυσίμου αντιύλης για να κάνει το ταξίδι.
Ένας πιθανός τρόπος γύρω από αυτό είναι να δημιουργήσετε ένα δοχείο που μπορεί να δημιουργήσει αντιύλη που θα μπορούσε στη συνέχεια να αποθηκεύσει ως καύσιμο. Αυτή η ιδέα, γνωστή ως Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), προτάθηκε από τον Richard Obousy του Icarus Interstellar. Με βάση την ιδέα του ανεφοδιασμού επί τόπου, ένα πλοίο VARIES θα βασίζεται σε μεγάλα λέιζερ (που τροφοδοτούνται από τεράστιες ηλιακές συστοιχίες) που θα δημιουργούσαν σωματίδια αντιύλης όταν πυροβολήθηκαν σε κενό χώρο.
Όπως και η ιδέα του Ramjet, αυτή η πρόταση λύνει το πρόβλημα της μεταφοράς καυσίμου χρησιμοποιώντας το από το διάστημα. Αλλά για άλλη μια φορά, το καθαρό κόστος ενός τέτοιου πλοίου θα ήταν απαγορευτικά ακριβό χρησιμοποιώντας την τρέχουσα τεχνολογία. Επιπλέον, η δυνατότητα δημιουργίας αντιύλης σε μεγάλους όγκους δεν είναι κάτι που έχουμε τη δύναμη να κάνουμε. Υπάρχει επίσης το θέμα της ακτινοβολίας, καθώς ο αφανισμός της ύλης-αντιύλης μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις ακτίνων γάμμα υψηλής ενέργειας.
Αυτό όχι μόνο παρουσιάζει κίνδυνο για το πλήρωμα, που απαιτεί σημαντική θωράκιση ακτινοβολίας, αλλά απαιτεί και οι κινητήρες να είναι θωρακισμένοι για να διασφαλίσουν ότι δεν θα υποστούν ατομική υποβάθμιση από όλη την ακτινοβολία στην οποία εκτίθενται. Ως εκ τούτου, ο κινητήρας αντιύλης είναι εντελώς ανέφικτος με την τρέχουσα τεχνολογία μας και στο τρέχον οικονομικό περιβάλλον.
Alcubierre Warp Drive:
Οι θαυμαστές της επιστημονικής φαντασίας είναι επίσης αναμφίβολα εξοικειωμένοι με την έννοια ενός δίσκου Alcubierre (ή "Warp"). Προτεινόμενη από τον Μεξικανό φυσικό Miguel Alcubierre το 1994, αυτή η προτεινόμενη μέθοδος ήταν μια προσπάθεια να καταστεί δυνατή η μεταφορά FTL χωρίς να παραβιαστεί η θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Εν ολίγοις, η έννοια περιλαμβάνει το τέντωμα του ιστού του χωροχρόνου σε ένα κύμα, το οποίο θεωρητικά θα προκαλούσε τη συστολή του χώρου μπροστά από ένα αντικείμενο και τον χώρο πίσω από αυτό να επεκταθεί.
Ένα αντικείμενο μέσα σε αυτό το κύμα (δηλ. Ένα διαστημόπλοιο) θα μπορούσε τότε να οδηγήσει αυτό το κύμα, γνωστό ως «σφυρηλατημένη φούσκα», πέρα από τις σχετικιστικές ταχύτητες. Δεδομένου ότι το πλοίο δεν κινείται μέσα σε αυτήν τη φυσαλίδα αλλά μεταφέρεται καθώς κινείται, οι κανόνες του χωροχρόνου και της σχετικότητας θα έπαυαν να ισχύουν. Ο λόγος είναι ότι αυτή η μέθοδος δεν βασίζεται στην ταχύτερη κίνηση από το φως με την τοπική έννοια.
Είναι μόνο «γρηγορότερο από το φως» με την έννοια ότι το πλοίο θα μπορούσε να φτάσει στον προορισμό του γρηγορότερα από μια ακτίνα φωτός που ταξίδευε έξω από τη φούσκα στημονιού. Υποθέτοντας ότι ένα διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να είναι εξοπλισμένο με σύστημα Alcubierre Drive, θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι στο Proxima Centauri το λιγότερο από 4 χρόνια. Έτσι, όταν πρόκειται για θεωρητικά διαστημικά διαστημικά ταξίδια, αυτή είναι μακράν η πιο πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, τουλάχιστον όσον αφορά την ταχύτητα.
Φυσικά, η ιδέα έχει λάβει το μερίδιό της σε αντίθετα επιχειρήματα όλα αυτά τα χρόνια. Το κύριο μεταξύ αυτών είναι το γεγονός ότι δεν λαμβάνει υπόψη την κβαντική μηχανική και θα μπορούσε να ακυρωθεί από μια θεωρία των πάντων (όπως η κβαντική βαρύτητα βρόχου). Οι υπολογισμοί σχετικά με την απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας έδειξαν επίσης ότι μια κίνηση στημονιού θα απαιτούσε απαγορευτική ποσότητα ισχύος για να λειτουργήσει. Άλλες αβεβαιότητες περιλαμβάνουν την ασφάλεια ενός τέτοιου συστήματος, τις επιπτώσεις στο χωροχρόνο στον προορισμό και τις παραβιάσεις της αιτιότητας.
However, in 2012, NASA scientist Harold Sonny White announced that he and his colleagues had begun researching the possibility of an Alcubierre Drive. In a paper titled “Warp Field Mechanics 101“, White claimed that they had constructed an interferometer that will detect the spatial distortions produced by the expanding and contracting spacetime of the Alcubierre metric.
In 2013, the Jet Propulsion Laboratory published results of a warp field test which was conducted under vacuum conditions. Unfortunately, the results were reported as “inconclusive”. Long term, we may find that Alcubierre’s metric may violate one or more fundamental laws of nature. And even if the physics should prove to be sound, there is no guarantee it can be harnessed for the sake of FTL flight.
In conclusion, if you were hoping to travel to the nearest star within your lifetime, the outlook isn’t very good. However, if mankind felt the incentive to build an “interstellar ark” filled with a self-sustaining community of space-faring humans, it might be possible to travel there in a little under a century if we were willing to invest in the requisite technology.
But all the available methods are still very limited when it comes to transit time. And while taking hundreds or thousands of years to reach the nearest star may matter less to us if our very survival was at stake, it is simply not practical as far as space exploration and travel goes. By the time a mission reached even the closest stars in our galaxy, the technology employed would be obsolete and humanity might not even exist back home anymore.
So unless we make a major breakthrough in the realms of fusion, antimatter, or laser technology, we will either have to be content with exploring our own Solar System or be forced to accept a very long-term transit strategy…
We have written many interesting articles about space travel here at Space Magazine. Here’s Will We Ever Reach Another Star?, Warp Drives May Come With a Killer Downside, The Alcubierre Warp Drive, How Far Is A Light Year?, When Light Just Isn’t Fast Enough, When Will We Become Interstellar?, and Can We Travel Faster Than the Speed of Light?
For more information, be sure to consult NASA’s pages on Propulsion Systems of the Future, and Is Warp Drive Real?
And fans of interstellar travel should definitely check out Icarus Interstellar and the Tau Zero Foundation websites. Keep reaching for those stars!
