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Der aktuelle Geschwindigkeitsrekord im Weltraum besteht seit 46 Jahren. Der Korrespondent fragte sich, wann er geschlagen werden würde.

Wir Menschen sind von Geschwindigkeit besessen. So wurde erst in den letzten Monaten bekannt, dass Studenten in Deutschland einen Geschwindigkeitsrekord für ein Elektroauto aufgestellt haben und die US-Luftwaffe plant, Hyperschallflugzeuge so zu verbessern, dass sie Geschwindigkeiten erreichen, die fünfmal so hoch sind wie die Schallgeschwindigkeit, also über 6100 km/h.

Solche Flugzeuge werden keine Besatzung haben, aber nicht, weil sich Menschen mit einer solchen nicht fortbewegen können hohe Geschwindigkeit. Tatsächlich bewegen sich Menschen bereits mit Geschwindigkeiten, die um ein Vielfaches höher sind als die Schallgeschwindigkeit.

Gibt es jedoch eine Grenze, ab der unser schnell rasanter Körper der Überlastung nicht mehr standhält?

Der aktuelle Geschwindigkeitsrekord wird zu gleichen Teilen von drei Astronauten geteilt, die daran teilgenommen haben Weltraummission„Apollo 10“ – Tom Stafford, John Young und Eugene Cernan.

Als Astronauten 1969 den Mond umkreisten und zurückkehrten, erreichte die Kapsel, in der sie sich befanden, eine Geschwindigkeit, die auf der Erde 39,897 km/h betragen würde.

„Ich glaube, vor hundert Jahren konnten wir uns kaum vorstellen, dass sich ein Mensch mit einer Geschwindigkeit von fast 40.000 Kilometern pro Stunde im Weltraum bewegen könnte“, sagt Jim Bray vom Luft- und Raumfahrtkonzern Lockheed Martin.

Bray ist Direktor des bewohnbaren Modulprojekts für die Raumsonde Orion, das von der US-Weltraumbehörde NASA entwickelt wird.

Nach Angaben der Entwickler soll die Raumsonde Orion – vielseitig einsetzbar und teilweise wiederverwendbar – Astronauten in eine erdnahe Umlaufbahn befördern. Es ist gut möglich, dass es mit seiner Hilfe gelingen wird, den vor 46 Jahren aufgestellten Geschwindigkeitsrekord für einen Menschen zu brechen.

Die neue superschwere Rakete, Teil des Space Launch Systems, soll 2021 ihren ersten bemannten Flug absolvieren. Dabei handelt es sich um einen Vorbeiflug an einem Asteroiden, der sich in der Mondumlaufbahn befindet.

Der durchschnittliche Mensch kann einer Krafteinwirkung von etwa fünf G standhalten, bevor er ohnmächtig wird.

Dann sollten monatelange Expeditionen zum Mars folgen. Nach Angaben der Konstrukteure soll die übliche Höchstgeschwindigkeit des Orion nun etwa 32.000 km/h betragen. Allerdings kann die von Apollo 10 erreichte Geschwindigkeit auch dann übertroffen werden, wenn die Grundkonfiguration der Orion-Raumsonde beibehalten wird.

„Orion ist darauf ausgelegt, während seiner gesamten Betriebsdauer eine Vielzahl von Zielen anzufliegen“, sagt Bray. „Es könnte viel schneller sein, als wir derzeit planen.“

Aber selbst Orion wird nicht den Höhepunkt des menschlichen Geschwindigkeitspotenzials darstellen. „Die Geschwindigkeit, mit der wir uns fortbewegen können, hat praktisch keine andere Grenze als die Lichtgeschwindigkeit“, sagt Bray.

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt eine Milliarde km/Stunde. Gibt es Hoffnung, dass wir die Lücke zwischen 40.000 km/h und diesen Werten schließen können?

Überraschenderweise ist Geschwindigkeit als vektorielle Größe, die die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung angibt, für den Menschen kein Problem körperlicher Sinn, während es relativ konstant und in eine Richtung gerichtet ist.

Folglich können sich Menschen – theoretisch – im Weltraum nur geringfügig langsamer bewegen als die „Geschwindigkeitsgrenze des Universums“, also Lichtgeschwindigkeit.

Abbildungs-Copyright NASA Bildbeschreibung Wie wird sich ein Mensch in einem Schiff fühlen, das nahezu mit Lichtgeschwindigkeit fliegt?

Aber selbst wenn wir die erheblichen technologischen Hürden überwinden, die mit Hochgeschwindigkeits-Raumfahrzeugen verbunden sind, werden unsere empfindlichen, größtenteils aus Gewässern bestehenden Gewässer mit neuen Gefahren konfrontiert sein, die mit den Auswirkungen der hohen Geschwindigkeit verbunden sind.

Wenn sich Menschen bewegen können, können nur eingebildete Gefahren entstehen schnellere Geschwindigkeit Licht dank der Verwendung von Schlupflöchern moderne Physik oder durch Entdeckungen, die neue Maßstäbe setzen.

Wie man einer Überlastung standhält

Wenn wir jedoch Geschwindigkeiten über 40.000 km/h erreichen wollen, müssen wir diese erreichen und dann langsam und geduldig abbremsen.

Schnelle Beschleunigung und ebenso schnelles Abbremsen stellen eine tödliche Gefahr für den menschlichen Körper dar. Dies zeigt sich an der Schwere der Verletzungen bei Autounfällen, bei denen die Geschwindigkeit von mehreren zehn Kilometern pro Stunde auf Null sinkt.

Was ist der Grund dafür? In dieser Eigenschaft des Universums, die Trägheit oder Fähigkeit genannt wird physischer Körper Da es Masse hat, widersteht es Änderungen seines Ruhe- oder Bewegungszustands, wenn keine äußeren Einflüsse vorhanden sind oder diese kompensiert werden.

Diese Idee ist in Newtons erstem Gesetz formuliert, das besagt: „Jeder Körper bleibt in seinem Ruhezustand oder in seiner gleichmäßigen und geradlinigen Bewegung erhalten, bis er durch angewandte Kräfte gezwungen wird, diesen Zustand zu ändern.“

Wir Menschen sind in der Lage, enorme Überlastungen ohne ernsthafte Verletzungen auszuhalten, wenn auch nur für wenige Momente.

„Für den menschlichen Körper ist es normal, in Ruhe zu bleiben und sich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen“, erklärt Bray. „Wir sollten uns eher um den Zustand eines Menschen im Moment der Beschleunigung kümmern.“

Vor etwa einem Jahrhundert führte die Entwicklung robuster Flugzeuge, die mit hoher Geschwindigkeit manövrieren konnten, dazu, dass Piloten seltsame Symptome meldeten, die durch Geschwindigkeits- und Flugrichtungsänderungen verursacht wurden. Zu diesen Symptomen gehörten ein vorübergehender Verlust des Sehvermögens und ein Gefühl von Schwere oder Schwerelosigkeit.

Der Grund sind G-Kräfte, gemessen in der Einheit G, das Verhältnis der linearen Beschleunigung zur Erdbeschleunigung auf der Erdoberfläche unter dem Einfluss der Anziehung oder Schwerkraft. Diese Einheiten spiegeln die Auswirkung der Erdbeschleunigung auf die Masse beispielsweise eines menschlichen Körpers wider.

Eine Überlastung von 1 G entspricht dem Gewicht eines Körpers, der sich im Schwerefeld der Erde befindet und mit einer Geschwindigkeit von 9,8 m/s (auf Meereshöhe) vom Planetenmittelpunkt angezogen wird.

Die Überlastungen, die ein Mensch vertikal von Kopf bis Fuß oder umgekehrt erfährt, sind wahr schlechte Nachrichten für Piloten und Passagiere.

Bei negativen Überlastungen, d.h. verlangsamt sich, Blut strömt von den Zehen zum Kopf, es entsteht ein Gefühl der Übersättigung, wie beim Handstand.

Abbildungs-Copyright SPL Bildbeschreibung Um zu verstehen, wie viele Gs Astronauten aushalten können, werden sie in einer Zentrifuge trainiert

„Roter Schleier“ (das Gefühl, das eine Person verspürt, wenn Blut zum Kopf strömt) tritt auf, wenn sich die blutgeschwollenen, durchscheinenden unteren Augenlider heben und die Pupillen bedecken.

Und umgekehrt fließt bei Beschleunigung oder positiven G-Kräften Blut vom Kopf zu den Füßen, den Augen und dem Gehirn beginnt Sauerstoffmangel, da sich Blut in den unteren Extremitäten ansammelt.

Die Sicht wird zunächst neblig, d.h. Es kommt zum Verlust des Farbsehens und es rollt sich ein sogenannter „grauer Schleier“ ein, dann kommt es zu einem vollständigen Verlust des Sehvermögens oder „schwarzen Schleier“, aber die Person bleibt bei Bewusstsein.

Übermäßige Überlastung führt zu völligem Bewusstseinsverlust. Dieser Zustand wird als Überlastungssynkope bezeichnet. Viele Piloten starben, weil ihnen ein „schwarzer Schleier“ über die Augen fiel und sie abstürzten.

Der durchschnittliche Mensch kann einer Krafteinwirkung von etwa fünf G standhalten, bevor er das Bewusstsein verliert.

Piloten, die spezielle Anti-G-Anzüge tragen und darauf trainiert sind, ihre Rumpfmuskulatur auf besondere Weise anzuspannen und zu entspannen, um den Blutfluss aus dem Kopf aufrechtzuerhalten, sind in der Lage, das Flugzeug bei etwa neun G zu steuern.

Bei Erreichen einer stabilen Reisegeschwindigkeit von 26.000 km/h im Orbit erfahren Astronauten nicht mehr Geschwindigkeit als Passagiere auf kommerziellen Flügen

„Für kurze Zeiträume kann der menschliche Körper viel größeren G-Kräften als neun G standhalten“, sagt Jeff Swiatek, Geschäftsführer der Aerospace Medical Association mit Sitz in Alexandria, Virginia. „Aber die Fähigkeit, hohen G-Kräften standzuhalten.“ über längere Zeiträume ist sehr gering.“

Wir Menschen sind in der Lage, enorme Überlastungen ohne ernsthafte Verletzungen auszuhalten, wenn auch nur für wenige Momente.

Der kurzfristige Ausdauerrekord wurde vom US-Luftwaffenkapitän Eli Beeding Jr. auf der Holloman Air Force Base in New Mexico aufgestellt. Im Jahr 1958 erlebte er beim Bremsen eines Spezialschlittens mit Raketentriebwerk, nachdem er in 0,1 Sekunden auf 55 km/h beschleunigt hatte, eine Überlastung von 82,3 G.

Dieses Ergebnis wurde von einem an seiner Brust befestigten Beschleunigungsmesser aufgezeichnet. Auch Beeding erlitt eine „schwarze Wolke“ über seinen Augen, kam aber bei dieser bemerkenswerten Demonstration menschlicher Ausdauer nur mit blauen Flecken davon. Zwar verbrachte er nach dem Rennen drei Tage im Krankenhaus.

Und jetzt ins All

Auch Astronauten erlebten je nach Transportmittel recht hohe Überlastungen – von drei bis fünf G – beim Start bzw. bei der Rückkehr in die dichten Schichten der Atmosphäre.

Dank der cleveren Idee, Raumfahrer in liegender Position mit Blick auf die Flugrichtung an Sitzen zu befestigen, werden diese Überlastungen relativ problemlos toleriert.

Sobald sie im Orbit eine stabile Reisegeschwindigkeit von 26.000 km/h erreichen, spüren Astronauten nicht mehr Geschwindigkeit als Passagiere auf kommerziellen Flügen.

Wenn Überlastungen für lange Expeditionen mit der Raumsonde Orion kein Problem darstellen, ist bei kleinen Weltraumgesteinen – Mikrometeoriten – alles komplizierter.

Abbildungs-Copyright NASA Bildbeschreibung Zum Schutz vor Mikrometeoriten benötigt Orion eine Art Weltraumpanzerung

Diese reiskorngroßen Partikel können beeindruckende, aber zerstörerische Geschwindigkeiten von bis zu 300.000 km/h erreichen. Um die Integrität des Schiffes und die Sicherheit seiner Besatzung zu gewährleisten, ist Orion mit einer äußeren Schutzschicht ausgestattet, deren Dicke zwischen 18 und 30 cm variiert.

Darüber hinaus sind zusätzliche Schutzschilde vorgesehen und es kommt auch eine ausgeklügelte Platzierung der Ausrüstung im Inneren des Schiffes zum Einsatz.

„Um den Verlust von Flugsystemen zu vermeiden, die für das gesamte Raumschiff lebenswichtig sind, müssen wir die Anflugwinkel von Mikrometeoriten genau berechnen“, sagt Jim Bray.

Seien Sie versichert: Mikrometeoriten sind nicht das einzige Hindernis für Weltraummissionen, bei denen hohe Geschwindigkeiten des menschlichen Fluges im Vakuum eine immer wichtigere Rolle spielen werden.

Während der Expedition zum Mars müssen noch weitere praktische Probleme gelöst werden, beispielsweise die Versorgung der Besatzung mit Lebensmitteln und die Gegenleistung erhöhte Gefahr Krebs aufgrund der Exposition gegenüber menschlicher Körper kosmische Strahlung.

Durch die Verkürzung der Reisezeit wird die Schwere solcher Probleme verringert, so dass die Reisegeschwindigkeit immer wünschenswerter wird.

Raumfahrt der nächsten Generation

Dieses Bedürfnis nach Geschwindigkeit wird den Raumfahrern neue Hindernisse in den Weg stellen.

Auf die neue Raumsonde der NASA, die den Geschwindigkeitsrekord von Apollo 10 zu brechen droht, wird weiterhin Verlass sein Bewährt chemische Raketenantriebssysteme, die seit den ersten Raumflügen eingesetzt werden. Aufgrund der Freisetzung geringer Energiemengen pro Kraftstoffeinheit unterliegen diese Systeme jedoch erheblichen Geschwindigkeitsbeschränkungen.

Die am meisten bevorzugte, wenn auch schwer fassbare Energiequelle für ein schnelles Raumschiff ist Antimaterie, das Gegenstück und der Antipode der gewöhnlichen Materie

Um die Fluggeschwindigkeit für Menschen, die zum Mars und darüber hinaus fliegen, deutlich zu erhöhen, sind daher nach Ansicht der Wissenschaftler völlig neue Ansätze erforderlich.

„Die Systeme, die wir heute haben, sind durchaus in der Lage, uns dorthin zu bringen“, sagt Bray, „aber wir alle würden gerne eine Revolution bei den Motoren erleben.“

Eric Davis, leitender Forschungsphysiker am Institute for Advanced Study in Austin, Texas, und sechsjähriger Teilnehmer des Breakthrough Propulsion Physics Program der NASA Forschungsprojekt Das im Jahr 2002 fertiggestellte Projekt identifizierte aus Sicht der traditionellen Physik die drei vielversprechendsten Mittel, die der Menschheit dabei helfen können, Geschwindigkeiten zu erreichen, die für interplanetare Reisen einigermaßen ausreichend sind.

Zusamenfassend, wir reden überüber die Phänomene der Energiefreisetzung bei der Spaltung von Materie, der Kernfusion und der Vernichtung von Antimaterie.

Die erste Methode beinhaltet die Spaltung von Atomen und wird in kommerziellen Kernreaktoren eingesetzt.

Die zweite, thermonukleare Fusion, ist die Bildung schwererer Atome aus einfachen Atomen – diese Art von Reaktion treibt die Sonne an. Dies ist eine Technologie, die fasziniert, aber schwer zu verstehen ist; es heißt „immer noch 50 Jahre weg“ – und so wird es auch immer sein, wie das alte Motto der Branche lautet.

„Das sind sehr fortschrittliche Technologien“, sagt Davis, „aber sie basieren auf traditioneller Physik und sind seit Beginn des Atomzeitalters fest etabliert.“ Nach optimistischen Schätzungen Antriebssysteme, basierend auf den Konzepten der Atomspaltung und der Kernfusion, sind theoretisch in der Lage, ein Schiff auf 10 % der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, d.h. bis zu respektablen 100 Millionen km/h.

Abbildungs-Copyright US Luftstreitkräfte Bildbeschreibung Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit ist für den Menschen kein Problem mehr. Eine andere Sache ist die Lichtgeschwindigkeit, oder zumindest nahe daran ...

Die am meisten bevorzugte, wenn auch schwierig zu erreichende Energiequelle für ein schnelles Raumschiff ist Antimaterie, das Gegenstück und der Antipode der gewöhnlichen Materie.

Wenn zwei Arten von Materie in Kontakt kommen, zerstören sie sich gegenseitig, was zur Freisetzung reiner Energie führt.

Heute gibt es Technologien, die es ermöglichen, bislang äußerst unbedeutende Mengen Antimaterie zu produzieren und zu speichern.

Gleichzeitig erfordert die Produktion von Antimaterie in nützlichen Mengen neue Spezialfähigkeiten der nächsten Generation, und die Technik muss sich einem Wettlauf um die Entwicklung eines geeigneten Raumfahrzeugs stellen.

Aber, wie Davis sagt, eine ganze Menge tolle Ideen wird bereits auf dem Reißbrett ausgearbeitet.

Mit Antimaterieenergie betriebene Raumfahrzeuge könnten über Monate oder sogar Jahre hinweg beschleunigen und größere Prozentsätze der Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Gleichzeitig bleiben Überlastungen an Bord für die Schiffsbewohner akzeptabel.

Gleichzeitig bergen solche fantastischen neuen Geschwindigkeiten auch andere Gefahren für den menschlichen Körper.

Energiestadt

Bei Geschwindigkeiten von mehreren hundert Millionen Kilometern pro Stunde wird jedes Staubkorn im Weltraum, von verstreuten Wasserstoffatomen bis hin zu Mikrometeoriten, unweigerlich zu einer hochenergetischen Kugel, die den Rumpf eines Schiffs durchschlagen kann.

„Wenn man sich mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt, bedeutet das, dass sich die Teilchen, die auf einen zukommen, mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen“, sagt Arthur Edelstein.

Zusammen mit seinem verstorbenen Vater William Edelstein, einem Professor für Radiologie an der Medizinschule Er arbeitete an der Johns Hopkins University an einer wissenschaftlichen Arbeit, die die Auswirkungen der Exposition kosmischer Wasserstoffatome (auf Menschen und Geräte) während ultraschneller Messungen untersuchte Raumfahrt im Weltraum.

Der Wasserstoff beginnt sich in subatomare Partikel zu zersetzen, die in das Schiff eindringen und sowohl die Besatzung als auch die Ausrüstung der Strahlung aussetzen.

Der Alcubierre-Motor treibt Sie an wie ein Surfer, der auf einer Welle reitet. Eric Davis, Forschungsphysiker

Bei 95 % der Lichtgeschwindigkeit würde die Einwirkung einer solchen Strahlung einen fast sofortigen Tod bedeuten.

Das Raumschiff wird auf Schmelztemperaturen erhitzt, denen kein vorstellbares Material widerstehen kann, und das in den Körpern der Besatzungsmitglieder enthaltene Wasser wird sofort kochen.

„Das sind alles äußerst ärgerliche Probleme“, stellt Edelstein mit grimmigem Humor fest.

Er und sein Vater haben grob berechnet, dass das Raumschiff mit einer Geschwindigkeit reisen könnte, die nicht mehr als die halbe Lichtgeschwindigkeit übersteigt, um ein hypothetisches magnetisches Abschirmsystem zu schaffen, das das Schiff und seine Insassen vor tödlichem Wasserstoffregen schützen könnte. Dann haben die Menschen an Bord eine Überlebenschance.

Mark Millis, Problemphysiker Vorwärtsbewegung, Und ehemaliger Manager Das bahnbrechende Bewegungsphysikprogramm der NASA warnt davor, dass diese potenzielle Geschwindigkeitsbegrenzung für die Raumfahrt auch in ferner Zukunft ein Problem bleiben wird.

„Basierend auf den bisher gesammelten physikalischen Erkenntnissen können wir sagen, dass es äußerst schwierig sein wird, Geschwindigkeiten über 10 % der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen“, sagt Millis. „Wir sind noch nicht in Gefahr. Eine einfache Analogie: Warum.“ Angst, dass wir ertrinken könnten, wenn wir noch nicht einmal ins Wasser gegangen sind.

Schneller als das Licht?

Wenn wir davon ausgehen, dass wir sozusagen schwimmen gelernt haben, werden wir dann in der Lage sein, das Gleiten durch die kosmische Zeit zu meistern – um diese Analogie weiterzuentwickeln – und mit Überlichtgeschwindigkeit zu fliegen?

Die Hypothese einer angeborenen Fähigkeit, in einer superluminalen Umgebung zu überleben, ist zwar zweifelhaft, birgt jedoch nicht ohne gewisse Einblicke gebildeter Erleuchtung in der völligen Dunkelheit.

Eines dieser faszinierenden Fortbewegungsmittel basiert auf Technologien, die denen ähneln, die im „Warp-Antrieb“ oder „Warp-Antrieb“ aus der Star-Trek-Serie verwendet werden.

Das Funktionsprinzip davon Kraftwerk, auch bekannt als „Alcubierre-Motor“* (benannt nach dem mexikanischen theoretischen Physiker Miguel Alcubierre), besteht darin, dass es dem Schiff ermöglicht, die normale Raumzeit vor sich zu komprimieren, wie von Albert Einstein beschrieben, und sie hinter sich auszudehnen.

Abbildungs-Copyright NASA Bildbeschreibung Der aktuelle Geschwindigkeitsrekord wird von drei Apollo-10-Astronauten gehalten – Tom Stafford, John Young und Eugene Cernan.

Im Wesentlichen bewegt sich das Schiff in einem bestimmten Raum-Zeit-Volumen, einer Art „Krümmungsblase“, die sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Somit bleibt das Schiff in dieser „Blase“ in der normalen Raumzeit bewegungslos, ohne einer Verformung zu unterliegen und Verletzungen der universellen Lichtgeschwindigkeitsgrenze zu vermeiden.

„Anstatt durch das Wasser der normalen Raumzeit zu schweben“, sagt Davis, „trägt Sie der Alcubierre-Antrieb wie ein Surfer, der auf einem Surfbrett über den Wellenkamm fährt.“

Auch hier gibt es einen gewissen Haken. Um diese Idee umzusetzen, wird eine exotische Form von Materie benötigt, die über eine negative Masse verfügt, um die Raumzeit zu komprimieren und auszudehnen.

„Die Physik sagt nichts gegen negative Masse“, sagt Davis, „aber es gibt keine Beispiele dafür, und wir haben sie noch nie in der Natur gesehen.“

Es gibt noch einen weiteren Haken. In einem 2012 veröffentlichten Artikel schlugen Forscher der Universität Sydney vor, dass die „Warp-Blase“ hochenergetische kosmische Teilchen ansammeln würde, wenn sie unweigerlich mit dem Inhalt des Universums in Wechselwirkung trete.

Einige Partikel dringen in die Blase selbst ein und pumpen das Schiff mit Strahlung.

Bei Unterlichtgeschwindigkeit gefangen?

Sind wir aufgrund unserer empfindlichen Biologie wirklich dazu verdammt, bei Unterlichtgeschwindigkeit festzusitzen?!

Dabei geht es nicht so sehr darum, einen neuen (galaktischen?) Weltgeschwindigkeitsrekord für Menschen aufzustellen, sondern um die Aussicht, die Menschheit in eine interstellare Gesellschaft zu verwandeln.

Bei halber Lichtgeschwindigkeit – und das ist die Grenze, die unser Körper laut Edelsteins Forschung aushalten kann – würde ein Hin- und Rückflug zum nächsten Stern mehr als 16 Jahre dauern.

(Zeitdilatationseffekte, die dazu führen würden, dass die Raumschiffbesatzung in ihrem Koordinatensystem weniger Zeit erlebt als die auf der Erde verbleibenden Menschen in ihrem Koordinatensystem, hätten bei halber Lichtgeschwindigkeit keine dramatischen Folgen.)

Mark Millis ist hoffnungsvoll. Wenn man bedenkt, dass die Menschheit G-Anzüge und einen Mikrometeorschutz erfunden hat, der es den Menschen ermöglicht, sicher im weiten Blau und mit Sternen übersäten Schwarz des Weltraums zu reisen, ist er zuversichtlich, dass wir Wege finden können, alle Geschwindigkeitsbegrenzungen der Zukunft zu überstehen.

„Die gleichen Technologien, die uns helfen können, unglaubliche neue Reisegeschwindigkeiten zu erreichen“, überlegt Millis, „werden uns neue, bisher unbekannte Möglichkeiten zum Schutz der Besatzungen bieten.“

Anmerkungen des Übersetzers:

*Miguel Alcubierre hatte 1994 die Idee zu seiner Blase. Und 1995 schlug der russische theoretische Physiker Sergei Krasnikov das Konzept eines Geräts für die Raumfahrt vor, das schneller als Lichtgeschwindigkeit ist. Die Idee wurde „Krasnikow-Pfeife“ genannt.

Dabei handelt es sich um eine künstliche Krümmung der Raumzeit nach dem Prinzip eines sogenannten Wurmlochs. Hypothetisch würde sich das Schiff in einer geradlinigen Linie von der Erde zu einem bestimmten Stern durch die gekrümmte Raumzeit bewegen und dabei andere Dimensionen passieren.

Nach Krasnikovs Theorie wird der Raumfahrer gleichzeitig mit seinem Abflug zurückkehren.

Den Lesern zur Kenntnis gebracht schnellste Raketen der Welt im Laufe der Schöpfungsgeschichte.

Geschwindigkeit 3,8 km/s

Die schnellste ballistische Mittelstreckenrakete mit maximale Geschwindigkeit 3,8 km pro Sekunde eröffnen die Rangliste der schnellsten Raketen der Welt. Der R-12U war eine modifizierte Version des R-12. Die Rakete unterschied sich vom Prototyp durch das Fehlen eines Zwischenbodens im Oxidationsmitteltank und einige geringfügige Konstruktionsänderungen – es gibt keine Windlasten im Schacht, was es ermöglichte, die Tanks und Trockenräume der Rakete zu erleichtern und den Bedarf zu beseitigen für Stabilisatoren. Seit 1976 wurden die R-12- und R-12U-Raketen außer Dienst gestellt und durch mobile Bodensysteme von Pioneer ersetzt. Sie wurden im Juni 1989 aus dem Dienst genommen und zwischen dem 21. Mai 1990 wurden auf dem Stützpunkt Lesnaja in Weißrussland 149 Raketen zerstört.

Geschwindigkeit 5,8 km/s

Eine der schnellsten amerikanischen Trägerraketen mit einer Höchstgeschwindigkeit von 5,8 km pro Sekunde. Es handelt sich um die erste entwickelte ballistische Interkontinentalrakete, die von den Vereinigten Staaten eingeführt wurde. Seit 1951 im Rahmen des MX-1593-Programms entwickelt. Bildete die Basis Atomwaffenarsenal Von 1959 bis 1964 war sie bei der US-Luftwaffe, wurde dann aber aufgrund des Aufkommens der fortschrittlicheren Minuteman-Rakete schnell aus dem Dienst genommen. Es diente als Grundlage für die Entwicklung der Atlas-Trägerraketenfamilie, die seit 1959 bis heute im Einsatz ist.

Geschwindigkeit 6 km/s

UGM-133 A Dreizack II- Amerikanischer dreistufiger ballistische Rakete, einer der schnellsten der Welt. Seine Höchstgeschwindigkeit beträgt 6 km pro Sekunde. „Trident-2“ wurde seit 1977 parallel zum leichteren „Trident-1“ entwickelt. 1990 in Dienst gestellt. Startgewicht - 59 Tonnen. Max. Wurfgewicht - 2,8 Tonnen mit einer Startreichweite von 7800 km. Die maximale Flugreichweite mit reduzierter Anzahl an Sprengköpfen beträgt 11.300 km.

Geschwindigkeit 6 km/s

Eine der schnellsten ballistischen Feststoffraketen der Welt, im Dienst Russlands. Es hat einen minimalen Schadensradius von 8000 km und eine ungefähre Geschwindigkeit von 6 km/s. Die Rakete wird seit 1998 vom Moskauer Institut für Wärmetechnik entwickelt, das sie 1989-1997 entwickelte. Bodenrakete „Topol-M“. Bisher wurden 24 Teststarts der Bulava durchgeführt, fünfzehn davon galten als erfolgreich (beim ersten Start Gewichts- und Größenlayout Raketen), zwei (siebte und achte) - teilweise erfolgreich. Der letzte Teststart der Rakete fand am 27. September 2016 statt.

Geschwindigkeit 6,7 km/s

Minuteman LGM-30 G- eine der schnellsten landgestützten Interkontinentalraketen der Welt. Seine Geschwindigkeit beträgt 6,7 km pro Sekunde. Der LGM-30G Minuteman III hat je nach Sprengkopftyp eine geschätzte Flugreichweite von 6.000 bis 10.000 Kilometern. Minuteman 3 war von 1970 bis heute im US-Dienst. Es ist die einzige silobasierte Rakete in den Vereinigten Staaten. Der Erststart der Rakete erfolgte im Februar 1961, die Modifikationen II und III wurden 1964 bzw. 1968 gestartet. Die Rakete wiegt etwa 34.473 Kilogramm und ist mit drei Feststofftriebwerken ausgestattet. Es ist geplant, dass die Rakete bis 2020 im Einsatz sein wird.

Geschwindigkeit 7 km/s

Die schnellste Raketenabwehrrakete der Welt, die für die Zerstörung sehr manövrierfähiger und hochgelegener Ziele konzipiert ist Hyperschallraketen. Die Tests der 53T6-Serie des Amur-Komplexes begannen 1989. Seine Geschwindigkeit beträgt 5 km pro Sekunde. Die Rakete ist ein 12 Meter hoher spitzer Kegel ohne hervorstehende Teile. Sein Körper besteht aus hochfestem Stahl mit Verbundwicklung. Das Design der Rakete ermöglicht es ihr, großen Überlastungen standzuhalten. Der Abfangjäger startet mit 100-facher Beschleunigung und ist in der Lage, Ziele abzufangen, die mit einer Geschwindigkeit von bis zu 7 km pro Sekunde fliegen.

Geschwindigkeit 7,3 km/s

Der Stärkste und Schnellste Atomrakete in der Welt mit einer Geschwindigkeit von 7,3 km pro Sekunde. Ziel ist es vor allem, die am stärksten befestigten zu zerstören Kommandoposten, Silos für ballistische Raketen und Luftwaffenstützpunkte. Der nukleare Sprengstoff einer Rakete kann zerstören eine große Stadt, ein sehr großer Teil der USA. Die Treffergenauigkeit beträgt etwa 200-250 Meter. Die Rakete ist in den stärksten Silos der Welt untergebracht. Die SS-18 trägt 16 Plattformen, von denen eine mit Täuschkörpern beladen ist. Beim Eintritt in eine hohe Umlaufbahn geraten alle „Satan“-Köpfe „in eine Wolke“ falscher Ziele und werden von Radargeräten praktisch nicht identifiziert.“

Geschwindigkeit 7,9 km/s

Die Interkontinentalrakete (DF-5A) mit einer Höchstgeschwindigkeit von 7,9 km pro Sekunde eröffnet die Top 3 der schnellsten der Welt. Die chinesische Interkontinentalrakete DF-5 wurde 1981 in Dienst gestellt. Es kann einen riesigen 5-MT-Sprengkopf tragen und hat eine Reichweite von über 12.000 km. Die DF-5 hat eine Ablenkung von ca. 1 km, was bedeutet, dass die Rakete nur einem Zweck dient: der Zerstörung von Städten. Die Größe des Gefechtskopfs, die Ablenkung und die Tatsache, dass die vollständige Vorbereitung zum Abschuss nur eine Stunde dauert, machen den DF-5 zu einer Strafwaffe, die darauf ausgelegt ist, potenzielle Angreifer zu bestrafen. Die 5A-Version verfügt über eine größere Reichweite, eine verbesserte Ablenkung von 300 m und die Fähigkeit, mehrere Sprengköpfe zu tragen.

R-7 Geschwindigkeit 7,9 km/s

R-7- Sowjetisch, die erste Interkontinentalrakete, eine der schnellsten der Welt. Seine Höchstgeschwindigkeit beträgt 7,9 km pro Sekunde. Die Entwicklung und Produktion der ersten Exemplare der Rakete erfolgte 1956-1957 durch das Unternehmen OKB-1 in der Nähe von Moskau. Nach erfolgreichen Starts wurde es 1957 zum Start der Weltneuheit genutzt Künstliche Satelliten Erde. Seitdem werden Trägerraketen der R-7-Familie aktiv zum Start von Raumfahrzeugen für verschiedene Zwecke eingesetzt, und seit 1961 werden diese Trägerraketen häufig in der bemannten Raumfahrt eingesetzt. Basierend auf der R-7 entstand eine ganze Familie von Trägerraketen. Von 1957 bis 2000 wurden mehr als 1.800 Trägerraketen auf Basis der R-7 auf den Markt gebracht, von denen mehr als 97 % erfolgreich waren.

Geschwindigkeit 7,9 km/s

RT-2PM2 „Topol-M“ (15Zh65)- die schnellste Interkontinentalrakete der Welt mit einer Höchstgeschwindigkeit von 7,9 km pro Sekunde. Maximale Reichweite - 11.000 km. Trägt einen thermonuklearen Sprengkopf mit einer Leistung von 550 kt. Die silobasierte Version wurde im Jahr 2000 in Betrieb genommen. Die Abschussmethode ist Mörser. Dank ihres nachhaltigen Feststofftriebwerks kann die Rakete viel schneller an Geschwindigkeit gewinnen als frühere Raketentypen einer ähnlichen Klasse, die in Russland und der Sowjetunion hergestellt wurden. Dies macht es für Raketenabwehrsysteme erheblich schwieriger, es während der aktiven Phase des Fluges abzufangen.

Unser Leser Nikita Ageev fragt: Was ist das Hauptproblem interstellarer Reisen? Die Antwort, etwa , erfordert einen langen Artikel, obwohl die Frage mit einem einzigen Symbol beantwortet werden kann: C .

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c beträgt etwa dreihunderttausend Kilometer pro Sekunde und kann nicht überschritten werden. Daher ist es unmöglich, die Sterne schneller als in ein paar Jahren zu erreichen (Licht reist 4,243 Jahre bis Proxima Centauri, sodass die Raumsonde nicht noch schneller ankommen kann). Wenn man die Zeit für Beschleunigung und Verzögerung mit einer für den Menschen mehr oder weniger akzeptablen Beschleunigung addiert, kommt man auf etwa zehn Jahre bis zum nächsten Stern.

Unter welchen Bedingungen kann man fliegen?

Und dieser Zeitraum ist an sich schon ein erhebliches Hindernis, auch wenn wir die Frage außer Acht lassen, „wie man auf eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt“. Nun gibt es keine Raumschiffe, die es der Besatzung ermöglichen würden, so lange autonom im Weltraum zu leben – die Astronauten werden ständig mit Nachschub von der Erde versorgt. Normalerweise beginnen Gespräche über die Probleme interstellarer Reisen mit grundlegenderen Fragen, wir beginnen jedoch mit rein angewandten Problemen.

Selbst ein halbes Jahrhundert nach Gagarins Flug gelang es den Ingenieuren nicht, eine Waschmaschine und eine ausreichend praktische Dusche für Raumfahrzeuge zu entwickeln, und Toiletten, die für die Schwerelosigkeit konzipiert waren, versagen auf der ISS mit beneidenswerter Regelmäßigkeit. Ein Flug zum mindestens Mars (22 Lichtminuten statt 4 Lichtjahre) stellt für Sanitärdesigner bereits eine nicht triviale Aufgabe dar: Für eine Reise zu den Sternen wird es daher notwendig sein, mindestens eine Weltraumtoilette mit einer Lebensdauer von zwanzig Jahren zu erfinden Garantie und das Gleiche Waschmaschine.

Auch Wasser zum Waschen, Waschen und Trinken muss entweder mitgenommen oder wiederverwendet werden. Neben Luft müssen auch Lebensmittel an Bord gelagert oder angebaut werden. Experimente zur Schaffung eines geschlossenen Ökosystems auf der Erde wurden bereits durchgeführt, aber ihre Bedingungen unterschieden sich immer noch stark von denen im Weltraum, zumindest in Gegenwart der Schwerkraft. Die Menschheit weiß, wie man den Inhalt eines Nachttopfs sauber macht Wasser trinken, aber in diesem Fall müssen Sie dies in der Schwerelosigkeit tun können, mit absoluter Zuverlässigkeit und ohne eine LKW-Ladung voller Verbrauchsmaterialien: Eine LKW-Ladung Filterkartuschen zu den Sternen zu transportieren, ist zu teuer.

Das Waschen von Socken und der Schutz vor Darminfektionen mögen wie allzu banale, „nicht-physische“ Einschränkungen auf interstellaren Flügen erscheinen – jeder erfahrene Reisende wird jedoch bestätigen, dass sich „Kleinigkeiten“ wie unbequeme Schuhe oder Magenbeschwerden durch ungewohntes Essen auf einer autonomen Expedition ändern können in eine Lebensgefahr verwandeln.

Selbst die grundlegendsten Probleme lösen alltägliche Probleme erfordert die gleiche ernsthafte technologische Basis wie die Entwicklung grundlegend neuer Raumfahrttriebwerke. Wenn auf der Erde eine abgenutzte Dichtung in einem Toilettenspülkasten für zwei Rubel im nächstgelegenen Geschäft gekauft werden kann, muss auf dem Marsschiff entweder eine Reserve bereitgestellt werden alleähnliche Teile oder ein dreidimensionaler Drucker zur Herstellung von Ersatzteilen aus universellen Kunststoffrohstoffen.

In der US Navy im Jahr 2013 im Ernst begann mit dem 3D-Druck nachdem wir den Zeit- und Geldaufwand für die Reparatur militärischer Ausrüstung mit herkömmlichen Methoden vor Ort ermittelt hatten. Das Militär argumentierte, dass es einfacher sei, eine seltene Dichtung für eine Hubschrauberkomponente zu drucken, die vor zehn Jahren nicht mehr hergestellt wurde, als ein Teil aus einem Lager auf einem anderen Kontinent zu bestellen.

Einer von Korolevs engsten Mitarbeitern, Boris Chertok, schrieb in seinen Memoiren „Rockets and People“, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt der Sowjet Raumfahrtprogramm mit einem Mangel an Steckkontakten konfrontiert. Zuverlässige Steckverbinder für mehradrige Kabel mussten separat entwickelt werden.

Neben Ersatzteilen für Ausrüstung, Nahrung, Wasser und Luft benötigen Astronauten auch Energie. Der Motor und die Bordausrüstung benötigen Energie, daher muss das Problem einer leistungsstarken und zuverlässigen Quelle separat gelöst werden. Solarbatterien sind nicht geeignet, schon allein wegen der Entfernung zu den fliegenden Sternen. Radioisotopengeneratoren (sie versorgen Voyager und New Horizons mit Strom) liefern nicht die Energie, die für ein großes bemanntes Raumschiff erforderlich ist, und sie haben noch nicht gelernt, wie man sie voll macht -ausgereifte Kernreaktoren für den Weltraum.

Das sowjetische Atomsatellitenprogramm wurde durch einen internationalen Skandal nach dem Absturz von Cosmos 954 in Kanada sowie durch eine Reihe weniger dramatischer Misserfolge beeinträchtigt. Ähnliche Arbeiten in den Vereinigten Staaten wurden noch früher eingestellt. Jetzt beabsichtigen Rosatom und Roskosmos, ein Weltraum-Atomkraftwerk zu errichten, aber es handelt sich immer noch um Anlagen für Kurzstreckenflüge und nicht um eine mehrjährige Reise zu einem anderen Sternensystem.

Vielleicht werden zukünftige interstellare Raumschiffe anstelle eines Kernreaktors Tokamaks verwenden. Darüber, wie schwierig es ist, die Parameter des thermonuklearen Plasmas diesen Sommer am MIPT zumindest korrekt zu bestimmen. Das ITER-Projekt auf der Erde schreitet übrigens erfolgreich voran: Auch diejenigen, die heute in das erste Jahr eingetreten sind, haben alle Chancen, sich an der Arbeit am ersten experimentellen thermonuklearen Reaktor mit positiver Energiebilanz zu beteiligen.

Was fliegen?

Herkömmliche Raketentriebwerke eignen sich nicht zum Beschleunigen und Abbremsen eines interstellaren Schiffes. Wer den Mechanikkurs am MIPT im ersten Semester kennt, kann selbstständig berechnen, wie viel Treibstoff eine Rakete benötigt, um mindestens hunderttausend Kilometer pro Sekunde zu erreichen. Für diejenigen, die mit der Tsiolkovsky-Gleichung noch nicht vertraut sind, geben wir sofort das Ergebnis bekannt: Die Masse der Treibstofftanks ist deutlich höher als die Masse des Sonnensystems.

Die Kraftstoffzufuhr kann reduziert werden, indem die Geschwindigkeit erhöht wird, mit der der Motor das Arbeitsmedium, Gas, Plasma oder etwas anderes, bis hin zu einem Strahl aus Elementarteilchen, ausstößt. Derzeit werden Plasma- und Ionentriebwerke aktiv für Flüge automatischer interplanetarer Stationen im Sonnensystem oder zur Korrektur der Umlaufbahn geostationärer Satelliten eingesetzt, sie weisen jedoch eine Reihe weiterer Nachteile auf. Insbesondere liefern alle diese Motoren zu wenig Schub; sie können dem Schiff noch keine Beschleunigung von mehreren Metern pro Quadratsekunde verleihen.

MIPT-Vizerektor Oleg Gorshkov ist einer der anerkannten Experten auf dem Gebiet der Plasmamotoren. Motoren der SPD-Serie werden im Fakel Design Bureau hergestellt; dabei handelt es sich um Serienprodukte zur Bahnkorrektur von Kommunikationssatelliten.

In den 1950er Jahren wurde ein Motordesign entwickelt, das Impulse nutzte Nukleare Explosion(Orion-Projekt), aber auch eine fertige Lösung für interstellare Flüge ist es noch lange nicht. Noch weniger entwickelt ist das Design eines Motors, der den magnetohydrodynamischen Effekt nutzt, also durch Wechselwirkung mit interstellarem Plasma beschleunigt. Theoretisch könnte ein Raumschiff Plasma in sein Inneres „saugen“ und es wieder herausschleudern, wodurch etwas entsteht Jet-Schub, aber hier entsteht ein anderes Problem.

Wie man überlebt?

Interstellares Plasma besteht hauptsächlich aus Protonen und Heliumkernen, wenn wir schwere Teilchen betrachten. Wenn sich alle diese Teilchen mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von Hunderttausenden Kilometern pro Sekunde bewegen, nehmen sie Energie von Megaelektronenvolt oder sogar mehreren zehn Megaelektronenvolt auf – genauso viel wie die Produkte von Kernreaktionen. Die Dichte des interstellaren Mediums beträgt etwa hunderttausend Ionen pro Kubikmeter, also in einer Sekunde Quadratmeter Der Schiffsrumpf wird etwa 10 13 Protonen mit Energien von mehreren zehn MeV empfangen.

Ein Elektronvolt, eV,― Dies ist die Energie, die ein Elektron aufnimmt, wenn es mit einer Potentialdifferenz von einem Volt von einer Elektrode zur anderen fliegt. Lichtquanten haben diese Energie, und ultraviolette Quanten mit höherer Energie sind bereits in der Lage, DNA-Moleküle zu schädigen. Strahlung oder Teilchen mit Energien im Megaelektronenvoltbereich begleiten Kernreaktionen und sind darüber hinaus selbst in der Lage, diese auszulösen.

Eine solche Bestrahlung entspricht einer absorbierten Energie (unter der Annahme, dass die gesamte Energie von der Haut absorbiert wird) von mehreren zehn Joule. Darüber hinaus wird diese Energie nicht nur in Form von Wärme anfallen, sondern kann teilweise dazu genutzt werden, Kernreaktionen im Schiffsmaterial unter Bildung kurzlebiger Isotope auszulösen, d. h. die Auskleidung wird radioaktiv.

Ein Teil der einfallenden Protonen und Heliumkerne kann zur Seite abgelenkt werden Magnetfeld induzierte Strahlung und Sekundärstrahlung können durch eine komplexe Hülle aus vielen Schichten geschützt werden, aber auch diese Probleme sind noch nicht gelöst. Darüber hinaus werden grundlegende Schwierigkeiten in der Form „Welches Material wird durch Bestrahlung am wenigsten zerstört“ in der Phase der Wartung des Schiffes im Flug zu besonderen Problemen – „wie man vier 25-Bolzen in einem Fach mit einem Hintergrund von fünfzig Millisievert pro Jahr löst.“ Stunde."

Erinnern wir uns daran, dass es den Astronauten bei der letzten Reparatur des Hubble-Teleskops zunächst nicht gelungen ist, die vier Schrauben zu lösen, mit denen eine der Kameras befestigt war. Nach Rücksprache mit Earth ersetzten sie den Drehmomentschlüssel durch einen normalen und wendeten grob an körperliche Stärke. Die Schrauben haben sich verschoben, die Kamera wurde erfolgreich ausgetauscht. Wäre der festsitzende Bolzen entfernt worden, hätte die zweite Expedition eine halbe Milliarde US-Dollar gekostet. Sonst wäre es überhaupt nicht passiert.

Gibt es Workarounds?

In der Science-Fiction (oft eher Fantasy als Wissenschaft) erfolgt die interstellare Reise durch „Subraumtunnel“. Formal lassen Einsteins Gleichungen, die die Geometrie der Raumzeit in Abhängigkeit von der in dieser Raumzeit verteilten Masse und Energie beschreiben, tatsächlich etwas Ähnliches zu – nur sind die geschätzten Energiekosten noch deprimierender als die Schätzungen der Menge Raketentreibstoff für einen Flug nach Proxima Centauri. Sie benötigen nicht nur viel Energie, sondern auch die Energiedichte muss negativ sein.

Die Frage, ob es möglich ist, ein stabiles, großes und energetisch mögliches „Wurmloch“ zu erzeugen, ist mit grundlegenden Fragen über die Struktur des Universums als Ganzes verbunden. Eines der ungelösten physikalischen Probleme ist die Abwesenheit der Schwerkraft im sogenannten Standardmodell – einer Theorie, die das Verhalten von Elementarteilchen und drei der vier Grundprinzipien beschreibt körperliche Interaktionen. Die überwiegende Mehrheit der Physiker steht dieser Tatsache eher skeptisch gegenüber Quantentheorie Aufgrund der Schwerkraft gibt es einen Platz für interstellare „Sprünge durch den Hyperraum“, aber streng genommen verbietet niemand, nach einer Problemumgehung für Flüge zu den Sternen zu suchen.

Korznikov zitiert Berechnungen, wonach das Raumschiff bei einer Geschwindigkeit von mehr als 0,1 °C keine Zeit haben wird, die Flugbahn zu ändern und eine Kollision zu vermeiden. Er glaubt, dass die Raumsonde bei Unterlichtgeschwindigkeit zusammenbrechen wird, bevor sie ihr Ziel erreicht. Seiner Meinung nach sind interstellare Reisen nur bei deutlich geringeren Geschwindigkeiten (bis zu 0,01 °C) möglich. Von 1950-60 In den USA wurde ein Raumschiff mit einem nuklearen Impulsraketentriebwerk zur Erforschung des interplanetaren Raums entwickelt: Orion.

Interstellare Flüge sind Reisen zwischen Sternen mit bemannten Fahrzeugen oder automatischen Stationen. Laut Simon P. Warden, Direktor des NASA Ames Research Center, könnte innerhalb von 15 bis 20 Jahren ein Triebwerksdesign für den Weltraum entwickelt werden.

Der Hin- und Rückflug bestehe aus drei Phasen: gleichmäßig beschleunigte Beschleunigung, Flug mit konstanter Geschwindigkeit und gleichmäßig beschleunigte Verzögerung. Lassen Sie das Raumschiff die halbe Strecke mit Einheitsbeschleunigung zurücklegen und lassen Sie es die zweite Hälfte mit der gleichen Beschleunigung abbremsen (). Anschließend dreht das Schiff um und wiederholt die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen.

Nicht alle Triebwerkstypen sind für interstellare Flüge geeignet. Berechnungen zeigen, dass es mit dem in dieser Arbeit betrachteten Raumsystem möglich ist, den Stern Alpha Centauri zu erreichen … in etwa 10 Jahren.“ Als eine Möglichkeit zur Lösung des Problems wird vorgeschlagen, als Arbeitsstoff einer Rakete Elementarteilchen zu verwenden, die sich mit Licht- oder nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Wie schnell sind moderne Raumschiffe?

Die Geschwindigkeit der Abgaspartikel beträgt 15 bis 35 Kilometer pro Sekunde. Daher entstanden Ideen, interstellare Schiffe mit Energie zu versorgen externe Quelle. An dieser Moment Dieses Projekt ist nicht realisierbar: Der Motor muss eine Abgasgeschwindigkeit von 0,073 s (spezifischer Impuls 2 Millionen Sekunden) haben, während sein Schub 1570 N (also 350 Pfund) erreichen muss.

Die Kollision mit interstellarem Staub erfolgt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und die physikalischen Auswirkungen ähneln Mikroexplosionen. In Science-Fiction-Werken werden häufig Methoden der interstellaren Reise erwähnt, die darauf basieren, sich im Vakuum schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen. Die größte Besatzung bestand aus 8 Kosmonauten (darunter 1 Frau), die am 30. Oktober 1985 auf dem Schiff starteten wiederverwendbar"Herausforderer".

Die Entfernung zum nächsten Stern (Proxima Centauri) beträgt etwa 4.243 Lichtjahre, also etwa das 268.000-fache der Entfernung von der Erde zur Sonne. Raumschiffflüge nehmen in der Science-Fiction einen bedeutenden Platz ein.

In dieser Situation beträgt die Flugzeit im Bezugssystem der Erde etwa 12 Jahre, während laut der Uhr auf dem Schiff 7,3 Jahre vergehen. Die Eignung verschiedener Triebwerkstypen für interstellare Flüge wurde insbesondere auf einem Treffen der British Interplanetary Society im Jahr 1973 von Dr. Tony Martin erörtert.

Im Laufe der Arbeit wurden Projekte für große und kleine Raumschiffe („Generationsschiffe“) vorgeschlagen, die in 1800 bzw. 130 Jahren den Stern Alpha Centauri erreichen könnten. 1971 wurde in einem Bericht von G. Marx auf einem Symposium in Byurakan vorgeschlagen, Röntgenlaser für interstellare Flüge einzusetzen. 1985 schlug R. Forward den Entwurf einer durch Mikrowellenenergie beschleunigten interstellaren Sonde vor.

Geschwindigkeitsbegrenzung im Weltraum

Der Hauptbestandteil der Masse moderner Raketen ist die Treibstoffmasse, die die Rakete zur Beschleunigung benötigt. Wenn wir die Umgebung der Rakete irgendwie als Arbeitsmedium und Treibstoff nutzen können, können wir die Masse der Rakete deutlich reduzieren und dadurch hohe Geschwindigkeiten erreichen.

In den 1960er Jahren schlug Bussard den Entwurf eines interstellaren Staustrahltriebwerks (MRJE) vor. Das interstellare Medium besteht hauptsächlich aus Wasserstoff. Im Jahr 1994 schlug Geoffrey Landis einen Entwurf für eine interstellare Ionensonde vor, die Energie von einem Laserstrahl an der Station empfangen sollte.

Das Raketenschiff des Daedalus-Projekts erwies sich als so riesig, dass es im Weltraum gebaut werden musste. Einer der Nachteile interstellare Schiffe ist die Notwendigkeit, das Energiesystem mitzuführen, was die Masse erhöht und dementsprechend die Geschwindigkeit verringert. Ein elektrischer Raketentriebwerk hat also eine charakteristische Geschwindigkeit von 100 km/s, was zu langsam ist, um in akzeptabler Zeit zu entfernten Sternen zu fliegen.

Es begann im Jahr 1957, als der erste Satellit, Sputnik 1, in der UdSSR gestartet wurde. Seitdem ist es den Menschen gelungen, alle Planeten zu besuchen, und unbemannte Raumsonden haben sie besucht, mit Ausnahme von. Satelliten, die die Erde umkreisen, sind in unser Leben eingedrungen. Dank ihnen haben Millionen Menschen die Möglichkeit, fernzusehen (siehe Artikel „“). Das Bild zeigt, wie ein Teil der Raumsonde per Fallschirm zur Erde zurückkehrt.

Raketen

Die Geschichte der Weltraumforschung beginnt mit Raketen. Die ersten Raketen wurden im Zweiten Weltkrieg für Bombenangriffe eingesetzt. 1957 wurde eine Rakete entwickelt, die Sputnik 1 ins All beförderte. Der größte Teil der Rakete ist mit Treibstofftanks besetzt. Nur der obere Teil der Rakete wird genannt Nutzlast. Die Ariane-4-Rakete besteht aus drei separaten Abschnitten mit Treibstofftanks. Sie heißen Raketenstufen. Jede Stufe schiebt die Rakete um eine bestimmte Distanz voran, danach trennt sie sich, wenn sie leer ist. Dadurch bleibt von der Rakete nur noch die Nutzlast übrig. Die erste Stufe befördert 226 Tonnen flüssigen Treibstoff. Treibstoff und zwei Booster erzeugen die enorme Masse, die für den Start erforderlich ist. Die zweite Etappe trennt sich auf einer Höhe von 135 km. Die dritte Stufe der Rakete ist ihre, die mit Flüssigkeit und Stickstoff betrieben wird. Der Brennstoff brennt hier in etwa 12 Minuten aus. Von der Ariane-4-Rakete der Europäischen Weltraumorganisation bleibt somit nur noch die Nutzlast übrig.

In den 1950-1960er Jahren. Die UdSSR und die USA konkurrierten bei der Erforschung des Weltraums. Das erste bemannte Raumschiff war Wostok. Die Saturn-5-Rakete brachte erstmals Menschen zum Mond.

Raketen 1950er-/960er Jahre:

1. „Sputnik“

2. „Avantgarde“

3. Juni 1

4. „Osten“

5. „Merkur-Atlant“

6. Zwilling Titan 2

8. „Saturn-1B“

9. Saturn 5

Kosmische Geschwindigkeiten

Um in den Weltraum zu gelangen, muss die Rakete weiter fliegen. Reicht seine Geschwindigkeit nicht aus, fällt es aufgrund der Krafteinwirkung einfach auf die Erde. Die zum Eintritt in den Weltraum erforderliche Geschwindigkeit wird aufgerufen erste Fluchtgeschwindigkeit. Es sind 40.000 km/h. Im Orbit umkreist ein Raumschiff die Erde Umlaufgeschwindigkeit. Die Umlaufgeschwindigkeit eines Schiffes hängt von seiner Entfernung von der Erde ab. Wenn ein Raumschiff im Orbit fliegt, fällt es im Wesentlichen einfach, kann aber nicht fallen, da es genauso stark an Höhe verliert, wie die Erdoberfläche darunter absinkt und sich abrundet.

Raumsonden

Sonden sind unbemannte Raumfahrzeuge, die über weite Strecken geschickt werden. Sie besuchten alle Planeten außer Pluto. Die Sonde kann zu ihrem Ziel fliegen lange Jahre. Wenn er zum Richtigen fliegt Himmelskörper, geht dann in die Umlaufbahn um ihn herum und sendet die erhaltenen Informationen zur Erde. Miriner 10, die einzige zu besuchende Sonde. Pioneer 10 war die erste Raumsonde, die das Sonnensystem verließ. In mehr als einer Million Jahren wird es den nächsten Stern erreichen.

Einige Sonden sind für die Landung auf der Oberfläche eines anderen Planeten konzipiert oder sie sind mit Landern ausgestattet, die auf dem Planeten abgesetzt werden. Der Lander kann Bodenproben sammeln und sie zu Forschungszwecken zur Erde transportieren. 1966 landete er erstmals auf der Mondoberfläche. Raumfahrzeug- Luna-9-Sonde. Nach dem Pflanzen öffnete es sich wie eine Blume und begann zu filmen.

Satelliten

Ein Satellit ist ein unbemanntes Fahrzeug, das in die Umlaufbahn, normalerweise die der Erde, geschossen wird. Ein Satellit hat eine bestimmte Aufgabe – zum Beispiel überwachen, Fernsehbilder übertragen, Mineralvorkommen erkunden: Es gibt sogar Spionagesatelliten. Der Satellit bewegt sich mit Orbitalgeschwindigkeit im Orbit. Auf dem Bild sehen Sie ein Foto der Mündung des Humber River (England), aufgenommen von Landset aus einer erdnahen Umlaufbahn. Landset kann „Bereiche auf der Erde betrachten, die nur 1 Quadratmeter groß sind.“ M.

Die Station ist derselbe Satellit, jedoch für die Arbeit der Menschen an Bord konzipiert. An der Station kann ein Raumschiff mit Besatzung und Fracht andocken. Bisher sind nur drei Langzeitstationen im Weltraum in Betrieb: das amerikanische Skylab und die russischen Saljut und Mir. Skylab wurde 1973 in die Umlaufbahn gebracht. Drei Besatzungen arbeiteten nacheinander an Bord. Der Bahnhof existierte 1979 nicht mehr.

Orbitalstationen spielen eine große Rolle bei der Untersuchung der Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper. Zukünftige Stationen wie Freedom, die die Amerikaner jetzt unter Beteiligung von Spezialisten aus Europa, Japan und Kanada bauen, werden für sehr langfristige Experimente oder für verwendet industrielle Produktion im Weltraum.

Wenn ein Astronaut eine Station oder ein Raumschiff verlässt Freifläche, setzt er auf Raumanzug. Im Raumanzug wird künstlich eine Temperatur erzeugt, die dem Atmosphärendruck entspricht. Die inneren Schichten des Raumanzugs werden durch Flüssigkeit gekühlt. Geräte überwachen den Druck und den Sauerstoffgehalt im Inneren. Das Glas des Helms ist sehr langlebig und hält Stößen durch kleine Kieselsteine ​​– Mikrometeoriten – stand.