Droits d'auteur des images Thinkstock

L'actuel record de vitesse dans l'espace est détenu depuis 46 ans. Le correspondant se demandait quand il serait battu.

Nous, les humains, sommes obsédés par la vitesse. Ainsi, ce n'est qu'au cours des derniers mois que l'on a appris que des étudiants allemands avaient établi un record de vitesse pour une voiture électrique, et l'US Air Force prévoit d'améliorer les avions hypersoniques de manière à ce qu'ils développent des vitesses cinq fois supérieures à la vitesse du son, c'est-à-dire plus de 6100 km/h.

De tels avions n'auront pas d'équipage, mais pas parce que les gens ne peuvent pas se déplacer avec de tels haute vitesse. En fait, les gens se sont déjà déplacés à des vitesses plusieurs fois supérieures à la vitesse du son.

Cependant, y a-t-il une limite au-delà de laquelle nos corps se précipitant rapidement ne pourront plus supporter les surcharges ?

Le record de vitesse actuel est détenu à parts égales par trois astronautes qui ont participé à mission spatiale Apollo 10 à Tom Stafford, John Young et Eugene Cernan.

En 1969, lorsque les astronautes ont fait le tour de la lune et sont revenus, la capsule dans laquelle ils se trouvaient a atteint une vitesse qui, sur Terre, serait égale à 39,897 km / h.

"Je pense qu'il y a cent ans, nous aurions à peine pu imaginer qu'une personne puisse voyager dans l'espace à une vitesse de près de 40 000 kilomètres à l'heure", déclare Jim Bray de la société aérospatiale Lockheed Martin.

Bray est le directeur du projet de module habitable pour le vaisseau spatial prometteur Orion, qui est développé par l'agence spatiale américaine NASA.

Tel que conçu par les développeurs, le vaisseau spatial Orion - polyvalent et partiellement réutilisable - devrait emmener les astronautes en orbite terrestre basse. Il se pourrait bien qu'avec son aide, il soit possible de battre le record de vitesse établi pour une personne il y a 46 ans.

La nouvelle fusée super lourde, qui fait partie du système de lancement spatial, devrait effectuer son premier vol habité en 2021. Ce sera le survol d'un astéroïde en orbite lunaire.

La personne moyenne peut gérer environ cinq G avant de s'évanouir.

Ensuite, des expéditions de plusieurs mois vers Mars devraient suivre. Or, selon les concepteurs, la vitesse maximale habituelle de l'Orion devrait être d'environ 32 000 km/h. Cependant, la vitesse développée par Apollo 10 peut être dépassée même si la configuration de base du vaisseau spatial Orion est maintenue.

"L'Orion est conçu pour voler vers une variété de cibles tout au long de sa durée de vie", explique Bray. "Il pourrait être beaucoup plus rapide que ce que nous prévoyons actuellement."

Mais même "Orion" ne représentera pas le pic du potentiel de vitesse humaine. "Fondamentalement, il n'y a pas d'autre limite à la vitesse à laquelle nous pouvons voyager autre que la vitesse de la lumière", explique Bray.

La vitesse de la lumière est d'un milliard de km/h. Y a-t-il un espoir de pouvoir combler l'écart entre 40 000 km/h et ces valeurs ?

Étonnamment, la vitesse en tant que grandeur vectorielle indiquant la vitesse de mouvement et la direction du mouvement n'est pas un problème pour les personnes en sens physique tant qu'il est relativement constant et dirigé dans une direction.

Par conséquent, les gens - théoriquement - ne peuvent se déplacer dans l'espace que légèrement plus lentement que la "limite de vitesse de l'univers", c'est-à-dire la vitesse de la lumière.

Droits d'auteur des images Nasa Légende Comment une personne se sentira-t-elle dans un vaisseau volant à une vitesse proche de la lumière ?

Mais même en supposant que nous surmontions les obstacles technologiques importants associés à la construction d'engins spatiaux à grande vitesse, nos corps fragiles, principalement de l'eau, seront confrontés à de nouveaux dangers dus aux effets de la grande vitesse.

Seuls des dangers imaginaires peuvent survenir, et jusqu'à présent, si les gens peuvent se déplacer. vitesse plus rapide lumière grâce à l'utilisation de meurtrières physique moderne ou à travers des ouvertures qui cassent le motif.

Comment résister à la surcharge

Cependant, si nous avons l'intention de rouler à des vitesses supérieures à 40 000 km/h, nous devrons l'atteindre puis ralentir, lentement et avec patience.

Une accélération rapide et une décélération tout aussi rapide sont lourdes de danger mortel pour le corps humain. En témoigne la gravité des dommages corporels résultant d'accidents de voiture, dans lesquels la vitesse passe de plusieurs dizaines de kilomètres à l'heure à zéro.

Quelle est la raison pour ça? Dans cette propriété de l'univers, qui s'appelle l'inertie ou la capacité corps physique, qui a une masse, pour résister à un changement de son état de repos ou de mouvement en l'absence ou en compensation d'influences extérieures.

Cette idée est formulée dans la première loi de Newton, qui stipule : « Tout corps continue à être maintenu dans son état de repos ou de mouvement uniforme et rectiligne jusqu'à ce qu'il soit contraint par des forces appliquées de changer cet état.

Nous, les humains, sommes capables de supporter d'énormes forces G sans blessure grave, mais seulement pendant quelques instants.

"L'état de repos et de mouvement à vitesse constante est normal pour le corps humain, - explique Bray. - Nous devrions plutôt nous soucier de l'état de la personne au moment de l'accélération."

Il y a environ un siècle, le développement d'avions durables capables de manœuvrer à grande vitesse a conduit les pilotes à signaler d'étranges symptômes causés par des changements de vitesse et de direction de vol. Ces symptômes comprenaient une perte temporaire de la vision et une sensation de lourdeur ou d'apesanteur.

La raison en est les forces g, mesurées en unités de G, qui sont le rapport de l'accélération linéaire à l'accélération en chute libre à la surface de la Terre sous l'influence de l'attraction ou de la gravité. Ces unités reflètent l'effet de l'accélération de la chute libre sur la masse, par exemple, du corps humain.

Une surcharge de 1 G est égale au poids d'un corps qui se trouve dans le champ de gravité terrestre et qui est attiré vers le centre de la planète à une vitesse de 9,8 m/sec (au niveau de la mer).

Les forces G qu'une personne subit verticalement de la tête aux pieds ou vice versa sont vraiment mauvaises nouvelles pour pilotes et passagers.

Avec des surcharges négatives, c'est-à-dire en ralentissant, le sang se précipite des orteils à la tête, il y a une sensation de sursaturation, comme dans un poirier.

Droits d'auteur des images SPL Légende Afin de comprendre combien de G les astronautes peuvent supporter, ils sont entraînés dans une centrifugeuse.

Le "voile rouge" (la sensation qu'une personne éprouve lorsque le sang afflue vers la tête) se produit lorsque les paupières inférieures translucides et gonflées de sang se lèvent et ferment les pupilles des yeux.

Inversement, lors d'accélérations ou de forces g positives, le sang s'écoule de la tête vers les jambes, les yeux et le cerveau commencent à manquer d'oxygène, car le sang s'accumule dans les membres inférieurs.

Au début, la vision devient trouble, c'est-à-dire il y a une perte de la vision des couleurs et roule, comme on dit, un "voile gris", puis une perte complète de la vision ou un "voile noir" se produit, mais la personne reste consciente.

Des surcharges excessives entraînent une perte de conscience complète. Cette condition est appelée syncope induite par la congestion. De nombreux pilotes sont morts du fait qu'un "voile noir" est tombé sur leurs yeux - et ils se sont écrasés.

La personne moyenne peut gérer environ cinq G avant de s'évanouir.

Les pilotes, vêtus d'une combinaison spéciale anti-G et formés de manière spéciale pour tendre et détendre les muscles du torse afin que le sang ne s'écoule pas de la tête, sont capables de piloter l'avion avec des surcharges d'environ neuf G.

Lorsqu'ils atteignent une vitesse de croisière constante de 26 000 km/h en orbite, les astronautes ne connaissent pas plus de vitesse que les passagers des compagnies aériennes commerciales.

"Pendant de courtes périodes, le corps humain peut résister à des forces g beaucoup plus élevées que les neuf G", déclare Jeff Sventek, directeur exécutif de l'Aerospace Medicine Association, située à Alexandria, en Virginie.

Nous, les humains, sommes capables de supporter d'énormes forces G sans blessure grave, mais seulement pendant quelques instants.

Le record d'endurance à court terme a été établi par le capitaine de l'US Air Force Eli Bieding Jr. à Holloman Air Force Base au Nouveau-Mexique. En 1958, lors d'un freinage sur un traîneau spécial propulsé par fusée, après avoir accéléré à 55 km/h en 0,1 seconde, il subit une surcharge de 82,3 G.

Ce résultat a été enregistré par un accéléromètre attaché à sa poitrine. Les yeux de Beeding étaient également recouverts d'un "voile noir", mais il s'en est sorti avec seulement des ecchymoses lors de cette démonstration exceptionnelle de l'endurance du corps humain. Certes, après son arrivée, il a passé trois jours à l'hôpital.

Et maintenant dans l'espace

Les astronautes, selon le véhicule, ont également subi des forces g assez élevées - de trois à cinq G - lors des décollages et lors de la rentrée dans l'atmosphère, respectivement.

Ces forces g sont relativement faciles à supporter, grâce à l'idée astucieuse d'attacher les voyageurs de l'espace à des sièges en position couchée face à la direction du vol.

Une fois qu'ils atteignent une vitesse de croisière constante de 26 000 km/h en orbite, les astronautes ne connaissent pas plus de vitesse que les passagers des vols commerciaux.

Si les surcharges ne seront pas un problème pour les expéditions à long terme sur le vaisseau spatial Orion, alors avec les petites roches spatiales - les micrométéorites - tout est plus difficile.

Droits d'auteur des images Nasa Légende Orion aura besoin d'une sorte d'armure spatiale pour se protéger des micrométéorites

Ces particules de la taille d'un grain de riz peuvent atteindre des vitesses impressionnantes mais destructrices allant jusqu'à 300 000 km/h. Pour assurer l'intégrité du navire et la sécurité de son équipage, Orion est équipé d'une couche de protection externe dont l'épaisseur varie de 18 à 30 cm.

De plus, des boucliers de protection supplémentaires sont fournis, ainsi qu'un placement ingénieux de l'équipement à l'intérieur du navire.

"Afin de ne pas perdre les systèmes de vol qui sont vitaux pour l'ensemble du vaisseau spatial, nous devons calculer avec précision les angles d'approche des micrométéorites", explique Jim Bray.

Rassurez-vous, les micrométéorites ne sont pas le seul frein aux missions spatiales, au cours desquelles les hautes vitesses de vol humain dans le vide joueront un rôle de plus en plus important.

Au cours de l'expédition vers Mars, d'autres tâches pratiques devront également être résolues, par exemple, fournir de la nourriture à l'équipage et contrer danger accru cancer dû à l'exposition à corps humain rayonnement spatial.

La réduction du temps de déplacement réduira la gravité de ces problèmes, de sorte que la vitesse de déplacement deviendra de plus en plus souhaitable.

Vol spatial de nouvelle génération

Ce besoin de vitesse mettra de nouveaux obstacles sur le chemin des voyageurs spatiaux.

Le nouveau vaisseau spatial de la NASA qui menace de battre le record de vitesse d'Apollo 10 s'appuiera toujours sur temps testé systèmes de chimie des moteurs-fusées utilisés depuis les premiers vols spatiaux. Mais ces systèmes ont des limites de vitesse sévères en raison de la libération de petites quantités d'énergie par unité de carburant.

La source d'énergie la plus préférée, quoique insaisissable, pour un vaisseau spatial rapide est l'antimatière, une jumelle et antipode de la matière ordinaire.

Par conséquent, afin d'augmenter considérablement la vitesse de vol des personnes se rendant sur Mars et au-delà, les scientifiques reconnaissent que des approches complètement nouvelles sont nécessaires.

"Les systèmes que nous avons aujourd'hui sont tout à fait capables de nous y amener", déclare Bray, "mais nous aimerions tous assister à une révolution dans les moteurs."

Eric Davis, physicien de recherche principal à l'Institute for Advanced Study d'Austin, au Texas, et membre du Motion Physics Breakthrough Program de la NASA, six ans projet de recherche, qui s'est terminé en 2002, a identifié les trois outils les plus prometteurs, du point de vue de la physique traditionnelle, pouvant aider l'humanité à atteindre des vitesses raisonnablement suffisantes pour les voyages interplanétaires.

En bref, nous parlons sur les phénomènes de libération d'énergie lors de la scission de la matière, de la fusion thermonucléaire et de l'annihilation de l'antimatière.

La première méthode est la fission atomique et est utilisée dans les réacteurs nucléaires commerciaux.

La seconde, la fusion thermonucléaire, est la création d'atomes plus lourds à partir d'atomes plus simples, le genre de réactions qui alimentent le soleil. C'est une technologie qui fascine, mais qui n'est pas donnée aux mains ; jusqu'à ce qu'il soit "toujours dans 50 ans" - et le sera toujours, comme le dit la vieille devise de cette industrie.

"Ce sont des technologies très avancées", dit Davis, "mais elles sont basées sur la physique traditionnelle et ont été fermement établies depuis l'aube de l'ère atomique." Selon des estimations optimistes, systèmes de propulsion, basés sur les concepts de fission atomique et de fusion thermonucléaire, sont en théorie capables d'accélérer le navire à 10% de la vitesse de la lumière, c'est-à-dire jusqu'à un très digne 100 millions de km / h.

Droits d'auteur des images Armée de l'air américaine Légende Voler à des vitesses supersoniques n'est plus un problème pour les humains. Une autre chose est la vitesse de la lumière, ou du moins proche de celle-ci...

La source d'énergie la plus préférée, bien qu'insaisissable, pour un vaisseau spatial rapide est l'antimatière, la jumelle et l'antipode de la matière ordinaire.

Lorsque deux types de matière entrent en contact, ils s'annihilent, entraînant la libération d'énergie pure.

Les technologies pour produire et stocker - jusqu'à présent extrêmement faibles - des quantités d'antimatière existent déjà aujourd'hui.

Dans le même temps, la production d'antimatière en quantités utiles nécessitera de nouvelles capacités spéciales de nouvelle génération, et l'ingénierie devra entrer dans une course compétitive pour créer un vaisseau spatial approprié.

Mais, comme le dit Davis, beaucoup Bonnes idées déjà en cours d'élaboration sur les planches à dessin.

Les vaisseaux spatiaux propulsés par l'énergie de l'antimatière pourront accélérer pendant des mois voire des années et atteindre des pourcentages plus élevés de la vitesse de la lumière.

Dans le même temps, les surcharges à bord resteront acceptables pour les habitants des navires.

Dans le même temps, ces nouvelles vitesses fantastiques seront lourdes d'autres dangers pour le corps humain.

grêle d'énergie

À des vitesses de plusieurs centaines de millions de kilomètres par heure, tout grain de poussière dans l'espace, des atomes d'hydrogène dispersés aux micrométéorites, devient inévitablement une balle à haute énergie capable de percer de part en part la coque d'un navire.

"Lorsque vous vous déplacez à très grande vitesse, cela signifie que les particules qui volent vers vous se déplacent à la même vitesse", explique Arthur Edelstein.

Avec son défunt père, William Edelstein, professeur de radiologie à école de médecine Johns Hopkins University, il a travaillé sur un travail scientifique qui a examiné les effets des atomes d'hydrogène cosmiques (sur les personnes et l'équipement) lors de superfast voyage dans l'espace dans l'espace.

L'hydrogène commencera à se décomposer en particules subatomiques, qui pénétreront à l'intérieur du navire et exposeront l'équipage et l'équipement aux radiations.

Le moteur Alcubierre vous emportera comme un surfeur sur la crête d'une vague Eric Davies, physicien chercheur

À 95 % de la vitesse de la lumière, l'exposition à un tel rayonnement entraînerait une mort presque instantanée.

Le vaisseau sera chauffé à des températures de fusion qu'aucun matériau imaginable ne peut supporter, et l'eau contenue dans les corps des membres d'équipage bouillira immédiatement.

"Ce sont tous des problèmes extrêmement désagréables", remarque Edelstein avec un humour sinistre.

Lui et son père ont calculé approximativement que pour créer un hypothétique système de blindage magnétique capable de protéger le vaisseau et ses habitants d'une pluie d'hydrogène mortelle, un vaisseau spatial ne pouvait pas voyager à plus de la moitié de la vitesse de la lumière. Ensuite, les personnes à bord ont une chance de survivre.

Mark Millis, physicien des problèmes mouvement vers l'avant, et Ancien chef Le programme Breakthrough Motion Physics de la NASA avertit que cette limite de vitesse potentielle pour les vols spatiaux reste un problème pour un avenir lointain.

"Sur la base des connaissances physiques accumulées à ce jour, nous pouvons dire qu'il sera extrêmement difficile de développer une vitesse supérieure à 10 % de la vitesse de la lumière", explique Millis. "Nous ne sommes pas encore en danger. Une simple analogie : pourquoi s'inquiéter ? que nous pouvons nous noyer si nous ne sommes même pas encore entrés dans l'eau."

Plus rapide que la lumière?

Si nous supposons que nous avons, pour ainsi dire, appris à nager, serons-nous alors capables de maîtriser le vol plané dans l'espace-temps - si nous développons davantage cette analogie - et de voler à une vitesse supraluminique ?

L'hypothèse d'une capacité innée à survivre dans un environnement supraluminique, bien que douteuse, n'est pas sans certains aperçus d'illumination éduquée dans l'obscurité totale.

L'un de ces modes de déplacement intrigants est basé sur des technologies similaires à celles utilisées dans le "warp drive" ou "warp drive" de Star Trek.

Le principe de fonctionnement de ce centrale électrique, également connu sous le nom de "moteur d'Alcubierre"* (du nom du physicien théoricien mexicain Miguel Alcubierre), est qu'il permet au vaisseau de comprimer devant lui l'espace-temps normal décrit par Albert Einstein et de le dilater derrière lui.

Droits d'auteur des images Nasa Légende Le record de vitesse actuel est détenu par trois astronautes d'Apollo 10 - Tom Stafford, John Young et Eugene Cernan.

Essentiellement, le vaisseau se déplace dans un certain volume d'espace-temps, une sorte de "bulle de courbure", qui se déplace plus vite que la vitesse de la lumière.

Ainsi, le vaisseau reste stationnaire dans l'espace-temps normal dans cette "bulle" sans se déformer et en évitant les violations de la vitesse limite universelle de la lumière.

"Au lieu de flotter dans la colonne d'eau de l'espace-temps normal", explique Davis, "le moteur Alcubierre vous transportera comme un surfeur sur une planche sur la crête d'une vague."

Il y a aussi une certaine astuce ici. Pour mettre en œuvre cette idée, une forme exotique de matière est nécessaire, qui a une masse négative afin de comprimer et d'étendre l'espace-temps.

"La physique ne contient aucune contre-indication concernant la masse négative", dit Davis, "mais il n'y en a aucun exemple, et nous ne l'avons jamais vu dans la nature."

Il y a une autre astuce. Dans un article publié en 2012, des chercheurs de l'Université de Sydney ont émis l'hypothèse que la "bulle de distorsion" accumulerait des particules cosmiques à haute énergie alors qu'elle commençait inévitablement à interagir avec le contenu de l'univers.

Certaines des particules pénétreront à l'intérieur de la bulle elle-même et pomperont le vaisseau avec des radiations.

Coincé à des vitesses inférieures à la lumière ?

Sommes-nous vraiment condamnés à rester bloqués au stade des vitesses inférieures à la lumière à cause de notre biologie délicate ?!

Il ne s'agit pas tant d'établir un nouveau record mondial (galactique ?) de vitesse pour une personne, mais de la perspective de transformer l'humanité en une société interstellaire.

À la moitié de la vitesse de la lumière - qui est la limite que les recherches d'Edelstein suggèrent que notre corps peut supporter - un voyage aller-retour vers l'étoile la plus proche prendrait plus de 16 ans.

(Les effets de la dilatation du temps, qui amèneraient l'équipage d'un vaisseau spatial à passer moins de temps dans son cadre de référence que les humains restant sur Terre dans leur cadre de référence, n'auraient pas de conséquences dramatiques à la moitié de la vitesse de la lumière.)

Mark Millis est plein d'espoir. Considérant que l'humanité a développé des combinaisons anti-g et une protection contre les micrométéorites, permettant aux gens de voyager en toute sécurité dans la grande distance bleue et la noirceur étoilée de l'espace, il est convaincu que nous pouvons trouver des moyens de survivre, quelle que soit la vitesse à laquelle nous atteignons à l'avenir.

"Les mêmes technologies qui peuvent nous aider à atteindre de nouvelles vitesses de déplacement incroyables", pense Millis, "nous fourniront de nouvelles capacités, encore inconnues, pour protéger les équipages."

Notes du traducteur :

*Miguel Alcubierre a eu l'idée de sa "bulle" en 1994. Et en 1995, le physicien théoricien russe Sergei Krasnikov a proposé le concept d'un appareil permettant de voyager dans l'espace plus rapidement que la vitesse de la lumière. L'idée s'appelait "les tuyaux de Krasnikov".

Il s'agit d'une courbure artificielle de l'espace-temps selon le principe du soi-disant trou de ver. Hypothétiquement, le vaisseau se déplacera en ligne droite de la Terre à une étoile donnée à travers un espace-temps courbe, en passant par d'autres dimensions.

Selon la théorie de Krasnikov, le voyageur de l'espace reviendra en même temps qu'il est parti.

Les lecteurs sont présentés les fusées les plus rapides du monde tout au long de l'histoire de la création.

Vitesse 3,8 km/s

Le missile balistique à moyenne portée le plus rapide avec vitesse maximum 3,8 km par seconde ouvre le classement des fusées les plus rapides au monde. Le R-12U était une version modifiée du R-12. La fusée différait du prototype par l'absence de fond intermédiaire dans le réservoir de comburant et quelques modifications mineures de conception - il n'y a pas de charges de vent dans la mine, ce qui a permis d'alléger les réservoirs et les compartiments secs de la fusée et d'abandonner les stabilisateurs . Depuis 1976, les missiles R-12 et R-12U ont commencé à être retirés du service et remplacés par des systèmes terrestres mobiles Pioneer. Ils ont été mis hors service en juin 1989, et entre le 21 mai 1990, 149 missiles ont été détruits à la base de Lesnaya en Biélorussie.

Vitesse 5,8 km/s

L'un des lanceurs américains les plus rapides avec une vitesse maximale de 5,8 km par seconde. Il s'agit du premier missile balistique intercontinental développé adopté par les États-Unis. Développé dans le cadre du programme MX-1593 depuis 1951. formé la base arsenal nucléaire US Air Force en 1959-1964, mais a ensuite été rapidement retiré du service en relation avec l'avènement du missile Minuteman plus avancé. Il a servi de base à la création de la famille de lanceurs spatiaux Atlas, en service depuis 1959 jusqu'à nos jours.

Vitesse 6 km/s

UGM-133 UN Trident II- américain à trois étages missile balistique l'un des plus rapides au monde. Sa vitesse maximale est de 6 km par seconde. Trident-2 a été développé depuis 1977 en parallèle avec le Trident-1 plus léger. Adopté en 1990. Poids de départ - 59 tonnes. Max. poids de lancement - 2,8 tonnes avec une portée de lancement de 7800 km. La portée de vol maximale avec un nombre réduit d'ogives est de 11 300 km.

Vitesse 6 km/s

L'un des missiles balistiques à propergol solide les plus rapides au monde, en service avec la Russie. Il a un rayon minimum de destruction de 8000 km, une vitesse approximative de 6 km/s. Le développement de la fusée est réalisé depuis 1998 par l'Institut de génie thermique de Moscou, qui s'est développé en 1989-1997. missile au sol "Topol-M". A ce jour, 24 lancements tests du Bulava ont été effectués, dont quinze ont été reconnus comme réussis (lors du premier lancement, mise en page du poids et de la taille missiles), deux (septième et huitième) - partiellement réussis. Le dernier lancement d'essai de la fusée a eu lieu le 27 septembre 2016.

Vitesse 6,7 km/s

Minuteman LGM-30 g- l'un des missiles balistiques intercontinentaux terrestres les plus rapides au monde. Sa vitesse est de 6,7 km par seconde. Le LGM-30G Minuteman III a une portée estimée de 6 000 kilomètres à 10 000 kilomètres, selon le type d'ogive. Le Minuteman 3 est en service aux États-Unis depuis 1970. C'est le seul missile basé sur un silo aux États-Unis. Le premier lancement de fusée a eu lieu en février 1961, les modifications II et III ont été lancées en 1964 et 1968, respectivement. La fusée pèse environ 34 473 kilogrammes et est équipée de trois moteurs à propergol solide. Il est prévu que le missile sera en service jusqu'en 2020.

Vitesse 7 km/s

L'antimissile le plus rapide au monde, conçu pour détruire des cibles hautement maniables et à haute altitude missiles hypersoniques. Les essais de la série 53T6 du complexe Amur ont commencé en 1989. Sa vitesse est de 5 km par seconde. La fusée est un cône pointu de 12 mètres sans parties saillantes. Son corps est fait d'aciers à haute résistance utilisant des enroulements composites. La conception de la fusée lui permet de résister à de fortes surcharges. L'intercepteur démarre à une accélération de 100x et est capable d'intercepter des cibles volant à des vitesses allant jusqu'à 7 km par seconde.

Vitesse 7,3 km/s

Le plus puissant et le plus rapide fusée nucléaire dans le monde à une vitesse de 7,3 km par seconde. Elle est destinée, avant tout, à détruire les plus fortifiées postes de commandement, des silos de missiles balistiques et des bases aériennes. L'explosif nucléaire d'un missile peut détruire Grande ville, une très grande partie des États-Unis. La précision des coups est d'environ 200 à 250 mètres. Le missile est logé dans les mines les plus durables du monde. Le SS-18 transporte 16 plates-formes, dont l'une est chargée de leurres. Entrant sur une orbite haute, toutes les têtes du "Satan" vont "dans une nuée" de leurres et ne sont pratiquement pas identifiées par les radars.

Vitesse 7,9 km/s

Un missile balistique intercontinental (DF-5A) d'une vitesse maximale de 7,9 km par seconde ouvre le top trois le plus rapide au monde. L'ICBM chinois DF-5 est entré en service en 1981. Il peut transporter une énorme ogive de 5 mètres et a une portée de plus de 12 000 km. Le DF-5 a une déviation d'environ 1 km, ce qui signifie que le missile a un seul objectif - détruire des villes. La taille de l'ogive, la déviation et le fait qu'il ne faut qu'une heure pour se préparer pleinement au lancement signifient que le DF-5 est une arme punitive conçue pour punir tout attaquant potentiel. La version 5A a une portée accrue, une déviation améliorée de 300 m et la capacité de transporter plusieurs ogives.

R-7 Vitesse 7,9 km/s

R-7- Soviétique, le premier missile balistique intercontinental, l'un des plus rapides au monde. Sa vitesse de pointe est de 7,9 km par seconde. Le développement et la production des premiers exemplaires de la fusée ont été réalisés en 1956-1957 par l'entreprise OKB-1 près de Moscou. Après des lancements réussis, il a été utilisé en 1957 pour lancer le premier satellites artificiels Terre. Depuis lors, les lanceurs de la famille R-7 ont été activement utilisés pour lancer des engins spatiaux à diverses fins, et depuis 1961, ces lanceurs ont été largement utilisés dans l'astronautique habitée. Sur la base du R-7, toute une famille de lanceurs a été créée. De 1957 à 2000, plus de 1 800 lanceurs basés sur le R-7 ont été lancés, dont plus de 97 % ont réussi.

Vitesse 7,9 km/s

RT-2PM2 "Topol-M" (15ZH65)- le missile balistique intercontinental le plus rapide au monde avec une vitesse maximale de 7,9 km par seconde. L'autonomie maximale est de 11 000 km. Transporte une ogive thermonucléaire d'une capacité de 550 kt. Dans la variante basée sur la mine, il a été mis en service en 2000. La méthode de lancement est le mortier. Le moteur principal à propergol solide de la fusée lui permet de prendre de la vitesse beaucoup plus rapidement que les types précédents de fusées d'une classe similaire, créées en Russie et en Union soviétique. Cela complique grandement son interception par les systèmes de défense antimissile dans la phase active du vol.

Notre lecteur Nikita Ageev demande : quel est le principal problème des vols interstellaires ? La réponse, comme , nécessitera un article volumineux, bien que la question puisse être répondue avec un seul caractère : c .

La vitesse de la lumière dans le vide, c, est d'environ 300 000 kilomètres par seconde et ne peut être dépassée. Par conséquent, il est impossible d'atteindre les étoiles en moins de quelques années (la lumière met 4,243 ans pour atteindre Proxima Centauri, donc le vaisseau spatial ne peut pas arriver encore plus vite). Si l'on ajoute le temps d'accélération et de décélération avec une accélération plus ou moins acceptable pour une personne, on obtient alors une dizaine d'années jusqu'à l'étoile la plus proche.

Quelles sont les conditions pour voler ?

Et cette période est déjà un obstacle important en soi, même si l'on ignore la question "comment accélérer à une vitesse proche de la vitesse de la lumière". Désormais, aucun vaisseau spatial ne permettrait à l'équipage de vivre de manière autonome dans l'espace pendant si longtemps - les astronautes sont constamment ravitaillés en provenance de la Terre. Habituellement, une conversation sur les problèmes des voyages interstellaires commence par des questions plus fondamentales, mais nous commencerons par des problèmes purement appliqués.

Même un demi-siècle après le vol de Gagarine, les ingénieurs n'ont pas pu créer une machine à laver et une douche assez pratique pour les engins spatiaux, et les toilettes conçues pour l'apesanteur tombent en panne sur l'ISS avec une régularité enviable. Un vol vers au moins Mars (22 minutes-lumière au lieu de 4 années-lumière) pose déjà une tâche non négligeable aux plombiers concepteurs : donc voyager vers les étoiles nécessitera au moins d'inventer une toilette spatiale avec une garantie de vingt ans et le même Machine à laver.

L'eau pour se laver, se laver et boire devra également être emportée avec soi ou réutilisée. En plus de l'air et de la nourriture, ils doivent être stockés ou cultivés à bord. Des expériences visant à créer un écosystème fermé sur Terre ont déjà été menées, mais leurs conditions sont encore très différentes de celles de l'espace, du moins en présence de gravité. L'homme sait transformer le contenu d'un pot de chambre en pur boire de l'eau, mais dans ce cas, il faut pouvoir le faire en apesanteur, avec une fiabilité absolue et sans un camion de consommables : transporter un camion de cartouches filtrantes vers les étoiles coûte trop cher.

Laver des chaussettes et se protéger contre les infections intestinales peuvent sembler des restrictions trop banales et "non physiques" sur les vols interstellaires - mais tout voyageur expérimenté confirmera que de "petites choses" comme des chaussures inconfortables ou des maux d'estomac dus à des aliments inconnus lors d'une expédition autonome peuvent se transformer en une menace pour la vie.

La solution même élémentaire problèmes domestiques nécessite la même base technologique sérieuse que le développement de moteurs spatiaux fondamentalement nouveaux. Si sur Terre un joint usé dans une cuvette de toilettes peut être acheté au magasin le plus proche pour deux roubles, alors déjà sur un vaisseau spatial martien, il est nécessaire de fournir soit une réserve tous pièces similaires ou une imprimante tridimensionnelle pour la production de pièces de rechange à partir de matières premières plastiques universelles.

Dans l'US Navy en 2013 pour de bon engagé dans l'impression 3D après avoir évalué le temps et le coût de réparation des équipements militaires en utilisant les méthodes traditionnelles sur le terrain. L'armée a estimé qu'il était plus facile d'imprimer un joint rare pour un assemblage d'hélicoptère qui avait été interrompu il y a dix ans que de commander une pièce dans un entrepôt sur un autre continent.

L'un des plus proches associés de Korolev, Boris Chertok, a écrit dans ses mémoires Rockets and People qu'à un moment donné, l'URSS programme spatial rencontré une pénurie de contacts de prise. Des connecteurs fiables pour les câbles multiconducteurs ont dû être développés séparément.

En plus des pièces de rechange pour l'équipement, la nourriture, l'eau et l'air, les astronautes auront besoin d'énergie. L'énergie sera nécessaire au moteur et à l'équipement embarqué, de sorte que le problème d'une source puissante et fiable devra être résolu séparément. Les batteries solaires ne sont pas adaptées, ne serait-ce qu'à cause de la distance des étoiles en vol, les générateurs de radio-isotopes (ils alimentent les Voyagers et New Horizons) ne fournissent pas la puissance nécessaire à un gros engin spatial habité, et ils n'ont toujours pas appris à fabriquer réacteurs nucléaires à part entière pour l'espace.

Le programme soviétique de satellites à propulsion nucléaire a été entaché d'un scandale international à la suite de la chute de Kosmos-954 au Canada, ainsi que d'une série d'échecs aux conséquences moins dramatiques ; des travaux similaires aux États-Unis ont été réduits encore plus tôt. Maintenant, Rosatom et Roskosmos ont l'intention de créer une centrale nucléaire spatiale, mais ce sont toujours des installations pour des vols courts, et non un voyage à long terme vers un autre système stellaire.

Peut-être qu'au lieu d'un réacteur nucléaire, des tokamaks seront utilisés dans les futurs navires interstellaires. À propos de la difficulté de déterminer au moins correctement les paramètres d'un plasma thermonucléaire, à l'Institut de physique et de technologie de Moscou cet été. Soit dit en passant, le projet ITER sur Terre avance avec succès : même ceux qui sont entrés en première année aujourd'hui ont toutes les chances de rejoindre les travaux sur le premier réacteur thermonucléaire expérimental à bilan énergétique positif.

Quoi voler?

Les moteurs de fusée ordinaires ne conviennent pas à l'accélération et à la décélération d'un vaisseau spatial interstellaire. Ceux qui connaissent le cours de mécanique, qui est enseigné à l'Institut de physique et de technologie de Moscou au premier semestre, peuvent calculer indépendamment la quantité de carburant dont une fusée aura besoin pour atteindre au moins cent mille kilomètres par seconde. Pour ceux qui ne connaissent pas encore l'équation de Tsiolkovsky, nous annoncerons immédiatement le résultat - la masse des réservoirs de carburant est nettement supérieure à la masse du système solaire.

Il est possible de réduire l'alimentation en carburant en augmentant la vitesse à laquelle le moteur éjecte le fluide de travail, gaz, plasma, ou autre, jusqu'à un faisceau de particules élémentaires. Actuellement, les propulseurs à plasma et ioniques sont activement utilisés pour les vols de stations interplanétaires automatiques dans le système solaire ou pour la correction de l'orbite des satellites géostationnaires, mais ils présentent un certain nombre d'autres inconvénients. En particulier, tous ces moteurs donnent trop peu de poussée, jusqu'à présent ils ne peuvent pas donner au navire une accélération de plusieurs mètres par seconde au carré.

Le vice-recteur du MIPT, Oleg Gorshkov, est l'un des experts reconnus dans le domaine des moteurs à plasma. Les moteurs de la série SPD sont produits au Fakel Design Bureau, ce sont des produits en série pour corriger l'orbite des satellites de communication.

Dans les années 1950, un projet de moteur était en cours de développement qui utiliserait l'élan explosion nucléaire(projet Orion), mais c'est loin d'être une solution toute faite pour les vols interstellaires. Encore moins développée est la conception du moteur, qui utilise l'effet magnétohydrodynamique, c'est-à-dire qu'il accélère en raison de l'interaction avec le plasma interstellaire. Théoriquement, le vaisseau spatial pourrait "aspirer" le plasma et le rejeter pour créer poussée du jet, mais il y a un autre problème ici.

Comment survivre?

Le plasma interstellaire est principalement constitué de protons et de noyaux d'hélium, si l'on considère les particules lourdes. Lorsqu'elles se déplacent à des vitesses de l'ordre de centaines de milliers de kilomètres par seconde, toutes ces particules acquièrent de l'énergie en mégaélectronvolts ou même en dizaines de mégaélectronvolts - la même quantité que les produits des réactions nucléaires. La densité du milieu interstellaire est d'environ cent mille ions par mètre cube, ce qui signifie qu'en une seconde mètre carré la peau du navire recevra environ 10 13 protons avec des énergies de plusieurs dizaines de MeV.

Un électronvolt, eV,― c'est l'énergie qu'un électron acquiert en volant d'une électrode à l'autre avec une différence de potentiel d'un volt. Les quanta de lumière ont une telle énergie, et les quanta ultraviolets avec une énergie plus élevée sont déjà capables d'endommager les molécules d'ADN. Des rayonnements ou des particules d'énergies en mégaélectronvolts accompagnent les réactions nucléaires et, de plus, sont eux-mêmes capables de les provoquer.

Une telle irradiation correspond à une énergie absorbée (en supposant que toute l'énergie est absorbée par la peau) de plusieurs dizaines de joules. De plus, cette énergie ne viendra pas seulement sous forme de chaleur, mais pourra être partiellement dépensée pour initier des réactions nucléaires dans le matériau du navire avec formation d'isotopes à vie courte : en d'autres termes, la peau deviendra radioactive.

Une partie des protons incidents et des noyaux d'hélium peut être déviée sur le côté champ magnétique, il est possible de se protéger des rayonnements induits et des rayonnements secondaires par une enveloppe complexe de plusieurs couches, mais ces problèmes non plus ne sont pas encore résolus. De plus, les difficultés fondamentales de la forme "quel matériau sera le moins détruit par irradiation" au stade de l'entretien du navire en vol se transformeront en problèmes particuliers - "comment dévisser quatre boulons par 25 dans un compartiment avec un fond de cinquante millisieverts par heure.

Rappelons que lors de la dernière réparation du télescope Hubble, les astronautes n'ont d'abord pas réussi à dévisser les quatre boulons qui fixaient l'une des caméras. Après avoir conféré avec la Terre, ils ont remplacé la clé à limitation de couple par une clé normale et ont appliqué un force physique. Les boulons ont commencé à bouger, la caméra a été remplacée avec succès. Si le boulon coincé avait été arraché en même temps, la deuxième expédition aurait coûté un demi-milliard de dollars américains. Ou cela ne serait pas arrivé du tout.

Existe-t-il des solutions de contournement ?

Dans la science-fiction (souvent plus fantastique que scientifique), le voyage interstellaire s'effectue à travers des "tunnels subspatiaux". Formellement, les équations d'Einstein, qui décrivent la géométrie de l'espace-temps en fonction de la masse et de l'énergie distribuées dans cet espace-temps, permettent quelque chose de similaire - seuls les coûts énergétiques estimés sont encore plus déprimants que les estimations de la quantité carburant de fusée pour le vol vers Proxima Centauri. Non seulement il faut beaucoup d'énergie, mais la densité d'énergie doit également être négative.

La question de savoir s'il est possible de créer un "trou de ver" stable, grand et énergétiquement possible est liée à des questions fondamentales sur la structure de l'Univers dans son ensemble. L'un des problèmes physiques non résolus est le manque de gravité dans le soi-disant modèle standard - une théorie qui décrit le comportement des particules élémentaires et trois des quatre principes fondamentaux interactions physiques. La grande majorité des physiciens sont plutôt sceptiques quant au fait que dans théorie des quanta la gravité a de la place pour des "sauts hyperespaces" interstellaires, mais à proprement parler, personne n'interdit d'essayer de trouver une solution de contournement pour voler vers les étoiles.

Korznikov calcule qu'à une vitesse supérieure à 0,1 C, le vaisseau spatial n'aura pas le temps de modifier sa trajectoire de vol et d'éviter une collision. Il pense qu'à une vitesse inférieure à la lumière, le vaisseau spatial s'effondrera avant d'atteindre la cible. À son avis, le voyage interstellaire n'est possible qu'à des vitesses nettement inférieures (jusqu'à 0,01 C). Des années 1950-60. aux États-Unis, un vaisseau spatial avec un moteur de fusée à impulsions nucléaires a été développé pour explorer l'espace interplanétaire "Orion".

Le vol interstellaire est un voyage entre les étoiles des véhicules habités ou des stations automatiques. Selon le directeur du Centre de recherche Ames (NASA) Simon P. Warden, le projet d'un moteur pour les vols dans l'espace lointain peut être développé d'ici 15 à 20 ans.

Soit le vol aller et le vol retour se composent de trois phases : accélération uniformément accélérée, vol à vitesse constante et décélération uniformément accélérée. Laissez le vaisseau spatial se déplacer sur la moitié du chemin avec une accélération unitaire et ralentissez l'autre moitié avec la même accélération (). Ensuite, le navire fait demi-tour et répète les étapes d'accélération et de décélération.

Tous les types de moteurs ne conviennent pas au vol interstellaire. Les calculs montrent qu'avec l'aide du système spatial considéré dans cet article, il est possible d'atteindre l'étoile Alpha du Centaure... en 10 ans environ. Comme l'une des solutions au problème, il est proposé d'utiliser des particules élémentaires se déplaçant à la vitesse de la lumière ou proche de la lumière comme substance de travail de la fusée.

Quelle est la vitesse des engins spatiaux modernes ?

La vitesse d'échappement des particules est comprise entre 15 et 35 kilomètres par seconde. Par conséquent, des idées ont surgi pour alimenter les navires interstellaires en énergie à partir de source externe. Au ce moment ce projet n'est pas réalisable : le moteur doit avoir une vitesse d'échappement de 0,073 s (impulsion spécifique 2 millions de secondes), tandis que sa poussée doit atteindre 1570 N (soit 350 livres).

La collision avec la poussière interstellaire se produira à des vitesses proches de la lumière et ressemblera à des microexplosions en termes d'impact physique. Dans les œuvres de science-fiction, les méthodes de voyage interstellaire sont souvent mentionnées, basées sur un déplacement plus rapide que la vitesse de la lumière dans le vide. Le plus grand équipage était composé de 8 cosmonautes (il comprenait 1 femme), qui a lancé le 30 octobre 1985 sur le vaisseau spatial réutilisable« Challenger ».

La distance à l'étoile la plus proche (Proxima Centauri) est d'environ 4,243 années-lumière, soit environ 268 000 fois la distance de la Terre au Soleil. Le vol spatial a une place importante dans la science-fiction.

Dans cette situation, le temps de vol dans le système de référence terrestre sera d'environ 12 ans, alors que selon l'horloge du navire, 7,3 ans s'écouleront. L'adéquation de divers types de propulsion pour le vol interstellaire a notamment été examinée lors d'une réunion de la British Interplanetary Society en 1973 par le Dr Tony Martin.

Au cours des travaux, des projets ont été proposés pour de grands et petits vaisseaux spatiaux («navires de générations»), capables d'atteindre l'étoile Alpha Centauri dans 1800 et 130 ans, respectivement. En 1971, dans un rapport de G. Marx lors d'un symposium à Byurakan, il a été proposé d'utiliser des lasers à rayons X pour les vols interstellaires. En 1985, R. Forward a proposé la conception d'une sonde interstellaire accélérée par l'énergie micro-onde.

Limite de vitesse cosmique

La principale composante de la masse des fusées modernes est la masse de carburant nécessaire à l'accélération de la fusée. S'il est possible d'utiliser d'une manière ou d'une autre l'environnement entourant la fusée comme fluide de travail et carburant, il est possible de réduire considérablement la masse de la fusée et d'atteindre des vitesses de déplacement élevées grâce à cela.

Dans les années 1960, Bussard propose la conception d'un statoréacteur interstellaire (MPRE). Le milieu interstellaire est principalement constitué d'hydrogène. En 1994, Jeffrey Landis a proposé un projet de sonde ionique interstellaire, qui serait alimentée par un faisceau laser à la station.

La fusée conçue par le projet Daedalus s'est avérée si énorme qu'elle aurait dû être construite dans l'espace. Un des inconvénients vaisseaux interstellaires est la nécessité de transporter le système d'alimentation avec vous, ce qui augmente la masse et, par conséquent, réduit la vitesse. Ainsi, un moteur de fusée électrique a une vitesse caractéristique de 100 km/s, ce qui est trop lent pour voler vers des étoiles lointaines en un temps raisonnable.

Cela a commencé en 1957, lorsque le premier satellite, Spoutnik-1, a été lancé en URSS. Depuis lors, les gens ont réussi à visiter et des sondes spatiales sans pilote ont visité toutes les planètes, à l'exception de. Les satellites en orbite autour de la Terre font désormais partie de nos vies. Grâce à eux, des millions de personnes ont la possibilité de regarder la télévision (voir l'article ""). La figure montre comment une partie du vaisseau spatial revient sur Terre à l'aide d'un parachute.

fusées

L'histoire de l'exploration spatiale commence avec les fusées. Les premières fusées ont été utilisées pour le bombardement pendant la Seconde Guerre mondiale. En 1957, une fusée a été créée qui a envoyé Spoutnik-1 dans l'espace. La majeure partie de la fusée est occupée par des réservoirs de carburant. Seule la partie supérieure de la fusée, appelée charge utile. La fusée Ariane-4 comporte trois sections distinctes avec des réservoirs de carburant. Ils s'appellent étages de fusée. Chaque étage pousse la fusée sur une certaine distance, après quoi, lorsqu'elle est vide, elle se sépare. En conséquence, seule la charge utile reste de la fusée. Le premier étage transporte 226 tonnes de carburant liquide. Le carburant et deux boosters créent l'énorme masse nécessaire au décollage. La deuxième étape se sépare à 135 km d'altitude. Le troisième étage de la fusée est le sien, fonctionnant au liquide et à l'azote. Le carburant brûle ici en 12 minutes environ. En conséquence, il ne reste que la charge utile de la fusée Ariane-4 de l'Agence spatiale européenne.

Dans les années 1950-1960. L'URSS et les États-Unis se sont affrontés dans l'exploration spatiale. Vostok a été le premier vaisseau spatial habité. La fusée Saturn V a transporté des humains sur la Lune pour la première fois.

Missiles des années 1950-/960 :

1. "Satellite"

2. Avant-garde

3. "Junon-1"

4. "Est"

5. "Mercure-Atlant"

6. "Gémeaux-Titan-2"

8. "Saturne-1B"

9. "Saturne-5"

vitesses spatiales

Pour entrer dans l'espace, la fusée doit aller au-delà. Si sa vitesse est insuffisante, il tombera simplement sur la Terre, sous l'action de la force. La vitesse nécessaire pour aller dans l'espace s'appelle première vitesse cosmique. C'est 40 000 km/h. En orbite, le vaisseau spatial fait le tour de la Terre avec vitesse orbitale. La vitesse orbitale d'un vaisseau dépend de sa distance à la Terre. Lorsqu'un vaisseau spatial vole en orbite, il tombe essentiellement, mais il ne peut pas tomber, car il perd de la hauteur autant que la surface de la Terre descend sous lui, s'arrondissant.

sondes spatiales

Les sondes sont des véhicules spatiaux sans pilote envoyés sur de longues distances. Ils ont visité toutes les planètes sauf Pluton. La sonde peut voler vers sa destination de longues années. Quand il vole vers la droite corps céleste, puis se met en orbite autour de lui et envoie les informations extraites vers la Terre. Miriner-10, la seule sonde qui a visité. Pioneer 10 est devenue la première sonde spatiale à quitter le système solaire. Il atteindra l'étoile la plus proche dans plus d'un million d'années.

Certaines sondes sont conçues pour atterrir à la surface d'une autre planète, ou elles sont équipées d'atterrisseurs qui sont largués sur la planète. Le véhicule de descente peut collecter des échantillons de sol et les livrer sur Terre pour la recherche. En 1966, il se pose pour la première fois à la surface de la lune. vaisseau spatial- Sonde Luna-9. Après l'atterrissage, il s'est ouvert comme une fleur et a commencé à filmer.

satellites

Un satellite est un véhicule sans pilote placé en orbite, généralement la Terre. Le satellite a une tâche précise - par exemple, surveiller, transmettre une image télévisée, explorer des gisements miniers : il existe même des satellites espions. Le satellite se déplace en orbite à la vitesse orbitale. Sur la photo, vous voyez une photo de l'embouchure de la rivière Humber (Angleterre), prise par Landset depuis l'orbite terrestre. "Landset" peut "considérer des zones sur Terre avec une superficie aussi petite que 1 carré. M.

La station est le même satellite, mais conçue pour le travail des personnes à bord. Un vaisseau spatial avec un équipage et une cargaison peut accoster à la station. Jusqu'à présent, seules trois stations de longue durée ont fonctionné dans l'espace : l'américain Skylab et les russes Salyut et Mir. Skylab est lancé en orbite en 1973. Trois équipages se succèdent à son bord. La station a cessé d'exister en 1979.

Les stations orbitales jouent un rôle énorme dans l'étude de l'effet de l'apesanteur sur le corps humain. Les stations du futur, comme Freedom, que les Américains sont en train de construire avec des contributions de l'Europe, du Japon et du Canada, seront utilisées pour des expériences de très longue durée ou pour production industrielle dans l'espace.

Lorsqu'un astronaute quitte la station ou le vaisseau spatial Cosmos il met scaphandre. L'intérieur de la combinaison spatiale est créé artificiellement, égal à l'atmosphère. Les couches internes de la combinaison sont refroidies par liquide. Des appareils surveillent la pression et la teneur en oxygène à l'intérieur. Le verre du casque est très résistant, il peut résister à l'impact de petites pierres - micrométéorites.