Moderné technológie a objavy posúvajú prieskum vesmíru na úplne inú úroveň, no medzihviezdne cestovanie je stále snom. Je to však také neskutočné a nedosiahnuteľné? Čo môžeme urobiť teraz a čo môžeme očakávať v blízkej budúcnosti?

Štúdiom údajov získaných z Keplerovho teleskopu astronómovia objavili 54 potenciálne obývateľných exoplanét. Tieto vzdialené svety sú v obývateľnej zóne, t.j. v určitej vzdialenosti od centrálnej hviezdy, čo umožňuje udržiavať tekutú vodu na povrchu planéty.

Avšak odpoveď na hlavná otázkači sme sami vo vesmíre, je ťažké sa dostať - kvôli obrovskej vzdialenosti oddeľujúcej Slnečná sústava a našich najbližších susedov. Napríklad „sľubná“ planéta Gliese 581g je vzdialená 20 svetelných rokov, čo je z kozmického hľadiska dosť blízko, ale príliš ďaleko pre pozemské prístroje.

Množstvo exoplanét v okruhu 100 a menej svetelných rokov od Zeme a obrovský vedecký a dokonca civilizačný záujem, ktorý pre ľudstvo predstavujú, nás nútia pozrieť sa nanovo na doteraz fantastickú myšlienku medzihviezdneho cestovania.

Lietanie k iným hviezdam je, samozrejme, technologická záležitosť. Okrem toho existuje niekoľko možností na dosiahnutie takého vzdialeného cieľa a výber v prospech jednej alebo druhej metódy ešte nebol urobený.

Ľudstvo už vyslalo do vesmíru medzihviezdne vozidlá: sondy Pioneer a Voyager. V súčasnosti už opustili hranice slnečnej sústavy, no ich rýchlosť neumožňuje hovoriť o rýchlom dosiahnutí cieľa. Voyager 1, ktorý sa pohybuje rýchlosťou asi 17 km/s, dokonca aj k najbližšej hviezde Proxima Centauri (4,2 svetelných rokov) poletí neuveriteľne dlhý termín- 17 tisíc rokov.

Je zrejmé, že s modernými raketovými motormi sa nikam za slnečnú sústavu nedostaneme: na prepravu 1 kg nákladu aj do neďalekej Proximy Centauri sú potrebné desiatky tisíc ton paliva. Súčasne s nárastom hmotnosti lode sa zvyšuje množstvo potrebného paliva a na jeho prepravu je potrebné ďalšie palivo. Začarovaný kruh skoncovať s nádržami s chemickým palivom – postaviť vesmírnu loď s hmotnosťou miliardy ton je absolútne neuveriteľný počin. Jednoduché výpočty pomocou Tsiolkovského vzorca demonštrovať, že pre zrýchlenie kozmická loď raketový motor poháňaný chemikáliami až do rýchlosti približne 10 % rýchlosti svetla by vyžadoval viac paliva, ako je dostupné v známom vesmíre.

Reakcia termonukleárna fúzia vyprodukuje energiu na jednotku hmotnosti v priemere miliónkrát viac ako chemické spaľovacie procesy. Aj preto v 70. rokoch NASA upozornila na možnosť využitia termonukleárnych raketových motorov. Projekt bezpilotnej kozmickej lode Daedalus zahŕňal vytvorenie motora, v ktorom by sa malé pelety termonukleárneho paliva privádzali do spaľovacej komory a zapaľovali by sa elektrónovými lúčmi. Produkty termonukleárnej reakcie sú vyvrhnuté z dýzy motora a urýchľujú loď.

Vesmírna loď Daedalus verzus Empire State Building

Daedalus mal zobrať na palubu 50-tisíc ton palivových peliet s priemerom 4 a 2 mm. Granule pozostávajú z jadra s deutériom a tríciom a obalu hélia-3. Ten tvorí iba 10-15% hmotnosti palivovej pelety, ale v skutočnosti je palivom. Hélium-3 je na Mesiaci hojné a deutérium je široko používané v jadrovom priemysle. Deutériové jadro pôsobí ako rozbuška na zapálenie fúznej reakcie a vyvoláva silnú reakciu s uvoľnením prúdu plazmy, ktorý je riadený silným magnetickým poľom. Hlavná molybdénová spaľovacia komora motora Daedalus mala vážiť viac ako 218 ton, komora druhého stupňa - 25 ton. Magnetické supravodivé cievky tiež zodpovedajú obrovskému reaktoru: prvý váži 124,7 ton a druhý - 43,6 ton Pre porovnanie: suchá hmotnosť raketoplánu je menšia ako 100 ton.

Let Daedalusa bol plánovaný v dvoch etapách: motor prvého stupňa musel pracovať viac ako 2 roky a spáliť 16 miliónov palivových peliet. Po oddelení prvého stupňa pracoval motor druhého stupňa takmer dva roky. Za 3,81 roka nepretržitého zrýchľovania by teda Daedalus dosiahol maximálnu rýchlosť 12,2 % rýchlosti svetla. Takáto loď prekoná vzdialenosť k Barnardovej hviezde (5,96 svetelných rokov) za 50 rokov a bude schopná preletom cez vzdialený hviezdny systém prenášať výsledky svojich pozorovaní rádiovou komunikáciou na Zem. Celá misia teda potrvá približne 56 rokov.

Napriek tomu veľké ťažkosti zabezpečenie spoľahlivosti mnohých systémov Daedalus a jeho enormné náklady, tento projekt sa realizuje na modernej úrovni technológie. Okrem toho v roku 2009 tím nadšencov oživil prácu na projekte termonukleárnej lode. V súčasnosti projekt Icarus zahŕňa 20 vedeckých tém o teoretickom vývoji systémov a materiálov pre medzihviezdnu loď.

Už dnes sú teda možné bezpilotné medzihviezdne lety do vzdialenosti 10 svetelných rokov, čo zaberie približne 100 rokov letu plus čas, kým rádiový signál doputuje späť na Zem. Tento polomer zahŕňa hviezdne systémy Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 a 248, CN Leo, WISE 1541-2250. Ako môžete vidieť, v blízkosti Zeme je dostatok objektov na štúdium pomocou bezpilotných misií. Čo ak však roboty nájdu niečo skutočne nezvyčajné a jedinečné, ako napríklad zložitú biosféru? Podarí sa výprave za účasti ľudí vydať sa na vzdialené planéty?

Celoživotný let

Ak už dnes môžeme začať stavať vesmírnu loď bez posádky, tak s loďou s posádkou je situácia komplikovanejšia. V prvom rade je akútna otázka času letu. Vezmite rovnakú Barnardovu hviezdu. Astronauti sa budú musieť pripraviť na pilotovaný let zo školy, pretože aj keď sa štart zo Zeme uskutoční v deň ich 20. výročia, kozmická loď dosiahne cieľ letu do 70. alebo dokonca 100. výročia (berúc do úvahy potrebu brzdenia, ktorý nevyžaduje bezpilotný let) ... Výber posádky v dospievaní je plný psychologickej nekompatibility a medziľudské konflikty, a vek 100 rokov nedáva nádej na plodnú prácu na povrchu planéty a na návrat domov.

Má však zmysel sa vracať? Početné štúdie NASA vedú k neuspokojivému záveru: dlhodobý pobyt v nulovej gravitácii nenávratne zničí zdravie astronautov. Práca profesora biológie Roberta Fittsa s astronautmi ISS teda ukazuje, že aj napriek aktívnym fyzické cvičenia na palube kozmickej lode, po trojročnej misii na Mars, veľké svaly ako lýtko ochabnú o 50 %. Minerálna hustota kostí klesá podobným spôsobom. V dôsledku toho sa výrazne znižuje schopnosť pracovať a prežiť v extrémnych situáciách a obdobie adaptácie na normálnu gravitáciu bude najmenej rok. Let v nulovej gravitácii po celé desaťročia spochybní samotný život astronautov. Snáď sa ľudské telo dokáže zotaviť napríklad v procese brzdenia s postupne narastajúcou gravitáciou. Riziko úmrtia je však stále príliš vysoké a vyžaduje si radikálne riešenie.

Stanford Thor je kolosálna stavba s celými mestami vo vnútri rotujúceho okraja.

Bohužiaľ, vyriešiť problém nulovej gravitácie na medzihviezdnej kozmickej lodi nie je také jednoduché. Možnosť vytvorenia umelej gravitácie otáčaním nám dostupnej obytnej jednotky má množstvo ťažkostí. Na vytvorenie zemskej príťažlivosti by sa aj koleso s priemerom 200 m muselo otáčať rýchlosťou 3 otáčky za minútu. Pri takejto rýchlej rotácii vytvorí sila Karyolis záťaže, ktoré sú pre ľudský vestibulárny aparát úplne neznesiteľné, čo spôsobí nevoľnosť a akútne záchvaty morská choroba... Jediným riešením tohto problému je Stanford Tor, ktorý vyvinuli vedci na Stanfordskej univerzite v roku 1975. Ide o obrovský prstenec s priemerom 1,8 km, v ktorom by mohlo žiť 10 000 astronautov. Svojou veľkosťou poskytuje gravitáciu na úrovni 0,9-1,0 g a celkom pohodlné bývanie pre ľudí. Avšak aj pri rýchlosti otáčania nižšej ako jedna otáčka za minútu budú ľudia stále pociťovať mierny, ale citeľný diskomfort. Navyše, ak je postavený taký obrovský obytný priestor, aj malé posuny v rozložení hmotnosti torusu ovplyvnia rýchlosť otáčania a spôsobia vibrácie celej konštrukcie.

Problém žiarenia zostáva tiež zložitý. Dokonca aj v blízkosti Zeme (na palube ISS) nie sú astronauti dlhšie ako šesť mesiacov kvôli nebezpečenstvu ožiarenia. Medziplanetárna loď bude musieť byť vybavená ťažkou ochranou, no aj tak ostáva otázka vplyvu žiarenia na ľudský organizmus. Najmä na riziko onkologických ochorení, ktorých vývoj v nulovej gravitácii sa prakticky neskúmal. Vedec Krasimir Ivanov z nemeckého leteckého a kozmického centra v Kolíne nad Rýnom začiatkom tohto roka zverejnil výsledky zaujímavej štúdie o správaní sa buniek melanómu (najnebezpečnejšia forma rakoviny kože) v nulovej gravitácii. V porovnaní s rakovinovými bunkami pestovanými pri normálnej gravitácii sú bunky, ktoré strávili 6 a 24 hodín v nulovej gravitácii, menej náchylné na metastázy. Zdá sa, že áno dobré správy, Ale len na prvý pohľad. Faktom je, že takáto „vesmírna“ rakovina je schopná byť v pokoji desiatky rokov a pri narušení imunitného systému sa neočakávane šíriť vo veľkom meradle. Štúdia navyše jasne ukazuje, že o reakcii stále vieme málo Ľudské telo na dlhý pobyt vo vesmíre. Dnes tam astronauti, zdraví silní ľudia, trávia príliš málo času na to, aby preniesli svoje skúsenosti na dlhý medzihviezdny let.

V každom prípade je loď pre 10 tisíc ľudí pochybná predstava. Na vytvorenie spoľahlivého ekosystému pre taký počet ľudí potrebujete obrovské množstvo rastlín, 60 tisíc kurčiat, 30 tisíc králikov a stádo dobytka. To samo o sebe môže poskytnúť diétu 2 400 kalórií za deň. Všetky experimenty na vytvorenie takýchto uzavretých ekosystémov však vždy končia neúspechom. Počas najväčšieho experimentu „Biosphere-2“ od Space Biosphere Ventures bola vybudovaná sieť uzavretých budov. s celkovou plochou 1,5 hektára s 3 tisíckami druhov rastlín a živočíchov. Z celého ekosystému sa mala stať samostatná malá „planéta“, na ktorej žilo 8 ľudí. Experiment trval 2 roky, no po niekoľkých týždňoch sa začali vážne problémy: mikroorganizmy a hmyz sa začali nekontrolovateľne množiť, spotrebovávali príliš veľa kyslíka a rastlín a tiež sa ukázalo, že bez vetra sú rastliny príliš krehké. V dôsledku miestnej ekologickej katastrofy ľudia začali chudnúť, množstvo kyslíka kleslo z 21 % na 15 % a vedci museli porušiť podmienky experimentu a zásobovať osem „kozmonautov“ kyslíkom a potravou.

Zdá sa teda, že vytváranie zložitých ekosystémov je chybným a nebezpečným spôsobom, ako poskytnúť posádke medzihviezdnej lode kyslík a jedlo. Na vyriešenie tohto problému budete potrebovať špeciálne navrhnuté organizmy so zmenenými génmi, ktoré sa dokážu živiť svetlom, odpadom a jednoduchými látkami. Napríklad veľké moderné závody na výrobu rias chlorella dokážu vyprodukovať až 40 ton kalu denne. Jeden plne autonómny bioreaktor s hmotnosťou niekoľkých ton dokáže vyrobiť až 300 litrov suspenzie chlorelly denne, čo stačí na nakŕmenie posádky niekoľkých desiatok ľudí. Geneticky modifikovaná chlorella dokázala nielen pokryť nutričné ​​potreby posádky, ale aj recyklovať odpad vrátane oxidu uhličitého. Dnes sa proces genetického inžinierstva pre mikroriasy stal bežným a existuje množstvo návrhov vyvinutých na čistenie odpadových vôd, výrobu biopalív a ďalšie.

Zamrznutý sen

Takmer všetky vyššie uvedené problémy medzihviezdneho letu s ľudskou posádkou by mohla vyriešiť jedna veľmi sľubná technológia – pozastavená animácia, alebo ako sa to tiež nazýva kryostáza. Anabióza je spomalenie ľudských životných procesov aspoň niekoľkokrát. Ak je možné človeka ponoriť do takej umelej letargie, ktorá 10x spomalí metabolizmus, tak pri 100-ročnom lete zostarne vo sne len o 10 rokov. To uľahčuje riešenie problémov výživy, prísunu kyslíka, duševných porúch a deštrukcií tela v dôsledku stavu beztiaže. Okrem toho je jednoduchšie chrániť kompartment s anabiotickými komorami pred mikrometeoritmi a žiarením ako veľkoobjemovú obývateľnú zónu.

Bohužiaľ, spomalenie procesov ľudského života je extrémne náročná úloha... Ale v prírode existujú organizmy, ktoré sa dokážu uspať a predĺžiť si životnosť stokrát. Napríklad malá jašterica nazývaná sibírsky salamander je schopná v ťažkých časoch hibernovať a prežiť desaťročia, dokonca aj zamrznutá v bloku ľadu s teplotou mínus 35-40 ° C. Sú prípady, keď mloky strávili asi 100 rokov v zimnom spánku a akoby sa nič nestalo, rozmrzli a ušli prekvapeným výskumníkom. Okrem toho zvyčajná "nepretržitá" dĺžka života jašterice nepresahuje 13 rokov. Úžasná schopnosť mloka je spôsobená tým, že jeho pečeň syntetizuje veľké množstvo glycerínu, takmer 40% jeho telesnej hmotnosti, ktorý chráni bunky pred nízkymi teplotami.

Hlavnou prekážkou ponorenia človeka do kryostázy je voda, z ktorej tvorí 70 % nášho tela. Po zmrazení sa zmení na ľadové kryštály, ktorých objem sa zväčší o 10 %, čím sa pretrhne bunková membrána. Okrem toho, keď mrzne, látky rozpustené vo vnútri bunky migrujú do zvyšnej vody, čím narúšajú intracelulárne procesy výmeny iónov, ako aj organizáciu proteínov a iných medzibunkových štruktúr. Vo všeobecnosti ničenie buniek pri zmrazovaní znemožňuje človeku návrat do života.

Existuje však sľubný spôsob, ako tento problém vyriešiť – klatrát hydratuje. Boli objavené už v roku 1810, keď britský vedec Sir Humphrey Davy vstrekol do vody pod vysokým tlakom chlór a bol svedkom tvorby pevných štruktúr. Boli to hydráty klatrátov - jedna z foriem vodného ľadu, v ktorej je obsiahnutý cudzí plyn. Na rozdiel od ľadových kryštálov sú klatrátové mriežky menej tvrdé, nemajú ostré hrany, ale majú dutiny, v ktorých sa môžu „ukryť“ vnútrobunkové látky. Technológia klatrátovej suspendovanej animácie by bola jednoduchá: inertný plyn, napríklad xenón alebo argón, teplota je mierne pod nulou a bunkový metabolizmus sa začne postupne spomaľovať, až kým človek neprejde do kryostázy. Bohužiaľ, tvorba klatrátových hydrátov vyžaduje vysoký tlak (asi 8 atmosfér) a veľmi vysokú koncentráciu plynu rozpusteného vo vode. Ako vytvoriť takéto podmienky v živom organizme je stále neznáme, hoci v tejto oblasti existujú určité úspechy. Klatráty sú teda schopné chrániť tkanivá srdcového svalu pred zničením mitochondrií aj pri kryogénnych teplotách (pod 100 stupňov Celzia), ako aj zabrániť poškodeniu bunkových membrán. O experimentoch s klatrátovou anabiózou na ľuďoch sa zatiaľ nehovorí, keďže komerčný dopyt po technológiách kryostázy je malý a výskum na túto tému vykonávajú najmä malé spoločnosti ponúkajúce služby zmrazovania tiel mŕtvych.

Lietanie na vodík

V roku 1960 fyzik Robert Bassard navrhol pôvodný koncept fúzneho náporového motora, ktorý rieši mnohé z problémov medzihviezdneho cestovania. Základom je použitie vodíka a medzihviezdneho prachu prítomného vo vesmíre. Kozmická loď s takýmto motorom najskôr zrýchli na vlastné palivo a potom rozvinie obrovský lievik magnetického poľa s priemerom tisícok kilometrov, ktorý zachytáva vodík z vesmíru. Tento vodík sa používa ako nevyčerpateľný zdroj paliva pre termonukleárny raketový motor.

Motor Bassard ponúka obrovské výhody. V prvom rade je možné vďaka palivu „zadarmo“ pohybovať sa s konštantným zrýchlením 1 g, čím odpadajú všetky problémy spojené s beztiažovým stavom. Okrem toho vám motor umožňuje zrýchliť na obrovskú rýchlosť - 50% rýchlosti svetla a ešte viac. Teoreticky pri pohybe so zrýchlením 1 g loď s Bassardovým motorom prekoná vzdialenosť 10 svetelných rokov za približne 12 pozemských rokov a pre posádku by to kvôli relativistickým efektom trvalo len 5 rokov lodného času.

Bohužiaľ, na ceste k vytvoreniu lode s motorom Bassard existuje množstvo vážnych problémov, ktoré sa na súčasnej úrovni technológií nedajú vyriešiť. V prvom rade je potrebné vytvoriť gigantickú a spoľahlivú pascu na vodík, ktorá vytvára magnetické polia obrovskej sily. Zároveň má zabezpečiť minimálne straty a efektívny transport vodíka do fúzneho reaktora. Samotný proces termonukleárnej reakcie premeny štyroch atómov vodíka na atóm hélia, ktorý navrhol Bassard, vyvoláva mnohé otázky. Faktom je, že túto najjednoduchšiu reakciu je ťažké realizovať v prietokovom reaktore, pretože ide príliš pomaly a v zásade je možná len vo vnútri hviezd.

Pokrok v štúdiu termonukleárnej fúzie však dáva nádej, že problém možno vyriešiť napríklad použitím „exotických“ izotopov a antihmoty ako katalyzátora reakcie.

Zatiaľ je výskum Bassard engine čisto teoretický. Vyžadujú sa výpočty založené na skutočných technológiách. V prvom rade je potrebné vyvinúť motor schopný produkovať energiu dostatočnú na pohon magnetickej pasce a udržanie termonukleárnej reakcie, produkovať antihmotu a prekonať odpor medzihviezdneho média, ktoré spomalí obrovskú elektromagnetickú „plachtu“.

Antihmota na pomoc

Môže to znieť zvláštne, ale dnes je ľudstvo bližšie k vytvoreniu motora poháňaného antihmotou než k intuitívnemu a zdanlivo jednoduchému Bassardovmu náporovému motoru.

Sonda vyvinutá spoločnosťou Hbar Technologies bude mať tenkú plachtu z uhlíkových vlákien pokrytú uránom 238. Pri dopade na plachtu antivodík anihiluje a vytvára prúdový ťah.

V dôsledku anihilácie vodíka a antivodíka vzniká mohutný tok fotónov, ktorých výstupná rýchlosť dosahuje maximum pre raketový motor, t.j. rýchlosť svetla. Toto je ideálna metrika na dosiahnutie veľmi vysokých rýchlostí blízko svetla pre kozmickú loď poháňanú fotónmi. Bohužiaľ je veľmi ťažké použiť antihmotu ako raketové palivo, pretože počas anihilácie dochádza k výbuchom silného gama žiarenia, ktoré zabije astronautov. Tiež zatiaľ neexistujú žiadne technológie ukladania. Vysoké číslo antihmoty a samotná skutočnosť hromadenia ton antihmoty, dokonca aj vo vesmíre ďaleko od Zeme, je vážnou hrozbou, pretože anihilácia čo i len jedného kilogramu antihmoty sa rovná jadrovému výbuchu s kapacitou 43 megaton. výbuch takejto sily môže zmeniť tretinu územia USA na púšť). Cena antihmoty je ďalším faktorom, ktorý komplikuje medzihviezdny let poháňaný fotónmi. Moderné technológie na výrobu antihmoty umožňujú vyrobiť jeden gram antivodíka v cene desiatok biliónov dolárov.

Veľké projekty v oblasti štúdia antihmoty však prinášajú svoje ovocie. V súčasnosti sú vytvorené špeciálne zásobníky pozitrónov, „magnetické fľaše“, čo sú nádoby chladené tekutým héliom so stenami vytvorenými z magnetických polí. V júni tohto roku sa vedcom z CERN-u podarilo uložiť atómy antivodíka na 2000 sekúnd. Na Kalifornskej univerzite (USA) sa buduje najväčšie úložisko antihmoty na svete, v ktorom je možné uložiť viac ako bilión pozitrónov. Jedným z cieľov vedcov z Kalifornskej univerzity je vytvoriť prenosné kontajnery na antihmotu, ktoré sa dajú použiť na vedecké účely mimo veľkých urýchľovačov. Projekt je podporovaný Pentagonom, ktorý sa zaujíma o vojenské aplikácie antihmoty, takže je nepravdepodobné, že by najväčšie množstvo magnetických fliaš na svete bolo podfinancované.

Moderné urýchľovače budú schopné vyprodukovať jeden gram antivodíka za niekoľko sto rokov. Je to veľmi dlhá doba, takže jediným východiskom je rozvíjať sa Nová technológia produkciu antihmoty alebo spojiť úsilie všetkých krajín našej planéty. Ale ani v tomto prípade s modernou technológiou nie je o čom snívať o výrobe desiatok ton antihmoty na medzihviezdne lety s ľudskou posádkou.

Všetko však nie je také smutné. Odborníci z NASA vyvinuli niekoľko projektov kozmických lodí, ktoré by mohli ísť do hlbokého vesmíru len s jedným mikrogramom antihmoty. NASA verí, že zlepšenie zariadenia umožní vyrábať antiprotóny za cenu okolo 5 miliárd dolárov za gram.

Americká spoločnosť Hbar Technologies s podporou NASA vyvíja koncept bezpilotných sond poháňaných antivodíkovým motorom. Prvým cieľom tohto projektu je vytvorenie kozmickej lode bez posádky, ktorá by mohla letieť do Kuiperovho pásu na okraji slnečnej sústavy za menej ako 10 rokov. Dnes je nemožné dosiahnuť takéto vzdialené body za 5-7 rokov, konkrétne sonda New Horizons od NASA preletí Kuiperovým pásom 15 rokov po štarte.

Sonda pokrývajúca vzdialenosť 250 AU. o 10 rokov bude velmi maly, s nosnostou len 10 mg, ale bude potrebovat aj trochu antivodika - 30 mg. Tevatron také množstvo vyrobí za niekoľko desaťročí a vedci by mohli koncept nového motora otestovať počas skutočnej vesmírnej misie.

Predbežné výpočty tiež ukazujú, že podobným spôsobom je možné vyslať aj malú sondu na Alpha Centauri. Na jeden gram antivodíka doletí k vzdialenej hviezde za 40 rokov.

Môže sa zdať, že všetko spomenuté je fantázia a nemá nič spoločné s najbližšou budúcnosťou. Našťastie to tak nie je. Zatiaľ čo pozornosť verejnosti je upriamená na svetové krízy, zlyhania popových hviezd a iné súčasné udalosti, epochálne iniciatívy zostávajú v tieni. Vesmírna agentúra NASA spustila ambiciózny projekt 100 Year Starship, ktorý zahŕňa postupné a dlhodobé vytváranie vedecko-technologickej základne pre medziplanetárne a medzihviezdne lety. Tento program nemá v histórii ľudstva obdobu a mal by prilákať vedcov, inžinierov a nadšencov iných profesií z celého sveta. Od 30. septembra do 2. októbra 2011 sa v Orlande na Floride uskutoční sympózium, na ktorom sa bude diskutovať o rôznych technológiách vesmírnych letov. Na základe výsledkov takýchto udalostí vypracujú špecialisti NASA podnikateľský plán, ktorý pomôže určitým odvetviam a spoločnostiam, ktoré vyvíjajú technológie, ktoré zatiaľ chýbajú, ale sú potrebné pre budúce medzihviezdne cestovanie. Ak bude ambiciózny program NASA korunovaný úspechom, o 100 rokov bude ľudstvo schopné postaviť medzihviezdnu loď a po slnečnej sústave sa budeme pohybovať s rovnakou ľahkosťou, ako dnes lietame z pevniny na pevninu.

Slnečná sústava už dávno prestala reprezentovať osobitný záujem pre autorov sci-fi. Ale prekvapivo niektorým vedcom naše „domovské“ planéty veľa inšpirácie nespôsobujú, hoci ešte nie sú prakticky preskúmané.

Sotva vyrezalo okno do vesmíru, ľudstvo je roztrhané do neznámych diaľok, a to nielen v snoch, ako predtým.
Sergej Koroljov tiež sľúbil, že čoskoro poletí do vesmíru „na odborársky lístok“, ale táto fráza je už polstoročie stará a vesmírna odysea je stále údelom elity – príliš drahé potešenie. Pred dvoma rokmi však HACA spustila ambiciózny projekt 100-ročná hviezdna loď, ktorý predpokladá postupné a dlhodobé vytváranie vedecko-technického základu pre lety do vesmíru.


Tento jedinečný program by mal prilákať vedcov, inžinierov a nadšencov z celého sveta. Ak bude všetko korunované úspechom, o 100 rokov bude ľudstvo schopné postaviť medzihviezdnu loď a po slnečnej sústave sa budeme pohybovať ako v električkách.

Aké problémy je teda potrebné vyriešiť, aby sa hviezdne lietanie stalo realitou?

ČAS A RÝCHLOSŤ SÚ RELATÍVNE

Astronautika automatických kozmických lodí sa niektorým vedcom javí ako takmer vyriešený problém, napodiv. A to aj napriek tomu, že pri súčasných slimačích rýchlostiach (asi 17 km/s) a inom primitívnom (na tak neznáme cesty) výbave nemá absolútne zmysel vypúšťať stroje ku hviezdam.

Teraz americké kozmické lode Pioneer-10 a Voyager-1 opustili slnečnú sústavu a už s nimi nie je žiadne spojenie. Pioneer 10 mieri k hviezdnemu Aldebaranu. Ak sa jej nič nestane, dostane sa do blízkosti tejto hviezdy ... za 2 milióny rokov. Rovnakým spôsobom sa iné zariadenia plazia po rozlohách vesmíru.

Takže bez ohľadu na to, či je loď obývaná alebo nie, na let ku hviezdam potrebuje vysokú rýchlosť, blízku rýchlosti svetla. To však pomôže vyriešiť problém lietania len k najbližším hviezdam.

„Aj keby sa nám podarilo postaviť hviezdnu loď, ktorá by mohla letieť rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla,“ napísal K. Feoktistov, „čas cesty len v našej Galaxii sa bude počítať na tisícročia a desiatky tisícročí, pretože jej priemer je asi 100 000 svetelných rokov. Ale na Zemi pre toto čas prejde oveľa viac".

Podľa teórie relativity je priebeh času v dvoch systémoch, ktoré sa pohybujú jeden voči druhému, odlišný. Keďže na veľké vzdialenosti bude mať loď čas vyvinúť rýchlosť veľmi blízku rýchlosti svetla, rozdiel v čase na Zemi a na lodi bude obzvlášť veľký.

Predpokladá sa, že prvým cieľom medzihviezdnych letov bude Alpha Centauri (systém troch hviezd) – k nám najbližšie. Môžete tam letieť rýchlosťou svetla za 4,5 roka, na Zemi to za tento čas potrvá desať rokov. Ale čím väčšia je vzdialenosť, tým väčší je rozdiel v čase.

Pamätáte si na slávnu „hmlovinu Andromeda“ od Ivana Efremova? Tam sa let meria v rokoch a pozemsky. Krásna rozprávka, nič nepovieš. Táto vytúžená hmlovina (presnejšie galaxia Andromeda) sa však nachádza vo vzdialenosti 2,5 milióna svetelných rokov od nás.



Podľa niektorých výpočtov bude cesta kozmonautom trvať viac ako 60 rokov (podľa hodín hviezdnej lode), no na Zemi prejde celá jedna éra. Ako sa ich vzdialení potomkovia stretnú s vesmírnymi „neadertálcami“? A bude vôbec Zem živá? To znamená, že návrat je v podstate bezvýznamný. Avšak ako samotný let: musíme si uvedomiť, že galaxiu v hmlovine Andromeda vidíme takú, aká bola pred 2,5 miliónmi rokov – pokiaľ jej svetlo putuje k nám. Aký zmysel má letieť do neznámej destinácie, ktorá snáď už dávno neexistuje, aspoň v bývalej podobe a na starom mieste?

To znamená, že aj lety s rýchlosťou svetla majú opodstatnenie len voči relatívne blízkym hviezdam. Vozidlá letiace rýchlosťou svetla však zatiaľ žijú len teóriou, ktorá pripomína sci-fi, no vedeckú.

VEĽKOSŤ LODE PLANET

Prirodzene, v prvom rade vedci prišli s nápadom využiť najefektívnejšiu termonukleárnu reakciu v lodnom motore - ako už čiastočne zvládnutú (na vojenské účely). Na cestovanie v oboch smeroch rýchlosťou blízkou svetlu je však aj pri ideálnej konštrukcii systému potrebný počiatočný a konečný hmotnostný pomer najmenej 10 ku tridsiatemu mocninu. To znamená, že vesmírna loď bude ako obrovská kompozícia s palivom veľkosti malej planéty. Vypustiť takýto kolos do vesmíru zo Zeme je nemožné. A zostaviť na obežnej dráhe - tiež nie nadarmo vedci o tejto možnosti nediskutujú.

Myšlienka fotónového motora na princípe anihilácie hmoty je veľmi populárna.

Anihilácia je premena častice a antičastice, keď sa zrazia, na akékoľvek iné častice, než sú pôvodné. Najlepšie prebádaná je anihilácia elektrónu a pozitrónu, ktorá generuje fotóny, ktorých energia bude pohybovať vesmírnou loďou. Výpočty amerických fyzikov Ronana Keena a Wei-ming Zhanga ukazujú, že na základe moderné technológie je možné vytvoriť anihilačný motor schopný zrýchliť kozmickú loď na 70% rýchlosti svetla.

Začínajú však ďalšie problémy. Bohužiaľ, použitie antihmoty ako pohonnej látky nie je jednoduché. Počas anihilácie dochádza k výbuchom silného gama žiarenia, ktoré sú pre astronautov smrteľné. Okrem toho je kontakt pozitrónového paliva s loďou spojený so smrteľným výbuchom. Napokon, stále neexistujú technológie na získanie dostatočného množstva antihmoty a jej dlhodobé skladovanie: napríklad atóm antivodíka „žije“ teraz necelých 20 minút a výroba miligramu pozitrónov stojí 25 miliónov dolárov.

Predpokladajme však, že časom sa tieto problémy dajú vyriešiť. Stále však bude treba veľa paliva a štartovacia hmotnosť fotónovej hviezdnej lode bude porovnateľná s hmotnosťou Mesiaca (podľa odhadu Konstantina Feoktistova).

ROZLOŽIŤ PLACHTU!

Najpopulárnejšia a najrealistickejšia hviezdna loď je dnes považovaná za solárnu plachetnicu, ktorej myšlienka patrí sovietskemu vedcovi Friedrichovi Zanderovi.

Solárna (svetelná, fotónová) plachta je zariadenie, ktoré využíva tlak slnečného svetla alebo lasera na zrkadlovú plochu na pohon kozmickej lode.
V roku 1985 navrhol americký fyzik Robert Forward návrh medzihviezdnej sondy urýchľovanej energiou mikrovlnného žiarenia. Projekt počítal s tým, že k najbližším hviezdam sa sonda dostane za 21 rokov.

Na XXXVI. medzinárodnom astronomickom kongrese bol navrhnutý projekt laserovej hviezdnej lode, ktorej pohyb zabezpečuje energia optických laserov umiestnených na obežnej dráhe okolo Merkúra. Podľa výpočtov by cesta hviezdnej lode tohto dizajnu k hviezde epsilon Eridani (10,8 svetelných rokov) a späť trvala 51 rokov.

„Je nepravdepodobné, že na základe údajov získaných z ciest v našej slnečnej sústave budeme schopní urobiť významný pokrok v pochopení sveta, v ktorom žijeme. Myšlienka sa prirodzene obracia ku hviezdam. Koniec koncov, skôr sa pochopilo, že lety v blízkosti Zeme, lety na iné planéty našej slnečnej sústavy nie sú konečným cieľom. Zdalo sa, že vydláždilo cestu ku hviezdam Hlavná úloha».

Tieto slová nepatria spisovateľovi sci-fi, ale dizajnérovi. vesmírne lode a kozmonaut Konstantin Feoktistov. Podľa vedca sa nič mimoriadne nové v slnečnej sústave nenájde. A to aj napriek tomu, že osoba doteraz dosiahla iba Mesiac ...


Mimo slnečnej sústavy sa však tlak slnečného žiarenia priblíži k nule. Preto existuje projekt na rozptýlenie solárnej plachetnice s laserovými inštaláciami z nejakého asteroidu.

Toto všetko je zatiaľ len teória, no už sa robia prvé kroky.

V roku 1993 ďalej ruská loď Po prvý raz Progress M-15 v rámci projektu Znamya-2 nasadil 20 metrov širokú solárnu plachtu. Keď sa Progress pripojil k stanici Mir, jeho posádka nainštalovala na palubu Progress jednotku na rozmiestnenie reflektorov. V dôsledku toho reflektor vytvoril svetlý bod široký 5 km, ktorý prešiel cez Európu do Ruska rýchlosťou 8 km / s. Svetelná škvrna mala svietivosť približne ekvivalentnú splnu Mesiaca.



Takže výhodou solárnej plachetnice je nedostatok paliva na palube, nevýhodou je zraniteľnosť konštrukcie plachty: v skutočnosti je to tenká fólia natiahnutá cez rám. Kde je záruka, že na ceste plachta nedostane diery od kozmických častíc?

Možnosť plachtenia môže byť vhodná na spúšťanie robotických sond, staníc a nákladných lodí, nie je však vhodná na spiatočné lety s posádkou. Existujú aj iné projekty hviezdnych lodí, ale tak či onak sa podobajú tým, ktoré sú uvedené vyššie (s rovnakými rozsiahlymi problémami).

PREKVAPENIA V MEDZIHviezdnom priestore

Zdá sa, že cestovateľov vo vesmíre čaká veľa prekvapení. Napríklad americká kozmická loď Pioneer-10, ktorá sa sotva vyklonila zo slnečnej sústavy, začala pociťovať silu neznámeho pôvodu, ktorá spôsobila slabé spomalenie. Bolo urobených veľa predpokladov, až po zatiaľ neznáme účinky zotrvačnosti alebo dokonca času. Jednoznačné vysvetlenie tohto javu zatiaľ neexistuje, uvažuje sa o rôznych hypotézach: od jednoduchých technických (napríklad reaktívna sila z úniku plynu v aparatúre) až po zavedenie nových fyzikálnych zákonov.

Ďalšie zariadenie, Voyadger-1, zaznamenalo oblasť so silným magnetickým poľom na hranici slnečnej sústavy. V ňom tlak nabitých častíc z medzihviezdneho priestoru núti pole vytvorené Slnkom zhustnúť. Zariadenie tiež zaregistrovalo:

  • zvýšenie počtu vysokoenergetických elektrónov (asi 100-krát), ktoré prenikajú do slnečnej sústavy z medzihviezdneho priestoru;
  • prudký nárast hladiny galaktického kozmického žiarenia - vysokoenergetických nabitých častíc medzihviezdneho pôvodu.
A toto je len kvapka v mori! Avšak to, čo je dnes známe o medzihviezdnom oceáne, stačí na spochybnenie samotnej možnosti surfovania po rozľahlosti vesmíru.

Priestor medzi hviezdami nie je prázdny. Všade sú zvyšky plynu, prachu, častíc. Keď sa pokúšate pohybovať rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, každý atóm, ktorý sa zrazí s loďou, bude ako častica kozmického žiarenia s vysokou energiou. Úroveň tvrdého žiarenia pri takomto bombardovaní sa neprijateľne zvýši aj pri lete k najbližším hviezdam.

A mechanický účinok častíc pri takýchto rýchlostiach je ako výbušné guľky. Podľa niektorých výpočtov bude každý centimeter ochranného štítu hviezdnej lode nepretržite vystreľovaný rýchlosťou 12 rán za minútu. Je jasné, že takýto náraz v priebehu niekoľkých rokov letu žiadna obrazovka nevydrží. Alebo bude musieť mať neprijateľnú hrúbku (desiatky a stovky metrov) a hmotnosť (stovky tisíc ton).



V skutočnosti bude hviezdna loď pozostávať hlavne z tejto obrazovky a paliva, čo si vyžiada niekoľko miliónov ton. Kvôli týmto okolnostiam sú lety takou rýchlosťou nemožné, najmä preto, že na ceste môžete naraziť nielen na prach, ale aj na niečo väčšie, alebo padnúť do pasce neznámeho gravitačného poľa. A potom je smrť opäť nevyhnutná. Ak je teda možné vesmírnu loď zrýchliť na subluminálnu rýchlosť, potom nedosiahne konečný cieľ – na svojej ceste narazí na príliš veľa prekážok. Medzihviezdne lety je preto možné vykonávať len pri výrazne nižších rýchlostiach. Ale potom faktor času robí tieto lety bezvýznamnými.

Ukazuje sa, že nie je možné vyriešiť problém prepravy hmotných telies na galaktické vzdialenosti rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Nemá zmysel preraziť priestor a čas mechanickou štruktúrou.

KRTKOVÁ DIERA

Vedci, snažiaci sa prekonať neúprosný čas, vymysleli, ako „prehryznúť diery“ v priestore (a čase) a „zložiť“ ho. Prišli s rôznymi hyperpriestorovými skokmi z jedného bodu vo vesmíre do druhého, pričom obchádzali medziľahlé oblasti. Teraz sa k autorom sci-fi pripojili aj vedci.

Fyzici začali hľadať extrémne stavy hmoty a exotické medzery vo vesmíre, kde sa človek môže pohybovať nadsvetelnou rýchlosťou, v rozpore s Einsteinovou teóriou relativity.



Takto vznikla myšlienka červej diery. Táto diera spája dve časti vesmíru ako vytesaný tunel spájajúci dve oddelené mestá vysoká hora... Bohužiaľ, červie diery sú možné len v absolútnom vákuu. V našom vesmíre sú tieto nory extrémne nestabilné: môžu sa jednoducho zrútiť skôr, ako sa tam dostane kozmická loď.

Efekt, ktorý objavil Holanďan Hendrik Casimir, sa však dá využiť na vytvorenie stabilných červích dier. Spočíva vo vzájomnej príťažlivosti vedenia nenabitých telies pod vplyvom kvantových oscilácií vo vákuu. Ukazuje sa, že vákuum nie je úplne prázdne, podlieha kolísaniu gravitačného poľa, v ktorom sa spontánne objavujú a zanikajú častice a mikroskopické červie diery.

Zostáva len nájsť jeden z otvorov a roztiahnuť ho a umiestniť ho medzi dve supravodivé guľôčky. Jedno ústa červej diery zostane na Zemi, zatiaľ čo druhá kozmická loď sa bude pohybovať rýchlosťou blízkou svetla k hviezde - konečnému objektu. To znamená, že vesmírna loď akoby prerazila tunel. Keď hviezdna loď dosiahne svoj cieľ, červia diera sa otvorí pre skutočné bleskovo rýchle medzihviezdne cestovanie, ktorého trvanie sa vypočíta v minútach.

BUBLINA KRIVENIA

Podobne ako teória červích dier je zakrivenie bublín. V roku 1994 mexický fyzik Miguel Alcubierre vykonal výpočty podľa Einsteinových rovníc a zistil teoretickú možnosť vlnovej deformácie priestorového kontinua. V tomto prípade sa priestor pred kozmickou loďou zmenší a zároveň sa za ňou rozšíri. Vesmírna loď je akoby umiestnená v zakrivenej bubline, ktorá sa môže pohybovať neobmedzenou rýchlosťou. Genialita myšlienky spočíva v tom, že vesmírna loď spočíva v bubline zakrivenia a zákony teórie relativity nie sú porušené. Zároveň sa pohybuje samotná zakrivená bublina, ktorá lokálne skresľuje časopriestor.

Napriek neschopnosti cestovať rýchlejšie ako svetlo, nič nebráni tomu, aby sa priestor pohyboval alebo sa šírila časopriestorová deformácia rýchlejšie ako svetlo, o čom sa predpokladá, že sa to stalo bezprostredne po Veľkom tresku počas formovania vesmíru.

Všetky tieto myšlienky zatiaľ nezapadajú do rámca. moderná veda V roku 2012 však predstavitelia NASA oznámili prípravy na experimentálny test teórie doktora Alcubierra. Ktovie, možno sa Einsteinova teória relativity raz stane súčasťou novej globálnej teórie. Veď proces poznávania je nekonečný. To znamená, že jedného dňa sa nám podarí preraziť tŕnie ku hviezdam.

Irina GROMOVÁ

Pre pozornosť čitateľov sú uvedené najrýchlejšie rakety na svete v celej histórii stvorenia.

Rýchlosť 3,8 km/s

Najrýchlejšia balistická raketa stredného doletu s maximálna rýchlosť 3,8 km za sekundu otvára rebríček najrýchlejších rakiet na svete. R-12U bola upravená verzia R-12. Raketa sa od prototypu líšila absenciou medziľahlého dna v nádrži okysličovadla a niekoľkými drobnými konštrukčnými zmenami - v bani nie je žiadne zaťaženie vetrom, čo umožnilo odľahčiť nádrže a suché časti rakety a opustiť stabilizátory. Od roku 1976 sa rakety R-12 a R-12U začali vyraďovať z prevádzky a nahrádzali ich mobilnými pozemnými systémami Pioneer. V júni 1989 boli vyradené z prevádzky a medzi 21. májom 1990 bolo na základni Lesnaja v Bielorusku zničených 149 rakiet.

Rýchlosť 5,8 km/s

Jedna z najrýchlejších amerických nosných rakiet s maximálnou rýchlosťou 5,8 km za sekundu. Ide o prvú vyvinutú medzikontinentálnu balistickú strelu prijatú Spojenými štátmi. Vyvinutý ako súčasť programu MX-1593 od roku 1951. V rokoch 1959-1964 tvorila kostru jadrového arzenálu amerického letectva, no potom bola rýchlo stiahnutá z prevádzky v súvislosti s objavením sa pokročilejšej rakety Minuteman. Slúžil ako základ pre vytvorenie rodiny kozmických nosných rakiet Atlas, ktorá je v prevádzke od roku 1959 až dodnes.

Rýchlosť 6 km/s

UGM-133 A Trojzubec II- Americký trojstupňový balistická strela, jeden z najrýchlejších na svete. Jeho maximálna rýchlosť je 6 km za sekundu. "Trident-2" sa vyvíjal od roku 1977 súbežne so zapaľovačom "Trident-1". Uvedený do prevádzky v roku 1990. Štartovacia hmotnosť je 59 ton. Max. vrhacia hmotnosť - 2,8 tony s dosahom 7800 km. Maximálny letový dosah so zníženým počtom hlavíc je 11 300 km.

Rýchlosť 6 km/s

Jedna z najrýchlejších balistických rakiet na tuhé palivo na svete, v prevádzke s Ruskom. Má minimálny dosah 8000 km, približnú rýchlosť 6 km/s. Vývoj rakety vykonával od roku 1998 Moskovský inštitút tepelného inžinierstva, ktorý sa vyvíjal v rokoch 1989-1997. pozemná raketa "Topol-M". K dnešnému dňu bolo vykonaných 24 testovacích štartov Bulava, z ktorých pätnásť bolo uznaných za úspešných (počas prvého štartu, rozloženie hmotnosti a veľkosti rakety), dve (siedma a ôsma) – čiastočne úspešné. Posledný skúšobný štart rakety sa uskutočnil 27. septembra 2016.

Rýchlosť 6,7 km/s

Minuteman LGM-30 G je jedným z najrýchlejších pozemných ICBM na svete. Jeho rýchlosť je 6,7 km za sekundu. LGM-30G Minuteman III má odhadovaný dosah 6 000 až 10 000 kilometrov v závislosti od typu hlavice. Minuteman 3 bol v prevádzke so Spojenými štátmi od roku 1970 až do súčasnosti. Je to jediná raketa v sile v Spojených štátoch. Prvý štart rakety sa uskutočnil vo februári 1961, modifikácie II a III boli vypustené v roku 1964 a 1968. Raketa váži približne 34 473 kilogramov a poháňajú ju tri motory na tuhé palivo. Plánuje sa, že raketa bude v prevádzke do roku 2020.

Rýchlosť 7 km/s

Najrýchlejšia protiraketová strela na svete určená na ničenie vysoko manévrovateľných cieľov a veľkých nadmorských výšok hypersonické rakety... Testy série 53T6 komplexu Amur sa začali v roku 1989. Jeho rýchlosť je 5 km za sekundu. Raketa je 12-metrový špicatý kužeľ bez vyčnievajúcich častí. Jeho telo je vyrobené z vysokopevnostných ocelí pomocou kompozitného vinutia. Konštrukcia rakety umožňuje vydržať veľké preťaženie. Interceptor začína so 100-násobným zrýchlením a je schopný zachytiť ciele letiace rýchlosťou až 7 km za sekundu.

Rýchlosť 7,3 km/s

Najvýkonnejší a najrýchlejší jadrová raketa na svete rýchlosťou 7,3 km za sekundu. Je určený predovšetkým na zničenie tých najopevnenejších veliteľské stanovištia, silá na balistické strely a leteckú základňu. Jadrové výbušniny z jednej rakety môžu zničiť Veľké mesto, veľmi veľká časť Spojených štátov. Presnosť zásahu je asi 200-250 metrov. Raketa je umiestnená v najodolnejších silách na svete. SS-18 nesie 16 plošín, z ktorých jedna je naložená návnadami. Keď idú na vysokú obežnú dráhu, všetky hlavy „Satana“ idú „v oblaku“ falošných cieľov a radary ich prakticky neidentifikujú.

Rýchlosť 7,9 km/s

Medzikontinentálna balistická strela (DF-5A) s maximálnou rýchlosťou 7,9 km/s otvára prvú trojku najrýchlejších na svete. Čínsky DF-5 ICBM vstúpil do služby v roku 1981. Dokáže niesť obrovskú 5 mt hlavicu a má dolet cez 12 000 km. DF-5 má odchýlku približne 1 km, čo znamená, že raketa má jediný cieľ – ničiť mestá. Veľkosť hlavice, priehyb a skutočnosť, že to úplná príprava spustenie trvá iba hodinu, čo znamená, že DF-5 áno trestnú zbraň navrhnutý tak, aby potrestal všetkých potenciálnych útočníkov. Verzia 5A má zvýšený dosah, zlepšenie odklonu o 300 m a schopnosť niesť viacero bojových hlavíc.

P-7 Rýchlosť 7,9 km/s

P-7- Sovietska, prvá medzikontinentálna balistická raketa, jedna z najrýchlejších na svete. Jeho maximálna rýchlosť je 7,9 km za sekundu. Vývoj a výroba prvých kópií rakety bola vykonaná v rokoch 1956-1957 podnikom OKB-1 v Moskovskom regióne. Po úspešných štartoch bol v roku 1957 použitý na vypustenie prvých umelých zemských satelitov na svete. Odvtedy sa nosné rakety rodiny R-7 aktívne používajú na spúšťanie kozmických lodí na rôzne účely a od roku 1961 sa tieto nosné rakety široko používajú pri prieskume vesmíru s ľudskou posádkou. Na základe R-7 bola vytvorená celá rodina nosných rakiet. Od roku 1957 do roku 2000 bolo vypustených viac ako 1800 nosných rakiet založených na R-7, z ktorých viac ako 97 % bolo úspešných.

Rýchlosť 7,9 km/s

RT-2PM2 "Topol-M" (15Zh65) je najrýchlejšia medzikontinentálna balistická raketa na svete s maximálnou rýchlosťou 7,9 km za sekundu. Maximálny dojazd je 11 000 km. Nesie jednu 550 kt termonukleárnu hlavicu. V banskej verzii bol uvedený do prevádzky v roku 2000. Štart metóda - malta. Udržiavací motor na tuhé palivo rakete umožňuje získať rýchlosť oveľa rýchlejšie ako predchádzajúce typy rakiet podobnej triedy, vytvorené v Rusku a Sovietskom zväze. To značne komplikuje jeho zachytenie systémami protiraketovej obrany v aktívnej fáze letu.

V boji o prekonanie „prahu kondenzácie“ museli aerodynamickí vedci upustiť od používania expandujúcej trysky. Boli vytvorené nadzvukové aerodynamické tunely zásadne nového typu. Na vstupe do takejto rúry je umiestnený valec. vysoký tlak, ktorý je od neho oddelený tenkou doskou - diafragmou. Na výstupe je potrubie spojené s vákuovou komorou, v dôsledku čoho sa v potrubí vytvára vysoké vákuum.

Ak prerazíte membránu napríklad prudkým zvýšením tlaku vo valci, prúd plynu sa rozbehne potrubím do riedeného priestoru vákuovej komory, čomu predchádza silná rázová vlna. Preto sa tieto inštalácie nazývali nárazové aerodynamické tunely.

Rovnako ako u balónového typu je čas pôsobenia šokových aerodynamických tunelov veľmi krátky, len niekoľko tisícin sekundy. Na to vykonať potrebné merania krátky čas je potrebné používať zložité vysokorýchlostné elektronické zariadenia.

Rázová vlna sa pohybuje v potrubí veľmi vysokou rýchlosťou a bez špeciálnej trysky. V aerodynamických tuneloch vytvorených v zahraničí bolo možné dosiahnuť rýchlosť prúdenia vzduchu až 5200 metrov za sekundu pri teplote samotného prúdu 20 000 stupňov. S takými vysoké teploty zvyšuje sa aj rýchlosť zvuku v plyne a oveľa viac. Preto aj napriek vysokej rýchlosti prúdenia vzduchu sa jeho prebytok nad rýchlosťou zvuku ukazuje ako zanedbateľný. Plyn sa pohybuje vysokou absolútnou rýchlosťou a nízkou rýchlosťou vzhľadom na zvuk.

Na reprodukciu vysokých nadzvukových letových rýchlostí bolo potrebné buď ešte viac zvýšiť rýchlosť prúdenia vzduchu, alebo znížiť rýchlosť zvuku v ňom, teda znížiť teplotu vzduchu. A potom si aerodynamika opäť spomenula na rozširujúcu sa dýzu: veď s jej pomocou môžete robiť oboje súčasne – zrýchľuje tok plynu a zároveň ho ochladzuje. Rozširujúca sa nadzvuková tryska sa v tomto prípade ukázala ako pištoľ, z ktorej aerodynamika zabila dve muchy jednou ranou. V šokových trubiciach s takouto dýzou bolo možné dosiahnuť rýchlosti prúdenia vzduchu 16-krát vyššie ako rýchlosť zvuku.

RÝCHLOSŤ SATELITU

Prudko zvýšte tlak vo valci tlmiča a tým prerazte membránu. rôzne cesty... Napríklad, ako sa to robí v Spojených štátoch, kde sa používa silný elektrický výboj.

Vo vstupnom potrubí je umiestnený vysokotlakový valec oddelený od zvyšku membránou. Za balónikom je umiestnená expandujúca tryska. Pred začiatkom testov sa tlak vo valci zvýšil na 35-140 atmosfér a vo vákuovej komore na výstupe z potrubia klesol na milióntinu atmosférického tlaku. Potom sa vo valci vytvoril supersilný výboj elektrického oblúka s miliónovým prúdom! Umelé blesky vo veternom tuneli prudko zvýšili tlak a teplotu plynu vo valci, membrána sa okamžite vyparila a prúd vzduchu sa vrhol do vákuovej komory.

V priebehu jednej desatiny sekundy bolo možné reprodukovať rýchlosť letu asi 52 000 kilometrov za hodinu alebo 14,4 kilometrov za sekundu! V laboratóriách sa tak podarilo prekonať prvú aj druhú kozmickú rýchlosť.

Od tohto momentu sa aerodynamické tunely stali spoľahlivým nástrojom nielen pre letectvo, ale aj pre raketovú techniku. Umožňujú riešiť množstvo problémov modernej a budúcej vesmírnej navigácie. S ich pomocou je možné testovať modely rakiet, umelých zemských satelitov a kozmických lodí, ktoré reprodukujú časť ich letu, ktorú preletia v planetárnej atmosfére.

No dosahované rýchlosti by sa mali nachádzať až na samom začiatku stupnice pomyselného vesmírneho rýchlomera. Ich vývoj je len prvým krokom k vytvoreniu nového vedného odboru – vesmírnej aerodynamiky, ktorý bol oživený potrebami rýchlo sa rozvíjajúcej raketovej techniky. A už existujú významné nové úspechy v ďalšom skúmaní vesmírnych rýchlostí.

Keďže vzduch je pri elektrickom výboji do určitej miery ionizovaný, je možné skúsiť využiť elektromagnetické polia v tej istej rázovej trubici na dodatočné zrýchlenie výslednej vzduchovej plazmy. Táto možnosť bola prakticky realizovaná v inej rázovej trubici s malým priemerom, skonštruovanej v USA, v ktorej rýchlosť rázovej vlny dosahovala 44,7 kilometrov za sekundu! O takejto rýchlosti pohybu môžu konštruktéri kozmických lodí zatiaľ len snívať.

Ďalší pokrok vo vede a technike nepochybne otvorí širšie možnosti pre aerodynamiku budúcnosti. Už teraz sa v aerodynamických laboratóriách začínajú využívať moderné fyzikálne inštalácie, napríklad inštalácie s vysokorýchlostnými plazmovými dýzami. Na reprodukciu letu fotonických rakiet v medzihviezdnom riedkom prostredí a na štúdium prechodu kozmických lodí cez akumuláciu medzihviezdneho plynu bude potrebné využiť výdobytky technológie urýchľovania jadrových častíc.

A samozrejme, dlho predtým, ako prvé hviezdne lode opustia hranice, ich miniatúrne kópie viac ako raz zažijú vo veterných tuneloch všetky útrapy dlhej cesty ku hviezdam.

P. S. Čo si ešte myslia britskí vedci: však vesmírna rýchlosť sa deje nielen vo vedeckých laboratóriách. Takže, napríklad, ak máte záujem o vytvorenie stránok v Saratove - http://galsweb.ru/, potom tu budú vytvorené pre vás skutočne kozmickou rýchlosťou.

Dnes sa vesmírne cestovanie nevzťahuje na fantastické príbehy, ale, bohužiaľ, moderná vesmírna loď je stále veľmi odlišná od tých, ktoré sú zobrazené vo filmoch.

Tento článok je určený pre osoby staršie ako 18 rokov.

Máš už 18 rokov?

Kozmické lode Ruska a

Vesmírne lode budúcnosti

Vesmírna loď: čo to je

zapnuté

Vesmírna loď, ako to funguje?

Hmotnosť moderných kozmických lodí priamo súvisí s tým, ako vysoko lietajú. Hlavnou úlohou kozmických lodí s ľudskou posádkou je bezpečnosť.

Pristávací modul Sojuz sa stal prvou vesmírnou sériou Sovietsky zväz... V tomto období prebiehali medzi ZSSR a USA preteky v zbrojení. Ak porovnáme veľkosť a prístup k problematike výstavby, tak vedenie ZSSR urobilo všetko pre to, aby čo najskôr dobylo vesmír. Je jasné, prečo sa dnes podobné zariadenia nestavajú. Je nepravdepodobné, že by sa niekto zaviazal stavať podľa schémy, v ktorej nie je osobný priestor pre astronautov. Moderné kozmické lode sú vybavené tak oddychovými miestnosťami pre posádku, ako aj zostupovou kapsulou, ktorej hlavnou úlohou je, aby bola v čase pristátia čo najmäkšia.

Prvá vesmírna loď: história stvorenia

Ciolkovskij je právom považovaný za otca kozmonautiky. Na základe svojho učenia Goddrad zostrojil raketový motor.

Vedci, ktorí pracovali v Sovietskom zväze, boli prví, ktorí navrhli a vypustili umelý satelit. Stali sa tiež prvými, ktorí vynašli možnosť vypustiť živého tvora do vesmíru. Štáty uznávajú, že Únia bola prvá, ktorá vytvorila lietadla schopný ísť do vesmíru s človekom. Kráľovná je právom označovaná za otca raketovej techniky, ktorý sa zapísal do histórie ako ten, kto prišiel na to, ako prekonať gravitáciu a dokázal vytvoriť prvú kozmickú loď s ľudskou posádkou. Dnes už aj deti vedia, v ktorom roku bola spustená prvá loď s osobou na palube, ale len málokto si pamätá Koroljovov príspevok k tomuto procesu.

Posádka a jej bezpečnosť počas letu

Hlavnou úlohou je dnes bezpečnosť posádky, pretože veľa času trávi v letovej výške. Pri konštrukcii lietadla je dôležité, z akého kovu je vyrobené. Používa sa v raketovej technike nasledujúce typy kovy:

  1. Hliník - umožňuje výrazne zväčšiť veľkosť kozmickej lode, pretože je ľahká.
  2. Železo - dokonale sa vyrovná so všetkými nákladmi na trupe lode.
  3. Meď - má vysokú tepelnú vodivosť.
  4. Striebro - Spoľahlivo spája meď a oceľ.
  5. Nádrže na kvapalný kyslík a vodík sú vyrobené zo zliatin titánu.

Moderný systém podpory života vám umožňuje vytvoriť pre človeka známu atmosféru. Mnoho chlapcov ich vidí lietať vo vesmíre, pričom zabúdajú na veľmi veľké preťaženie astronauta pri štarte.

Najväčšia vesmírna loď na svete

Medzi bojovými loďami sú veľmi obľúbené stíhačky a stíhačky. Moderná nákladná loď má nasledujúcu klasifikáciu:

  1. Sonda je výskumná loď.
  2. Kapsula je nákladný priestor na doručenie alebo záchranné operácie posádky.
  3. Modul je vynesený na obežnú dráhu bezpilotným prostriedkom. Moderné moduly sú rozdelené do 3 kategórií.
  4. Raketa. Prototypom pre vytvorenie bol vojenský vývoj.
  5. Raketoplán je opakovane použiteľná konštrukcia na dodanie požadovaného nákladu.
  6. Stanice sú najväčšie vesmírne lode. Dnes sú vo vesmíre nielen Rusi, ale aj Francúzi, Číňania a ďalší.

Buran – vesmírna loď, ktorá sa zapísala do histórie

Prvá kozmická loď, ktorá vstúpila do vesmíru, bola Vostok. Potom, čo Federácia raketového inžinierstva ZSSR začala s výrobou lodí Sojuz. Oveľa neskôr sa začali vyrábať Clippers a Rusko. Federácia do všetkých týchto pilotovaných projektov vkladá veľké nádeje.

V roku 1960 kozmická loď Vostok svojím letom dokázala možnosť pilotovaného vesmírneho výstupu. 12. apríla 1961 urobil Vostok 1 revolúciu okolo Zeme. Ale otázka, kto z nejakého dôvodu lietal na lodi Vostok 1, spôsobuje ťažkosti. Možno faktom je, že jednoducho nevieme, že Gagarin urobil svoj prvý let na tejto lodi? V tom istom roku sa na obežnú dráhu prvýkrát dostala kozmická loď Vostok 2, na ktorej boli naraz dvaja kozmonauti, z ktorých jeden išiel mimo kozmickú loď. Bol to pokrok. A už v roku 1965 mohol vstúpiť Voskhod 2 otvorený priestor... Príbeh lode Sunrise 2 bol sfilmovaný.

Vostok 3 vytvoril nový svetový rekord v čase, ktorý kozmická loď strávi vo vesmíre. Posledná loď v sérii bola Vostok 6.

Americký raketoplán série Apollo otvoril nové obzory. V roku 1968 Apollo 11 ako prvé pristálo na Mesiaci. Dnes existuje niekoľko projektov na vývoj kozmických lietadiel budúcnosti, ako napríklad Hermes a Columbus.

Salute je séria medziorbitálnych vesmírnych staníc Sovietskeho zväzu. Salute 7 je známy tým, že je zničený.

Ďalšou kozmickou loďou, ktorej história je zaujímavá, bola Buran, mimochodom, zaujímalo by ma, kde je teraz. V roku 1988 uskutočnil svoj prvý a posledný let. Po opakovanej demontáži a prevoze sa Buranova dráha pohybu stratila. Známe posledné miesto kozmickej lode Buranv Soči, práce na nej boli zastavené. Búrka okolo tohto projektu však ešte neutíchla, a ďalší osud opustený projekt Buran mnohých zaujíma. A v Moskve bol v modeli kozmickej lode Buran na VDNKh vytvorený interaktívny muzeálny komplex.

Gemini je séria lodí amerických dizajnérov. Nahradil projekt Merkúr a bol schopný vytvoriť špirálu na obežnej dráhe.

Americké lode s názvom Space Shuttle sa stali akýmsi raketoplánom, ktorý uskutočnil viac ako 100 letov medzi objektmi. Druhým raketoplánom bol Challenger.

Človek sa nemôže zaujímať o históriu planéty Nibiru, ktorá je uznávaná ako dozorná loď. Nibiru sa už dvakrát priblížil k nebezpečnej vzdialenosti k Zemi, ale v oboch prípadoch sa zrážke vyhla.

Dragon je kozmická loď, ktorá mala v roku 2018 letieť k planéte Mars. V roku 2014 federácia, cit technické údaje a stav lode Dragon, oneskorený štart. Nie je to tak dávno, čo sa stala ďalšia udalosť: spoločnosť Boeing urobila vyhlásenie, že tiež začala s vývojom na vytvorenie roveru.

Prvý v histórii opakovane použiteľná loď prístroj s názvom Zarya sa mal stať univerzálnym. Zarya je prvým vývojom opakovane použiteľnej transportnej lode, do ktorej federácia vkladala veľmi veľké nádeje.

Možnosť využitia jadrových zariadení vo vesmíre sa považuje za prelomovú. Pre tieto účely sa začali práce na dopravno-energetickom module. Paralelne prebieha vývoj projektu Prometheus – kompaktného jadrového reaktora pre rakety a kozmické lode.

Čínska kozmická loď Shenzhou 11 odštartovala v roku 2016 s dvoma astronautmi, ktorí mali stráviť vo vesmíre 33 dní.

Rýchlosť kozmickej lode (km/h)

Za minimálnu rýchlosť, s ktorou môžete vstúpiť na obežnú dráhu okolo Zeme, sa považuje 8 km/s. Dnes už nie je potrebné vyvíjať najrýchlejšiu loď na svete, keďže sme na samom začiatku vesmíru. Koniec koncov, maximálna výška, ktorú by sme mohli dosiahnuť vo vesmíre, je len 500 km. Rekord najrýchlejšieho pohybu vo vesmíre bol stanovený v roku 1969 a doteraz sa ho nepodarilo prekonať. Na kozmickej lodi Apollo 10 sa traja kozmonauti, ktorí boli na obežnej dráhe Mesiaca, vrátili domov. Kapsule, ktorá ich mala dopraviť z letu, sa podarilo dosiahnuť rýchlosť 39,897 km/h. Pre porovnanie sa pozrime, akou rýchlosťou letí vesmírna stanica. Maximum dokáže vyvinúť až 27 600 km/h.

Opustené vesmírne lode

Dnes je pre chátrajúce vesmírne lode vytvorený cintorín v tichom oceáne, kde môžu desiatky opustených vesmírnych lodí nájsť svoje posledné útočisko. Katastrofy vesmírnych lodí

Vo vesmíre dochádza ku katastrofám, ktoré si často vyberajú životy. Najbežnejšie, napodiv, sú nehody, ku ktorým dochádza v dôsledku kolízií s vesmírnym odpadom. Pri kolízii sa obežná dráha objektu posunie a spôsobí haváriu a poškodenie, ktoré často spôsobí výbuch. Najznámejšou katastrofou je smrť človeka Americká loď Challenger.

Jadrový motor pre vesmírne lode 2017

Dnes vedci pracujú na projektoch na vytvorenie atómového elektromotora. Tento vývoj zahŕňa dobývanie vesmíru pomocou fotónových motorov. Ruskí vedci plánujú v blízkej budúcnosti začať testovať termonukleárny motor.

Kozmické lode Ruska a USA

V rokoch sa objavil rýchly záujem o vesmír Studená vojna medzi ZSSR a USA. Americkí vedci spoznali vo svojich ruských kolegoch dôstojných súperov. Sovietska raketová technika sa naďalej rozvíjala a po rozpade štátu sa jej nástupcom stalo Rusko. Samozrejme, vesmírne lode, na ktorých ruskí kozmonauti lietajú, sa od prvých lodí výrazne líšia. Navyše, dnes, vďaka úspešnému vývoju amerických vedcov, sa kozmické lode stali opakovane použiteľnými.

Vesmírne lode budúcnosti

Dnes čoraz väčší záujem vzbudzujú projekty, vďaka ktorým bude ľudstvo schopné absolvovať dlhšie cesty. Moderný vývoj už pripravuje lode na medzihviezdne expedície.

Miesto, kde štartujú vesmírne lode

Vidieť na vlastné oči štart vesmírnej lode na štarte je snom mnohých. Možno je to spôsobené tým, že prvé spustenie nie vždy vedie k požadovanému výsledku. Ale vďaka internetu môžeme vidieť, ako loď vzlieta. Vzhľadom na to, že pozorovatelia štartu kozmickej lode s ľudskou posádkou musia byť dostatočne ďaleko, vieme si predstaviť, že sme na mieste štartu.

Vesmírna loď: ako to vyzerá vo vnútri?

Dnes si vďaka múzejným exponátom môžeme osobne prezrieť zariadenie takých lodí, akými sú Sojuz. Samozrejme, zvnútra boli prvé lode veľmi jednoduché. Interiér modernejších možností je navrhnutý v upokojujúcich farbách. Zariadenie akejkoľvek kozmickej lode nás nevyhnutne desí množstvom pák a tlačidiel. A to dodáva hrdosť tým, ktorí si dokázali zapamätať, ako je loď usporiadaná, a navyše sa naučili, ako ju ovládať.

Na akých vesmírnych lodiach teraz lietajú?

Nové vesmírne lode podľa seba vzhľad potvrdiť, že fikcia sa stala realitou. Dnes vás už neprekvapí, že dokovanie vesmírnych lodí je realitou. A len málo ľudí si pamätá, že prvé takéto dokovanie na svete sa uskutočnilo v roku 1967 ...