Du hành vũ trụ. Bước qua vực thẳm
Con trai và con gái của hành tinh xanh
Bay lên, phá vỡ sự bình yên của các vì sao.
Thiết lập một con đường đến không gian giữa các vì sao
Đối với vệ tinh, tên lửa, trạm khoa học.
***
Một anh chàng người Nga đã bay trong một tên lửa,
Tôi đã nhìn thấy toàn bộ trái đất từ trên cao.
Gagarin là người đầu tiên vào không gian.
Bạn sẽ được bao nhiêu điểm?
Năm 1973, một nhóm làm việc của Hiệp hội Liên hành tinh Anh bắt đầu thiết kế sự xuất hiện của một tàu vũ trụ giữa các vì sao có khả năng di chuyển 6 năm ánh sáng ở chế độ không người lái và tiến hành một nghiên cứu ngắn về vùng lân cận của ngôi sao Barnard.
Sự khác biệt cơ bản giữa dự án của Anh và các tác phẩm khoa học viễn tưởng là điều kiện thiết kế ban đầu: trong công việc của họ, các nhà khoa học Anh hoàn toàn dựa vào các công nghệ thực tế hoặc công nghệ của tương lai gần, sự xuất hiện sắp xảy ra của chúng là điều không thể nghi ngờ. Khả năng "phản trọng lực", "dịch chuyển tức thời" và "động cơ chuyển động nhanh" chưa được biết đến đã bị bác bỏ vì những ý tưởng kỳ lạ và rõ ràng là không khả thi.
Theo các điều khoản của dự án, các nhà phát triển đã phải từ bỏ ngay cả "công cụ photon" phổ biến lúc bấy giờ. Bất chấp khả năng lý thuyết về sự tồn tại của phản ứng hủy diệt chất, ngay cả những nhà vật lý táo bạo nhất thường xuyên thử nghiệm với cannabinoids gây ảo giác cũng không thể giải thích cách đưa vào thực tế việc lưu trữ "phản vật chất" và cách thu thập năng lượng được giải phóng.
Dự án được đặt tên tượng trưng là "Daedalus" - để vinh danh người anh hùng trong thần thoại Hy Lạp cùng tên, người đã bay được trên biển, trái ngược với Icarus, người đã bay quá cao.
Tàu liên sao tự động Daedalus có thiết kế hai tầng
Ý nghĩa của dự án Daedalus:
Bằng chứng về khả năng tạo ra tàu vũ trụ không người lái của Nhân loại để khám phá các hệ sao gần Mặt trời nhất.
Mặt kỹ thuật của dự án:
Một nghiên cứu về quỹ đạo bay của hệ thống sao Barnard (một sao lùn đỏ thuộc lớp quang phổ M5V ở khoảng cách 5,91 năm ánh sáng, một trong những ngôi sao gần Mặt trời nhất và đồng thời là ngôi sao “nhanh nhất” trong bầu trời trái đất Thành phần vuông góc của vận tốc của ngôi sao với hướng nhìn của người quan sát trên trái đất là 90 km / s, cùng với khoảng cách tương đối “gần”, biến “Barnard bay” thành một “sao chổi” thực sự) . Việc lựa chọn mục tiêu được xác định bởi lý thuyết về sự tồn tại của một hệ hành tinh gần ngôi sao của Barnard (lý thuyết này sau đó đã bị bác bỏ). Ở thời đại của chúng ta, “mục tiêu tham chiếu” là ngôi sao Proxima Centauri gần Mặt trời nhất (khoảng cách 4,22 năm ánh sáng).
Chuyển động của Ngôi sao Barnard trong bầu trời của Trái đất
Điều kiện dự án:
Phi thuyền không người lái. Chỉ những công nghệ thực tế của tương lai gần. Thời gian bay tối đa đến ngôi sao là 49 năm! Theo các điều khoản của dự án Daedalus, những người tạo ra con tàu giữa các vì sao lẽ ra phải có cơ hội biết kết quả của sứ mệnh trong suốt cuộc đời của họ. Nói cách khác, để đến được Ngôi sao của Barnard sau 49 năm, một phi thuyền sẽ cần tốc độ bay bằng khoảng 0,1 tốc độ ánh sáng.
Dữ liệu nguồn:
Các nhà khoa học Anh đã có một "bộ" khá ấn tượng về tất cả các thành tựu hiện đại của nền văn minh Nhân loại: công nghệ hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch không kiểm soát, tia laser, vật lý plasma, phóng tàu vũ trụ có người lái vào quỹ đạo gần Trái đất, công nghệ lắp ghép và lắp ráp các vật thể kích thước lớn ngoài vũ trụ , hệ thống thông tin liên lạc trong không gian tầm xa, vi điện tử, tự động hóa và cơ khí chính xác. Thế này đã đủ "sờ tận tay" các sao chưa?
Cách đây không xa - một trạm dừng taxi
Tràn ngập những giấc mơ ngọt ngào và niềm tự hào về những thành tựu của Tâm trí con người, người đọc đã chạy đi mua vé trên một con tàu giữa các vì sao. Than ôi, niềm vui của anh là quá sớm. Vũ trụ đã chuẩn bị sẵn phản ứng đáng sợ của nó đối với những nỗ lực thảm hại của con người để tiếp cận những ngôi sao gần nhất.
Nếu bạn giảm kích thước của một ngôi sao như Mặt trời xuống bằng kích thước của một quả bóng tennis, thì toàn bộ hệ mặt trời sẽ nằm gọn trong Quảng trường Đỏ. Kích thước của Trái đất, trong trường hợp này, nói chung sẽ được giảm xuống kích thước của một hạt cát.
Đồng thời, "quả bóng quần vợt" gần nhất (Proxima Centauri) sẽ nằm ở giữa Alexanderplatz ở Berlin, và xa hơn một chút là Ngôi sao của Barnard - ở Rạp xiếc Piccadilly ở London!
Vị trí của Du hành 1 vào ngày 8 tháng 2012 năm 17. Khoảng cách XNUMX giờ ánh sáng từ Mặt trời.
Khoảng cách khủng khiếp gây nghi ngờ về chính ý tưởng du hành giữa các vì sao. Trạm tự động Du hành 1, ra mắt năm 1977, mất 35 năm để vượt qua hệ mặt trời (tàu thăm dò đã vượt qua nó vào ngày 25 tháng 2012 năm 35 - vào ngày đó, tiếng vang cuối cùng của "gió mặt trời" tan chảy sau đuôi nhà ga , đồng thời cường độ bức xạ thiên hà tăng mạnh). Phải mất XNUMX năm cho chuyến bay Quảng trường Đỏ. Du hành sẽ mất bao lâu để bay "từ Moscow đến London"?
Có hàng tỷ tỷ km vực thẳm đen xung quanh chúng ta - liệu chúng ta có cơ hội bay tới ngôi sao gần nhất trong ít nhất nửa thế kỷ Trái đất không?
Tôi sẽ gửi một con tàu cho bạn ...
Không ai nghi ngờ gì về việc Daedalus sẽ có kích thước khủng khiếp - chỉ riêng "trọng tải" đã có thể lên tới hàng trăm tấn. Ngoài các thiết bị vật lý thiên văn tương đối nhẹ, máy dò và camera truyền hình, trên tàu còn cần có một khoang điều khiển khá lớn cho các hệ thống tàu, trung tâm máy tính và quan trọng nhất là hệ thống liên lạc với Trái đất.
Kính viễn vọng vô tuyến hiện đại có độ nhạy đáng kinh ngạc: Máy phát của Du hành 1 ở 124 đơn vị thiên văn (124 lần so với Trái đất đến Mặt trời) có công suất chỉ 23 watt - ít hơn bóng đèn trong tủ lạnh của bạn. Đáng ngạc nhiên, điều này đủ để đảm bảo liên lạc không bị gián đoạn với thiết bị ở khoảng cách 18,5 tỷ km! (điều kiện tiên quyết - vị trí của Du hành trong không gian được biết với độ chính xác 200 mét)
Ngôi sao của Barnard cách Mặt trời 5,96 năm ánh sáng, xa hơn 3000 lần so với Du hành. Rõ ràng, trong trường hợp này, một thiết bị đánh chặn 23 watt là không thể thiếu - một khoảng cách đáng kinh ngạc và một sai số đáng kể trong việc xác định vị trí của một phi thuyền sao trong không gian sẽ yêu cầu công suất bức xạ hàng trăm kilowatt. Với tất cả các yêu cầu tiếp theo đối với kích thước của ăng-ten.
Các nhà khoa học Anh đã đặt tên cho một con số rất rõ ràng: trọng tải của phi thuyền Daedalus (khối lượng của khoang điều khiển, dụng cụ khoa học và hệ thống thông tin liên lạc) sẽ vào khoảng 450 tấn. Để so sánh, khối lượng của Trạm vũ trụ quốc tế ngày nay đã vượt quá 417 tấn.
Khối lượng trọng tải cần thiết cho một phi thuyền nằm trong giới hạn thực tế. Ngoài ra, với sự tiến bộ của vi điện tử và công nghệ vũ trụ trong 40 năm qua, con số này có thể giảm đi phần nào.
Động cơ và nhiên liệu. Mức tiêu thụ năng lượng cực lớn của việc du hành giữa các vì sao đang trở thành rào cản chính đối với những chuyến thám hiểm như vậy.
Các nhà khoa học Anh tuân thủ một logic đơn giản: Phương pháp thu năng lượng nào đã biết có năng suất cao nhất? Câu trả lời là rõ ràng - phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Ngày nay chúng ta có thể tạo ra một "lò phản ứng nhiệt hạch" ổn định không? Than ôi, không, mọi nỗ lực tạo ra một "hạt nhân điều khiển nhiệt" đều thất bại. Phần kết luận? Bạn phải sử dụng một phản ứng bùng nổ. Tàu vũ trụ Daedalus biến thành "quả nổ" với động cơ tên lửa nhiệt hạch xung.
Về lý thuyết, nguyên tắc hoạt động rất đơn giản: các "mục tiêu" từ hỗn hợp đơteri và heli-3 đông lạnh được đưa vào buồng làm việc. "Mục tiêu" được đốt nóng bởi một xung laze - một vụ nổ nhiệt hạch nhỏ xảy ra sau đó - và, thì đấy, giải phóng năng lượng để tăng tốc con tàu!
Tính toán cho thấy rằng để Daedalus tăng tốc hiệu quả, cần phải tạo ra 250 vụ nổ mỗi giây - do đó, các mục tiêu phải được đưa vào buồng đốt của động cơ nhiệt hạch xung với tốc độ 10 km / s!
Đây đã là tưởng tượng thuần túy - trên thực tế, không có một mẫu động cơ nhiệt hạch xung nào khả thi. Hơn nữa, đặc điểm độc đáo của động cơ và yêu cầu cao về độ tin cậy của nó (động cơ phi thuyền phải hoạt động liên tục trong 4 năm) khiến việc nói về phi thuyền trở nên vô nghĩa. câu chuyện.
Mặt khác, không có một yếu tố nào trong thiết kế động cơ nhiệt hạch xung chưa được thử nghiệm trong thực tế - solenoids siêu dẫn, laser công suất cao, súng điện tử ... tất cả những thứ này đã được ngành công nghiệp làm chủ từ lâu và thường xuyên đưa vào sản xuất hàng loạt. Chúng tôi có một lý thuyết được phát triển tốt và những phát triển thực tế phong phú trong lĩnh vực vật lý plasma - vấn đề chỉ là tạo ra một động cơ xung dựa trên các hệ thống này.
Khối lượng ước tính của cấu trúc phi thuyền (động cơ, xe tăng, giàn chịu lực) - 6170 tấn, không bao gồm nhiên liệu. Về nguyên tắc, con số nghe có vẻ thực tế. Không có lũy thừa phần mười và vô số số không. Sẽ “chỉ” 44 lần phóng tên lửa Saturn-5 hùng mạnh (trọng tải 140 tấn với trọng lượng phóng 3000 tấn) để đưa một số cấu trúc kim loại như vậy lên quỹ đạo thấp của Trái đất.
Xe phóng siêu trường hạng H-1, trọng lượng phóng 2735...2950 tấn
Cho đến nay, những con số này về mặt lý thuyết phù hợp với khả năng của ngành công nghiệp hiện đại, mặc dù chúng đòi hỏi một số sự phát triển của công nghệ hiện đại. Đã đến lúc đặt câu hỏi chính: khối lượng nhiên liệu cần thiết để tăng tốc phi thuyền lên 0,1 tốc độ ánh sáng là bao nhiêu? Câu trả lời nghe có vẻ đáng sợ, đồng thời, khuyến khích - 50 tấn nhiên liệu hạt nhân. Mặc dù con số này dường như không thể xảy ra, nhưng đây “chỉ” là một nửa lượng dịch chuyển của một tàu sân bay hạt nhân của Mỹ. Một điều nữa là ngành du hành vũ trụ hiện đại vẫn chưa sẵn sàng làm việc với những cấu trúc cồng kềnh như vậy.
Nhưng vấn đề chính lại khác: thành phần nhiên liệu chính cho động cơ nhiệt hạch xung là đồng vị hiếm và đắt tiền Helium-3. Khối lượng sản xuất helium-3 hiện tại không vượt quá 500 kg mỗi năm. Đồng thời, 30 tấn chất cụ thể này sẽ cần được đổ vào các bể chứa Daedalus.
Nhận xét là không cần thiết - không thể tìm thấy một lượng helium-3 như vậy trên Trái đất. “Các nhà khoa học người Anh” (lần này bạn có thể xứng đáng dùng cụm từ này trong dấu ngoặc kép) đã đề xuất xây dựng “Daedalus” trên quỹ đạo của Sao Mộc và tiếp nhiên liệu cho nó ở đó, chiết xuất nhiên liệu từ lớp mây phía trên của hành tinh khổng lồ.
Chủ nghĩa vị lai thuần túy, nhân lên bởi sự phi lý.
Bất chấp bức tranh tổng thể đáng thất vọng, dự án Daedalus cho thấy kiến thức khoa học hiện có là đủ để gửi một đoàn thám hiểm tới những ngôi sao gần nhất. Vấn đề nằm ở quy mô công việc - chúng tôi có các mẫu "Tokamaks", nam châm điện siêu dẫn, bộ điều hòa nhiệt độ và bình Dewar đang hoạt động trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng, nhưng chúng tôi hoàn toàn không biết các bản sao phóng đại nặng hàng trăm tấn của chúng sẽ hoạt động như thế nào. Làm thế nào để giữ cho những cấu trúc tuyệt vời này hoạt động liên tục trong nhiều năm tới - tất cả những điều này trong điều kiện khắc nghiệt của không gian vũ trụ mà không có bất kỳ khả năng sửa chữa và bảo trì nào của con người.
Làm việc về sự xuất hiện của phi thuyền Daedalus, các nhà khoa học phải đối mặt với nhiều vấn đề nhỏ nhưng không kém phần quan trọng. Ngoài những nghi ngờ đã đề cập về độ tin cậy của động cơ nhiệt hạch xung, những người tạo ra con tàu giữa các vì sao phải đối mặt với vấn đề cân bằng con tàu khổng lồ, khả năng tăng tốc và định hướng chính xác của nó trong không gian. Cũng có những khoảnh khắc tích cực - trong 40 năm đã trôi qua kể từ khi bắt đầu làm việc trong dự án Daedalus, vấn đề với hệ thống máy tính kỹ thuật số trên tàu đã được giải quyết thành công. Tiến bộ to lớn trong vi điện tử, công nghệ nano, sự xuất hiện của các chất có đặc điểm độc đáo - tất cả những điều này đã đơn giản hóa đáng kể các điều kiện để tạo ra một con tàu vũ trụ. Ngoài ra, vấn đề liên lạc trong không gian sâu đã được giải quyết thành công.
Nhưng cho đến nay vẫn chưa có giải pháp nào được tìm ra cho vấn đề cổ điển - sự an toàn của một chuyến thám hiểm giữa các vì sao. Với tốc độ bằng 0,1 tốc độ ánh sáng, bất kỳ hạt bụi nào cũng trở thành chướng ngại vật nguy hiểm cho con tàu và một thiên thạch nhỏ có kích thước bằng ổ đĩa flash có thể là dấu chấm hết cho toàn bộ chuyến thám hiểm. Nói cách khác, con tàu có mọi cơ hội bị đốt cháy trước khi đến được mục tiêu. Về lý thuyết, hai giải pháp được đề xuất: "tuyến phòng thủ" đầu tiên là một đám mây bảo vệ gồm các hạt vi mô được giữ bởi một từ trường trước hành trình của con tàu hàng trăm km. "Tuyến phòng thủ" thứ hai là một lá chắn bằng kim loại, gốm hoặc composite để đẩy lùi các mảnh thiên thạch đã phân hủy. Nếu mọi thứ ít nhiều rõ ràng với thiết kế của tấm khiên, thì ngay cả những người đoạt giải Nobel về vật lý cũng không biết cách đưa vào thực tế một “đám mây vi hạt bảo vệ” ở một khoảng cách đáng kể so với con tàu. Rõ ràng là với sự trợ giúp của từ trường, nhưng đây là cách chính xác ...
… Con tàu căng buồm trong khoảng không băng giá. 50 năm đã trôi qua kể từ khi anh ta rời khỏi hệ mặt trời và một con đường dài kéo dài đằng sau "Daedalus" trong sáu năm ánh sáng. Vành đai Kuiper nguy hiểm và đám mây Oort bí ẩn đã được vượt qua một cách an toàn, những thiết bị mỏng manh đã chống chọi được với các tia thiên hà và cái lạnh tàn khốc của không gian rộng mở... Điểm hẹn sắp được lên lịch với hệ thống sao Barnard... nhưng sao? cuộc gặp gỡ tình cờ này có hứa hẹn với sứ giả của Trái đất xa xôi giữa đại dương vô tận không? Những mối nguy hiểm mới từ vụ va chạm với các thiên thạch lớn? Từ trường và vành đai bức xạ chết người ở vùng lân cận của "Barnard đang chạy"? Sự bùng nổ bất ngờ của những người ủng hộ trubberans? Thời gian sẽ trả lời... "Dedalus" trong hai ngày nữa sẽ vụt qua ngôi sao và biến mất mãi mãi trong sự bao la của Vũ trụ.
Daedalus so với tòa nhà Empire State 102 tầng
Tòa nhà Empire State, một tòa nhà quan trọng ở đường chân trời của thành phố New York. Chiều cao không có ngọn tháp 381 m, chiều cao có ngọn tháp 441 m
"Dedalus" so tài với xe phóng siêu khủng Saturn V
Saturn V trên bệ phóng
tin tức