• Sağlık
• Gebelik
• Çocuklar
• İlişki
• Doğum

Diğer yıldızlara insanlı uçuş mümkün. Yıldızlararası yolculuk: boş bir hayal mi, yoksa gerçek bir olasılık mı? Ve daha da hızlı

"Warp sürücüsü" olarak adlandırılan herhangi bir şey kulağa NASA'dan çok Star Trek'e benziyor. Alcubierre warp sürücüsünün arkasındaki fikir, evrenin ışıktan hızlı yolculukla ilgili sınırlamalarının üstesinden gelmek için olası bir çözüm (veya en azından bir araştırmanın başlangıcı) olabileceğidir.

Bu fikrin temelleri oldukça basit ve NASA bunu açıklamak için koşu bandı örneğini kullanıyor. Bir kişi koşu bandında sonlu bir hızla hareket ediyor olsa da, kişinin ve koşu bandının toplam hızı, sona normal bir koşu bandında olduğundan daha yakın olacağı anlamına gelir. Bir koşu bandı tam olarak uzay-zamanda bir tür genişleme balonu içinde hareket eden bir banttır. Warp sürücüsünün önünde uzay-zaman sıkıştırılmıştır. Arkasında genişliyor. Teorik olarak bu, motorun yolcuları ışık hızından daha hızlı itmesine olanak tanıyor. Uzay-zamanın genişlemesiyle ilgili temel ilkelerden birinin, Evrenin Büyük Patlama'dan hemen sonra hızla genişlemesine olanak sağladığına inanılıyor. Teorik olarak bu fikir oldukça uygulanabilir olmalıdır.

Dünya'da İnternet olmaması ve Google Haritalar'ı akıllı telefonunuza indirememeniz çok kötü. Onsuz yıldızlararası uçuşlar sırasında durum daha da kötü olacak. Uzaya çıkmak sadece ilk adım; bilim insanları, insanlı ve insansız sondalarımızın Dünya'ya mesaj iletmesi gerektiğinde ne yapacaklarını şimdiden merak etmeye başlıyorlar.

2008 yılında NASA, İnternet'in yıldızlararası versiyonunun ilk başarılı testlerini gerçekleştirdi. Proje, NASA'nın Jet Propulsion Laboratory (JPL) ile Google arasındaki ortaklığın bir parçası olarak 1998 yılında başladı. On yıl sonra ortaklar, görüntüleri 30 milyon kilometre uzaklıktaki bir uzay aracına göndermelerine olanak tanıyan Kesintiye Dayanıklı Ağ (DTN) sistemine sahip oldu.

Teknolojinin iletimlerdeki uzun gecikmeler ve kesintilerle başa çıkabilmesi gerekiyor, böylece sinyal 20 dakika boyunca kesintiye uğrasa bile iletime devam edebiliyor. Güneş patlamaları ve güneş fırtınalarından, veri yolunda bulunabilecek sinir bozucu gezegenlere kadar her şeyin içinden, arasından veya içinden hiçbir bilgi kaybetmeden geçebilir.

Karasal internetimizin kurucularından ve yıldızlararası internetin öncülerinden biri olan Vint Cerf'e göre DTN sistemi, kozmik ölçekte uzun mesafelerde çalışması gerektiğinde geleneksel TCIP/IP protokolünün başına bela olan tüm sorunların üstesinden geliyor. DASK/IP ile Mars'ta yapılacak bir Google araması o kadar uzun sürecek ki, sorgu işlenirken sonuçlar değişecek ve çıktıda bazı bilgiler kaybolacak. DTN ile mühendisler tamamen yeni bir şey eklediler: farklı gezegenlere farklı alan adları atama ve internette hangi gezegende arama yapmak istediğinizi seçme yeteneği.

Henüz aşina olmadığımız gezegenlere seyahat etmeye ne dersiniz? Scientific American, Alpha Centauri'ye internet getirmenin çok pahalı ve zaman alıcı da olsa bir yolu olabileceğini öne sürüyor. Kendi kendini kopyalayan bir dizi von Neumann sondası fırlatılarak, yıldızlararası devre boyunca bilgi gönderebilecek uzun bir dizi aktarma istasyonu oluşturmak mümkündür. Sistemimizde doğan bir sinyal, sondalardan geçerek Alpha Centauri'ye ulaşacak ve bunun tersi de geçerli olacak. Doğru, yapımı ve fırlatılması milyarlarca dolara mal olacak birçok sondaya ihtiyaç duyulacak. Ve genel olarak, en uzak sondanın binlerce yıl boyunca yolunu kat etmesi gerektiği göz önüne alındığında, bu süre zarfında sadece teknolojilerin değil, aynı zamanda olayın toplam maliyetinin de değişeceği varsayılabilir. Acele etmeyelim.

Uzayın embriyonik kolonizasyonu

Yıldızlararası yolculuk ve genel olarak kolonileştirmeyle ilgili en büyük sorunlardan biri, bazı warp hızları olsa bile herhangi bir yere ulaşmanın ne kadar zaman aldığıdır. Bir grup yerleşimciyi varış yerlerine teslim etme görevi birçok soruna yol açıyor, bu nedenle tam kadrolu bir mürettebatla bir grup sömürgeciyi değil, geleceğin tohumları olan embriyolarla dolu bir gemiyi göndermeye yönelik teklifler doğuyor. insanlığın. Gemi varış noktasına gerekli mesafeye ulaştığında dondurulan embriyolar büyümeye başlar. Daha sonra gemide büyüyen çocuklarla birlikte ortaya çıkarlar ve nihayet hedeflerine ulaştıklarında yeni bir medeniyet kuracak tüm yeteneklere sahip olurlar.

Elbette tüm bunlar, embriyo ekimini kimin, nasıl yapacağı gibi birçok soruyu gündeme getiriyor. Robotlar insanları yetiştirebilir ama robotların yetiştirdiği insanlar nasıl olacak? Robotlar bir çocuğun büyümesi ve gelişmesi için neye ihtiyacı olduğunu anlayabilecek mi? Cezaları, ödülleri, insani duyguları anlayabilecekler mi? Ve genel olarak dondurulmuş embriyoların yüzlerce yıl bozulmadan nasıl saklanacağı ve yapay bir ortamda nasıl yetiştirileceği henüz bilinmiyor.

Bir robot bakıcının sorunlarını çözebilecek önerilen çözümlerden biri, içinde embriyoların bulunduğu bir gemi ile yetişkinlerin çocuk büyütmek zorunda kaldıklarında uyanmaya hazır olarak uyuduğu, animasyonu askıya alınmış bir geminin bir kombinasyonunu oluşturmak olacaktır. Yıllarca süren çocuk yetiştirme ve kış uykusuna dönme, teorik olarak istikrarlı bir nüfusa yol açabilir. Dikkatlice oluşturulmuş bir embriyo grubu, bir koloni kurulduktan sonra popülasyonun az çok istikrarlı bir durumda korunmasına olanak sağlayacak genetik çeşitliliği sağlayabilir. Genetik havuzu daha da çeşitlendirecek embriyoların bulunduğu bir gemiye ek bir parti de dahil edilebilir.

Von Neumann sondaları

İnşa ettiğimiz ve uzaya gönderdiğimiz her şey kaçınılmaz olarak kendi zorluklarını da beraberinde getiriyor ve milyonlarca kilometreyi yanmadan, parçalanmadan veya kaybolmadan kat edecek bir şey yapmak tamamen imkansız bir iş gibi görünüyor. Ancak bu sorunun çözümü onlarca yıl önce bulunmuş olabilir. 1940'larda fizikçi John von Neumann, kendini yeniden üretecek mekanik teknolojiyi önerdi ve fikrinin yıldızlararası yolculukla hiçbir ilgisi olmamasına rağmen, kaçınılmaz olarak buna yol açtı. Sonuç olarak von Neumann sondaları teorik olarak geniş yıldızlararası bölgeleri keşfetmek için kullanılabilir. Bazı araştırmacılara göre tüm bunların ilk önce bize geldiği fikri sadece abartılı değil, aynı zamanda ihtimal dışı da.

Edinburgh Üniversitesi'nden bilim adamları, Uluslararası Astrobiyoloji Dergisi'nde yalnızca kendi ihtiyaçları için böyle bir teknoloji yaratma olasılığını değil, aynı zamanda birisinin bunu zaten yapmış olma olasılığını da araştıran bir makale yayınladılar. Bilim insanları, bir aracın farklı itiş modları kullanarak ne kadar uzağa gidebileceğini gösteren önceki hesaplamalara dayanarak, bu denklemin kendini kopyalayan araç ve sondalara uygulandığında nasıl değişeceğini inceledi.

Bilim adamlarının hesaplamaları, küçük sondalar oluşturmak için enkaz ve diğer uzay malzemelerini kullanabilecek, kendi kendini kopyalayan sondalar etrafında yoğunlaşıyordu. Ebeveyn ve kız sondalar o kadar hızlı çoğalacak ki, yalnızca 10 milyon yıl içinde tüm galaksiyi kaplayacaklar ve bu da eğer ışık hızının %10'u kadar bir hızla seyahat ediyor olsalardı. Ancak bu, bir noktada benzer sondalar tarafından ziyaret edilmemiz gerektiği anlamına gelir. Bunları görmediğimiz için uygun bir açıklama bulunabilir: Ya teknolojik olarak nereye bakacağımızı bilecek kadar gelişmiş değiliz ya da.

Kara delikli sapan

Bir gezegenin veya ayın yerçekimini sapan gibi ateş etmek için kullanma fikri, güneş sistemimizde bir veya iki defadan fazla benimsendi; en önemlisi, önce Satürn'den ek bir itiş alan Voyager 2 tarafından ve daha sonra Uranüs'ten sistemden çıkmak üzere. Fikir, geminin gezegenin çekim alanı boyunca hareket ederken hızını artırmasına (veya azaltmasına) izin vererek manevra yapmasını içeriyor. Bilim kurgu yazarları özellikle bu fikre bayılıyor.

Yazar Kip Thorne bir fikir öne sürdü: Böyle bir manevra, cihazın yıldızlararası yolculuğun en büyük sorunlarından biri olan yakıt tüketimini çözmesine yardımcı olabilir. Ve daha riskli bir manevra önerdi: ikili kara delikleri kullanarak hızlanma. Kritik yörüngeyi bir kara delikten diğerine geçirmek bir dakikalık yakıt yakmayı gerektirecektir. Kara deliklerin etrafında birkaç tur attıktan sonra cihaz ışığa yakın bir hız kazanacaktır. Geriye kalan tek şey, iyi nişan almak ve yıldızlara doğru bir rota belirlemek için roket itişini etkinleştirmektir.

Olası olmayan? Evet. Harika mı? Kesinlikle. Thorne, böyle bir fikirle ilgili, yörüngelerin ve zamanlamanın doğru hesaplanması gibi cihazın doğrudan en yakın gezegene, yıldıza veya başka bir cisime gönderilmesini engelleyecek pek çok sorun olduğuna dikkat çekiyor. Eve dönme konusunda da sorular ortaya çıkıyor ancak böyle bir manevraya karar verirseniz kesinlikle geri dönmeyi planlamıyorsunuz.

Böyle bir fikrin emsali zaten oluşturuldu. 2000 yılında gökbilimciler galakside saatte 9 milyon kilometre gibi inanılmaz bir hızla uçan 13 süpernova keşfettiler. Urbana-Champagne'deki Illinois Üniversitesi'ndeki bilim adamları, bu asi yıldızların, iki ayrı galaksinin yok edilmesi ve birleşmesi süreci sırasında bir çift halinde kilitlenen bir çift kara delik tarafından galaksiden fırlatıldığını keşfettiler.

Yıldız Tohumu Başlatıcısı

Kendi kendini kopyalayan sondaların bile fırlatılması söz konusu olduğunda yakıt tüketimi bir sorun haline geliyor. Bu, insanların yıldızlararası mesafelere sondaların nasıl fırlatılacağı konusunda yeni fikirler aramasını engellemedi. Eğer bugün sahip olduğumuz teknolojiyi kullanırsak, bu süreç megatonlarca enerji gerektirecektir.

Atom Mühendisliği Enstitüsü'nden Forrest Bishop, yıldızlararası sondaları fırlatmak için kabaca bir araba aküsüne eşdeğer miktarda enerji gerektiren bir yöntem geliştirdiğini söyledi. Teorik Yıldız Tohumu Fırlatıcı yaklaşık 1000 kilometre uzunluğunda olacak ve esas olarak kablolardan ve tellerden oluşacak. Uzunluğuna rağmen her şey bir kargo gemisine sığabiliyor ve 10 voltluk bir pille çalıştırılabiliyor.

Planın bir kısmı, kütlesi bir mikrogramdan biraz daha fazla olan ve yalnızca uzayda daha fazla sonda inşa etmek için gereken temel bilgileri içeren sondaların fırlatılmasını içeriyor. Bir dizi fırlatmayla bu türden milyarlarca sonda fırlatılabilir. Planın ana fikri, kendi kendini kopyalayan sondaların fırlatıldıktan sonra birbirleriyle birleşebilmesidir. Fırlatıcının kendisi, itme gücü sağlayan ters bir kuvvet yaratan süper iletken manyetik kaldırma bobinleriyle donatılacak. Bishop, sondaların yıldızlararası radyasyona ve enkaza nasıl karşı koyacağı gibi planın bazı ayrıntılarının üzerinde çalışılması gerektiğini, ancak genel inşaatın başlayabileceğini söylüyor.

Uzay yaşamına özel bitkiler

Bir yere vardığımızda yiyecek yetiştirmenin ve oksijeni yeniden üretmenin yollarına ihtiyacımız olacak. Fizikçi Freeman Dyson bunun nasıl yapılabileceğine dair bazı ilginç fikirler önerdi.

1972'de Dyson ünlü dersini Londra'daki Birkbeck College'da verdi. Daha sonra, bazı genetik manipülasyonların yardımıyla, yalnızca büyümekle kalmayıp aynı zamanda örneğin kuyruklu yıldız gibi yaşanması zor bir yüzeyde de gelişebilen ağaçlar yaratmanın mümkün olabileceğini öne sürdü. Bir ağacı ultraviyole ışığı yansıtacak ve suyu daha verimli bir şekilde koruyacak şekilde yeniden programladığınızda, ağaç yalnızca kök salıp büyümekle kalmayacak, aynı zamanda dünya standartlarıyla hayal edilemeyecek boyutlara da ulaşacaktır. Bir röportajda Dyson, gelecekte hem uzayda hem de Dünya'da siyah ağaçların olabileceğini öne sürdü. Silikon bazlı ağaçlar daha verimli olacaktır ve verimlilik uzun ömürlülüğün anahtarıdır. Dyson, bu sürecin birkaç dakika meselesi olmayacağının altını çiziyor; belki de iki yüz yıl içinde nihayet ağaçların uzayda nasıl büyüyebileceğini bulacağız.

Dyson'ın fikri o kadar da tuhaf değil. NASA'nın Gelişmiş Kavramlar Enstitüsü, geleceğin sorunlarını çözmeye adanmış bir bölümün tamamıdır ve bunların arasında Mars yüzeyinde sürdürülebilir bitkiler yetiştirme görevi de vardır. Mars'taki sera bitkileri bile aşırı koşullarda büyüyecek ve bilim insanları, bitkileri Dünya'daki en zorlu koşulların bazılarında hayatta kalabilen minik mikroskobik organizmalar olan ekstremofillerle birleştirmeye çalışmak için farklı seçenekler deniyor. Ultraviyole ışığa karşı yerleşik bir dirence sahip olan yüksek rakımlı domateslerden dünyanın en soğuk, en sıcak ve en derin köşelerinde hayatta kalan bakterilere kadar bir gün bir Mars bahçesi oluşturabiliriz. Geriye kalan tek şey tüm bu tuğlaların nasıl bir araya getirileceğini bulmak.

Yerel kaynak geri dönüşümü

Yerden uzakta yaşamak Dünya'da yeni bir trend olabilir, ancak iş uzayda aylarca süren görevlere gelince bu gerekli hale geliyor. Şu anda NASA, diğer şeylerin yanı sıra, yerel kaynak kullanımı (ISRU) konusunu incelemekle meşgul. Bir uzay gemisinde yalnızca belirli bir alan vardır ve uzayda ve diğer gezegenlerde bulunan malzemeleri kullanmaya yönelik sistemler oluşturmak, özellikle varış noktası teslimatın çok zor olacağı bir yer olduğunda, herhangi bir uzun vadeli kolonizasyon veya seyahat için gerekli olacaktır. malzeme, yakıt, yiyecek vb. kargolar. Yerel kaynakları kullanma olanaklarını göstermeye yönelik ilk girişimler, Hawaii yanardağlarının yamaçlarında ve kutup görevleri sırasında yapıldı. Görev listesi, yakıt bileşenlerinin küllerden ve doğal olarak erişilebilen diğer arazilerden çıkarılması gibi öğeleri içerir.

Ağustos 2014'te NASA, 2020'de fırlatılacak bir sonraki geziciyle Mars'a gidecek yeni oyuncakları açıklayarak güçlü bir duyuru yaptı. Yeni gezicinin cephaneliğindeki araçlar arasında, Mars oksijeni biçiminde yerel kaynak kullanımına yönelik bir deney olan MOXIE de yer alıyor. MOXIE, Mars'ın solunamayan atmosferini (%96 karbondioksit) alıp oksijen ve karbon monoksite bölecek. Cihaz, her saatlik çalışma için 22 gram oksijen üretebilecek. NASA ayrıca MOXIE'nin başka bir şey daha gösterebileceğini umuyor: üretkenlik veya verimlilik kaybı olmadan sürekli çalışma. MOXIE, yalnızca uzun vadeli dünya dışı görevlere yönelik önemli bir adım olmakla kalmayacak, aynı zamanda birçok potansiyel zararlı gazın yararlı gazlara dönüştürülmesinin yolunu da açabilir.

2 takım elbise

Uzayda üreme, özellikle mikro yerçekimi koşullarında çeşitli düzeylerde sorunlu hale gelebilir. 2009 yılında fare embriyoları üzerinde yapılan Japon deneyleri, döllenme sıfır olmayan yerçekimi koşullarında gerçekleşse bile, Dünya'nın normal yerçekiminin (veya eşdeğerinin) dışında gelişen embriyoların normal şekilde gelişmediğini gösterdi. Hücrelerin bölünmesi ve özel faaliyetler gerçekleştirmesi gerektiğinde sorunlar ortaya çıkar. Bu, döllenmenin gerçekleşmediği anlamına gelmiyor: Uzayda gebe bırakılan ve Dünya'daki dişi farelere nakledilen fare embriyoları başarılı bir şekilde büyüdü ve sorunsuz bir şekilde doğdu.

Bu aynı zamanda başka bir soruyu da gündeme getiriyor: Mikro yerçekiminde bebek üretimi tam olarak nasıl çalışıyor? Fizik yasaları, özellikle de her etkinin eşit ve zıt bir tepkiye sahip olması mekaniğini biraz saçma kılıyor. Yazar, oyuncu ve mucit Vanna Bonta bu konuyu ciddiye almaya karar verdi.

Ve 2suit'i yarattı: iki kişinin saklanıp bebek yapmaya başlayabileceği bir takım elbise. Onu bile kontrol ettiler. 2008 yılında 2suit, Kusmuk Kuyruklu Yıldızı (keskin dönüşler yapan ve dakikalarca süren ağırlıksızlık koşulları yaratan bir uçak) üzerinde test edildi. Bonta, icadı sayesinde uzayda balayının gerçeğe dönüşebileceğini öne sürerken, elbisenin acil durumlarda vücut ısısını korumak gibi daha pratik kullanımları da var.

Uzun Atış Projesi

Project Longshot, 1980'lerin sonlarında ortak bir çabanın parçası olarak ABD Deniz Harp Okulu ve NASA'dan bir ekip tarafından derlendi. Planın nihai hedefi, 21. yüzyılın başında Alpha Centauri'ye gidecek insansız bir sondayı fırlatmaktı. Hedefine ulaşması 100 yıl alacaktı. Ancak piyasaya sürülmeden önce geliştirilmesi gereken bazı temel bileşenlere de ihtiyacı olacak.

İletişim lazerlerine, uzun ömürlü fisyon reaktörlerine ve eylemsiz lazer füzyon roket itiş gücüne ek olarak başka unsurlar da vardı. Bilginin alıcı noktaya ulaştığında ilgili kalmasını sağlayacak kadar yıldızlararası mesafeler boyunca yeterince hızlı iletişim kurmak neredeyse imkansız olacağından, sondanın bağımsız düşünce ve işlevlere sahip olması gerekiyordu. Sondanın hedefine ulaşması 100 yıl alacağı için her şeyin inanılmaz derecede dayanıklı olması gerekiyordu.

Longshot çeşitli görevlerle Alpha Centauri'ye gönderilecekti. Temel olarak, trilyonlarca olmasa da milyarlarca başka yıldıza olan mesafelerin doğru şekilde hesaplanmasına olanak sağlayacak astronomik verileri toplaması gerekiyordu. Ancak gemiye güç sağlayan nükleer reaktör biterse görev de duracak. Longshot hiçbir zaman hayata geçmeyen çok iddialı bir plandı.

Ancak bu, fikrin emekleme aşamasında öldüğü anlamına gelmez. 2013 yılında Longshot II projesi, Icarus Interstellar öğrenci projesi biçiminde tam anlamıyla hayata geçti. Yeni versiyona uygulanabilen orijinal Longshot programından bu yana onlarca yıllık teknolojik ilerlemeler yaşandı ve program bir bütün olarak elden geçirildi. Yakıt maliyetleri gözden geçirildi, görev süresi yarıya indirildi ve Longshot tasarımının tamamı tepeden tırnağa revize edildi.

Nihai proje, çözülemeyen bir sorunun yeni teknolojilerin ve bilgilerin eklenmesiyle nasıl değiştiğinin ilginç bir göstergesi olacak. Fizik yasaları aynı kalıyor, ancak 25 yıl sonra Longshot ikinci bir rüzgar bulma ve bize yıldızlararası yolculuğun geleceğinin nasıl olması gerektiğini gösterme fırsatına sahip.

listverse.com'daki materyallere dayanmaktadır

Ve güneş sistemini terk etti; Artık yıldızlararası uzayı incelemek için kullanılıyorlar. 21. yüzyılın başında doğrudan görevi en yakın yıldızlara uçmak olan hiçbir istasyon bulunmuyor.

En yakın yıldıza (Proxima Centauri) olan mesafe yaklaşık 4.243 ışık yılıdır, yani Dünya'dan Güneş'e olan mesafenin yaklaşık 268 bin katıdır.

Yıldızlararası keşif projeleri

"Orion" projesi

Elektromanyetik dalgaların basıncıyla yönlendirilen yıldız gemisi projeleri

1971'de G. Marx'ın Byurakan'daki bir sempozyumda sunduğu bir raporda yıldızlararası yolculuk için X-ışını lazerlerinin kullanılması önerildi. Bu tip itici gücü kullanma olasılığı daha sonra NASA tarafından araştırıldı. Sonuç olarak şu sonuca varıldı: “X-ışını dalga boyu aralığında çalışan bir lazer oluşturma olasılığı bulunursa, o zaman (böyle bir lazerin ışınıyla hızlandırılan) bir uçağın gerçek gelişiminden bahsedebiliriz. Bu, en yakın yıldızlara olan mesafeyi şu anda bilinen tüm roketle çalışan sistemlerden çok daha hızlı kat edebilecek. Hesaplamalar, bu çalışmada ele alınan uzay sistemi kullanılarak Alpha Centauri yıldızına yaklaşık 10 yıl içinde ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor."

1985 yılında R. Forward, mikrodalga enerjisiyle hızlandırılan yıldızlararası bir sondanın tasarımını önerdi. Proje, sondanın 21 yıl içinde en yakın yıldızlara ulaşacağını öngörüyordu.

36. Uluslararası Astronomi Kongresi'nde, hareketi Merkür'ün yörüngesinde bulunan optik lazerlerin enerjisiyle sağlanan bir lazer yıldız gemisi projesi önerildi. Hesaplamalara göre bu tasarımdaki bir yıldız gemisinin Epsilon Eridani yıldızına (10,8 ışıkyılı) gidiş ve dönüş yolu 51 yıl sürecekti.

İmha motorları

İmha roketlerinin tasarımlarını inceleyen bilim insanları ve mühendislerin tespit ettiği temel problemler, gerekli miktarda antimaddenin elde edilmesi, depolanması ve parçacık akışının istenilen yöne odaklanmasıdır. Bilim ve teknolojinin mevcut durumunun bu tür yapıların oluşturulmasına teorik olarak dahi imkan vermediği belirtiliyor.

Yıldızlararası hidrojenle çalışan Ramjet motorları

Modern roketlerin kütlesinin ana bileşeni, roketin hızlanma için ihtiyaç duyduğu yakıt kütlesidir. Roketi çevreleyen ortamı bir şekilde çalışma sıvısı ve yakıt olarak kullanabilirsek, roketin kütlesini önemli ölçüde azaltabilir ve böylece yüksek hızlara ulaşabiliriz.

Nesil gemiler

Yıldızlararası yolculuk, "nesil gemiler" kavramını uygulayan yıldız gemileri kullanılarak da mümkündür (örneğin, O'Neil'in kolonileri gibi) Bu tür yıldız gemilerinde, birkaç bin yıl boyunca kendini koruyabilen ve yeniden üretebilen kapalı bir biyosfer oluşturulur ve korunur. Uçuş düşük hızda gerçekleşir ve çok uzun zaman alır; bu süre zarfında birçok astronot nesli değişmeyi başarır.

FTL tahrik

Notlar

Ayrıca bakınız

Kaynaklar

• Kolesnikov Yu.V. Yıldız gemileri inşa etmelisin. M., 1990. 207 s. ISBN 5-08-000617-X.
• http://www.gazeta.ru/science/2008/01/30_a_2613225.shtml?4 Yıldızlararası uçuşlar, yıldızların yakınında 100 km/sn hızlanma üzerine ders

Düzenleme sürecinde formüllerdeki sayı kayıtları ve yazım hataları düzeltildi. Okunabilir bir tablo formatında sunulmuştur.
Ivan Aleksandroviç Korznikov
Yıldızlararası uçuşların gerçekleri

İnsanlar uzun zamandır uzaydan diğer yıldızlara uçmayı, başka dünyalara seyahat etmeyi ve dünya dışı zekayla tanışmayı hayal ediyorlardı. Bilim kurgu yazarları bunun nasıl olacağını hayal etmeye çalışarak kağıt yığınları yazdılar ve bu hayalleri gerçekleştirebilecek çeşitli teknikler buldular. Ama şimdilik bunlar sadece hayal. Böyle bir uçuşun gerçekte nasıl görünebileceğini hayal etmeye çalışalım.
Yıldızlar arasındaki mesafeler o kadar büyüktür ki, ışık bir yıldızdan diğerine yıllarca yol alır ve çok yüksek bir hızla hareket eder. İle =299 793 458 Hanım. Bu mesafeleri ölçmek için gökbilimciler özel bir birim kullanırlar: ışığın kat ettiği mesafeye eşit olan ışık yılı. 1 yıl: 1 St. yıl = 9,46 10 15 metre (bu yaklaşık olarak 600 güneş sisteminin büyüklüğünün katıdır). Gökbilimciler yarıçapı olan bir kürede bunu hesapladılar 21.2 Güneş'in etrafında ışık yılları var 100 yıldızlar dahil 72 yıldız sistemleri (yakın yıldızların ikili, üçlü vb. sistemleri). Buradan ortalama olarak her yıldız sistemi için bir uzay hacmi olduğunu bulmak kolaydır. 539 ışık yılı kübiktir ve yıldız sistemleri arasındaki ortalama mesafe yaklaşık olarak 8.13 ışık yılları. Gerçek mesafe daha az olabilir - örneğin Güneş'e en yakın yıldız olan Proxima Centauri'ye 4.35 St. l, ancak her durumda yıldızlararası uçuş, en az birkaç ışık yılı mesafeyi kat etmeyi içerir. Bu, yıldız gemisinin hızının en az olması gerektiği anlamına gelir 0.1 c - o zaman uçuş birkaç on yıl sürecek ve bir nesil astronot tarafından gerçekleştirilebilecek.
Bu nedenle yıldız gemisinin hızı daha büyük olmalı 30 000 km/s Dünyevi teknoloji için bu hâlâ ulaşılamaz bir değer; bin kat daha düşük hızlara zar zor ulaşabildik. Ancak tüm teknik sorunların çözüldüğünü ve uzay gemimizin, uzay aracını bu hızlara çıkarabilecek bir motora (foton veya başka bir motor) sahip olduğunu varsayalım. Yapısının ve işleyişinin ayrıntılarıyla ilgilenmiyoruz; burada bizim için yalnızca bir durum önemlidir: modern bilim, uzayda hızlanmanın yalnızca bir yolunu biliyor - momentumun korunumu yasasının yerine getirilmesine dayanan jet itişi. bir bedenler sisteminden oluşur. Ve burada önemli olan şey, böyle bir hareketle yıldız gemisinin (ve diğer herhangi bir cismin) uzayda hareket etmesi ve içindeki her şeyle fiziksel olarak etkileşime girmesidir.
Bilim kurgu yazarları, fantezilerinde, uzayın ara bölgelerini atlayarak uzayda bir noktadan diğerine çeşitli "hiperuzay sıçramaları" ve "altuzay geçişleri" bulmuşlardır, ancak modern bilimin fikirlerine göre tüm bunların hiçbir şansı yoktur. gerçekte gerçekleşmesidir. Modern bilim, doğada belirli koruma yasalarının karşılandığını kesin olarak tespit etmiştir: momentumun, enerjinin, yükün korunumu yasası vb. Ve bir "hiperuzay sıçraması" ile uzayın belirli bir bölgesinde enerji, momentum ve momentumun olduğu ortaya çıkıyor. Fiziksel bedenin yükleri ortadan kalkar, yani bu yasalar uygulanmaz. Modern bilim açısından bakıldığında bu, böyle bir sürecin gerçekleştirilemeyeceği anlamına geliyor. Ve asıl mesele, bunun ne olduğu hiç açık değil, fiziksel bedenin gerçek uzaydaki bedenlerle etkileşimi durduğunda "hiperuzay" veya "altuzay". Gerçek dünyada, yalnızca diğer bedenlerle etkileşim halinde kendini gösteren şey vardır (aslında uzay, mevcut bedenlerin ilişkisidir) ve bu, böyle bir bedenin, ortaya çıkan tüm sonuçlarla birlikte varlığının sona ereceği anlamına gelir. Yani bunların hepsi ciddi bir tartışma konusu olamayacak kadar sonuçsuz fantezilerdir.
Yani mevcut jet motorunun uzay gemisini ihtiyacımız olan ışık altı hıza çıkardığını ve bu hızla uzayda bir yıldızdan diğerine hareket ettiğini varsayalım. Böyle bir uçuşun bazı yönleri bilim adamları (, ) tarafından uzun süredir tartışılıyor, ancak yıldızlararası uçuşun diğer önemli yönlerine dikkat etmeden esas olarak böyle bir hareketin çeşitli göreceli etkilerini değerlendiriyorlar. Ancak gerçek şu ki, dış uzay mutlak bir boşluk değil, genellikle yıldızlararası ortam olarak adlandırılan fiziksel bir ortamdır. Atomları, molekülleri, toz parçacıklarını ve diğer fiziksel cisimleri içerir. Ve uzay gemisinin tüm bu cisimlerle fiziksel olarak etkileşime girmesi gerekecek, bu da bu hızlarda hareket ederken sorun haline geliyor. Bu soruna daha ayrıntılı olarak bakalım.
Kozmik ortamdan radyo emisyonunu ve ışığın geçişini gözlemleyen gökbilimciler, uzayda atomların ve gaz moleküllerinin bulunduğunu keşfettiler: bunlar esas olarak hidrojen atomlarıdır. N , hidrojen molekülleri H2 (Atomların sayısıyla hemen hemen aynı sayıda vardır N ), helyum atomları Olumsuz (onların içinde 6 atomlardan kat daha az N ) ve diğer elementlerin atomları (çoğunlukla karbon C, oksijen HAKKINDA ve nitrojen N ), toplamda yaklaşık olarak 1 Tüm atomların %'si. Bu kadar karmaşık moleküller bile C02, CH4, HCN, H20, NH3, HCOOH ve diğerleri, ancak çok küçük miktarlarda (atomlardan milyarlarca kat daha az var) N ). Yıldızlararası gazın konsantrasyonu çok küçüktür ve (gaz ve toz bulutlarından uzakta) ortalamadır. 0,5-0,7 başına atom sayısı 1 cm3.
Bir yıldız gemisi böyle bir ortamda hareket ettiğinde, bu yıldızlararası gazın direnç göstererek yıldız gemisini yavaşlatacağı ve kabuklarını yok edeceği açıktır. Bu nedenle, zararın faydaya dönüştürülmesi ve yıldızlararası gazı toplayarak (ve üzerinde çalışan) bir ramjet motorunun oluşturulması önerildi. 94 %'si hidrojenden oluşur) ve onu gemideki antimadde rezervleriyle yok etmek, böylece yıldız gemisinin hareketi için enerji alacaktır. Yazarların projesine göre yıldız gemisinin önünde iyonlaştırıcı bir kaynak (gelen atomları iyonize eden bir elektron veya foton ışını oluşturan) ve ortaya çıkan protonları yıldız gemisinin eksenine doğru odaklayan bir manyetik bobin bulunmalıdır. fotonik jet akışı oluşturmak için kullanılır.
Maalesef daha yakından incelendiğinde bu projenin uygulanabilir olmadığı ortaya çıkıyor. Her şeyden önce, iyonize edici bir ışın elektron olamaz (yazarların ısrar ettiği gibi), çünkü elektron yayan bir yıldız gemisinin kendisi de pozitif bir yük ile yüklenecektir ve er ya da geç bu yükün yarattığı alanlar sistemin işleyişini bozacaktır. Yıldız gemisinin sistemleri. Bir foton ışını kullanırsanız (ancak elektron ışınında olduğu gibi), mesele atomların fotoiyonlaşması için küçük bir kesite iner. Sorun, bir atomun bir foton tarafından iyonize edilme olasılığının çok küçük olmasıdır (bu nedenle hava, güçlü lazer ışınları tarafından iyonize edilmez). İyonize atom sayısının foton akısı yoğunluğuna (her bir atom başına gelen foton sayısı) oranına sayısal olarak eşit olan iyonizasyon kesiti ile niceliksel olarak ifade edilir. 1 saniyede cm2). Hidrojen atomlarının fotoiyonlaşması foton enerjisinde başlar 13.6 elektronvolt= 2,18·10 -18 J (dalga boyu 91.2 nm) ve bu enerjide fotoiyonizasyon kesiti maksimumdur ve eşittir 6,3·10 -18 cm2 (s. 410). Bu, ortalama olarak bir hidrojen atomunu iyonize etmek için gerekli olduğu anlamına gelir. 1,6 10 17 Saniyede cm2 başına foton. Bu nedenle, böyle bir iyonlaştırıcı ışının gücü devasa olmalıdır: eğer yıldız gemisi belirli bir hızda hareket ediyorsa v bundan dolayı 1 bir saniyeliğine 1 Yüzeyinin cm2'si uçar karavan çarpışan atomlar R - bizim ışığa yakın hareket durumumuzda büyüklük sırasına göre olacak olan atomların konsantrasyonu karavan=0,7·3·10 10 =2·10 10 saniye başına atom 1 cm2. Bu, iyonlaştırıcı fotonların akışının daha az olmaması gerektiği anlamına gelir. n= 2·10 10 / 6,3·10 -18 =3·10 27 1/cm2 sn. Böyle bir foton akışının taşıdığı enerji şuna eşit olacaktır: e=2,18·10 -18 ·3·10 27 =6,5·10 9 J/cm2 sn.
Ayrıca hidrojen atomlarına ek olarak aynı sayıda molekül de uzay gemisine uçacak H2 ve iyonlaşmaları foton enerjisinde gerçekleşir 15.4 eV (dalga boyu 80.4 nm). Bu, akış gücünün yaklaşık olarak iki katına çıkarılmasını gerektirecektir ve toplam akış gücü şu şekilde olmalıdır: e=1,3·10 10 J/cm2. Karşılaştırma için Güneş yüzeyindeki foton enerjisi akışının şuna eşit olduğunu söyleyebiliriz: 6,2 10 3 J/cm2 s, yani uzay aracının Güneş'ten iki milyon kat daha fazla parlaması gerekir.
Bir fotonun enerjisi ve momentumu ilişkiyle ilişkili olduğundan E=rs o zaman bu foton akışı momentuma sahip olacak р=еS/с Nerede S - kütle alım alanı (yaklaşık 1000 m 2), bu olacak 1,3 10 10 10 7 / 3 10 8 =4,3 10 8 Kg·m/s ve bu itme hıza karşı yönlendirilerek uzay gemisini yavaşlatır. Aslında, bir foton motorunun yıldız gemisinin önünde durduğu ve onu ters yöne ittiği ortaya çıktı - böyle bir itme-çekmenin uzağa uçmayacağı açıktır.
Bu nedenle, gelen parçacıkların iyonizasyonu çok pahalıdır ve modern bilim, yıldızlararası gazları yoğunlaştırmanın başka bir yolunu bilmemektedir. Ancak böyle bir yöntem bulunsa bile, ramjet motoru yine de kendisini haklı çıkarmayacaktır: Zenger ayrıca (s. 112) bir ramjet fotonik jet motorunun itme kuvveti miktarının ihmal edilebilir olduğunu ve bir roketi yüksek hızlarda hızlandırmak için kullanılamayacağını da gösterdi. hızlanma. Aslında, gelen parçacıkların (esas olarak hidrojen atomları ve molekülleri) toplam kütle akışı dm=3m p Srv=3 1,67 10 -27 10 7 2 10 10 =10 -9 Kg/sn. İmha üzerine, bu kütle maksimumu serbest bırakacak W=mc 2 = 9 10 7 J/s ve eğer tüm bu enerji bir foton jet akımının oluşumuna harcanırsa, o zaman yıldız gemisinin momentumundaki saniye başına artış şu şekilde olacaktır: dр=W/c=9·10 7 /3·10 8 =0,3 Kg m/s, bu da bir itme kuvvetine karşılık gelir 0.3 Newton. Küçük bir fare de yaklaşık olarak aynı kuvvetle yere baskı yapar ve dağın bir fare doğurduğu ortaya çıkar. Bu nedenle yıldızlararası uçuşlar için ramjet motorları tasarlamanın bir anlamı yok.

Yukarıdakilerden, yıldızlararası ortamın gelen parçacıklarını saptırmanın mümkün olmayacağı ve yıldız gemisinin bunları gövdesiyle kabul etmesi gerekeceği sonucu çıkıyor. Bu, yıldız gemisinin tasarımı için bazı gereksinimlere yol açar: Önünde, ana gövdeyi kozmik parçacıkların ve radyasyonun etkilerinden koruyacak bir ekran (örneğin, konik bir kapak şeklinde) bulunmalıdır. Ve ekranın arkasında, yıldız gemisinin ana gövdesine termal yalıtım kirişleriyle tutturulmuş, ekrandan ısıyı uzaklaştıran (ve aynı zamanda ikincil bir ekran görevi gören) bir radyatör bulunmalıdır. Böyle bir tasarıma duyulan ihtiyaç, gelen atomların yüksek kinetik enerjiye sahip olması, ekranın derinliklerine nüfuz etmesi ve içinde yavaşlayarak bu enerjiyi ısı şeklinde dağıtması ile açıklanmaktadır. Örneğin uçuş hızında 0,75 c bir hidrojen protonunun enerjisi yaklaşık olarak olacaktır 500 MeV - nükleer fizik birimlerinde, buna karşılık gelir 8.10 -11 J. Ekrana birkaç milimetre derinliğe kadar nüfuz edecek ve bu enerjiyi ekrandaki atomların titreşimlerine aktaracaktır. Ve bu parçacıklar etrafta uçacak 2 10 10 atomlar ve saniyede aynı sayıda hidrojen molekülü 1 cm 2, yani her saniye 1 2cm ekran yüzeyi temin edilecektir 4.8 J enerji ısıya dönüştürülür. Ancak sorun şu ki, uzayda bu ısı ancak çevredeki alana elektromanyetik dalgalar yayarak giderilebilir (orada hava veya su yoktur). Bu, ekranın termal elektromanyetik radyasyonu, gelen parçacıklardan gelen güce eşit olana kadar ısınacağı anlamına gelir. Elektromanyetik enerjinin bir vücut tarafından termal radyasyonu, saniyede yayılan enerjiye göre Stefan-Boltzmann yasası ile belirlenir. 1 cm2 yüzey eşittir q=sТ 4 Nerede S=5,67·10 -12 J/cm 2 K 4 Stefan sabitidir ve T - vücut yüzey sıcaklığı. Dengeyi kurmanın koşulu şu olacaktır: sТ 4 =Q Nerede Q - gelen güç, yani ekran sıcaklığı T=(Q/sn) 1/4 . İlgili değerleri bu formüle yerleştirdiğimizde ekranın belirli bir sıcaklığa kadar ısınacağını görüyoruz. 959 o K = 686 o C. Yüksek hızlarda bu sıcaklığın daha da yüksek olacağı açıktır. Bu, örneğin ekranın alüminyumdan yapılamayacağı anlamına gelir (erime noktası yalnızca 660 o C) ve yıldız gemisinin ana gövdesinden termal olarak yalıtılması gerekiyor - aksi takdirde yaşam bölmeleri kabul edilemeyecek derecede ısınacaktır. Ve ekranın termal rejimini kolaylaştırmak için, geniş bir radyasyon yüzeyine sahip (alüminyumdan yapılabilir), örneğin uzunlamasına ve enine nervürlerden oluşan hücresel bir sistem şeklinde bir radyatörün takılması gerekir; enine nervürler ise aynı anda ikincil ekran görevi görecek ve yaşam bölmelerini ekrana düşen parçalardan ve Bremsstrahlung radyasyon parçacıklarından vb. koruyacaktır.

Ancak yıldızlararası uçuşun ana sorunu atomlardan ve moleküllerden korunmak değildir. Yıldızlardan gelen ışığın soğurulmasını gözlemleyen gökbilimciler, yıldızlararası uzayda önemli miktarda toz bulunduğunu belirlediler. Işığı güçlü bir şekilde dağıtan ve emen bu tür parçacıkların boyutları vardır. 0.1-1 siparişin mikron ve kütlesi 10 -13 g ve konsantrasyonları atomların konsantrasyonundan çok daha azdır ve yaklaşık olarak eşittir R=10 -12 1/cm 3 Yoğunluklarına bakılırsa ( 1 g/cm3) ve kırılma indisi ( N=1.3 ) esas olarak katı karbon ve metal parçacıklarının karışımıyla donmuş kozmik gazlardan (hidrojen, su, metan, amonyak) oluşan kartoplarıdır. Görünüşe göre, aynı bileşime sahip kuyruklu yıldızların çekirdekleri onlardan oluşuyor. Bunların oldukça gevşek oluşumlar olmasına rağmen, ışık hızına yakın hızlarda büyük zarara neden olabilirler.
Bu hızlarda göreceli etkiler güçlü bir şekilde kendini göstermeye başlar ve göreceli bölgedeki cismin kinetik enerjisi şu ifadeyle belirlenir:

Görüldüğü gibi v ışık c hızına yaklaştıkça bir cismin enerjisi keskin bir şekilde artar: Yani 0.7 bir toz zerresi ile m=10 -13 g kinetik enerjiye sahiptir 3.59 J (bkz. Tablo 1) ve ekrana vurmak, yaklaşık 1 mg TNT. Hızda 0.99 bu toz zerresinin enerjisi olacak 54.7 J, Makarov tabancasından ateşlenen bir merminin enerjisiyle karşılaştırılabilir ( 80 J). Bu tür hızlarda, ekran yüzeyinin her santimetrekaresine sürekli olarak mermiler (ve patlayıcılar) tarafından sık sık ateş edildiği ortaya çıkıyor. 12 dakikada atış. Hiçbir ekranın birkaç yıllık uçuş boyunca bu tür maruziyete dayanamayacağı açıktır.

Tablo 1 Enerji oranları

Tanımlar: E r - MeV cinsinden protonun kinetik enerjisi İLE - J cinsinden 1 kg maddenin kinetik enerjisi T - Bir kilogramın ton TNT cinsinden TNT eşdeğeri.

Bir parçacığın bir yüzeye çarpmasının sonuçlarını değerlendirmek için, bu konularda uzman olan F. Whipple (s. 134) tarafından önerilen ve ortaya çıkan kraterin boyutlarının eşit olduğu formülü kullanabilirsiniz.

Nerede D - elek maddesinin yoğunluğu, Q - özgül füzyon ısısı.

Ancak burada şunu da unutmamamız gerekiyor ki aslında bu kadar hızlarda toz parçacıklarının elek malzemesini nasıl etkileyeceğini bilmediğimizi de unutmamalıyız. Bu formül düşük çarpma hızları için geçerlidir (sırasıyla) 50 km/s veya daha az) ve ışığa yakın çarpma hızlarında, çarpma ve patlamanın fiziksel süreçleri tamamen farklı ve çok daha yoğun ilerlemelidir. Görelilik etkileri ve toz tanesi malzemesinin büyük eylemsizliği nedeniyle patlamanın, kümülatif bir patlama gibi ekranın derinliklerine yönlendirileceği ve çok daha derin bir krater oluşumuna yol açacağı ancak varsayılabilir. Verilen formül, genel enerji ilişkilerini yansıtmaktadır ve bunun, bir çarpışmanın sonuçlarını ve ışığa yakın hızları değerlendirmek için uygun olduğunu varsayıyoruz.
Görünüşe göre, ekran için en iyi malzeme titanyumdur (düşük yoğunluğu ve fiziksel özellikleri nedeniyle). D=4.5 g/cm3 ve Q=315 KJ/Kg, verir

D=0,00126· e 1/3 metre

Şu tarihte: v=0.1 C aldık e=0.045 J ve D=0,00126·0,356=0,000448 m= 0.45 mm. Bunu geçtikten sonra bulmak kolaydır. 1 ışık yılı, yıldız gemisi ekranı buluşacak n=rs=10 -12 ·9,46·10 17 =10 6 her cm2'de bir toz zerresi ve her 500 toz parçacıkları bir tabakayı kaldıracaktır 0.448 mm'lik ekran. Yani sonra 1 ışık yılı yolculukta ekran kalınlıktan silinecek 90 cm.Bu, örneğin Proxima Centauri'ye (sadece orada) bu tür hızlarda uçuş için ekranın yaklaşık olarak kalınlığına sahip olması gerektiği anlamına gelir. 5 yaklaşık metre ve kütle 2.25 bin ton. Yüksek hızlarda durum daha da kötü olacaktır:

Tablo 2 Kalınlık X titanyum, silinebilir 1 ışık yılı seyahati

Görüldüğü gibi ne zaman v/c >0.1 ekranın kabul edilemez bir kalınlığa (onlarca ve yüzlerce metre) ve kütleye (yüzbinlerce ton) sahip olması gerekecektir. Aslında uzay aracı esas olarak bu elekten ve birkaç milyon ton gerektirecek yakıttan oluşacak. Bu koşullar nedeniyle bu hızlarda uçuşlar mümkün değildir.

Kozmik tozun dikkate alınan aşındırıcı etkisi aslında bir yıldız gemisinin yıldızlararası uçuş sırasında maruz kalacağı etki aralığının tamamını tüketmez. Yıldızlararası uzayda sadece toz taneciklerinin değil, aynı zamanda başka boyutlarda ve kütlelerde cisimlerin de olduğu açıktır, ancak boyutları daha büyük olmasına rağmen kendilerinin daha küçük olması nedeniyle gökbilimciler bunları doğrudan gözlemleyemezler, bu nedenle de görünmezler. yıldız ışığının emilmesine gözle görülür bir katkı (daha önce tartışılan toz tanecikleri, görünür ışığın dalga boyu düzeyinde bir boyuta sahiptir ve bu nedenle onu güçlü bir şekilde emer ve dağıtır ve bunlardan oldukça fazla vardır, bu nedenle gökbilimciler çoğunlukla onları gözlemler) .
Ancak Dünya'nın yakınları da dahil olmak üzere güneş sisteminde gözlemlediğimiz cisimlerden derin uzaydaki cisimler hakkında fikir edinebiliriz. Gerçekten de, ölçümlerin gösterdiği gibi, güneş sistemi komşu yıldızlara göre yaklaşık olarak Vega yönünde bir hızla hareket etmektedir. 15.5 km/s, yani her saniye içeriğiyle birlikte daha fazla yeni uzay hacmini süpürüyor. Elbette Güneş'e yakın olan her şey dışarıdan gelmiyordu; birçok cisim başlangıçta güneş sisteminin unsurlarıydı (gezegenler, asteroitler, birçok meteor yağmuru). Ancak gökbilimciler, örneğin yıldızlararası uzaydan gelip oraya geri dönen bazı kuyruklu yıldızların uçuşunu birden fazla kez gözlemlediler. Bu, orada çok büyük cisimlerin (milyonlarca ve milyarlarca ton ağırlığında) olduğu, ancak bunların çok nadir olduğu anlamına gelir. Hemen hemen her kütledeki cisimlerin orada buluşabileceği açıktır, ancak farklı olasılıklarla. Ve yıldızlararası uzayda çeşitli cisimlerle karşılaşma olasılığını tahmin etmek için bu cisimlerin kütleye göre dağılımını bulmamız gerekiyor.
Öncelikle güneş sistemindeki cisimlere ne olduğunu bilmeniz gerekiyor. Bu soru astrofizikçiler tarafından iyice araştırıldı ve güneş sistemindeki çok büyük olmayan cisimlerin ömrünün çok sınırlı olduğunu buldular. Böylece kütleleri daha küçük olan küçük parçacıklar ve toz parçacıkları 10 -12 g, Güneş'ten gelen ışık akımları ve protonlar (kuyruklu yıldızların kuyruklarında görülebileceği gibi) tarafından güneş sisteminin dışına itilir. Daha büyük parçacıklar için sonuç tam tersidir: Poynting-Robertson etkisi olarak adlandırılan etkinin bir sonucu olarak, Güneş'e doğru düşerler ve yaklaşık on binlerce yıllık bir süre boyunca yavaş yavaş bir spiral şeklinde ona doğru alçalırlar.
Bu, güneş sisteminde gözlemlenen sporadik parçacıkların ve mikrometeoritlerin (kendi meteor yağmurlarıyla ilgili olmayan), bu türden kendi parçacıkları uzun süredir ortadan kaybolduğu için çevredeki alandan girdiği anlamına gelir. Bu nedenle arzu edilen bağımlılık, güneş sisteminin kendisinde dağınık parçacıkların gözlemlenmesiyle bulunabilir. Bu tür gözlemler uzun süredir yürütülüyor ve araştırmacılar kozmik cisimlerin kütleye göre dağılım yasasının şu şekilde olduğu sonucuna vardılar (,) N(M)=N 0 /M i Kütle aralığındaki ara sıra meteorlar için doğrudan ölçümler 10 -3 önce 10 2 g (s. 127), kütlesi daha fazla olan meteorların akı yoğunluğu için verilmiştir. M gram bağımlılığı

F( M)=Ф(1)/ M 1.1

Bu konuda en güvenilir sonuçlar uzay araçlarının yüzeylerinde oluşan mikrokraterlerin ölçümlerinden elde edilmiştir (s. 195). k=1.1 kütle aralığında 10 -6 önce 10 5 d.Daha küçük kütleler için bu dağılımın onlar için de geçerli olduğu varsayılmalıdır. Parçacık akışının büyüklüğü daha büyük olduğu için 1 d farklı ölçümler değer verir 10 -15 1) 2·10 -14 1/m 2 s ve akışın büyüklüğü cisimlerin uzaysal yoğunluğu ile ilişki ile ilişkili olduğundan Ф=rv , o zaman buradan kütlesi daha fazla olan cisimlerin uzaydaki konsantrasyonunu bulabiliriz. M formülle verilir

R( M)=r1 /M 1.1

parametre nerede r 1 sporadik meteor parçacıklarının ortalama hızı alınarak bulunabilir. v=15 km/s (P. Millman'ın ölçümlerinden de görülebileceği gibi), o zaman r 1 =Ф(1)/v ortalama olarak eşit çıkıyor 5.10 -25 1/cm3.
Ortaya çıkan dağılımdan kütleleri daha büyük olan parçacıkların konsantrasyonunun olduğunu bulabiliriz. 0.1 g ortalama olarak eşittir R(0.1)=r 1· (10) · 1,1=6,29 · 10 -24 1/cm3, yani yolda 1 yıldız gemisi bir ışık yılıyla buluşacak 1 cm2 yüzeyler n=rs=5,9·10 -6 toplam alana sahip parçacıklar S=100 m2 = 10 6 cm2 daha az olmayacak 5 parçacıklar daha büyük 0.1 yıldız gemisinin tüm kesiti üzerinde g. Ve bu tür parçacıkların her biri v=0.1 c'nin enerjisi daha fazladır 4,53 10 10 Kümülatif bir patlamaya eşdeğer olan J 11 tonlarca TNT. Ekran buna dayanabilse bile, bundan sonra olacak şey şu: Parçacığın ekranın tam merkezine çarpması pek mümkün olmadığından, patlama anında yıldız gemisini kütle merkezi etrafında döndüren bir kuvvet ortaya çıkacak. . Birincisi, uçuş yönünü biraz değiştirecek ve ikincisi, uzay gemisini çevirerek yanını yaklaşan parçacık akışına maruz bırakacak. Ve yıldız gemisi onlar tarafından hızla parçalara ayrılacak ve eğer gemide antimadde rezervleri varsa, o zaman her şey bir dizi imha patlamasıyla (veya büyük bir patlamayla) sona erecek.
Bazı yazarlar tehlikeli bir göktaşından kaçmanın mümkün olabileceğine dair umutlarını dile getiriyorlar. Bakalım ışık altı hızında nasıl görünecek v=0.1 C. Göktaşı ağırlığı 0.1 g yaklaşık bir boyuta sahiptir. 2 mm ve enerji eşdeğeri 10.9 tonlarca TNT. Yıldız gemisine çarpmak ölümcül bir patlamayla sonuçlanacak ve bundan kaçmanız gerekecek. Yıldız gemisinin radarının böyle bir göktaşını uzaktan tespit edebilecek kapasitede olduğunu varsayalım. X=1000 km - bunun nasıl yapılacağı belli olmasa da, bir yandan radarın işlevini yerine getirebilmesi için ekranın önünde, diğer yandan da yok edilmemesi için ekranın arkasında olması gerekir. gelen parçacıkların akışıyla.
Ama diyelim ki zamanla t = x/v = 0.03 saniyeler içinde yıldız gemisi tepki vermeli ve bir mesafeyi sapmalıdır en= 5 m (yıldız gemisinin çapını sayarak 10 metre). Bu, enine yönde hız kazanması gerektiği anlamına gelir u=y/t - zamanla tekrar T yani ivmesi daha az olmamalıdır a=y/t 2 = 150 m/sn 2 . Bu, içindeki ivme 15 normalden kat daha fazla ve mürettebatın hiçbiri ve uzay gemisinin birçok cihazı buna dayanamayacak. Ve eğer yıldız gemisinin kütlesi yaklaşık 50 000 ton, o zaman bu kuvvet gerektirecektir F= am= 7,5 10 9 Newton. Saniyenin binde biri kadar bir süre için böyle bir kuvvet, ancak bir yıldız gemisinde güçlü bir patlama üretilerek elde edilebilir: kimyasal bir patlamayla, büyüklük düzeyinde bir basınç elde edilir. 10 5 atmosferler= 10 10 Newton/m2 ile uzay gemisini yana çevirebilecektir. Yani patlamayı önlemek için uzay gemisini havaya uçurmanız gerekiyor...
Böylece uzay gemisini ışık altı hıza çıkarmak mümkün olsa bile nihai hedefine ulaşamayacak, yolunda çok fazla engel olacak. Bu nedenle yıldızlararası uçuşlar yalnızca önemli ölçüde daha düşük hızlarda gerçekleştirilebilir. 0.01 s veya daha az. Bu, her uçuşun yüzlerce ve binlerce yıl süreceği için diğer dünyaların kolonileştirilmesinin yavaş bir hızda gerçekleşebileceği anlamına gelir ve bunun için, bağımsız olarak var olabilen ve gelişebilen büyük insan kolonilerini diğer yıldızlara göndermek gerekli olacaktır. Donmuş hidrojenden yapılmış küçük bir asteroit bu amaç için uygun olabilir: İçinde astronotların yaşayacağı uygun büyüklükte bir şehir inşa edilebilir ve asteroit malzemesinin kendisi termonükleer enerji santrali ve motor için yakıt olarak kullanılabilir. Modern bilim derin uzayı keşfetmenin başka yollarını sunamaz.
Bütün bunların tek bir olumlu yönü var: Saldırgan uzaylı ordularının istilası Dünya'yı tehdit etmiyor - bu çok karmaşık bir konu. Ancak madalyonun diğer yüzü ise önümüzdeki birkaç on binlerce yıl içinde “kardeşlerin” olduğu dünyalara ulaşmanın mümkün olmayacağıdır. Bu nedenle uzaylıları tespit etmenin en hızlı yolu radyo sinyallerini veya başka sinyalleri kullanarak iletişim kurmaktır.

Kaynakça

1. Novikov Kimliği. Görelilik teorisi ve yıldızlararası uçuşlar - M.: Bilgi, 1960
2.Perelman R.G. Uzay araştırmalarının hedefleri ve yolları - M.: Nauka, 1967
3.Perelman R.G. Galaktik gemilerin motorları - M.: ed. SSCB Bilimler Akademisi, 1962
4. Burdakov V.P., Danilov Yu.I. Dış kaynaklar ve astronotik - M.: Atomizdat, 1976
5. Zenger E., Foton roketlerinin mekaniği üzerine - M.: ed. Yabancı Edebiyat, 1958
6. Zakirov B.N. Göreli uzay uçuşlarının mekaniği - M.: Nauka, 1984
7. Allen K.W. Astrofiziksel büyüklükler - M.: Mir, 1977
8. Martynov D.Ya. Genel astrofizik kursu - M.: Nauka, 1971
9. Fiziksel büyüklükler (El Kitabı) - M.: Energoatomizdat, 1991
10. Burdakov V.P., Siegel F.Yu. Astronotiğin fiziksel temelleri (uzay fiziği) - M.: Atomizdat, 1974
11. Spitzer L. Yıldızlar arasındaki boşluk - M.: Mir, 1986.
12. Lebedinets V.M. Üst atmosferdeki aerosol ve kozmik toz - L.: Gidrometeoizdat, 1981
13. Babajanov P.B. Meteorlar ve gözlemleri - M.: Nauka, 1987
14. Akishin A.I., Novikov L.S. Çevrenin uzay aracı malzemeleri üzerindeki etkisi - M.: Bilgi, 1983