Жылдыздар аралык саякат чынбы?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Макаланын автору адамдарга бир адамдын жашоосунда Ааламдын каалаган жерине жетүү мүмкүнчүлүгүн берген төрт келечектүү технология жөнүндө кеңири айтып берет. Салыштыруу үчүн: заманбап технологияларды колдонуу менен, башка жылдыз системасына жол болжол менен 100 миң жыл талап кылынат.

Адам баласы түнкү асманды биринчи жолу карагандан бери биз башка ааламдарды кыдырып, Ааламды көрүүнү кыялданчубуз. Ал эми биздин химиялык кубаты бар ракеталарыбыз Күн системасындагы көптөгөн планеталарга, айларга жана башка денелерге жеткени менен, Жерден эң алыс жайгашкан «Вояджер 1» космостук аппараты 22,3 миллиард километрди гана басып өттү. Бул эң жакын белгилүү жылдыз системасына чейинки аралыктын 0,056% гана түзөт. Заманбап технологияны колдонуу менен башка жылдыз системасына жол 100 миң жылдай убакытты талап кылат.

Бирок, биз мурдагыдай иш-аракет кылуунун кереги жок. Туура технология колдонулса, ааламда болуп көрбөгөндөй аралыкка адамдар бар болсо дагы, чоң жүк массасы бар унааларды жөнөтүүнүн эффективдүүлүгү абдан жакшыртылышы мүмкүн. Тагыраак айтканда, бизди аз убакыттын ичинде жылдыздарга жеткире турган төрт келечектүү технология бар. Мына алар.

бир). Ядролук технология. Адамзат тарыхында космоско учурулган бардык космостук аппараттардын жалпы бир нерсеси бар: химиялык күйүүчү кыймылдаткыч. Ооба, ракета отун максималдуу түртүүнү камсыз кылуу үчүн арналган химиялык атайын аралашмасы болуп саналат. Бул жерде "химиялык заттар" деген сөз маанилүү. Кыймылдаткычка энергия берүүчү реакциялар атомдор арасындагы байланыштарды кайра бөлүштүрүүгө негизделген.

Бул биздин аракеттерибизди түп тамырынан бери чектейт! Атомдун массасынын басымдуу көпчүлүгү анын ядросуна туура келет - 99, 95%. Химиялык реакция башталганда атомдордун айланасында айланган электрондор кайра бөлүштүрүлөт жана адатта Эйнштейндин атактуу теңдемеси боюнча реакцияга катышкан атомдордун жалпы массасынын болжол менен 0,0001% энергия катары бөлүнүп чыгат: E = mc2. Бул ракетага жүктөлгөн ар бир килограмм күйүүчү май үчүн реакция учурунда сиз 1 миллиграммга барабар энергия аласыз дегенди билдирет.

Бирок, эгерде ядролук отун менен иштеечу ракеталар колдонулса, анда абал кескин башкача болот. Электрондордун конфигурациясынын өзгөрүшүнө жана атомдордун бири-бири менен байланышына таянуунун ордуна, атомдордун ядролорунун бири-бири менен байланышына таасир этүү менен салыштырмалуу чоң көлөмдөгү энергияны чыгара аласыз. Уран атомун нейтрондор менен бомбалоо аркылуу бөлгөндө, ал ар кандай химиялык реакцияга караганда бир топ көп энергия бөлүп чыгарат. 1 килограмм уран-235 911 миллиграмм массага барабар энергияны бөлүп чыгара алат, бул химиялык отунга караганда дээрлик миң эсе эффективдүү.

Эгерде биз ядролук синтезди өздөштүрүп алсак, кыймылдаткычтарды ого бетер эффективдүү кыла алмакпыз. Мисалы, инерциялык башкарылуучу термоядролук синтез системасы, анын жардамы менен водородду гелийге синтездөө мүмкүн болгон, Күндө мындай чынжырлуу реакция жүрөт. 1 килограмм водороддук отунду гелийге синтездөө 7,5 килограмм массаны таза энергияга айландырат, бул химиялык отунга караганда дээрлик 10 миң эсе эффективдүү.

Идея ракета үчүн бир эле ылдамдыкты алда канча узак убакытка алуу болуп саналат: азыркыдан жүздөгөн, ал тургай миңдеген эсе узак, бул аларга кадимки ракеталарга караганда жүздөгөн же миңдеген эсе тезирээк иштеп чыгууга мүмкүндүк берет. Мындай ыкма жылдыздар аралык учуу убактысын жүздөгөн, ал тургай ондогон жылдарга чейин кыскартат. Бул илимдин өнүгүү темпине жана багытына жараша биз 2100-жылга чейин колдоно турган келечектүү технология.

2). Космостук лазер нуру. Бул идея бир нече жыл мурун белгилүү болгон Breakthrough Starshot долбоорунун өзөгүн түзөт. Көп жылдар бою концепция өзүнүн жагымдуулугун жоготкон жок. Кадимки ракета өзү менен кошо күйүүчү май алып, аны тездетүүгө жумшаса, бул технологиянын негизги идеясы космостук аппаратка керектүү импульс бере турган күчтүү лазер нуру болуп саналат. Башкача айтканда, тездетүү булагы кеменин өзүнөн ажыратылат.

Бул концепция көп жагынан кызыктуу жана революциялык. Лазердик технологиялар ийгиликтүү өнүгүп, күчтүүрөөк гана эмес, ошондой эле жогорку коллимацияланган да болуп баратат. Ошентип, эгерде биз лазердик жарыктын жетишерлик жогорку пайызын чагылдырган парус сымал материалды түзсөк, космостук кеменин чоң ылдамдыкта иштеши үчүн лазердик соккуну колдонсок болот. Салмагы ~ 1 грамм болгон "жылдыз кемеси" жарык ылдамдыгынын ~ 20% ылдамдыгына жетиши күтүлүүдө, бул анын эң жакынкы жылдыз Проксима Центавриге 22 жылдын ичинде учуусуна мүмкүндүк берет.

Албетте, бул үчүн биз лазердин эбегейсиз нурун (болжол менен 100 км2) түзүшүбүз керек жана муну космосто жасаш керек, бирок бул технологияга же илимге караганда кымбатыраак. Бирок, мындай долбоорду ишке ашыруу үчүн бир катар кыйынчылыктарды жеңүү керек. Алардын арасында:

• колдоого алынбаган парус айланат, стабилдештирүү механизминин кандайдыр бир түрү (азырынча иштелип чыга элек) талап кылынат;
• бортто күйүүчү май жок болгондуктан, көздөгөн жерине жеткенде тормоздоо мүмкүн эместиги;
• ал адамдарды ташуу үчүн аппараттын масштабдуу болуп чыкса да, адам зор ылдамдануу менен жашай албайт - кыска убакыттын ичинде ылдамдыктагы олуттуу айырма.

Балким, качандыр бир күнү технологиялар бизди жылдыздарга алып барышы мүмкүн, бирок адам жарыктын ылдамдыгынын ~ 20% барабар ылдамдыкка жетүү үчүн ийгиликтүү ыкма дагы эле жок.

3). Антизат күйүүчү май. Эгерде биз дагы эле күйүүчү майды өзүбүз менен алып жүрүүнү кааласак, анда биз аны мүмкүн болушунча эффективдүү кыла алабыз: ал бөлүкчөлөрдү жана антибөлүкчөлөрдү жок кылууга негизделет. Борттогу массанын бир бөлүгү гана энергияга айланган химиялык же өзөктүк отундан айырмаланып, бөлүкчө-антибөлүкчөлөрдүн аннигиляциясы бөлүкчөлөрдүн да, антибөлүкчөлөрдүн да массасынын 100% колдонот. Бардык отунду импульстук энергияга айландыруу мүмкүнчүлүгү отундун натыйжалуулугунун эң жогорку деңгээли болуп саналат.

Бул ыкманы практикада үч негизги багытта колдонууда кыйынчылыктар жаралат. Тактап айтканда:

• туруктуу нейтралдуу антиматерияны түзүү;
• аны кадимки заттан обочолонтуу жана аны так башкаруу мүмкүнчүлүгү;
• жылдыздар аралык учуу үчүн жетиштүү санда антиматерияны өндүрүү.

Бактыга жараша, алгачкы эки маселе боюнча азыртадан эле иштер жүрүп жатат.

Чоң адрон коллайдери жайгашкан Европалык ядролук изилдөөлөр уюмунда (CERN) «антиматер фабрикасы» деп аталган чоң комплекс бар. Ал жерде алты көз карандысыз окумуштуулар тобу антиматериянын касиеттерин изилдеп жатышат. Алар антипротондорду алып, аларды жайлатып, позитронду аларга байланууга мажбурлашат. Мына ушундайча антиатомдор же нейтралдуу антиматер жаралат.

Алар бул антиатомдорду заттан жасалган идиштин дубалдарынан алыс жерде кармап турган ар кандай электр жана магниттик талаалары бар идиште бөлүп коюшат. Азыр, 2020-жылдын орто ченинде, алар ийгиликтүү изоляцияланган жана бир нече антиатомду бир саатка туруктуу кармашкан. Жакынкы бир нече жыл ичинде окумуштуулар гравитациялык талаанын ичиндеги антиматериянын кыймылын көзөмөлдөй алышат.

Бул технология бизге жакынкы келечекте жеткиликтүү болбойт, бирок жылдыздар аралык саякат кылуунун эң ылдам жолубуз антиматериялык ракета экени белгилүү болушу мүмкүн.

4). Караңгы заттагы жылдыз кемеси. Бул вариант, албетте, караңгы материя үчүн жооптуу ар кандай бөлүкчө бозон сыяктуу кыймылдайт жана өзүнүн антибөлүкчөсү болот деген божомолго таянат. Теория боюнча, өзүнүн антибөлүкчөсү болгон караңгы материянын аны менен кагылышкан караңгы заттын башка бөлүкчөлөрү менен жок болуу мүмкүнчүлүгү аз, бирок нөл эмес. Биз кагылышуунун натыйжасында бөлүнүп чыккан энергияны колдоно алабыз.

Буга мүмкүн болгон далилдер бар. Байкоолордун натыйжасында Саманчынын жолу жана башка галактикалардын борборлорунан келген гамма-нурлануунун түшүнүксүз ашыкча көлөмү бар экени аныкталган, бул жерде кара энергиянын концентрациясы эң жогору болушу керек. Бул үчүн жөнөкөй астрофизикалык түшүндүрмө болушу мүмкүн деген ар дайым бар, мисалы, пульсарлар. Бирок, балким, бул караңгы материя дагы эле галактиканын борборунда өзү менен кошо жок болуп баратат жана ошентип бизге укмуштуудай идеяны - караңгы материядагы жылдыз кемесин берет.

Бул ыкманын артыкчылыгы караңгы зат галактиканын бардык жеринде бар экендигинде. Бул сапарда күйүүчү май ташуунун кереги жок дегенди билдирет. Анын ордуна, караңгы энергия реактору жөн гана төмөнкүлөрдү кыла алат:

• жакын турган кандайдыр бир караңгы затты алуу;
• анын жок болушун тездетүү же табигый түрдө жок болушуна жол берүү;
• кабыл алынган энергияны каалаган багытта импульс алуу үчүн багыттоо.

Каалаган натыйжаларга жетүү үчүн адам реактордун көлөмүн жана күчүн көзөмөлдөй алат.

Бортто күйүүчү май алып жүрүүнүн зарылдыгы болбосо, кыймылдаткыч менен башкарылган космостук саякаттын көптөгөн көйгөйлөрү жок болот. Тескерисинче, биз каалаган саякаттын кыялына жете алабыз - чексиз туруктуу ылдамдатуу. Бул бизге эң эле акылга сыйбаган жөндөмдү - бир адамдын жашоосунда Ааламдын каалаган жерине жетүү мүмкүнчүлүгүн берет.

Эгерде биз азыркы ракеталык технологиялар менен гана чектелсек, анда Жерден эң жакынкы жылдыз системасына чейин саякаттоо үчүн эң аз дегенде он миңдеген жылдар керек болот. Бирок, кыймылдаткыч технологиясындагы олуттуу жетишкендиктер жакындап калды жана бир адамдын өмүрүнө саякат убактысын кыскартат. Эгерде биз өзөктүк отун, космостук лазер нурлары, антиматерия же ал тургай караңгы материяны колдонууну өздөштүрүп алсак, анда биз өзүбүздүн кыялыбызды ишке ашырабыз жана warp дисктер сыяктуу кыйратуучу технологияларды колдонбостон космос цивилизациясына айланабыз.

Илимге негизделген идеяларды ишке ашырууга боло турган, реалдуу дүйнөдөгү жаңы муундагы кыймылдаткыч технологияларына айландыруунун көптөгөн потенциалдуу жолдору бар. Кылымдын аягында али ойлоп табыла элек космос корабли Жерден эң алыскы адам жасаган объектилер катары New Horizons, Pioneer жана Voyagerдин ордун ээлеши толук мүмкүн. Илим буга чейин эле даяр. Бизге азыркы технологиябыздын чегинен чыгуу жана бул кыялды ишке ашыруу калды.