Yalnız bildiyimiz fizikadan istifadə edərək ulduzlararası uçuşa nail ola bilərikmi?

Yalnız bildiyimiz fizikadan istifadə edərək ulduzlararası uçuşa nail ola bilərikmi?
Yalnız bildiyimiz fizikadan istifadə edərək ulduzlararası uçuşa nail ola bilərikmi?
Anonim

Məqalə müəllifi, insanlara bir insan həyatı boyunca Kainatın istənilən yerinə çatma imkanı verən dörd perspektivli texnologiyadan ətraflı bəhs edir. Müqayisə üçün: müasir texnologiyadan istifadə edərək başqa bir ulduz sisteminə gedən yol təxminən 100 min il çəkəcək.

İnsan gecə səmasına ilk baxdığından bəri başqa dünyaları gəzməyi və Kainatı görməyi xəyal edirik. Kimyəvi yanacaqla işləyən raketlərimiz artıq Günəş sistemindəki bir çox planetə, aya və digər cisimlərə çatmış olsa da, Yerdən ən uzaqda olan Voyager 1 kosmik gəmisi cəmi 22,3 milyard kilometr məsafə qət etmişdir. Bu, ən yaxın ulduz sisteminə olan məsafənin yalnız 0.056% -dir. Müasir texnologiyadan istifadə edərək başqa bir ulduz sisteminə gedən yol təxminən 100 min il çəkəcək.

Ancaq həmişə etdiyimiz kimi hərəkət etməyə ehtiyac yoxdur. Doğru texnologiyadan istifadə edilərsə, kainatda görünməmiş məsafələrə böyük yük yükü olan avtomobillərin, hətta göyərtəsində olan insanların da göndərilməsinin səmərəliliyi xeyli artırıla bilər. Daha dəqiq desək, bizi daha az vaxtda ulduzlara çatdıra biləcək dörd perspektivli texnologiya var. Budur.

1). Nüvə texnologiyası. Bəşər tarixində indiyə qədər kosmosa buraxılan bütün gəmilərin ortaq bir xüsusiyyəti var: kimyəvi yanacaqla işləyən mühərrik. Bəli, raket yanacağı, maksimum vuruş təmin etmək üçün hazırlanmış kimyəvi maddələrin xüsusi bir qarışığıdır. Burada "kimyəvi maddələr" ifadəsi vacibdir. Mühərrikə enerji verən reaksiyalar, atomlar arasındakı bağların yenidən paylanmasına əsaslanır.

Bu hərəkətlərimizi kökündən məhdudlaşdırır! Bir atom kütləsinin böyük əksəriyyəti nüvəsinə düşür - 99, 95%. Kimyəvi reaksiya başlayanda, atomların ətrafında fırlanan elektronlar yenidən paylanır və Einstein -ın məşhur tənliyinə görə E = mc2 -ə görə, reaksiyada iştirak edən atomların ümumi kütləsinin təxminən 0,001% -i enerji olaraq ayrılır. Bu o deməkdir ki, raketə yüklənən hər kiloqram yanacaq üçün reaksiya zamanı təxminən 1 milliqrama bərabər enerji alırsınız.

Ancaq nüvə yanacaqlı raketlərdən istifadə edilsə, vəziyyət kəskin şəkildə fərqli olacaq. Elektronların konfiqurasiyasındakı dəyişikliklərə və atomların bir -birinə necə bağlandığına güvənmək əvəzinə, atom nüvələrinin bir -birinə necə bağlı olduğunu təsir edərək nisbətən böyük miqdarda enerji buraxa bilərsiniz. Bir uran atomunu neytronlarla bombardman edərək parçaladığınızda, hər hansı bir kimyəvi reaksiyadan daha çox enerji yayar. 1 kiloqram uran-235, kimyəvi yanacaqdan min dəfə daha səmərəli olan 911 milliqram kütləyə bərabər miqdarda enerji buraxa bilər.

Nüvə birləşməsini mənimsəsək mühərrikləri daha da səmərəli edə bilərik. Məsələn, hidrogeni heliuma sintez etmək mümkün olacaq inertial idarə olunan termoyadrolu bir birləşmə sistemi, Günəşdə belə bir zəncirvari reaksiya meydana gəlir. 1 kiloqram hidrogen yanacağının heliuma sintezi 7,5 kiloqram kütləni təmiz enerjiyə çevirəcək ki, bu da kimyəvi yanacaqdan təxminən 10 min dəfə daha səmərəlidir.

Fikir, bir raket üçün çox daha uzun müddət eyni sürətlənməni əldə etməkdir: indikindən yüzlərlə, hətta minlərlə dəfə artıqdır ki, bu da onların adi raketlərdən yüzlərlə və ya minlərlə dəfə daha sürətli inkişaf etməsinə imkan verəcəkdir. Belə bir üsul ulduzlararası uçuş müddətini yüzlərlə, hətta on illərə qədər azaldar. Bu, elmin inkişaf tempindən və istiqamətindən asılı olaraq 2100 -cü ilə qədər istifadə edə biləcəyimiz perspektivli bir texnologiyadır.

2). Kosmik lazer şüası. Bu fikir bir neçə il əvvəl ön plana çıxan Breakthrough Starshot layihəsinin əsasını təşkil edir. İllər keçdikcə konsepsiya cəlbediciliyini itirməmişdir. Adi bir raket yanacaq daşıyarkən və sürətləndirmək üçün istehlak etsə də, bu texnologiyanın əsas ideyası, kosmik gəmiyə lazımi impuls verəcək güclü lazer şüalarıdır. Başqa sözlə, sürətlənmə mənbəyi gəminin özündən ayrılacaq.

Bu konsepsiya bir çox cəhətdən həm həyəcanlı, həm də inqilabçıdır. Lazer texnologiyaları uğurla inkişaf edir və nəinki daha güclü, həm də yüksək kolimasiya halına gəlir. Beləliklə, lazer işığının kifayət qədər yüksək faizini əks etdirən yelkənə bənzər bir material yaratsaq, kosmik gəminin böyük sürətlər əldə etməsi üçün lazer atışından istifadə edə bilərik. ~ 1 qram kütləsi olan "ulduz gəmisinin" işıq sürətinin ~ 20% -ə yaxın bir sürətə çatacağı gözlənilir ki, bu da onun ən yaxın ulduz Proxima Centauri -yə cəmi 22 ildə uçmasını təmin edəcək.

Əlbəttə ki, bunun üçün nəhəng bir lazer şüası (təxminən 100 km2) yaratmalı olacağıq və bunu kosmosda etmək lazımdır, baxmayaraq ki, bu texnologiyadan və elmdən daha çox xərc problemidir. Bununla belə, belə bir layihəni həyata keçirə bilmək üçün bir sıra problemləri aradan qaldırmaq lazımdır. Onların arasında:

  • dəstəklənməyən bir yelkən dönəcək, bir növ (hələ inkişaf etdirilməmiş) sabitləşdirici mexanizm tələb olunur;
  • gəmidə yanacaq olmadığı üçün təyinat yerinə çatanda əyləc edə bilməməsi;
  • cihazın insanlara daşınması üçün miqyaslı olduğu ortaya çıxsa belə, bir insan böyük bir sürətlə sağ qala bilməyəcək - qısa müddətdə əhəmiyyətli bir sürət fərqi.

Bəlkə də nə vaxtsa texnologiya bizi ulduzlara apara biləcək, amma hələ də insanın işıq sürətinin ~ 20% -ə bərabər bir sürətə çatması üçün uğurlu bir üsul yoxdur.

3). Antimaddi yanacaq. Hələ də yanacağımızı yanımızda daşımaq istəsək, onu ən səmərəli hala gətirə bilərik: bu hissəciklərin və antipartiküllərin məhv edilməsinə əsaslanacaq. Gəmidəki kütlənin yalnız bir hissəsinin enerjiyə çevrildiyi kimyəvi və ya nüvə yanacağından fərqli olaraq, hissəcik-antipartiküllərin məhv edilməsi həm hissəciklərin, həm də antipartiküllərin kütləsinin 100% -ni istifadə edir. Bütün yanacağı pulse enerjisinə çevirmək qabiliyyəti ən yüksək yanacaq səmərəliliyidir.

Bu metodun praktikada üç əsas sahədə tətbiqində çətinliklər yaranır. Xüsusilə:

  • sabit neytral antimaddənin yaradılması;
  • onu adi maddədən təcrid etmək və onu dəqiq idarə etmək bacarığı;
  • ulduzlararası uçuş üçün kifayət qədər böyük miqdarda antimadde istehsal edir.

Xoşbəxtlikdən, ilk iki məsələ üzərində iş gedir.

Böyük Hadron Çarpıştırıcısının yerləşdiyi Avropa Nüvə Araşdırmaları Təşkilatında (CERN) "antimadde fabriki" olaraq bilinən nəhəng bir kompleks var. Orada altı müstəqil alim qrupu antimaddənin xüsusiyyətlərini araşdırır. Antiprotonları alır və yavaşlatır, pozitronu onlara bağlanmağa məcbur edir. Antiatomlar və ya neytral antimaddələr belə yaradılır.

Bu antiatomları maddədən hazırlanmış bir qabın divarlarından uzaqda saxlayan müxtəlif elektrik və maqnit sahələri olan bir qabda təcrid edirlər. İndiyə qədər, 2020-ci ilin ortalarında, bir anda bir neçə antiatomu müvəffəqiyyətlə təcrid etdilər və sabitləşdirdilər. Önümüzdəki bir neçə il ərzində elm adamları cazibə sahəsindəki antimaddənin hərəkətini idarə edə biləcəklər.

Bu texnologiya yaxın gələcəkdə əlçatan olmayacaq, ancaq ulduzlararası səyahətimizin ən sürətli yolunun antimaddəli bir raket olduğu ortaya çıxa bilər.

4). Qaranlıq maddə üzərində ulduz gəmisi. Bu seçim, şübhəsiz ki, qaranlıq maddədən məsul olan hər hansı bir hissəciyin bir bozon kimi davranması və öz antipartikül olduğu fərziyyəsinə əsaslanır. Teorik olaraq, öz antipartikülü olan qaranlıq maddənin, qaranlıq maddənin hər hansı digər hissəciyiylə toqquşan kiçik, lakin sıfır olmayan bir şansı vardır. Toqquşma nəticəsində ayrılan enerjini potensial olaraq istifadə edə bilərik.

Bunun mümkün dəlilləri var. Müşahidələr nəticəsində Süd Yolu və digər qalaktikaların qaranlıq enerjinin konsentrasiyasının ən yüksək olması lazım olan mərkəzlərindən açıqlanmayan qamma radiasiyasına sahib olduqları təsbit edildi. Bunun sadə astrofiziki izahının olması ehtimalı həmişə var, məsələn pulsarlar. Ancaq bu qaranlıq maddənin qalaktikanın mərkəzində hələ də özüylə məhv olması mümkündür və beləliklə də bizə inanılmaz bir fikir - qaranlıq maddənin ulduz gəmisi verir.

Bu metodun üstünlüyü qaranlıq maddənin qalaktikanın hər yerində var olmasıdır. Bu o deməkdir ki, səfərdə yanacağımızı özümüzlə aparmalı deyilik. Bunun əvəzinə qaranlıq enerji reaktoru aşağıdakıları edə bilər:

  • yaxınlıqdakı hər hansı bir qaranlıq maddəni götürün;
  • məhv edilməsini sürətləndirin və ya təbii şəkildə məhv edilməsinə icazə verin;
  • alınan enerjini istənilən istiqamətdə sürətləndirmək üçün yönləndirin.

İstənilən nəticəni əldə etmək üçün insan reaktorun ölçüsünü və gücünü idarə edə bilər.

Gəmidə yanacaq daşımağa ehtiyac olmadan, itələyici kosmos səyahətinin bir çox problemi ortadan qalxacaq. Əksinə, hər hansı bir səyahətin əziz arzusuna - limitsiz daimi sürətlənməyə nail ola biləcəyik. Bu, bizə ən ağlasığmaz qabiliyyəti - bir insan həyatı boyunca Kainatın istənilən yerinə çatma qabiliyyətini verəcək.

Mövcud raket texnologiyaları ilə məhdudlaşsaq, Yerdən ən yaxın ulduz sisteminə səyahət etmək üçün ən azı on minlərlə il lazım olacaq. Bununla birlikdə, mühərrik texnologiyasında əhəmiyyətli irəliləyişlər yaxındadır və səyahət müddətlərini bir insan ömrünə qədər azaldacaq. Nüvə yanacağı, kosmik lazer şüaları, antimaddə və ya hətta qaranlıq maddənin istifadəsinin öhdəsindən gələ bilsək, öz xəyalımızı yerinə yetirəcəyik və əyri disklər kimi pozucu texnologiyalardan istifadə etmədən kosmik sivilizasiya olacağıq.

Elmə əsaslanan fikirləri mümkün olan real dünyada yeni nəsil mühərrik texnologiyalarına çevirmək üçün bir çox potensial yol var. Əsrin sonlarına qədər hələ icad edilməmiş bir kosmik gəminin Yerdən ən uzaq insanlıq obyektləri olaraq Yeni Üfüqlər, Pioner və Voyagerin yerini alması mümkündür. Elm artıq hazırdır. Bugünkü texnologiyamızın hüdudlarından kənara çıxmaq və bu arzunu gerçəkləşdirmək bizim üçün qalır.

Tövsiyə: