Zonen en dochters van de blauwe planeet
Vlieg omhoog en verstoor de sterren van vrede.
Het pad naar de interstellaire ruimte is vastgesteld
Voor satellieten, raketten, wetenschappelijke stations.
Een Rus vloog in een raket, Ik zag de hele aarde van bovenaf.
Gagarin was de eerste in de ruimte.
Hoe zal je zijn?
In 1973 begon een werkgroep van de British Interplanetary Society met het ontwerpen van het uiterlijk van een interstellair ruimtevaartuig dat 6 lichtjaar in onbemande modus kan reizen en het uitvoeren van een korte verkenning van de omgeving van Barnard's Star.
Het fundamentele verschil tussen het Britse project en de sciencefictionwerken waren de oorspronkelijke ontwerpvoorwaarden: in hun werk vertrouwden Britse wetenschappers uitsluitend op real-life technologieën of technologieën van de nabije toekomst, waarvan de op handen zijnde verschijning buiten twijfel staat. Fantastische "anti-zwaartekracht", onbekende "teleportatie" en "superluminale motoren" werden afgedaan als exotische en notoir onmogelijke ideeën.
Volgens de voorwaarden van het project moesten de ontwikkelaars zelfs de toen populaire "photon engine" verlaten. Ondanks de theoretische mogelijkheid dat er een stofvernietigingsreactie bestaat, kunnen zelfs de meest gedurfde natuurkundigen die regelmatig experimenteren met hallucinogene cannabinoïden niet uitleggen hoe ze de opslag van "antimaterie" in de praktijk kunnen brengen en hoe ze de vrijgekomen energie kunnen verzamelen.
Het project kreeg de symbolische naam "Daedalus" - ter ere van de gelijknamige held van de Griekse mythe, die erin slaagde over de zee te vliegen, in tegenstelling tot Icarus, die te hoog vloog.
Het automatische interstellaire ruimtevaartuig Daedalus had een ontwerp in twee fasen.
De betekenis van het Daedalus-project:
Bewijs van de mogelijkheid om door de mensheid een onbemand ruimtevaartuig te maken voor de studie van de stellaire systemen die zich het dichtst bij de zon bevinden.
Technische kant van het project:
Onderzoek van de flyby-baan van het sterrenstelsel van Barnard (een rode dwerg van het spectraaltype M5V op een afstand van 5,91 lichtjaar, een van de dichtste bij de zon en tegelijkertijd de "snelste" van de sterren in De loodrechte component van de snelheid van de ster op de gezichtsrichting van de aardse waarnemer is 90 km / s, wat, in combinatie met een relatief "dichte" afstand, "Flying Barnard" in een echte "komeet" verandert). De keuze van het doel werd bepaald door de theorie van het bestaan van een planetair systeem bij de ster van Barnard (de theorie werd later weerlegd). In onze tijd is het "referentiedoel" de ster die het dichtst bij de zon staat, Proxima Centauri (afstand 4, 22 lichtjaar).
De ster van Barnard in de aardse lucht verplaatsen
Projectvoorwaarden:
Onbemand ruimteschip. Alleen realistische technologieën van de nabije toekomst. De maximale vliegtijd naar de ster is 49 jaar! Volgens de voorwaarden van Project Daedalus zouden degenen die het interstellaire schip hebben gemaakt tijdens hun leven in staat moeten zijn geweest om de resultaten van de missie te weten te komen. Met andere woorden, om Barnard's Star in 49 jaar te bereiken, zou het ruimteschip een kruissnelheid nodig hebben in de orde van grootte van 0,1 keer de snelheid van het licht.
Initiële data:
Britse wetenschappers hadden een nogal indrukwekkende "set" van alle moderne prestaties van de menselijke beschaving: nucleaire technologie, ongecontroleerde thermonucleaire reactie, lasers, plasmafysica, bemande ruimtelanceringen in een baan om de aarde,technologieën voor het verbinden en uitvoeren van montagewerkzaamheden van grote objecten in de ruimte, langeafstandscommunicatiesystemen in de ruimte, micro-elektronica, automatisering en precisietechniek. Is dit genoeg om de sterren "met je hand aan te raken"?
Niet ver van hier - één taxistandplaats?
Overlopend van zoete dromen en trots op de prestaties van de menselijke geest, rent de lezer al weg om een kaartje te kopen op een interstellair schip. Helaas is zijn vreugde voorbarig. Het universum heeft zijn angstaanjagende reactie voorbereid op de zielige pogingen van mensen om de dichtstbijzijnde sterren te bereiken.
Als je de grootte van een ster als de zon verkleint tot de grootte van een tennisbal, past het hele zonnestelsel op het Rode Plein. De afmetingen van de aarde zullen in dit geval doorgaans worden teruggebracht tot de grootte van een zandkorrel.
Tegelijkertijd zal de dichtstbijzijnde "tennisbal" (Proxima Centauri) in het midden van de Alexanderplatz in Berlijn liggen, en iets verder weg de ster van Barnard - op Piccadilly Circus in Londen!
Voyager 1-positie op 8 februari 2012. Afstand 17 lichturen vanaf de zon.
De monsterlijke afstanden zaaien twijfel over het idee van interstellaire reizen. Het onbemande station Voyager 1, gelanceerd in 1977, deed er 35 jaar over om het zonnestelsel over te steken (de sonde ging er voorbij op 25 augustus 2012 - op die dag smolten de laatste echo's van de "zonnewind" achter de achtersteven van het station, terwijl de intensiteit galactische straling). Het duurde 35 jaar om op het Rode Plein te vliegen. Hoe lang duurt het voordat Voyager "van Moskou naar Londen" vliegt?
Om ons heen zijn biljard kilometer zwarte afgrond - hebben we een kans om over minstens een halve eeuw naar de dichtstbijzijnde ster te vliegen?
Ik stuur een schip voor je…
Niemand twijfelde eraan dat de Daedalus monsterlijke afmetingen zou hebben - alleen de "payload" kon honderden tonnen bereiken. Naast relatief lichte astrofysische instrumenten, detectoren en televisiecamera's, is er aan boord van het schip een vrij groot compartiment nodig voor het besturen van de scheepssystemen, een rekencentrum en, belangrijker nog, een communicatiesysteem met de aarde.
Moderne radiotelescopen hebben een enorme gevoeligheid: de zender van Voyager 1, op een afstand van 124 astronomische eenheden (124 keer verder van de aarde tot de zon), heeft een vermogen van slechts 23 watt - minder dan een gloeilamp in uw koelkast. Verrassend genoeg bleek dit voldoende te zijn om op een afstand van 18,5 miljard kilometer ononderbroken te kunnen communiceren met het apparaat! (een vereiste - de positie van Voyager in de ruimte is bekend met een nauwkeurigheid van 200 meter)
De ster van Barnard bevindt zich 5,96 lichtjaar van de zon - 3000 keer verder dan Voyager. Het is duidelijk dat in dit geval een interceptor van 23 watt niet kan ontbreken - de ongelooflijke afstand en significante fout bij het bepalen van de positie van het ruimteschip in de ruimte vereist een stralingsvermogen van honderden kilowatts. Met alle daarbij behorende eisen voor de afmetingen van de antenne.
Britse wetenschappers hebben een zeer duidelijk cijfer genoemd: de nuttige lading van het Daedalus-ruimtevaartuig (de massa van het controlecompartiment, de wetenschappelijke instrumenten en het communicatiesysteem) zal ongeveer 450 ton zijn. Ter vergelijking: de massa van het internationale ruimtestation heeft tot nu toe 417 ton overschreden.
Het vereiste laadvermogen van het ruimteschip ligt binnen realistische grenzen. Bovendien kan dit cijfer, gezien de vooruitgang op het gebied van micro-elektronica en ruimtetechnologie in de afgelopen 40 jaar, licht dalen.
Motor en brandstof. Het extreme energieverbruik van interstellaire reizen wordt een belangrijke barrière voor dergelijke expedities.
Britse wetenschappers hielden vast aan een eenvoudige logica: welke van de bekende methoden voor het verkrijgen van energie is het meest productief? Het antwoord ligt voor de hand: thermonucleaire fusie. Zijn we in staat om vandaag een stabiele "thermonucleaire reactor" te creëren? Helaas, nee, alle pogingen om een "gecontroleerde thermonucleaire kern" te creëren eindigen in een mislukking. Uitgang? We zullen een explosieve reactie moeten gebruiken. Ruimteschip "Daedalus" verandert in "ontploffen" met een gepulseerde thermonucleaire raketmotor.
Het werkingsprincipe is in theorie eenvoudig: "doelen" uit een bevroren mengsel van deuterium en helium-3 worden in de werkkamer gevoerd. Het doelwit wordt verwarmd door een puls van lasers - er volgt een kleine thermonucleaire explosie - en voila, het vrijkomen van energie om het schip te versnellen!
De berekening toonde aan dat het voor de effectieve versnelling van de Daedalus nodig zou zijn om 250 explosies per seconde te produceren - daarom moeten de doelen met een snelheid van 10 km / s in de verbrandingskamer van een gepulseerde thermonucleaire motor worden gevoerd!
Dit is pure fantasie - in werkelijkheid is er geen enkel werkbaar monster van een gepulseerde thermonucleaire motor. Bovendien maken de unieke eigenschappen van de motor en de hoge eisen aan de betrouwbaarheid ervan (de motor van een ruimteschip moet 4 jaar onafgebroken draaien) het gesprek over het ruimteschip tot een nietszeggend verhaal.
Aan de andere kant is er geen enkel element in het ontwerp van een gepulseerde thermonucleaire motor dat niet in de praktijk is getest - supergeleidende elektromagneten, krachtige lasers, elektronenkanonnen … dit alles is al lang door de industrie beheerst en is vaak tot massaproductie gebracht. We hebben een goed ontwikkelde theorie en rijke praktische ontwikkelingen op het gebied van plasmafysica - het is gewoon een kwestie van een gepulseerde motor maken op basis van deze systemen.
De geschatte massa van de structuur van het ruimtevaartuig (motor, tanks, ondersteunende spanten) is 6170 ton, exclusief brandstof. Kortom, het cijfer klinkt realistisch. Geen tienden van graden en talloze nullen. Om zo'n hoeveelheid metalen constructies naar een lage baan om de aarde te brengen, zou het "slechts" 44 lanceringen van de machtige Saturn-5-raket vergen (laadvermogen 140 ton met een lanceringsgewicht van 3000 ton).
Superzware draagraket H-1, lanceergewicht 2735 … 2950 ton
Tot nu toe pasten deze cijfers theoretisch in de mogelijkheden van de moderne industrie, hoewel ze enige ontwikkeling van moderne technologieën vereisten. Het is tijd om de hoofdvraag te stellen: wat is de benodigde brandstofmassa om het ruimteschip te versnellen tot 0, 1 de snelheid van het licht? Het antwoord klinkt beangstigend en tegelijkertijd bemoedigend - 50.000 ton nucleaire brandstof. Ondanks de schijnbare onwaarschijnlijkheid van dit cijfer, is het "slechts" de helft van de verplaatsing van het Amerikaanse nucleaire vliegdekschip. Een ander ding is dat de moderne ruimtevaart nog niet klaar is om met zulke omvangrijke structuren te werken.
Maar het grootste probleem was anders: het hoofdbestanddeel van de brandstof voor een gepulseerde thermonucleaire motor is de zeldzame en dure isotoop Helium-3. Het huidige productievolume van helium-3 bedraagt niet meer dan 500 kg per jaar. Tegelijkertijd moet 30.000 ton van deze specifieke stof in de Daedalus-tanks worden gegoten.
Opmerkingen zijn overbodig - er is niet zo'n hoeveelheid helium-3 op aarde. "Britse wetenschappers" (dit keer kun je terecht de uitdrukking tussen aanhalingstekens nemen) stelden voor om "Daedalus" in de baan van Jupiter te bouwen en het daar bij te tanken, waarbij brandstof wordt gewonnen uit de bovenste wolkenlaag van de reuzenplaneet.
Puur futurisme vermenigvuldigd met absurditeit.
Ondanks het algehele teleurstellende beeld, toonde het Daedalus-project aan dat de bestaande wetenschappelijke kennis voldoende is om een expeditie naar de dichtstbijzijnde sterren te sturen. Het probleem ligt in de omvang van het werk - we hebben werkende monsters van "Tokamaks", supergeleidende elektromagneten, cryostaten en Dewar-vaten in ideale laboratoriumomstandigheden, maar we hebben absoluut geen idee hoe hun hypertrofische kopieën van honderden tonnen zullen werken. Hoe de continue werking van deze fantastische constructies gedurende vele jaren te garanderen - dit alles in de barre omstandigheden van de ruimte, zonder enige mogelijkheid tot reparatie en onderhoud door mensen.
Terwijl ze werkten aan het uiterlijk van het ruimteschip "Daedalus", werden wetenschappers geconfronteerd met veel kleine, maar niet minder belangrijke problemen. Naast de reeds genoemde twijfels over de betrouwbaarheid van de gepulseerde thermonucleaire motor, stonden de makers van het interstellaire ruimtevaartuig voor het probleem van het balanceren van het gigantische schip, de juiste versnelling en oriëntatie in de ruimte. Er waren ook positieve momenten - in de 40 jaar die zijn verstreken sinds de start van het werk aan het Daedalus-project, is het probleem met het digitale computercomplex aan boord van het schip met succes opgelost. De kolossale vooruitgang in micro-elektronica, nanotechnologie, de opkomst van stoffen met unieke kenmerken - dit alles vereenvoudigde de voorwaarden voor het creëren van een ruimteschip aanzienlijk. Ook werd het probleem van deep space-communicatie met succes opgelost.
Maar tot nu toe is er geen oplossing gevonden voor het klassieke probleem - de veiligheid van een interstellaire expeditie. Met een snelheid van 0, 1 van de snelheid van het licht, wordt elk stofje een gevaarlijk obstakel voor het schip, en een kleine meteoriet ter grootte van een flashdrive kan het einde van de hele expeditie betekenen. Met andere woorden, het schip heeft alle kans om verbrand te worden voordat het zijn doel bereikt. De theorie stelt twee oplossingen voor: de eerste "verdedigingslinie" - een beschermende wolk van microdeeltjes die wordt vastgehouden door een magnetisch veld honderd kilometer voor de koers van het schip. De tweede "verdedigingslinie" is een schild van metaal, keramiek of composiet om fragmenten van vergane meteorieten te reflecteren. Als alles min of meer duidelijk is over het ontwerp van het schild, dan weten zelfs de Nobelprijswinnaars in de natuurkunde niet hoe ze een "beschermende wolk van microdeeltjes" op aanzienlijke afstand van het schip in de praktijk moeten implementeren. Het is duidelijk dat met behulp van een magnetisch veld, maar hier is hoe precies …
… Het schip vaart in een ijzige leegte. Het is 50 jaar geleden dat hij het zonnestelsel verliet en een lange reis strekt zich uit achter de "Daedalus" gedurende zes lichtjaren. De gevaarlijke Kuipergordel en de mysterieuze Oortwolk zijn veilig overgestoken, fragiele instrumenten hebben de stromen van galactische stralen en de wrede kou van de open ruimte doorstaan … De spoedig geplande ontmoeting met het sterrenstelsel van Barnard … maar wat betekent deze kans ontmoeting in het midden van de eindeloze stellaire oceaan de boodschapper van de verre aarde beloven? Nieuwe gevaren van botsingen met grote meteorieten? Magnetische velden en dodelijke stralingsgordels in de buurt van "running Barnard"? Onverwachte uitbarstingen van protruberans? De tijd zal het leren … "Daedalus" zal over twee dagen langs de ster rennen en voor altijd verdwijnen in de uitgestrektheid van de kosmos.
Daedalus versus het 102 verdiepingen tellende Empire State Building
Het Empire State Building, een belangrijk herkenningspunt in de skyline van New York. Hoogte zonder spits 381 m, hoogte met spits 441 meter
Daedalus versus het superzware draagraket Saturn V
Saturn V op het lanceerplatform
