7 самых современных космических кораблей на планете

Недавно астрономы предоставили четкие доказательства существования планеты «вторая Земля», вращающейся вокруг Проксимы Центавра — ближайшей к Солнцу звезды — «странной» планеты, которая была недавно обнаружена.

Хотя эта звёздная система — наш космический «сосед», расстояние от Земли до неё составляет около 4,2 световых лет, или 25 триллионов миль. Учитывая такое расстояние, возможно ли для нас добраться до этой «новооткрытой» планеты?

Гигантская термоядерная ракета проекта «Дедал» в паре с ракетой НАСА «Сатурн-5».

Но если мы хотим совершить путешествие за пределы Солнечной системы, нам понадобятся космические корабли, которые будут двигаться немного быстрее — например, гигантская термоядерная ракета Project Daedalus НАСА в паре с Saturn V — как на иллюстрации выше, созданной графическим инженером и космическим художником Адрианом Манном, чья миссия — показать, как могут выглядеть будущие космические технологии.

Вот семь способов, с помощью которых роботы или даже исследователи-люди могли бы достичь звездной системы Проксима Центавра или других близлежащих регионов космоса.

1. Космический корабль «Дедал»

Результатом пятилетнего проекта стала разработка космического корабля «Дедал». (Фото: Эдриан Манн).

В рамках пятилетнего проекта был разработан проект космического корабля «Дедал» — двухступенчатой ​​ядерной ракеты массой 54 000 тонн, которая должна увеличить скорость света примерно на 12 процентов по сравнению с 400-тонным роботизированным зондом. Это позволило бы зонду преодолеть шестисветовое путешествие к звезде Барнарда примерно за 50 лет.

Ракеты космического корабля «Дедал» работают на термоядерном синтезе и используют электронные лучи для подрыва снарядов, заправленных гелием-3, который можно добывать на поверхности Луны. Тем не менее, двигатели сожгут десятки тысяч тонн топлива, чтобы поддерживать полёт космического корабля на полной скорости в течение четырёх лет, поскольку запас топлива отсутствует. В результате путешествие займёт 50 лет, а для достижения «целевой» системы потребуется всего 70 часов полёта, прежде чем корабль достигнет межзвёздной скорости.

«Космический корабль «Дедал» слишком велик для запуска с поверхности Земли, поэтому его будут строить на орбите. Это означает, что космический корабль «Дедал» не может быть построен без масштабов космического строительства, которых в настоящее время не существует», — сказал Ян Кроуфорд, профессор планетологии и астробиологии в колледже Биркбек в Великобритании.

Профессор Кроуфорд заявил, что научную основу концепции проекта «Дедал» сейчас понять легче, чем когда этот космический аппарат проектировался. «Стоимость и инженерные сложности колоссальны — а это значит, что на создание чего-то подобного „Дедалу“ среди звёзд потребуется более 100 лет», — сказал он.

2. Космический корабль «Икар»

Космический корабль «Икар» предназначен для путешествий к любой звезде в пределах 22 световых лет от Земли. (Изображение предоставлено Эдрианом Манном).

Космический корабль «Икар» способен отправиться к любой пригодной для жизни звезде в радиусе примерно 22 световых лет от Земли. Это значит, что если вокруг Проксимы Центавра будет обнаружена планета, она может стать желанным пунктом назначения.

«Цель проекта «Икар» — модернизировать конструкции «Дедала», добавив новые идеи и технологии», — сказал Кроуфорд. «Одно из предлагаемых усовершенствований предполагает использование термоядерных ракетных двигателей, использующих другое ядерное топливо, детонирующее с помощью фотонных генераторов вместо электронных пучков. Эта технология может быть основана на последних достижениях в области лазерного зажигания в Национальном центре зажигания в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии».

Зонд «Икар» меньше предлагаемого 400-тонного зонда космического корабля «Дедал» благодаря достижениям в области миниатюризации электроники, робототехники и будущих нанотехнологий, что означает, что космический корабль будет перевозить меньше топлива, но по-прежнему сможет развивать максимальную скорость.

3. Легкопарусный космический корабль

Космический аппарат с лазерным наведением и световым парусом — это первый шаг проекта Breakthrough Starshot. (Фото: Эдриан Манн).

Хотя световые паруса, работающие на солнечном свете, являются эффективным способом исследования Солнечной системы, они недостаточно быстры, чтобы преодолевать межзвездные расстояния за разумное время.

«Решением может быть использование мощных лазеров для разгона световых парусов на очень высокой скорости вместе со светом при запуске, пока космический аппарат не окажется слишком далеко, чтобы лазерный источник мог оказывать более сильное воздействие на световые лучи», — сказал Кроуфорд.

Поскольку подвижные лазеры можно построить как на Земле, так и на орбите, межзвёздному космическому кораблю с лёгким парусом больше не нужно брать с собой топливо. Таким образом, вес космического корабля можно свести к минимуму.

Космический аппарат с лазерным наведением и световым парусом — первый шаг проекта Breakthrough Starshot стоимостью 100 миллионов долларов, объявленного в этом году инвестором Юрием Мильнером и физиком Стивеном Хокингом. Цель проекта — создание рабочей модели к 2036 году, а стоимость финальной миссии составит около 10 миллиардов долларов.

Проект предусматривает создание около 1000 космических аппаратов «StarChip» размером с наклейку, каждый из которых весит несколько граммов и прикрепляется к «материнскому кораблю» на орбите, а затем разгоняется лазерами на Земле до скорости около 15–20 процентов от скорости света.

Это позволило бы космическому аппарату совершить путешествие длиной в четыре световых года до системы Альфа Центавра — тройной звездной системы, включающей родительскую звезду Проксиму Центавра и пригодную для жизни планету — примерно за 20–30 лет.

Концепции, лежащие в основе проекта Breakthrough Starshot, были исследованы Филипом Любином, профессором космологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Он сказал: «Самая большая проблема, которая еще предстоит решить, — это генерировать достаточно лазерной энергии, чтобы иметь возможность управлять космическим аппаратом со световым парусом».

4. Космический аппарат Бассарда с прямоточным воздушно-реактивным двигателем

Космический аппарат Bussard Ramjet создаст крошечные следы газа и пыли, обнаруженные в межзвездном пространстве. (Изображение предоставлено: Эдриан Манн).

Вместо того чтобы перевозить топливо, космический аппарат Bussard Ramjet будет создавать крошечные следы газа и пыли в межзвездном пространстве, называемые «межзвездной средой», используя гигантское воронкообразное электромагнитное поле, простирающееся на тысячи миль перед космическим аппаратом.

Водородный газ из межзвездной среды будет сжиматься и использоваться в качестве топлива в термоядерной ракете, расположенной в задней части космического корабля, для его движения вперед.

Теоретически космический корабль, приводимый в движение прямоточным воздушно-реактивным двигателем Бассарда, может продолжать ускоряться до тех пор, пока на пути будет достаточно межзвездного газа для создания тяги, и сможет достичь скорости, составляющей долю скорости света.

В результате космический корабль «Бассард» долгое время пользовался заслуженным уважением в научной фантастике, в частности, в серии романов и рассказов Ларри Нивена «Известный космос», включая роман 1970 года «Мир-Кольцо» и рассказ Пола Андерсона «Тау-Зеро» — межзвездный экипаж, который заставляет космический корабль «Бассард» замедлиться до релятивистских скоростей, чтобы избежать разрушения.

К сожалению, межзвёздная среда вращается вокруг нашей Солнечной системы и близлежащих звёзд, которые очень малы, и учёные подсчитали, что её водорода будет недостаточно для питания космического корабля «Бассард ПВРД». «Она не галактического масштаба», — говорит Кроуфорд.

Однако он пояснил: «Некоторые из предлагаемых идей по преодолению ограничений включают концепцию, известную как «Ram Augmented Rocket Stellar», которая собирает реактивную массу вещества, чтобы иметь возможность направлять космический корабль вперед, используя энергию для освещения лазерами, и «Interstellar Runway», которая использует слой осадочного топлива, расположенный перед траекторией разгона космического корабля Bussard».

5. Ракеты на антиматерии и движущиеся черные дыры

Антиматерия могла бы стать отличным ракетным топливом из-за своей очень высокой плотности энергии. (Изображение предоставлено Эдрианом Манном).

Помимо световых парусов, гигантских лазеров и термоядерных ракет, предлагаются и некоторые «экзотические» варианты межзвездных путешествий, например, ракеты, работающие на чрезвычайно бурных (и невероятно эффективных) реакциях аннигиляции материи и антиматерии.

«Антиматерия могла бы стать отличным ракетным топливом благодаря своей высокой плотности энергии», — сказал Кроуфорд. «Но, конечно, в природе её не существует, её нужно создавать. Её создание не только очень сложно, дорого и опасно, но и может быть использовано в качестве ракетного топлива».

Еще одно предложение по использованию экзотической физики для управления космическим аппаратом — движение «Шварцшильда Кугельблица» — использование микроскопической искусственной черной дыры, содержащей внутри двигатель в качестве источника энергии.

Выше представлена ​​идея космического корабля под названием «SK Drive» — перехватывающего излучение Хокинга от быстрого и чрезвычайно интенсивного распада крошечной черной дыры и преобразующего его в энергию, используемую для движения космического корабля.

Каждая искусственная черная дыра может существовать всего несколько лет, поэтому новые будут создаваться по мере необходимости путем сжатия материи с помощью лазерного гамма-излучения.

Согласно исследованию 2009 года, космический аппарат с двигателем SK, приводимый в движение крошечной чёрной дырой массой с современный нефтяной танкер, может разогнаться до 10% скорости света за 20 дней. Чёрные дыры, способные существовать около трёх с половиной лет, прежде чем полностью распасться, за время своего существования вырабатывают более 160 петаватт (ПВт), или 160 квадриллионов ватт энергии.

6. «Медленный поезд»

Некоторые идеи все еще существуют в концепции «медленного поезда» — возможно, однажды он доставит людей к звездам. (Источник изображения: Эдриан Манн).

«Я думаю, что люди могут исследовать планеты эффективнее роботов. У людей есть культурные причины исследовать космос. Сейчас это очень хорошо работает на межзвёздных расстояниях — просто расстояния настолько велики, а технические сложности настолько велики, что этот этап почти непостижим», — добавил Кроуфорд.

Тем не менее, в концепции «медленного поезда», который однажды сможет доставить людей к звездам, заложены некоторые идеи, в том числе:

Спящие корабли, на которых члены экипажа находятся в состоянии «глубокого сна» или «плавания» во время длительных путешествий, появлялись во многих научно-фантастических фильмах, таких как «2001: Космическая одиссея» Стэнли Кубрика, снятый в 1969 году, «Чужой» Ридли Скотта, снятый в 1979 году, и «Аватар» Джеймса Кэмерона, снятый в 2009 году.

Корабли-миры, также известные как «корабли поколений» или «межзвёздные ковчеги» – гигантские закрытые суда, способные перевозить большое количество людей и других видов, обитающих на Земле. Эти корабли делают путешествие по колонизации «экзотических» планет довольно комфортным, но само путешествие может занять столетия. Поколения людей будут жить и умирать в течение этого путешествия, и только их потомки смогут достичь цели.

Космический корабль «Эмбрион» замораживает стволовые клетки человека вместо «глубокого сна» или поддержания жизни людей на далекой планете, где они могут «выжить» и проводить исследования командой, защищенной роботами.

7. Поезд, движущийся быстрее света

Концепция космического корабля, движущегося со скоростью, превышающей скорость света, остается загадкой. (Фото: Эдриан Манн).

Куда бы ни заглядывали астрономы во Вселенную, теория относительности всегда оставалась верной. Как показал Альберт Эйнштейн: «В космосе невозможно разогнать массу до скорости света и затем игнорировать её».

Однако уравнения Эйнштейна, возможно, все еще сохраняют некоторые профессиональные приемы, связывая воедино известный физике процесс и запуская путешествие на сверхсветовой скорости (ССТ) — Святой Грааль для поколений поклонников науки.

Самая известная научная концепция FLT-путешествий — это двигатель Алькубьерре, предложенный физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году.

Предлагаемые двигатели работают за счет использования мощной гравитационной силы, создаваемой двумя вращающимися кольцами экзотической плотной материи, чтобы физически сжимать пространство перед космическим аппаратом и одновременно расширять пространство позади него со скоростями, которые могут превышать скорость света.

Предложение Алькубьерре предполагало, что в кольцах присутствует некая экзотическая материя, о существовании которой не было известно; космический корабль внутри «пузыря», созданного двигателем, никогда не будет двигаться быстрее света в своем собственном пространстве, поэтому не будет нарушать законы относительности.

Другие гипотетические идеи для сверхсветовых путешествий включают использование червоточин (которые теоретически не существуют) для достижения середины запутанности или рискованного прохождения сквозь края большой вращающейся черной дыры, как показано в фильме Кристофера Нолана 2014 года «Интерстеллар».

Однако профессор Кроуфорд также отмечает: «Концепция сверхсветового космического корабля всё ещё полна неизвестных и противоречий, которые явно нарушают принцип причинности — каждая ситуация создаётся другими ситуациями, которые произошли в прошлом, и вокруг неё нет ничего. Таким образом, это похоже на предположение, которое невозможно доказать, даже если оно принимается существующими технологиями».

«Я не хочу показаться слишком пессимистичным, потому что я вижу огромные преимущества, которые человечество получит от путешествий к звездам, но физика есть физика, и это действительно сложно», — сказал Кроуфорд.

По данным Khoahoc.tv