С момента освоения космоса человечество добилось многого: запустили людей на Луну, приземлились на Марс и даже на Титан, спутник Сатурна. Теперь у нас есть искусственные спутники по всей Солнечной системе, но когда сможем достичь другой звезды?
Возможно ли такое в принципе? «Вояджер-1», самый удалённый искусственный зонд, покинул Солнечную систему четыре года назад примерно. Запуск состоялся в 1977 году. После более чем 40 лет путешествия беспилотник сейчас находится на расстоянии 21 миллиарда километров от Солнца с постоянной скоростью 16,99 км/с. Это также самый быстрый космический корабль, покинувший Солнечную систему.
Кто-то утвердит, что при возможности осуществить это, добраться до границ Солнечной системы, точно получится и достигнуть других звёзд. Не стоит же торопиться с выводами.
Прилетев к Проксиме Центавра, звезде, которая ближе всего к Земле.
В специальной теории относительности Эйнштейна скорость света – предел для путешествия материи и информации во вселенной. Хотя часто связывают это со светом, на самом деле это скорость всех безмассовых частиц в вакууме. Её точное значение равно 299 792 458 метров в секунду.
Ближайшая к нашей планете звезда Проксима Центавра удалена более чем на 4 световых года. Скорость света — 299 792 458 м/с, поэтому свету звезды потребуется четыре года, чтобы добраться до Земли, а обратно так же долго.
Расположенность системы делала её одним из кандидатов для первого межзвездного полёта. Исследования выявили, что звезда сейчас удаляется с скоростью 22,2 км/с. При таком движении система окажется в 3,11 светового года от Земли через 26 700 лет.
Космический аппарат «Вояджер-1» движется со скоростью 17 000 м/с относительно Солнца. Самым быстрым из созданных человеком является зонд «Хелиос В», запущенный для изучения солнечного ветра. Максимальная его скорость составила 70 220 м/с или 252 792 км/ч. Если «Вояджер» направлялся к Проксиме Центавра со скоростью 17 000 м/с, преодолеть расстояние понадобилось бы более 76 000 лет.
Достижение красным карликом при такой скорости займет не менее 19 000 лет, что тоже неприемлемо.
Текущее положение дел в сфере космонавтики.
Необходима модернизация применяемых нами технологий, включающих разработки, которые используются в космосе. В числе самых передовых движителей для космических кораблей – двигатель с ионным приводом. Когда-то считавшиеся научной фантастикой, ионные двигатели сегодня стали реальностью.
В последние годы технология ионной тяги используется в действующих межпланетных миссиях, таких как Deep Space 1 и Dawn. Также её применяли на лунной орбите ESA SMART-1, завершившем свою миссию в 2006 году. При использовании ионных двигателей для полёта к Проксиме Центавра потребуется огромное количество топлива (ксенона).
При движении пробной машины массой 82 килограмма ксенона (максимальная емкость Deep Space 1) со скоростью 56 000 км/ч до Проксимы Центавра потребуется более 81 000 лет.
Гравитационный метод
Кроме высокотехнологичных двигателей ускорение космического путешествия возможно благодаря освоению метода Gravity Assist. Метод предполагает использование космическим кораблем гравитационной силы небесного тела для изменения скорости и траектории полета. Гравитационная помощьЭта техника чрезвычайно полезна для осуществления космических миссий.
В 1974 году Mariner 10 стал первой миссией NASA, которая при помощи тяги Венеры отправилась к Меркурию. В восьмидесятых зонд Voyager 1 применил гравитационное поле Юпитера и Сатурна для достижения текущей скорости, что привело его в межзвездное пространство.
Вот как выглядит будущее
Электромагнитный (EM) привод
ЭМ-Драйв — популярная футуристическая концепция, предполагающая создание тяги за счет электромагнитного поля внутри полости. Идея была предложена британским ученым Роджером К. Шоуиером в 2001 году.
В 2015 году учёные выяснили, что космический корабль с системой EM Drive сможет добраться до Плутона за 18 месяцев (New Horizons преодолел это расстояние за 9 лет). Исследователи не понимают, как это возможно. На основе этого расчёта, кораблю EM Drive, связанному с Proxima, понадобится более 13 тысяч лет для достижения этой цели. Предполагаю, что мы приближаемся к пониманию, но пока всё ещё многое неясно.
Ядерный термоядерный привод и ядерно-электрический приём энергии.
Существует концепция космических кораблей с ядерными двигателями. Идея обсуждается НАСА десятилетиями. В ракете с ядерным тепловым движением (NTP) дейтерий или уран нагревают жидкий водород внутри реактора, превращая его в плазму, которая затем выбрасывается через сопло ракеты для создания тяги.
Антиматерия двигателя
Знаете ли вы о существовании антивещества? Антивещество представляет собой материю из частиц с противоположным зарядом по сравнению с обычными частицами. Движителем служит взаимодействие между веществом и антивеществом. В отчёте, представленном на 39-й совместной конференции и выставке AIAA / ASME / SAE / ASEE, указывается, что для двухступенчатой ракеты с двигателем на антиматерии потребуется более 800 000 метрических тонн топлива для достижения Проксимы Центавра.
Грамм антивещества даст огромный энергетический потенциал, но создание такого количества обойдется в 25 миллионов миллиардов киловатт-часов энергии и значительные финансовые затраты. До сих пор человеку удалось произвести не более 20 нанограммов антивещества.
Если не произойдёт значительных открытий в области двигателей, то возможно ограничится лишь Солнечной системой или же понадобится разработать эффективный план многолетних путешествий.