Autor článku podrobne rozpráva o štyroch sľubných technológiách, ktoré dávajú ľuďom príležitosť dosiahnuť akékoľvek miesto vo vesmíre počas jedného ľudského života. Pre porovnanie: s použitím moderných technológií bude cesta k inému hviezdnemu systému trvať asi 100 tisíc rokov.
Odkedy sa človek prvýkrát pozrel na nočnú oblohu, snívame o návšteve iných svetov a videní vesmíru. A zatiaľ čo naše chemicky poháňané rakety už dosiahli v slnečnej sústave mnoho planét, mesiacov a iných telies, najďalej od Zoyera, kozmická loď Voyager 1, prešla iba 22,3 miliárd kilometrov. Je to iba 0,056% vzdialenosti k najbližšiemu známemu hviezdnemu systému. Pri použití moderných technológií bude cesta k inému hviezdnemu systému trvať asi 100 tisíc rokov.
Nie je však potrebné konať tak, ako sme to vždy robili. Účinnosť odosielania vozidiel s veľkou hmotnosťou užitočného zaťaženia, dokonca aj s ľuďmi na palube, na bezprecedentné vzdialenosti vo vesmíre sa môže výrazne zlepšiť, ak sa použije správna technológia. Presnejšie povedané, existujú štyri sľubné technológie, ktoré nás môžu dostať k hviezdam v oveľa kratšom čase. Tu sú.
1). Jadrová technológia. Doteraz boli v ľudskej histórii všetky kozmické lode vypustené do vesmíru spoločné: motor poháňaný chemickými látkami. Áno, raketové palivo je špeciálna zmes chemikálií navrhnutá tak, aby poskytovala maximálny ťah. Tu je dôležitá fráza „chemikálie“. Reakcie, ktoré dávajú motoru energiu, sú založené na prerozdelení väzieb medzi atómami.
To zásadne obmedzuje naše konanie! Prevažná väčšina hmotnosti atómu padá na jeho jadro - 99,95%. Keď sa začne chemická reakcia, elektróny otáčajúce sa okolo atómov sa redistribuujú a zvyčajne uvoľňujú ako energiu asi 0,0001% z celkovej hmotnosti atómov zúčastňujúcich sa na reakcii, podľa Einsteinovej slávnej rovnice: E = mc2. To znamená, že za každý kilogram paliva vloženého do rakety dostanete počas reakcie energiu rovnajúcu sa približne 1 miligramu.
Ak sa však použijú jadrové palivá, situácia bude výrazne odlišná. Namiesto spoliehania sa na zmeny v konfigurácii elektrónov a na to, ako sa atómy navzájom viažu, môžete uvoľniť relatívne veľké množstvo energie ovplyvňovaním toho, ako sú jadrá atómov navzájom spojené. Keď štiepite atóm uránu bombardovaním neutrónmi, vyžaruje oveľa viac energie ako akákoľvek chemická reakcia. 1 kilogram uránu-235 môže uvoľňovať množstvo energie ekvivalentné 911 miligramom hmotnosti, čo je takmer tisíckrát účinnejšie ako chemické palivo.
Mohli by sme ešte zvýšiť účinnosť motorov, keby sme zvládli jadrovú fúziu. Napríklad, systém zotrvačnej riadenej termonukleárnej fúzie, pomocou ktorého by bolo možné syntetizovať vodík na hélium, takáto reťazová reakcia nastáva na Slnku. Syntéza 1 kilogramu vodíkového paliva na hélium premení 7,5 kilogramu hmoty na čistú energiu, ktorá je takmer 10 000-krát účinnejšia ako chemické palivo.
Cieľom je dosiahnuť rovnaké zrýchlenie pre raketu na oveľa dlhšie časové obdobie: stovky alebo dokonca tisícky krát dlhšie ako teraz, čo by im umožnilo vyvíjať stovky alebo tisícky krát rýchlejšie ako tradičné rakety. Takýto spôsob by skrátil čas medzihviezdneho letu na stovky alebo dokonca desiatky rokov. Je to sľubná technológia, ktorú budeme môcť používať do roku 2100 v závislosti od tempa a smerovania vedeckého rozvoja.
Propagačné video:
2). Lúč kozmických laserov. Táto myšlienka je v jadre projektu prielomovej hviezdy, ktorý získal pred niekoľkými rokmi význam. V priebehu rokov tento koncept nestratil svoju príťažlivosť. Zatiaľ čo konvenčná raketa so sebou nesie palivo a používa ho na urýchlenie, hlavnou myšlienkou tejto technológie je lúč výkonných laserov, ktorý poskytne kozmickej lodi potrebný impulz. Inými slovami, zdroj zrýchlenia bude oddelený od samotnej lode.
Tento koncept je v mnohých ohľadoch vzrušujúci a zároveň revolučný. Laserové technológie sa vyvíjajú úspešne a sú nielen výkonnejšie, ale aj vysoko kolimované. Ak teda vytvoríme plachtovitý materiál, ktorý odráža dostatočne vysoké percento laserového svetla, môžeme použiť laserový výstrel, aby sa vesmírna loď mohla vyvíjať v obrovských rýchlostiach. Očakáva sa, že „kozmická loď“s hmotnosťou ~ 1 gram dosiahne rýchlosť ~ 20% rýchlosti svetla, čo jej umožní letieť s najbližšou hviezdou Proxima Centauri za pouhých 22 rokov.
Na to, samozrejme, musíme vytvoriť obrovský lúč laserov (asi 100 km2), a to sa musí urobiť vo vesmíre, aj keď je to skôr nákladový problém ako technológia alebo veda. Existuje však množstvo problémov, ktoré je potrebné prekonať, aby bolo možné uskutočniť takýto projekt. Medzi nimi:
- nepodporovaná plachta sa bude točiť, je potrebný nejaký (ešte nevyvinutý) stabilizačný mechanizmus;
- neschopnosť zabrzdiť po dosiahnutí cieľového bodu, pretože na palube nie je palivo;
- Aj keď sa ukáže, že zariadenie na prepravu ľudí je v mierke, človek nebude schopný prežiť s veľkým zrýchlením - čo je významný rozdiel v rýchlosti v krátkom časovom období.
Možno jedného dňa nás technológia dovedie k hviezdam, ale neexistuje úspešná metóda, ako človek dosiahne rýchlosť rovnajúcu sa ~ 20% rýchlosti svetla.
3). Palivo antihmoty. Ak s nami stále chceme prepravovať palivo, môžeme to urobiť čo najúčinnejšie: bude to založené na zničení častíc a antičastíc. Na rozdiel od chemického alebo jadrového paliva, kde sa iba časť hmoty na palube premieňa na energiu, anihilácia častíc a antičastíc využíva 100% hmotnosti častíc aj antičastíc. Schopnosť premeniť všetko palivo na pulznú energiu je najvyššou úrovňou palivovej účinnosti.
Problémy s uplatňovaním tejto metódy v praxi sa vyskytujú v troch hlavných oblastiach. konkrétne:
- vytvorenie stabilného neutrálneho antihmoty;
- schopnosť izolovať ho od bežnej hmoty a presne ju kontrolovať;
- produkovať antihmotu v dostatočne veľkých množstvách na medzihviezdny let.
Našťastie sa na prvých dvoch číslach už pracuje.
Európska organizácia pre jadrový výskum (CERN), kde sídli Veľký Hadron Collider, má obrovský komplex známy ako „továreň na antihmotu“. Tam, šesť nezávislých tímov vedcov skúma vlastnosti antihmoty. Berú antiprotóny a spomaľujú ich, čo núti pozitrónu, aby sa na ne viazal. Takto sa vytvárajú antiatomy alebo neutrálne antihmoty.
Izolujú tieto antiatomy v nádobe s premenlivými elektrickými a magnetickými poľami, ktoré ich držia na mieste, ďaleko od stien nádoby vyrobenej z hmoty. Do polovice roku 2020 už niekoľko hodín úspešne izolovali a stabilizovali niekoľko antiatomov. Počas niekoľkých nasledujúcich rokov budú vedci schopní kontrolovať pohyb antihmoty v gravitačnom poli.
Táto technológia nebude v blízkej budúcnosti k dispozícii, ale môže sa ukázať, že našou najrýchlejšou cestou medzihviezdnej cesty je raketa antihmoty.
4). Hviezdna loď na temnej hmote. Táto možnosť sa určite spolieha na predpoklad, že akákoľvek častica zodpovedná za temnú hmotu sa správa ako bozón a je vlastnou antičasticou. Teoreticky má tmavá hmota, ktorá je jej vlastným antičasticom, malú, ale nie nulovú šancu zničiť ju s akýmikoľvek inými časticami tmavej hmoty, ktoré sa s ňou zrazia. Energiu uvoľnenú v dôsledku kolízie môžeme potenciálne využiť.
Existujú možné dôkazy. Na základe pozorovaní sa zistilo, že Mliečna dráha a ďalšie galaxie majú nevysvetliteľný nadbytok gama žiarenia pochádzajúceho z ich centier, kde by koncentrácia temnej energie mala byť najvyššia. Vždy existuje možnosť, že na to existuje jednoduché astrofyzikálne vysvetlenie, napríklad pulzary. Je však možné, že je to stále ničivá temná hmota, ktorá sama o sebe ničí uprostred galaxie, a tak nám dáva neuveriteľný nápad - hviezdnu loď temnej hmoty.
Výhodou tejto metódy je, že temná hmota existuje doslova všade v galaxii. To znamená, že pri ceste nemusíme mať so sebou palivo. Namiesto toho môže temný energetický „reaktor“jednoducho robiť nasledujúce:
- vziať akúkoľvek temnú hmotu, ktorá je blízko;
- urýchliť jeho zničenie alebo umožniť jeho prirodzené zničenie;
- presmerujte prijatú energiu, aby ste získali impulz v ľubovoľnom požadovanom smere.
Človek by mohol regulovať veľkosť a výkon reaktora, aby sa dosiahli požadované výsledky.
Bez potreby paliva na palube zmizne mnoho problémov s vesmírnym cestovaním poháňaným pohonom. Namiesto toho sa nám podarí dosiahnuť drahocenný sen o akejkoľvek ceste - neobmedzené neustále zrýchlenie. To nám poskytne najviac nepredstaviteľné schopnosti - schopnosť dosiahnuť akékoľvek miesto vo vesmíre počas jedného ľudského života.
Ak sa obmedzíme na existujúce raketové technológie, potom budeme potrebovať najmenej desiatky tisíc rokov, aby sme prešli zo Zeme k najbližšiemu hviezdnemu systému. Významné pokroky v technológii motorov sú však blízko a skrátia dobu cestovania na jeden ľudský život. Ak dokážeme zvládnuť použitie jadrového paliva, kozmických laserových lúčov, antihmoty alebo dokonca temnej hmoty, splníme svoj vlastný sen a staneme sa vesmírnou civilizáciou bez použitia rušivých technológií, ako sú osnovné jednotky.
Existuje mnoho potenciálnych spôsobov, ako premeniť vedecké nápady na realizovateľné technológie motorov novej generácie v reálnom svete. Je celkom možné, že do konca storočia nahradí kozmická loď, ktorá ešte nebola vynájdená, miesto New Horizons, Pioneer a Voyager ako najvzdialenejšie človekom vytvorené predmety od Zeme. Veda je už pripravená. Zostáva nám pozerať sa za hranice našich súčasných technológií a splniť tento sen.