Vid någon punkt i livet för var och en av oss ställde denna fråga: hur lång tid att flyga till stjärnorna? Kan jag få en flygning i en människas livstid, kommer sådana flygningar blivit normen i vardagen? I denna komplexa fråga väldigt många svar, beroende på vem du frågar. Vissa enkla, andra mer komplicerade. För att hitta ett heltäckande svar, för många saker att ta hänsyn till.
Tyvärr, det finns inga riktiga uppskattningar, som skulle hjälpa till att finna detta svar, finns inte, och det är frustrerande futurister och entusiaster av interstellära resor. Vare sig vi vill det eller inte, utrymmet är mycket stor (och komplexa), och vår teknik är fortfarande begränsad. Men om vi någonsin bestämmer dig för att lämna det “ursprungliga boet”, vi kommer att ha flera sätt att ta sig till den närmaste stjärnan system i vår galax.
Närmaste stjärna till Jorden är Solen, ganska “medel” stjärna på “huvudserien” Hertzsprung – Russell. Detta innebär att stjärnan är mycket stabil och ger tillräckligt med solljus för att vår planet utvecklats liv. Vi vet att cirka stjärnor nära vårt solsystem och andra planeter kretsar, och många av dessa stjärnor som liknar vår egen.
Möjligt beboeliga planeter i Universum
I framtiden, om människan vill lämna solsystemet, kommer vi att ha ett stort urval av stjärnor vi kunde gå, och många av dem kan ha gynnsamma levnadsförhållanden. Men var ska vi gå och hur mycket tid vi kommer att ta vägen där? Glöm inte att allt detta är bara spekulationer, och det finns inga referensvärden för interstellära resor nu. Tja, som sagt Gagarin, gå!
Nå stjärnorna
Som redan noterats, den närmaste stjärnan till vårt solsystem är Proxima Centauri, och därför gör en mycket vettigt att börja planera för ett interstellärt uppdrag med henne. Att vara en del av en stjärnsystemet alfa Centauri, Proxima är en 4.24 ljusår (1.3 parsek) från Jorden. Alpha Centauri är, i själva verket, den ljusaste stjärnan av tre i systemet, en del av en nära binärt system för att 4.37 ljusår från Jorden, medan alpha Centauri (den mest tråkiga av tre) är en isolerad röd dvärg i en 0.13 ljusår från det binära systemet.
Och även samtal om interstellära resor väcker tankar om alla typer av resor “snabbare än ljuset” (SVB), från warp speed att maskhål och underrum motorer, sådan teori eller mycket är påhittade (som motorn Alcubierre), eller finns bara i science fiction. Alla uppdrag i rymden kommer att pågå i generationer.
Så, om du börjar med en av de långsammaste former av resor i rymden, hur lång tid kommer det ta att komma till Proxima Centauri?
Moderna metoder
Frågan om varaktigheten av förskjutning i rymden är mycket enklare om det innebar att befintlig teknik och kroppar i vårt solsystem. Till exempel, använda teknik för att stödja uppdraget “New horizons”, 16 motorer, hydrazin som drivs monotopia, du kan komma till månen på bara 8 timmar och 35 minuter.
Det finns också uppdrag SMART-1-European space Agency, som flyttade till månen med ion dragkraft. Med denna revolutionerande teknik, som också används rymdsonden Dawn att nå Vesta, uppdrag SMART-1 har tagit ett år, en månad och två veckor för att få till månen.
Från snabba raketer och rymdfarkoster till de ekonomiska jon-motor, vi har ett par alternativ för transport runt den lokala rymden — plus att du kan använda Jupiter eller Saturnus som ett gravitationsfält slangbella är enorm. Men om vi planera för att få ut lite längre, vi måste höja power technologies och utforska nya möjligheter.
När vi talar om möjliga metoder, vi talar om dem som omfattar befintlig teknik, eller de som ännu inte finns, men som är tekniskt möjligt. Några av dem, som du kommer att se, beprövade och beprövad, medan andra fortfarande är i fråga. Kort sagt, de representerar en möjlig, men mycket tidskrävande och Finans scenario reser även till den närmaste stjärnan.
Jon rörelse
Nu är den långsammaste och mest ekonomiska formen av motorn är jon-motor. För några decennier sedan, jon motion ansågs vara science fiction. Men under de senaste åren teknik stöd jon framdrivning har flyttat från teori till praktik, och mycket framgångsrikt. Uppdraget SMART-1-European space Agency ‘ s framgångsrika uppdrag till månen inom 13 månader av spiral motion från Marken.
SMART-1 som används ion motorer till solenergi, och i vilken el som handlade om solpaneler och används för att driva Hallen effekt. Att leverera SMART-1 till månen, det tog bara 82 kg xenon bränsle. 1 kg av xenon-bränsle innehåller Delta-V 45 m/s. Det är en mycket effektiv form av rörelse, men inte det snabbaste.
En av de första uppdragen för att använda jonmotor teknik var Deep Space 1 uppdrag till komet Borrelli 1998. DS1 också använt en xenon-jon-motor och tillbringade 81,5 kg bränsle. För 20 månader, DS1 har utvecklat en drivning hastighet av omkring 56 000 km/h vid passage av komet.
Jon motorer är mer ekonomiska än raket teknik som deras dragkraft per massenhet av drivmedel (specifik impuls) är långt högre. Men jon motorer behöver en hel del tid för att accelerera farkosten till betydande hastigheter, och den högsta hastigheten beror på bränsle stöd och den elektriska effekt.
Så, om du använder ion rörelse i uppdrag att Proxima Centauri, motorer måste ha en kraftfull källa av energi (kärnkraft) och stora reserver av bränsle (även om de var mindre än normalt missiler). Men om du utgår från antagandet att 81.5 kg xenon bränsle är översatt till 56 000 km/h och det kommer att bli några andra former av rörelse), kan uppskattas.
Med en maximal hastighet på 56 000 km/h i Rymden skulle 1 000 81 år att övervinna en 4.24 ljusår mellan Jorden och alpha Centauri. Tiden är för 2700 generationer av människor. Vi kan tryggt säga att interplanetära ion-motorn kommer att vara för långsam för bemannade interstellära uppdrag.
Men om jon-motorer kommer att vara större och mer kraftfull än (det är fart på Utvandringen av joner kommer att vara mycket högre), om det finns tillräckligt med raket bränsle för att hålla alla 4,24 ljusår, en resa i tiden kommer att minskas betydligt. Men fortfarande kommer att vara betydligt längre mänskliga livet.
Gravity assist maneuver
Det snabbaste sättet att resa i rymden är användningen av tyngdkraften manövrera. Denna metod innefattar användning av rymdfarkoster relativ rörelse (dvs bana) och planeternas gravitation för att ändra sökvägen och hastighet. Gravity manövrar är mycket användbar teknik i rymden, särskilt när du använder Jorden eller andra massiva planeter (som gas jättar) för att påskynda.
Rymdsonden Mariner 10 var först med att använda denna metod, med hjälp av gravitationskraften från Venus för att skingra i riktning mot kvicksilver i februari 1974. På 1980-talet probe “Voyager-1” används Saturnus och Jupiter gravitationella manövrar, och acceleration till 60 000 km/h med efterföljande utsläpp i den interstellära rymden.
Uppdraget Helios 2, som började 1976 och var att undersöka den interplanetära mediet mellan 0,3 a. E. och 1 och. det är från Solen, innehar rekordet högsta hastighet, som utvecklats genom ett gravitationsfält manövrera. På den tiden, Helios 1 (som lanserades 1974) och Helios 2 har innehaft posten den närmaste inställning till Solen. Helios 2 lanserades på en vanlig raket och inledde en avlång bana.
På grund av det stora excentricitet (0,54) 190-dag omloppsbana, vid perihelium Helios 2 var kan nå en toppfart av totalt 240 000 km/h. Detta orbital hastighet har utvecklats på grund av att den endast gravitationskraft av Solen. Tekniskt hastigheten vid perihelium Helios 2 var inte resultatet av ett gravitationsfält manövrera, och den maximala omloppshastighet, men enheten innehar fortfarande rekordet för att vara den snabbaste konstgjorda objekt.
Om “Voyager-1” rör sig i riktning mot den röda dvärgen Proxima Centauri med en konstant hastighet av 60 000 km/h, han skulle ha krävt 76 000 år (eller 2500 generationer) och för att överbrygga detta avstånd. Men om sonden har utvecklat en post-hastighet Helios 2 — konstant hastighet av totalt 240 000 km/h — det skulle ta honom till 19 000 år (eller över 600 generationer) och för att övervinna 4,243 ljusår. Betydligt bättre, även om det inte ens är i närheten av att praktiska.
Elektromagnetisk motor Drive EM
En annan föreslagna metoden för interstellära resor är RF-motor med en resonant hålighet, även känd som EM-Enhet. Jag föreslog i 2001, Roger Scheuer, av den Brittiska forskarna som skapade Satellit-Framdrivning Research Ltd (SPR) för genomförandet av projektet, den motor som bygger på tanken att elektromagnetiska mikrovågsugn hålrum som direkt kan omvandla el till dragkraft.
Om traditionella elektromagnetiska motorer är konstruerade för att driva en viss massa (som joniserade partiklar), särskilt om det propulsion system beror inte på reaktionen massa och inte avger riktad strålning. I Allmänhet är denna motor möttes med stor skepsis, till stor del eftersom det bryter mot lagen om bevarande av rörelsemängd enligt vilken dynamiken i systemet är konstant och kan inte skapas eller förstöras, utan bara förändras under inverkan av krafter.
Dock har nyligen gjorda experiment med denna teknik har tydligen lett till positiva resultat. I juli 2014, på 50-konferens AIAA/ASME/SAE/ASE Gemensamma Framdrivning Konferens i Cleveland, Ohio, NASA-forskare som arbetat med avancerade raket utveckling, sade att det hade framgångsrikt testat en ny design av en elektromagnetisk motor.
I April 2015 forskare vid NASA Eagleworks (en del av Space center. Johnson) uppgav att det hade framgångsrikt testat denna motor i ett vakuum som kan tyda på eventuell användning i rymden. I juli samma år, en grupp forskare från Institutionen för space systems Dresden University of technology har utvecklat sin egen version av motorn och såg materiella dragkraft.
I 2010, Professor Chuang Yang från nordvästra Polytekniska Universitet i Xian, Kina, började publicera en serie artiklar om sin forskning inom teknik EM-Enhet. Under 2012 meddelade hög ineffekt (2.5 kW) och fast i en dragkraft på 720 mn. 2014 hon har också genomfört omfattande tester, inklusive mätningar av temperaturen med inbyggda termoelement visade att systemet fungerar.
Enligt beräkningar baserade på NASA prototyp (som var med tanke på den effekt 0,4 N/kW), rymdfarkoster på elektromagnetisk motor kan resa till Pluto på mindre än 18 månader. Detta är sex gånger mindre än det tog att söka “Nya horisonter”, som rör sig med en hastighet på 58 000 km/h.
Låter imponerande. Men även i detta fall, fartygets elektromagnetiska motorer kommer att flyga till Proxima Centauri 13 000 år. Nära, men ändå inte tillräckligt. Dessutom, även om denna teknik inte kommer att släppas ut alla poäng över e för tidigt att tala om dess användning.
Kärnkraft termisk och nuclear electric rörelse
En annan möjlighet är att göra interstellära flyg — använd en rymdfarkost, utrustade med kärnvapen motorer. NASA för decennier har studerat sådana alternativ. I raketen i en nukleär termisk rörelse kan användas eller deuterium uranium reaktorer för att värma väte i en reaktor, förvandla det till joniserad gas (plasma-väte), som då kommer att vara på väg till rocket nozzle, skapa dragkraft.
Raketen med en nuclear electric drive har samma reaktor, som omvandlar värme och energi till elektricitet, som sedan feeds motorn. I båda fallen missil skulle förlita sig på nukleär fusion eller fission för att skapa dragkraft, i stället för kemiska bränsle, som sysselsätter alla moderna space Agency.
Jämfört med kemiska motorer, kärnkraft har uppenbara fördelar. För det första, det är praktiskt taget obegränsad energi densitet än raketbränsle. Dessutom, nuclear motorn kommer också att producera kraftfulla dragkraft i förhållande till förbrukad mängd bränsle. Detta kommer att minska mängden bränsle som krävs, och därmed vikt och kostnad för en viss apparat.
Även om motorer termisk kärnkraft medan i rymden var, deras prototyper som skapats och testats, och erbjöd dem mer.
Och ändå, trots fördelarna i bränsle ekonomi och specifik impuls, den bästa av de föreslagna begreppen kärnteknisk termisk motor som har en maximal specifik impuls på 5000 sekunder (50 kN·s/kg). Att använda kärnkraft motorer, fission och fusion, forskare vid NASA kunde ta rymdfarkoster till Mars på bara 90 dagar, om den Röda planeten kommer att vara 55 000 000 kilometer från Jorden.
Men om vi talar om resan till Proxima Centauri, nukleär raket kommer att ta evigheter att påskynda att en betydande del av ljusets hastighet. Då behöver du ett par decennier vägen, och bakom dem många århundraden av inbromsningar på vägen till målet. Vi är fortfarande 1000 år bort från din destination. Bra för interplanetära uppdrag, inte så bra för interstellära.