html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Строительство зондов для покорения Альфа Центавра будет трудным, но не невозможным

aHR0cDovL3d3dy5zcGFjZS5jb20vaW1hZ2VzL2kvMDAwLzA3Ni8xOTIvb3JpZ2luYWwvYnJlYWt0aHJvdWdoLXN0YXJzaG90LWFy.jpg

Путешествия в Солнечную систему уже достаточно давно не являются сверхъестественными: люди постоянно живут на орбите, несколько десятилетий назад гуляли по Луне, земные роверы ездят по Марсу, и не так давно Вояджеры стали первыми рукотворными объектами, покинувшими Солнечную систему. Конечно, такие проекты были и остаются достаточно дорогими и единичными — но при этом вполне реальными.

Поэтому ожидаемо, что теперь начинают появляться проекты межзвездных полетов — а с ними и новые трудности. Самая основная — это расстояния: до одной из ближайших к нам звезд, Альфа Центравра, свет долетает чуть меньше, чем за 4.5 года. Но те же Вояджеры, даже вылетев из Солнечной системы, имеют скорости лишь в десяток километров в секунду относительно Земли, и поэтому долетят до системы Центавра аж за 75 000 лет (если бы, конечно, были направлены в нужную сторону) — срок, который в разы больше, чем все время существования земной цивилизации. Из этого следует, что первоочередная цель — научиться летать со скоростями хотя бы в десятые доли от скорости света, чтобы достичь ближайших звезд за несколько десятилетий — это, конечно, тоже много, но хотя бы срок более реальный. 

Другие проблемы сводятся к защите аппарата: если на скоростях полета МКС (около 8 км/с) для нее представляют опасность объекты диаметром свыше долей миллиметра, то вот на скоростях в десятые доли от скорости света даже микронная пыль может вывести аппарат из строя. Причем облетать такие частицы, разумеется, нереально, поэтому нужна какая-то механическая защита. Ну и сюда же можно отнести жесткое космическое излучение: от нас его прикрывает Солнце и магнитосфера Земли, но вот в межзвездной среде придется опять же как-то защищать от него аппарат.

689bec0d242576f3593a77139819d062.jpg
Концепт лазерной установки для проекта Breakthrough Starshot.

Как видно, проблемы серьезные, однако уже есть проекты, которые способны их решить. И один из них — Breakthrough Starshot. Публично он был представлен в 2016 году, и тогда же получил начальное финансирование в размере 100 миллионов долларов (к слову, в этом поучаствовал и глава Facebook Марк Цукерберг, и выдающийся астрофизик Стивен Хокинг). Идея проекта достаточно необычна: на высокую орбиту с Земли предлагается запустить космический корабль, грузом которого являются около тысячи мелких зондов (с массой около 1 грамма). После выведения корабля на орбиту он по одному запускает эти зонды, которые крепятся сверхпрочными стропами к солнечному парусу размерами около 4 x 4 метра. Далее наземные лазеры в течение 10 минут фокусируют на парусе луч с мощностью в 50-100 ГВт, и по закону сохранения импульса свет лазеров придаст парусу ускорение в 30 000 g (g — ускорение свободного падения на Земле), что и разгонит его до целевой скорости в 20% световой.

Путь к системе Центавра таким образом продлится около 20 лет — достаточно немного, и еще 5 лет понадобится, чтобы полученные там данные достигли Земли. Как видно, проблема скорости достаточно изящна решена, а что касается защиты — авторы проекта решили «взять количеством»: даже если некоторая часть зондов не долетит, всего одного из них хватит, чтобы передать данные о ближайшей к нам звездной системе. 

Конечно же, после объявления этой идеи, посыпались замечания скептиков. Одно из самых весомых — то, что свет не даст нужного давления для разгона. И хотя о самом эффекте еще в 1970-ых годах писал физик Роберт Форвард, окончательно проверен в космосе он был не так давно: в 2010 году Япония запустила миссию IKAROS, в которой зонд был оснащен солнечным парусом, и мог двигаться за счет солнечного ветра. Эксперимент оказался удачным — аппарат смог разогнаться на 1450 км/ч.

NanoSail-D_in_orbit_(artist_depiction).jpg
Концепт космического корабля с солнечным парусом.

Также является проблемой постройка лазерного комплекса с мощностью в сотню гигаватт — но, с учетом того, что стоять он будет на Земле, тут все упирается только в стоимость. Сами размеры и вес космических аппаратов проблем не создают: современная электроника вполне может быть размером с монетку и весить меньше грамма — и зонды в виде таблеток для обследования человека тому отличный пример.

Как это обычно бывает, самая главная проблема обнаруживается в самом неожиданном месте, и в этом проекте это — парус. При площади в десяток квадратных метров он должен весить как можно меньше — ведь чем больше вес, тем меньше будет итоговая скорость. И при весе в один грамм мы получаем, что его толщина должна быть всего около 100 атомов, при этом он должен быть достаточно крепким для того, чтобы выдержать перегрузки в 30 000 g — и это как раз является задачей, лежащей очень близко к пределам развития современных технологий. 

Кроме крепости, к материалу есть и множество других требований: так, он должен поглощать минимум излучения, ведь по сути поглощение приводит лишь к нагреву паруса, а не к его разгону. Хорошими отражательными свойствами в инфракрасном диапазоне обладают золото и серебро, но, увы, и поглощают свет они тоже неплохо.

Тем не менее, у ряда материалов есть несколько необходимых солнечному парусу качеств — к ним относится кристаллический кремний и дисульфид молибдена. Также, чтобы снизить массу паруса, ученые предложили использовать гексагональные отверстия в нем, а для увеличения отражательной способности — использовать чередующиеся слои материала.

05solar_sail.adapt_.1190.1.jpg
Сравнительные размеры солнечного паруса и людей.

Также достаточно интересно была решена проблема с защитой паруса: самыми распространенными веществами во вселенной являются водород и гелий, и отверстия в парусе предлагается сделать так, чтобы эти атомы могли спокойно в них проходить. Что касается более крупных объектов, то по расчетам парус столкнется, вероятно, с миллиардами пылевых частиц на пути к Альфа Центавра, но такие удары выведут из строя менее 0.1% его общей площади.

Сейчас первоочередными задачами для исследователей является изучение того, как себя ведут различные материалы под воздействием мощных лазеров и больших ускорений. Кроме того, нужно разработать способ изготовления и обработки больших листов чрезвычайно тонких пленок, а также способ упаковки таких хрупких компонентов вместе в парус и механизм его раскрытия в космосе.

«Там обязательно будут проблемы с изготовлением, но нет ничего сверх наших возможностей», — говорит Гарри Атуотер, ведущий автор исследования и физик из Калифорнийского технологического института. «Это настоящие материалы, а не анобтаниум» (шуточный перевод unobtainium с латинского языка — недостатий, что отлично отражает суть — прим. перев.).

Кроме того, дальнейшие исследования должны показать, как форма паруса и следа лазерного луча на нем могут помочь улучшить разгонный потенциал. Например, ученые могут экспериментировать со сферическими или тороидальными парусами.

«Мы сталкиваемся с волнующими проблемами», — добавил Атуотер. «Но мы думаем, что сможем найти решения».
Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с iguides.ru

4

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • iguides
          • домен iguides.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции