Слънчеви "балони": как най-бързо и евтино да се стигне до Алфа Кентавър

Архивна илюстрация на гледка от повърхноста на планетата Проксима Б, открита през 2016 г., с червеното джудже Проксима Кентавър на хоризонта.

© ESO/European Southern Observatory

Архивна илюстрация на гледка от повърхноста на планетата Проксима Б, открита през 2016 г., с червеното джудже Проксима Кентавър на хоризонта.



Космически кораб, направен от мехурчета от въглеродна пяна, може да измине разстоянието от Земята до Алфа Кентавър за 185 години, задвижван единствено от силата на слънцето, установи ново проучване.


Конвенционалните ракети, задвижвани от химични реакции, в момента са водещата форма на космическа тяга. Те обаче въобще и не доближават нужните мощности, за да се достигне друга звезда в рамките на един човешки живот.


Например, Алфа Кентавър, най-близката звездна система до Земята, се намира на около 4.37 светлинни години - на повече от 41.2 трилиона километра, или около 276 000 пъти разстоянието от Земята до Слънцето. Космическият кораб "Вояджър 1" на НАСА, който излетя през 1977 г. и достигна междузвездното пространство през 2012 г., ще се нуждае от около 75 000 години, за да достигне Алфа Кентавър, ако сондата бе насочена в правилната посока (което не е така).




Проблемът на всички конвенционални двигатели на космическите кораби е, че използваното от тях гориво има маса. Дългите пътувания изискват много гориво, което прави космическите кораби тежки, което от своя страна изисква повече гориво, което ги прави по-тежки и т.н. Този проблем става експоненциално по-голям, колкото по-голям става космическият кораб.


Ппредишни изследвания предполагат, че "слънчевото платно" може да е един от технически осъществимите методи за изпращането на сонда до друга звезда в рамките на един човешки живот. Въпреки че светлината не оказва голям натиск върху дадена повърхност, учените са установили, че това може да има голям ефект. Всъщност многобройни експерименти показват, че слънчевите платна могат да разчитат на слънчевата светлина за задвижване, ако имат достатъчно голямо платно и космически кораб, който е достатъчно лек.


Инициативата Breakthrough Starshot на стойност 100 млн. долара, която беше обявена през 2016 г., има за цел да изстреля към Алфа Кентавър рояци космически кораби с размер на микрочип, всеки от които с изключително тънки платна с изключителна отразяваща способност. Планът предвижда тези сонди да летят със скорост до 20% от скоростта на светлината, достигайки Алфа Кентавър за около 20 години.


Алфа Кентавър и близките звезди.

© ESO/Digitized Sky Survey 2

Алфа Кентавър и близките звезди.


Основният недостатък на проекта е, че ще изисква най-мощната система от лазери, създавана някога, за да задвижват корабите. Понастоящем не само, че не съществува технологията за изграждане на системата, а и очакваните общи разходи на проекта могат да достигнат от 5 до 10 млрд. долара.


В новото проучване астрофизиците предлагат мехурчета от въглеродна пяна като значително по-евтин вариант. Такива сонди ще могат да извършват междузвездни пътувания по-бързо от всяка ракета, докато се захранват само от слънчева светлина, без да е необходима гигантска система от лазери, установиха изследователите.


За да намерят осъществим начин слънчевата светлина да задвижи слънчево платно до полезни междузвездни скорости, изследователите са анализирали предишни научни изследвания, търсейки здрави, леки материали. Те се спират на аерографита - пяна на въглеродна основа, 15 000 пъти по-лека от алуминия.


Изходната мощност на една звезда, в нашия случай Слънцето, може да се използва за задвижване на междузвездна сонда до най-близките звезди, без да е необходим допълнителен бордов източник на енергия.


Рене Хелър,

астрофизик от Института за изследване на Слънчевата система "Макс Планк" в Гьотинген, Германия


Учените са изчислили, че куха аерографитна сфера с диаметър около 1 м с черупка с дебелина 1 микрон (около 1% от ширината на човешки коса) ще тежи само 2.3 милиграма.


Ако такава сфера, носеща 1 грам полезен товар, бъде пусната на около една астрономическа единица (AU) от слънцето, слънчевата светлина ще е достатъчна да се достигне скорост до около 18 000 600 км/ч - три пъти повече от тази на "Вояджър 1". На подобна сфера ще й отнеме около 3.9 години, за да достигне орбитата на Плутон. (Една астрономическа единица AU е средното разстояние от Земята до Слънцето, което е около 150 млн. км.)


Ако такава сфера бъде пусната на около 0.04 AU от слънцето - разстоянието на което оперира сондата Parker Solar Probe на НАСА - по-интензивната слънчева светлина там би ускорила космическия кораб до почти 24.8 милиона км/ч. Корабът ще може да измине разстоянието от 4.2 светлинни години между Земята и Проксима Кентавър, най-близката звезда до нашата Слънчева система, за 185 години, изчисляват учените. Колкото по-голяма е сферата, толкова по-бързо ще може да се движи или толкова повече полезен товар ще може да носи. (Проксима Кентавър е една от трите звезди в системата Алфа Кентавър.)


Илюстрация на Проксима Б, обикаляща около червеното джудже Проксима Кентавър.

© ESO

Илюстрация на Проксима Б, обикаляща около червеното джудже Проксима Кентавър.


"Нямаме нужда от наземна лазерна система за милиарди долари, за да стреляме по едно платно в Космоса", каза Рене Хелър, ръководител на проекта, пред Space.com. "Вместо това можем да използваме зелена енергия, така да се каже."


Изследователите отбелязват, че няколкото грама електроника или друг полезен товар, който сондата би могла да пренесе, не звучи като нещо много голямо. Но добавят, че полезният товар за тези сонди ще бъде 10 пъти масата на космическия кораб, докато полезният товар на химическите междузвездни ракети обикновено се изчислява да бъде една хилядна от теглото на ракетата.


Изследователите предполагат, че тези космически кораби могат потенциално да носят 32-ватов лазер с тегло от 1 грам. Анализът на всякакви смущения от този лазерен лъч може да помогне да се откриват гравитационни ефекти, които от своя страна могат да помогнат да се разкрие присъствието на светове, които иначе са твърде тъмни и студени, за да се забележат. Подобни сонди биха били много полезни за изследването на външните части на Слънчевата система, каза Хелър.


Алфа Кентавър, съзвездието Южен кръст, и мъглявината Карина (отляво надясно).

© ESO

Алфа Кентавър, съзвездието Южен кръст, и мъглявината Карина (отляво надясно).


Учените са изчислили, че разработването на прототип на техния кораб може да струва 1 млн. долара. Ако технологията бъде възприета, всеки кораб от въглеродна пяна ще струва около 1000 долара, а изстрелването на ракета за разполагане и тестване на тези сонди може да струва 10 млн. долара.


Най-голямото предизвикателство пред проекта е, че "никой никога не е изграждал аерографитна структура, по-голяма от няколко сантиметра, докато имаме нужда от нещо с размер няколко метра", каза Хелър. Екипът му е в контакт с експериментатори, които предполагат, че създаването на такива големи структури е възможно по принцип.


Друг проблем пред тази концепция (а и пред идеята за соларни платна) е, че в момента няма начин да се контролира траекторията на сферите, след като те бъдат разположени. "За да достигнете определена дестинация, това трябва да бъде коригирано", каза Хелър.


Ако бордовата електроника и оборудване могат да позволят активно маневриране, "тогава може да е възможно да транспортираме малки маси - от 1 до 100 грама - между Земята и Марс в рамките на седмици", каза Хелър.


Алфа Кентавър в съзвездието Кентавър.

© ESO

Алфа Кентавър в съзвездието Кентавър.


Учените предвиждат конвенционални ракети да извеждат сондите в Космоса, но за момента, разбира се, не и известно колко добре подобни сфери ще понесат преминаването през атмосферата.


"Едно хубаво нещо при аерографита е неговата компактност", каза Хелър. "Дори след екстремно компресиране проба от аерографит може да се надуе отново до първоначалното си състояние. Така че, ако компресираме еднометрово аерографитно платно в лабораторията, може би ще можем да я изпратим в Космоса и да я надуем отново там преди изстрелването. Въпросът в този случай е - какво правим с бордовата електроника?"


Сега учените провеждат експерименти, за да проверят точно колко добре аерографитът абсорбира и отразява слънчевата светлината.


Изследването е публикувано в списание Astronomy & Astrophysics.


Всичко, което трябва да знаете за:
Коментари (12)
  1. Подредба: Сортирай
  1. 1 Профил на Един вампир броди из Европа
    Един вампир броди из Европа
    Рейтинг: 2920 Неутрално

    Тва ми е детската мечта. На Алфа Кентавър да отида, нищо друго не ми трябва.

    Демокрацията е най-големият враг на планетата (https://foreignpolicy.com/2019/07/20/democracy-is-the-planets-biggest-enemy-climate-change/)
  2. 2 Профил на geordgeo
    geordgeo
    Рейтинг: 1232 Любопитно

    Възхищавам се на умовете, които мислят в подобен мащаб! Бъдещето може да бъде супер интригуващо, забавно и най-вече полезно за нас като цивилизация, стига да не се самоунищожим дотогава...

  3. 3 Профил на Petleshev
    Petleshev
    Рейтинг: 3100 Неутрално

    До коментар [#1] от "Един вампир броди из Европа":

    Чел ли си "Билет за Транай"? :)))

    Бивш tww09306483.
  4. 4 Профил на Yulian Evtimov
    Yulian Evtimov
    Рейтинг: 442 Неутрално

    "Избрали сме" да се родим в крайно интересно време - съвсем близо до гениялни открития на нови светове и няколко десетки или стотици години само не ни достигат...

    The man on the Moon
  5. 5 Профил на Yulian Evtimov
    Yulian Evtimov
    Рейтинг: 442 Неутрално
  6. 6 Профил на morf
    morf
    Рейтинг: 803 Весело

    Мащабите на познатата и на непознатата ни Вселена са немислимо големи. Пътуването, по-далеч от някоя близка планета, разчитайки единствено на скоростта, е невъзможно с наличните и бъдещите знания и технологии, а и не се вижда много светлина в този тунел.

    Учените трябва да работят в областта на пространствено-времевите скокове и създаването на нарочни червееви дупки. Пътуването с достатъчно големи кораби, които да транспортират и хора, ще се ограничи до планети и спътници, а междузвездните, междугалактическите и междувселенските пътувания трябва да стават чрез пространствени, времеви и измерийни скокове.

    Мдааа, абе тези учени не четат ли книги, не гледат ли филми?

  7. 7 Профил на Незнайко в Слънчевия град
    Незнайко в Слънчевия град
    Рейтинг: 5888 Весело

    "в момента няма начин да се контролира траекторията на сферите"
    ######
    И научните анализи приключват до тук...

    "Свестните у нас считат за луди, глупецът вредом всеки почита" Хр. Ботев
  8. 8 Профил на SS
    SS
    Рейтинг: 2967 Весело

    До коментар [#3] от "Petleshev":

    Не я е чел !

    Затова и мечтае да си закачи на шията Алфа Кентавърската президентска огърлица ...

  9. 9 Профил на Славейко
    Славейко
    Рейтинг: 2118 Весело

    Архивна илюстрация на гледка от повърхноста на планетата Проксима Б

    Архивите се изхабяват, но се радвам, че тая снимка е останала читава въпреки изминалото време откакто експедицията ходи там.

  10. 10 Профил на quatro_4x3
    quatro_4x3
    Рейтинг: 1839 Неутрално

    При тая скорост на това хвърчило са му достатъчни да срещне само няколко прашинки в космоса и от него нищи няма да остане, за да стигне до целта. При разстояние от 41.2 трилиона километра, вероятността от такъв сблъсък е доста голяма. От София до Перник щеше да е малка. Тия слънчеви платна в момента са единственият реалистично ИЗГЛЕЖДАЩ вариант за полет до друга звезда и всички си чешат мозъците с тях. Да чакаш 185 години 1 грам безполезен товар да прелети край съседната звезда, е изключително тъпо. А ако ще трябва да забави и влезе в някаква орбита, годините стават много над 200 и цялото упражнение още по-тъпо. След 200 години някой ще го чака там това хвърчило да го прибере и продаде на Земята като сувенир. Но и най лошата идея е по-добра от никаква и в един момент някой ще измисли гениалната!

    Нямам такъв дворец, не е кичозен и мебелите в него са красиви!!!
  11. 11 Профил на quatro_4x3
    quatro_4x3
    Рейтинг: 1839 Весело

    До коментар [#9] от "Славейко":

    ++++++

    Архивна е защото файлът със снимката е бил архивиран в компютъра и са го разархивирали. Архиви всякакви! :)

    Нямам такъв дворец, не е кичозен и мебелите в него са красиви!!!
  12. 12 Профил на Маршалов
    Маршалов
    Рейтинг: 1196 Неутрално

    До коментар [#10] от "quatro_4x3":

    Съгласен съм, че е тъпо, ама явно има желание да се прилапа кеш покрай проекта. Иначе е напълно безполезен.

    мурзилка




За да коментирате, е нужно да влезете в профила си или да се регистрирате.
С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. ОK