A jövő űrhajója: az általános tervező nézete. Milyen problémákat kell megoldani ahhoz, hogy a csillagközi utazás valósággá váljon? A jövő katonai űrhajói
A modern rakétahajtóművek jó munkát végeznek a berendezések pályára állításában, de teljességgel alkalmatlanok hosszú távú űrutazásra. Ezért a tudósok évtizedek óta olyan alternatív űrmotorok létrehozásán dolgoznak, amelyek rekordsebességűre gyorsíthatják a hajókat. Nézzünk meg hét kulcsötletet erről a területről.
EmDrive
A mozgáshoz el kell lökni valamitől – ezt a szabályt a fizika és az űrhajózás egyik megingathatatlan pillérének tartják. Nem olyan fontos, hogy pontosan mit toljunk el - földtől, víztől, levegőtől vagy gázsugárból, mint a rakétahajtóművek esetében.
Egy jól ismert gondolatkísérlet: képzeljük el, hogy egy űrhajós kiment a világűrbe, de az őt az űrhajóval összekötő kábel hirtelen elszakad, és az ember lassan elrepül. Csak egy szerszámosládája van. Mik a tettei? Helyes válasz: el kell dobnia a szerszámokat a hajóról. Az impulzusmegmaradás törvénye szerint az embert pontosan olyan erővel dobják el a szerszámtól, amellyel a szerszámot eldobják tőle, így fokozatosan a hajó felé fog haladni. Ez a sugárhajtás – az egyetlen lehetséges mód az üres világűrben való mozgásra. Igaz, az EmDrive-nak, amint azt a kísérletek mutatják, van némi esélye megcáfolni ezt a megingathatatlan állítást.
A motor megalkotója Roger Schaer brit mérnök, aki 2001-ben megalapította saját Satellite Propulsion Research nevű cégét. Az EmDrive kialakítása rendkívül extravagáns, és fémvödör alakú, mindkét végén tömített. Ebben a vödörben van egy magnetron, amely elektromágneses hullámokat bocsát ki, ugyanúgy, mint egy hagyományos mikrohullámú sütőben. És kiderül, hogy elég egy nagyon kicsi, de nagyon észrevehető tolóerő létrehozásához.
A szerző maga magyarázza motorjának működését az elektromágneses sugárzás nyomáskülönbségével a „vödör” különböző végein - a keskeny végén kisebb, mint a szélesnél. Ez a keskeny vége felé irányuló tolóerőt hoz létre. A motor ilyen működésének lehetőségét nem egyszer vitatták, de minden kísérletben Schaer telepítése a tolóerő jelenlétét mutatja a tervezett irányba.
A Schaer „vödrét” tesztelő kísérletezők között olyan szervezetek is találhatók, mint a NASA, a Drezdai Műszaki Egyetem és a Kínai Tudományos Akadémia. A találmányt különféle körülmények között tesztelték, többek között vákuumban, ahol 20 mikronewton tolóerő jelenlétét mutatta ki.
Ez nagyon kevés a vegyi sugárhajtóművekhez képest. Ám tekintettel arra, hogy Shaer motorja korlátlan ideig működhet, mivel nem igényel üzemanyag-ellátást (a magnetront napelemek is működtethetik), potenciálisan hatalmas sebességre képes felgyorsítani az űrhajókat, a fénysebesség százalékában mérve.
A motor teljesítményének teljes bizonyításához sokkal több mérést kell végezni, és meg kell szabadulni azoktól a mellékhatásoktól, amelyeket például külső mágneses mezők generálhatnak. A Shaer-motor rendellenes tolóerejére azonban már kínálnak alternatív lehetséges magyarázatokat, amelyek általában véve sértik a fizika szokásos törvényeit.
Előadtak például olyan verziókat, amelyek szerint a motor a fizikai vákuummal való kölcsönhatás következtében tud tolóerőt létrehozni, amely kvantumszinten nem nulla energiájú, és tele van folyamatosan megjelenő és eltűnő virtuális elemi részecskékkel. A közeljövőben megtudjuk, hogy végül kinek lesz igaza - ennek az elméletnek a szerzőjének, magának Shaernek vagy más szkeptikusoknak.
Napvitorla
Mint fentebb említettük, az elektromágneses sugárzás nyomást fejt ki. Ez azt jelenti, hogy elméletileg mozgássá alakítható – például vitorla segítségével. Ahogy az elmúlt évszázadok hajói fogták vitorlájukba a szelet, a jövő űrhajója is elkapja a napot vagy bármely más csillagfényt a vitorláiban.
A probléma azonban az, hogy a fénynyomás rendkívül alacsony, és a forrástól való távolság növekedésével csökken. Ezért ahhoz, hogy hatékony legyen, egy ilyen vitorlának nagyon kis súlyúnak és nagyon nagy területnek kell lennie. Ez pedig növeli a teljes szerkezet megsemmisülésének kockázatát, amikor aszteroidával vagy más tárggyal találkozik.
Voltak már kísérletek napelemes vitorlások építésére és felbocsátására – 1993-ban Oroszország napvitorlát tesztelt a Progressz űrhajón, 2010-ben pedig Japán hajtott végre sikeres teszteket a Vénusz felé vezető úton. De soha egyetlen hajó sem használt vitorlát a gyorsulás fő forrásaként. Egy másik projekt e tekintetben valamivel ígéretesebbnek tűnik – egy elektromos vitorla.
Elektromos vitorla
A Nap nemcsak fotonokat bocsát ki, hanem elektromosan töltött anyagrészecskéket is: elektronokat, protonokat és ionokat. Ezek mindegyike az úgynevezett napszelet alkotja, amely másodpercenként körülbelül egymillió tonna anyagot visz el a csillag felszínéről.
A napszél több milliárd kilométert tesz meg, és felelős néhány természeti jelenségért bolygónkon: a geomágneses viharokért és az északi fényért. A Földet saját mágneses tere védi a napszéltől.
A napszél, akárcsak a légszél, nagyon alkalmas utazásra, csak be kell fújni a vitorlákba. A finn tudós, Pekka Janhunen által 2006-ban megalkotott elektromos vitorlás projektnek kevés köze van a szoláris vitorlázáshoz. Ez a motor több hosszú, vékony kábelből áll, hasonlóan egy felni nélküli kerék küllőihez.
A mozgási irány ellenében kibocsátó elektronágyúnak köszönhetően ezek a kábelek pozitív töltésű potenciált kapnak. Mivel az elektron tömege körülbelül 1800-szor kisebb, mint a proton tömege, az elektronok által keltett tolóerő nem játszik alapvető szerepet. A napszél elektronjai szintén nem fontosak egy ilyen vitorlánál. De a pozitív töltésű részecskék – a protonok és az alfa-sugárzás – kiszorulnak a kábelekből, ezáltal sugárhajtást hoznak létre.
Bár ez a tolóerő körülbelül 200-szor kisebb lesz, mint egy napvitorláé, az Európai Űrügynökség érdeklődött. Az a tény, hogy az elektromos vitorlát sokkal könnyebb megtervezni, gyártani, telepíteni és üzemeltetni az űrben. Ráadásul a gravitáció segítségével a vitorla a csillagszél forrásáig is lehetővé teszi az utazást, és nem csak onnan. És mivel egy ilyen vitorla felülete sokkal kisebb, mint egy napvitorláé, sokkal kevésbé sebezhető az aszteroidákkal és az űrszeméttel szemben. Talán a következő években láthatjuk az első kísérleti hajókat elektromos vitorlákkal.
Ion motor
A töltött anyagrészecskék, azaz az ionok áramlását nemcsak a csillagok bocsátják ki. Ionizált gáz mesterségesen is előállítható. Normális esetben a gázrészecskék elektromosan semlegesek, de amikor atomjai vagy molekulái elektronokat veszítenek, ionokká válnak. Az ilyen gáznak teljes tömegében még nincs elektromos töltése, de egyes részecskéi feltöltődnek, ami azt jelenti, hogy mágneses térben mozoghatnak.
Az ionmotorokban egy nemesgázt (általában xenont) nagy energiájú elektronok ionizálnak. Kiütik az elektronokat az atomokból, és pozitív töltést kapnak. A keletkező ionokat ezután elektrosztatikus térben 200 km/s nagyságrendű sebességre gyorsítják fel, ami 50-szer nagyobb, mint a vegyi sugárhajtóművek gázáramlási sebessége. A modern ionmotorok azonban nagyon alacsony tolóerővel rendelkeznek - körülbelül 50-100 milliwton. Egy ilyen motor el sem tudna mozdulni az asztalról. De komoly előnye van.
A magas fajlagos impulzus lehetővé teszi a motor üzemanyag-fogyasztásának jelentős csökkentését. A gáz ionizálásához napelemekből nyert energiát használnak fel, így az ionmotor nagyon hosszú ideig - akár három évig is - megszakítás nélkül működhet. Ebben az időszakban lesz ideje felgyorsítani az űrhajót olyan sebességre, amelyről a vegyi hajtóművek soha nem is álmodtak.
Az ionmotorok már nem egyszer bebarangolták a Naprendszer kiterjedtségeit különféle küldetések keretében, de általában kiegészítőként, és nem főként. Manapság egyre gyakrabban beszélnek a plazmamotorokról, mint az ionmotorok lehetséges alternatíváiról.
Plazma motor
Ha az atomok ionizációs foka magas lesz (körülbelül 99%), akkor az anyag ezt az aggregációs állapotát plazmának nevezik. A plazmaállapot csak magas hőmérsékleten érhető el, ezért a plazmamotorokban az ionizált gáz több millió fokra melegszik fel. A fűtést külső energiaforrással végzik - napelemekkel vagy reálisabban egy kis atomreaktorral.
A forró plazmát ezután a rakéta fúvókáján keresztül lökdösik, tízszer nagyobb tolóerőt hozva létre, mint egy ionmotoré. A plazmamotorok egyik példája a VASIMR projekt, amelyet a múlt század 70-es évei óta fejlesztenek. Az ionmotorokkal ellentétben a plazmamotorokat még nem tesztelték az űrben, de nagy reményeket fűznek hozzájuk. A VASIMR plazmamotor az egyik fő jelölt a Marsra vezető emberes repülésekre.
Fúziós motor
Az emberek a huszadik század közepe óta próbálják megszelídíteni a termonukleáris fúzió energiáját, de ez idáig nem sikerült. Mindazonáltal a szabályozott termonukleáris fúzió még mindig nagyon vonzó, mert óriási energiaforrás, amelyet nagyon olcsó üzemanyagból - a hélium és hidrogén izotópjaiból - nyernek.
Jelenleg több projekt is létezik termonukleáris fúziós energiával működő sugárhajtómű tervezésére. Közülük a legígéretesebbnek a mágneses plazmazárású reaktoron alapuló modellt tartják. A termonukleáris reaktor egy ilyen motorban egy nyomásmentes hengeres kamra lesz, amelynek hossza 100–300 méter, átmérője 1–3 méter. A kamrát tüzelőanyaggal kell ellátni magas hőmérsékletű plazma formájában, amely megfelelő nyomáson magfúziós reakcióba lép. A kamra körül elhelyezett mágneses rendszertekercseknek meg kell akadályozniuk, hogy ez a plazma érintkezzen a berendezéssel.
A termonukleáris reakciózóna egy ilyen henger tengelye mentén helyezkedik el. A mágneses mezők segítségével rendkívül forró plazma áramlik át a reaktor fúvókáján, óriási tolóerőt hozva létre, amely sokszorosa a vegyi motorokénak.
Antianyag motor
A körülöttünk lévő anyag fermionokból áll – félegész spinű elemi részecskékből. Ilyenek például a kvarkok, amelyek az atommagokban protonokat és neutronokat, valamint elektronokat alkotnak. Ezenkívül minden fermionnak megvan a maga antirészecskéje. Elektronnál ez pozitron, kvarknál antikvark.
Az antirészecskék tömege és forgása megegyezik a közönséges „elvtársakkal”, minden más kvantumparaméter előjelében különböznek. Elméletileg az antirészecskék képesek antianyag előállítására, de mindeddig sehol nem észleltek antianyagot az Univerzumban. Az alaptudomány számára nagy kérdés, hogy miért nincs.
De laboratóriumi körülmények között bizonyos mennyiségű antianyag előállítható. Nemrég például végeztek egy kísérletet a mágneses csapdában tárolt protonok és antiprotonok tulajdonságainak összehasonlítására.
Amikor az antianyag és a közönséges anyag találkozik, a kölcsönös megsemmisülés folyamata következik be, amelyet kolosszális energiahullám kísér. Tehát, ha vesz egy kilogramm anyagot és antianyagot, a találkozásuk során felszabaduló energia mennyisége hasonló lesz a „Cár Bomba” – az emberiség történetének legerősebb hidrogénbombája – robbanásához.
Ráadásul az energia jelentős része elektromágneses sugárzás fotonjai formájában szabadul fel. Ennek megfelelően ezt az energiát űrutazásra kívánják felhasználni egy napvitorlához hasonló fotonikus motor létrehozásával, csak ebben az esetben a fényt belső forrás generálja.
De a sugárzás hatékony felhasználása érdekében egy sugárhajtóműben meg kell oldani egy olyan „tükör” létrehozásának problémáját, amely képes lenne tükrözni ezeket a fotonokat. Végül is a hajónak valahogy el kell löknie, hogy tolóerőt tudjon létrehozni.
Egyetlen modern anyag sem tud egyszerűen ellenállni egy ilyen robbanás esetén keletkező sugárzásnak, és azonnal elpárolog. Sci-fi regényeikben a Sztrugackij fivérek ezt a problémát egy „abszolút reflektor” létrehozásával oldották meg. A való életben ehhez hasonlót még nem sikerült elérni. Ez a feladat, valamint a nagy mennyiségű antianyag létrehozásának és hosszú távú tárolásának kérdései a jövő fizikája dolga.
Nukleáris meghajtó rendszer egy orosz űrhajóhoz
Eddig a mélyűrbe irányuló, emberes repülések problémája gyakorlatilag megoldhatatlan volt. Az ebben a szakaszban használt folyékony rakétamotorok egyáltalán nem |
Csillagközi hajó lánchajtóműve
A modern űrhajózás sajnos nem tud sokkal több lehetőséget kínálni, mint fél évszázaddal ezelőtt. Ennek oka elsősorban a szükséges hiánya |
A mélyűrbe ionmotorok segítségével
Az ionmotor az elektromos rakétamotorok egyik fajtája. Munkafolyadéka ionizált gáz. A motor működési elve a gáz ionizálása és annak |
Edzőterem az űrben
A világűrbe való repülés mindennapos jelenséggé vált az életünkben. A kozmonauták több hónapig tartózkodnak a nemzetközi orbitális állomásokon. Azonban a szokásos |
Termonukleáris rakétamotor - első tesztek
Az atommag hasadási energiáját használó rakétamotorok régóta kutatási tárgyai voltak orosz és amerikai tudósoknak. Ez nem meglepő, mert |
Hajóteleportáció: fikció és valóság
Az ember mindig is a csillagokra törekedett, de azok rendkívül távol állnak tőlünk. Ha egy napon repülnek hozzájuk, akkor az űrhajó elindul |
3D nyomtatási technológia: rakétamotor
Nem titok, hogy a modern űrrepülések rendkívül drágák, és a költségek jelentős része közvetlenül a hordozórakéta-alkatrészek gyártási folyamatából származik. NASA |
Orosz szupernehéz rakéta
A szakértők már évek óta komolyan vitatják azt a kérdést, hogy milyen legyen Oroszország szupernehéz rakétája. Ebben a szakaszban a kérdés |
Mesterséges gravitációs állomás
Oroszországban úgy döntöttek, hogy létrehoznak egy privát űrállomást, amelynek mesterséges gravitáción alapuló rekeszei lesznek. Építésének minden szakaszát a tervek szerint befejezik |
Szkafander az űrből való ugráshoz
Jelenleg az ejtőernyőt ismerősnek és magától értetődőnek tekintik. Természetesen az ejtőernyő fő ötlete az, hogy megmentsen egy embert |
„Baikál” rendszer
Még 2001-ben, a 44. Le Bourget-i repülőgépipari kiállításon bemutatták az orosz "Baikal" újrafelhasználható gyorsító technológiai modelljét. Ő képviselte |
5. generációs orosz szkafander
A MAKS-2013 repülőgép-szalon egyik jellegzetessége az ott bemutatott orosz 5. generációs Orlan-MKS szkafander volt. A fejlesztés a Zvezda Kutatási és Termelő Vállalathoz tartozik, |
Az orosz plazma rakétamotor megnyitja az utat a Mars felé
2016-ban az NPO Energomash és a Kurchatov Intézet Kutatóközpontja bejelentette, hogy egy elektróda nélküli plazmarakéta-motor projektjét kívánja megvalósítani. Figyelembe véve az előadók szándékát |
Fém üveg robot
A fémüveg egy viszonylag új anyag, amely egyesíti a fém és az üveg szerkezeti jellemzőit. A technológia lényege, hogy ötvözetet képezzünk belőle |
EmDrive rakétamotor: repülés munkafolyadék nélkül
A hírügynökségek üzenetet terjesztettek arról, hogy a NASA szakemberei sikeresen tesztelték az EmDrive rakétahajtóművet. Ennek a motornak a működési elvének részletes leírása nincs megadva, de feltüntetik |
Az „Angara” hordozórakéta
Oroszország még 1995-ben jóváhagyta a hordozórakéták új generációjának létrehozását célzó projektet különféle tömegű rakományok űrbe juttatására. |
MRKS-1 projekt
A repülőgépipar szakemberei egyöntetűen azon a véleményen vannak, hogy a meglévő hordozórakéták, mint pályára szállító járművek gyakorlatilag kimerítették magukat. Alapvetően újak kellenek |
"Spirál" projekt
Válaszul az Egyesült Államok által a XX. század 60-as éveiben megkezdett, egy űrrepülőgép létrehozására irányuló munkára a Szovjetunió vezetése úgy döntött, |
"Prometheus" projekt
Ciolkovszkij fejezte ki azt az ötletet, hogy az atommag energiáját űrrepülésekhez használják fel. Élete során azonban senki sem gondolta |
MAKS projekt
1982-ben, még a Buran-Energia rendszer repülése előtt, az NPO Molniya általános tervezője, Gleb Lozino-Lozinsky elemezte a repülőgép-rendszerek létrehozásának kilátásait. Általánosított |
Orion hajó projekt
A Project Orion egy ambiciózus ötlet egy atombomba robbanásokkal hajtott űrhajó megépítésére. Ezt az ötletet fejlesztették ki |
A „Buran” projekt: olyan jövő, amely még nem jött el
A Buran projekt 1976-ban indult. Az Egyesült Államok ezután lezárta a nehézrakéták és orbitális állomások programját, és sietve megalkotta az űrrepülőgépet. |
An-325 projekt
Azok, akik értenek a repülőgépekhez, valószínűleg a kezdetektől fogva ki akarnak javítani minket, és azt mondják, hogy nincs An-325, és nem is létezik. |
Az igazság az UFO-król
Az azonosítatlan repülő tárgy, amelyet gyakran UFO-nak vagy UFO-nak rövidítenek, szokatlan, nyilvánvaló anomália az égbolton, amelyet a megfigyelő számára nehéz azonosítani. UFO - |
Repülés az űrbe - űrlift
Az űrutazás még mindig rendkívül drága, veszélyes és környezetromboló. A kémiai hajtású rakéták nem teszik lehetővé a radikális változásokat |
Repülés a Marsra 2021-ben
Szenzációs nyilatkozatot tett egy fiatal orosz szakembercsoport, akik bejelentették, hogy 2021-re képesek lesznek emberes repülést biztosítani a Marsra és a Vénuszra. |
Miért nem implementálják Leonov kvantummotorját?
A sajtóban rendszeresen feljegyzések jelennek meg Vlagyimir Szemenovics Leonov brjanszki tudós ismeretlen fejlődéséről. A Superunification Theory szerzője lényegében egy antigravitációs projektet javasolt |
Plazmamotor bolygóközi űrhajókhoz
A Hold, a Mars és a bolygóközi tér egyéb objektumai feltárásának részeként az orosz űrhajósnak olyan űrhajók létrehozását bízták meg, amelyek kiváló minőségűek. |
Az Angara rakéta kilátásai
Az Angara-A5 új orosz nehéz hordozórakéta december 23-án indult a plesetszki kozmodromból. Geostacionárius pályára állít egy két súlyú teherűrhajót Zöld sziget - Rostov-on-Don titkaAz Illuminátusok és a Kígyó TestvériségeHoldprojekt "Star" A Zvezda projekt a szovjet holdprogram továbbfejlesztése, és 1964-től 1974-ig nyúlik vissza. A projekt szerint a Holdra kellett volna vinni a... Víz a levegőből A probléma megoldását az izraeli Water-Gen cég javasolta. Képviselői szerint bármikor gondoskodjon vízforrásról és... Számos technológiailag fejlett ország, különösen az Európai Unió országai (köztük Franciaország, Németország, Nagy-Britannia), valamint Japán, Kína, Ukrajna, India végeztek és folytatnak kutatásokat, amelyek célja, hogy saját mintáikat hozzanak létre újrafelhasználható űrrendszerekből. (Hermes, HOPE, "Zenger-2", HOTOL, ASSTS, RLV, Skylon, "Shenlong", "Sura" stb.) Sajnos a gazdasági nehézségek piros lámpát fordítanak ezekre a projektekre, gyakran jelentős tervezési munka után. végrehajtani. Hermész -az Európai Űrügynökség fejlesztette kiűrhajó projekt. A fejlesztés hivatalosan 1987 novemberében kezdődött, bár a projektet a francia kormány már 1978-ban jóváhagyta. A projektnek 1995-ben kellett volna vízre bocsátania az első hajót, de a változó politikai helyzetek és a finanszírozási nehézségek a projekt 1993-as lezárásához vezettek. Egyetlen ilyen hajót sem építettek. Hermes európai űrhajó HORE – Japán űrsiklója. A 80-as évek eleje óta tervezték. Többször felhasználható négyüléses űrrepülőgépnek tervezték, függőleges kilövéssel, eldobható N-2 hordozórakétával. Ezt tartották Japán fő hozzájárulásának az ISS-hez. Japán űrhajó HOPE X-30 National Aero-Space Plane (NASP) - egy ígéretes újrafelhasználható űrhajó projektje- az Egyesült Államok által kifejlesztett egylépcsős, vízszintes indítással és leszállással rendelkező új generációs repülőgép-űrhajó (AKS), amely megbízható és egyszerű eszközt hoz létre az emberek és a rakomány tömeges űrbe juttatására. A projektet felfüggesztették, és jelenleg folynak a kutatások hiperszonikus pilóta nélküli kísérleti légi járműveken (Boeing X-43) egy ramjet hiperszonikus hajtómű létrehozására.
A kísérleti X-33 apparátus létrehozására irányuló program 1996 júliusában indult.A NASA vállalkozója a Lockheed Martin Corporation Skunk Works fejlesztési részlege volt, amely elnyerte a szerződést egy alapvetően új űrsikló, a Venture Star létrehozására. Ezt követően tesztelték továbbfejlesztett modelljét, az „X-33”-at, és sűrű titokfátyol vette körül. A készüléknek csak néhány jellemzője ismert. Felszállási tömeg -123 tonna, hossza -20 méter, szélesség - 21,5 méter. Két, alapvetően új kialakítású motor lehetővé teszi, hogy az X-33 másfélszeresére haladja meg a hangsebességet. Az eszköz egy űrhajó és egy sztratoszférikus repülőgép keresztezése. A fejlesztések annak jegyében zajlottak, hogy a rakomány űrbe juttatásának költségeit tízszeresére, a jelenlegi kilogrammonkénti 20 ezer dollárról alig több mint kétezerre csökkentették. A program azonban 2001-ben lezárult, a kísérleti prototípus építése nem fejeződött be. A Venture Star (X-33) számára egy úgynevezett éklevegő rakétamotort fejlesztettek ki.
A bal oldalon egy hagyományos rakétamotor, a jobb oldalon egy ék-levegő rakétamotor található. Skylon az angol Reaction Engines Limited cég projektjének neve, amely szerint a jövőben létrejöhet egy újrafelhasználható pilóta nélküli űrhajó, amely – fejlesztőinek feltételezése szerint – olcsó és megbízható hozzáférést tesz lehetővé a világűrbe. Ennek a projektnek az előzetes vizsgálata megállapította, hogy nem volt benne műszaki vagy tervezési hiba. Becslések szerint a Skylon 15-50-szeresére csökkenti a rakományszállítás költségeit. A cég jelenleg finanszírozást keres.
Az NPO Molniya kezdeményező munkájának részeként a projekt keretében elkészültek a külső üzemanyagtartály kisebb és teljes méret- és súlymodellei, az űrrepülőgép méretei és tömegei, valamint technológiai modelljei. Eddig mintegy 14 millió dollárt költöttek a projektre. A projekt továbbra is megvalósítható, ha vannak befektetők. Clipper modell a Le Bourget-i légi kiállításon. Az orosz űrvállalat, az Energia 2009-ben tervezte az első Parom típusú interorbitális vontatót az űrbe bocsátani, azonban 2006 óta nem érkezett hivatalos bejelentés vagy publikáció a projekt fejlesztéséről. Zarya - újrafelhasználható többcélú űrhajó, amelyet az RSC Energia fejlesztett ki 1986-1989-ben, amelynek gyártása az űrprogramok finanszírozásának csökkentése miatt soha nem indult el.
Megosztottam veletek az általam „kiásott” és rendszeresített információkat. Ugyanakkor egyáltalán nem elszegényedett, és kész a további megosztásra, legalább hetente kétszer. Ha hibát vagy pontatlanságot talál a cikkben, kérjük, jelezze felénk. nagyon hálás leszek. Nincsenek kapcsolódó bejegyzések. HozzászólásokAz ígéretes űrhajók fejlesztésével kapcsolatos vélemények (10) félúton megálltak.”Email: [e-mail védett] annotáció Levitátor az űrturizmushoz Ugyanakkor az ígéretes űrhajók leszállását Oroszország területén is meg kell valósítani, jelenleg a Szojuz űrhajók Bajkonurból szállnak fel, és Kazahsztán területén is leszállnak. SE – statikus energetikai erőműhöz Repülőjáratok a Marsra Maradj a Marson Februárban a Space X felbocsátotta a Falcon Heavy hordozórakétát. A cég vezetőjét, Elon Muskot zseninek és „látnoknak” tartják, de még a Mars gyarmatosításával kapcsolatos fantáziája is elhalványul a már javában zajló projektek előtt. Bányászok egy meteoriton A pénzkeresés az űrben viszonylag új ötlet. Nehéz arra számítani, hogy a nagyvállalatok érdeklődni fognak a tisztán tudományos kutatások iránt, így az űripar jövője éppen a kereskedelmi projektek növekedésében rejlik – elvégre Amerika hatalmas kiterjedésének feltárását is nem annyira az diktálta. a tudásszomj, mint a haszonvágy. Az erőforrások bányászata egy aszteroidán a legmerészebb és legambiciózusabb ötlet a földönkívüli erőforrások rovására való meggazdagodáshoz. Az új iparág megjelenésének legszembetűnőbb példája a Deep Space Industries és a Planetary Resources amerikai cégek, amelyek projektjére a luxemburgi kormány 200 millió dollárt különített el. A meglévő projektek szerint az aszteroidákon végzett bányászat több lépcsőben zajlik majd: potenciálisan „érdekes” égitestek felderítése, távérzékelés/mintavétel, és ha az aszteroidát „érdemesnek” ítélik, akkor ásványi anyagok bányászata is rajta. Az erőforrások meteoriton való bányászata nem csupán képzelet: a Planetary Resources szondája, az Arkyd-6 sikeresen pályára lépett az év elején. Ez egyfajta modul, amely a fejlesztésre potenciálisan alkalmas égitestek észlelésének technológiáját fogja fejleszteni. Ezután a cég azt tervezi, hogy pályára állítja az Arkyd-100 eszközt - egy teljes értékű műholdat, amely teljesen felszerelt meteoritok észlelésére, majd az Arkyd-200 és az Arkyd-300 közvetlenül az égitestbe kerül, amelynek célja az lesz. legyen felderítő az égitest közvetlen közelében. Ezen előzetes előkészületek után a tervek szerint automata üzemmódban működő bányahajókat küldenek az égitestre. A Planetary Resources szerint az emberiség 2030-ra büszkélkedhet első űrfúrási tapasztalatával.
Milyen előnyei vannak az ipari aszteroidabányászatnak? Először is felhasználhatók víz és víztartalmú anyagok kinyerésére - amelyek szükségesek a rakéta-üzemanyag előállításához közvetlenül az űrben. Másodszor pedig az ilyen égitestek sok olyan elemet tartalmazhatnak, amelyek rendkívül ritkák a Földön. Például a 2011 UW158 aszteroida, amely 2015-ben elrepült bolygónk mellett, 5 billió dollár platinát tartalmazott. Hold-temetés Az ember nem örök, és az űrkorszakban át kell gondolni az élet utáni útját. Mindenesetre ez a meggyőződése az Elysium Space cégnek, amely azt tervezi, hogy felajánlja az elhunytak hamvainak a Holdra küldésének szolgáltatását.
Ahelyett, hogy lenéznénk a lábunkra, emlékeznénk szeretteinkre, barátainkra, felnézhetünk az éjszakai égbolt örök csodáira, tudva, hogy a számunkra fontos emberek mindig velünk vannak – áll a cég honlapján. Ennek a szokatlan szolgáltatásnak a kihasználása érdekében a cég speciális mini-urnákat fejlesztett ki, amelyekbe a hamu egy részét elhelyezik, majd az űrbe juttatják. Az Elysium Space két lehetőséget kínál az „űrtemetésre”: az első, 2500 dolláros, „Shooting Star” néven futó, a hamvak Föld körüli pályára bocsátása, ahol körülbelül két évet töltenek majd, és valós időben nyomon követhetők egy okostelefon segítségével. kb. A második a hamvak eljuttatása a Holdra, ahol „örökkévalóságig” pihennek.
A miniurnákat pályára állító Star II űrszonda kilövésének dátumát nem határozták meg, míg a Lunar I szondának 2019-ben kell a Föld műholdjához sietnie. Drón és tengeralattjáró a Szaturnusz holdján A fentebb tárgyalt projektekkel és cégekkel ellentétben az amerikai űrkutatási ügynökség, a NASA inkább a kutatási küldetésekre koncentrál, amelyekhez, mint kiderült, egyre több fantáziát és bátorságot igényel. Ilyen projektek közé tartozik egy drón és egy tengeralattjáró küldése a Szaturnusz Titán holdjára, arra az égitestre, amelyen a tudósok nagy valószínűséggel életet élhetnek. A Dragonfly projektet a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriumában fejlesztették ki, és egyike annak a két döntősnek a New Frontiers naprendszer-kutatási program versenyén, amely a legjobb űrmissziós tervért zajlik.
A hagyományos roverekkel ellentétben, amelyek kerekek segítségével mozognak, a Dragonfly egy repülő szonda, a Titán sűrű légkörében mozog, propellerek segítségével, amelyek a műhold felszíne fölé emelik az eszközt. A projekt másik jellegzetessége, hogy a szonda egy atomerőműben fog működni. A Titán felszínén folyók, tavak és egész szénhidrogénekből álló óceánok találhatók. A Szaturnusz műholdjának rejtélyeinek feltárása elképzelhetetlen anélkül, hogy belemerülnénk ebbe a szakadékba. Ezért a NASA egy „űr-tengeralattjáró” létrehozását és felszerelését tervezi. A projektet a Washingtoni Egyetem szakemberei vezetik, akik újrateremtették azokat a körülményeket, amelyekkel az űrszonda a Titánon találkozni fog, hogy tanulmányozzák a műhold kevéssé vizsgált környezetének lehetséges hatását az eszközre.
A tudósoknak különösen azt sikerült kideríteniük, hogy a „szénhidrogén-tározók” –198 °C-os hőmérsékleten befagynak, ami azt jelenti, hogy minimális az esélye annak, hogy egy tengeralattjáró valami jéghegyhez hasonlóval ütközik – ez jelentősen leegyszerűsíti a tervezési feladatot. egy tengeralattjáró, melynek felbocsátását a közeljövőben a Titánra tervezik.20 év. Az első csillagközi repülés Az élet vagy annak jeleinek felkutatása a Naprendszeren belül a modern tudomány egyik elsődleges feladata, de ez nem jelenti azt, hogy az emberiség örökre felhagy a csillagok felé tartó repülésekkel. A Jurij Milner orosz milliárdos és a híres brit asztrofizikus, Stephen Hawking által vezetett Breakthrough Starshot kezdeményezés célja, hogy nanoműholdakat küldjenek lézervitorlákon az Alpha Centauriba, a Naphoz legközelebbi csillagrendszerbe.
Az Alpha Centauri körülbelül 4,37 fényévre van. A nanoműholdak – a nagy hajókkal ellentétben – rendkívül alacsony tömegüknek köszönhetően sokkal nagyobb sebességgel – a fénysebesség mintegy 20%-ával – képesek lesznek leküzdeni a hatalmas csillagközi távolságokat. A projekt megvalósításához Milner 100 millió dollárt különített el. A szükséges technológiák még nem léteznek, de a tudósok szerint az emberiségnek minden lehetősége megvan arra, hogy a 21. század vége előtt elérje az Alpha Centaurit. Űrlift A jövő egyik legambiciózusabb projektje, amely gyökeresen és örökre megváltoztatja az emberiség sorsát és hozzáállását az önlátáshoz, az űrlift. Az űrlift ötletét először Konsztantyin Ciolkovszkij orosz tudós fogalmazta meg. Hagyományosan az űrlift olyan szerkezet, amelyben a kábel egyik végén a bolygó felszínén, a másik végén pedig a Földhöz képest álló ponton van a pályán.
Egy ilyen felvonó tömegközéppontjának körülbelül 36 ezer kilométeres magasságban kell lennie. A felvonókábelnek olyan anyagból kell készülnie, amelynek a szakítószilárdság és a fajlagos sűrűség aránya rendkívül magas - az űrlift építéséhez a legmegfelelőbb anyag a szén nanocsövek, amelyeket gyakran a 21. század anyagának is neveznek. A nanocsövek ipari mennyiségben történő előállításának, majd ezekből kábelekké szövésének technológiája azonban még csak most kezd kialakulni. Miért került az űrlift az ambiciózus, de még mindig többé-kevésbé a megvalósításhoz közel álló projektek listájára? Obayashi azt ígéri, hogy 2050-re létrehoz egy űrliftet. A Naprendszer régóta nem érdekli különösebben a tudományos-fantasztikus írókat. De meglepő módon egyes tudósok számára „bennszülött” bolygóink nem keltenek sok inspirációt, bár gyakorlatilag még nem fedezték fel őket. Alig nyitott ablakot az űrbe, az emberiség ismeretlen távolságokba rohan, és nem csak álmaiban, mint korábban. Ez a példátlan program várhatóan tudósokat, mérnököket és rajongókat vonz majd a világ minden tájáról. Ha minden sikerül, 100 év múlva az emberiség képes lesz csillagközi hajót építeni, mi pedig úgy fogunk körbejárni a naprendszert, mint a villamosokon. Milyen problémákat kell tehát megoldani ahhoz, hogy a csillagrepülés valósággá váljon? Az automatikus űrhajók által végzett csillagászat néhány tudós számára furcsa módon szinte megoldott probléma. És mindez annak ellenére, hogy a jelenlegi csigasebességgel (kb. 17 km/s) és egyéb primitív (ilyen ismeretlen utakra való) berendezésekkel végképp nincs értelme automatákat a csillagokba bocsátani. Most a Pioneer 10 és a Voyager 1 amerikai űrszonda elhagyta a Naprendszert, és már nincs kapcsolat velük. A Pioneer 10 az Aldebaran csillag felé halad. Ha nem történik vele semmi, akkor ennek a csillagnak a közelébe ér... 2 millió év múlva. Ugyanígy más eszközök is átkúsznak az Univerzum kiterjedésein. Tehát függetlenül attól, hogy egy hajó lakott-e vagy sem, ahhoz, hogy a csillagok felé repüljön, nagy sebességre van szüksége, közel a fénysebességhez. Ez azonban segít megoldani azt a problémát, hogy csak a legközelebbi csillagokhoz repüljön. „Még ha sikerülne is egy olyan csillaghajót építeni, amely közel fénysebességgel tud repülni” – írta K. Feoktistov, „csak a mi Galaxisunkban az utazási időt évezredekben és tízezredekben számolnák, hiszen az átmérője körülbelül 100 000 fényév. De a Földön sokkal több fog történni ez idő alatt.” A relativitáselmélet szerint az idő múlása két egymáshoz képest mozgó rendszerben eltérő. Mivel nagy távolságokon a hajónak lesz ideje elérni a fénysebességhez nagyon közeli sebességet, az időkülönbség a Földön és a hajón különösen nagy lesz. Feltételezik, hogy a csillagközi repülések első célpontja az Alpha Centauri (három csillagból álló rendszer) lesz - a legközelebbi hozzánk. Fénysebességgel 4,5 év alatt lehet eljutni oda, a Földön ez idő alatt tíz év telik el. De minél nagyobb a távolság, annál nagyobb az időkülönbség. Emlékszel Ivan Efremov híres „Androméda-ködére”? Ott a repülést években, és földi években mérik. Gyönyörű mese, nincs mit mondani. Ez a hőn áhított köd (pontosabban az Androméda-galaxis) azonban 2,5 millió fényévnyire található tőlünk.
Egyes számítások szerint az út több mint 60 évig tart az űrhajósoknak (a csillaghajó órái szerint), de egy egész korszak telik el a Földön. Hogyan köszöntik majd távoli leszármazottjaik a „neandervölgyieket”? És egyáltalán élni fog a Föld? Vagyis a visszatérés alapvetően értelmetlen. Azonban, mint magát a repülést: emlékeznünk kell arra, hogy az Androméda-köd galaxist olyannak látjuk, amilyen 2,5 millió évvel ezelőtt volt – ennyi ideig jut el hozzánk a fénye. Mi értelme egy ismeretlen cél felé repülni, ami talán már rég nem létezik, legalábbis ugyanabban a formában és ugyanott? Ez azt jelenti, hogy a fénysebességű repülés is csak a viszonylag közeli csillagok számára indokolt. A fénysebességgel repülő eszközök azonban még mindig csak elméletben élnek, ami a sci-fihez hasonlít, bár tudományos. EGY BOLYGÓ MÉRETŰ HAJÓ Természetes, hogy a tudósok először azzal az ötlettel álltak elő, hogy a leghatékonyabb termonukleáris reakciót alkalmazzák a hajó hajtóművében - mivel azt részben már elsajátították (katonai célokra). A közel fénysebességű oda-vissza utazáshoz azonban még ideális rendszerkialakítás mellett is legalább 10-es, a harmincadik teljesítményhez viszonyított kezdeti tömegarány szükséges. Vagyis az űrhajó úgy fog kinézni, mint egy hatalmas vonat, amelynek üzemanyaga akkora, mint egy kis bolygó. Lehetetlen egy ilyen kolosszust az űrbe juttatni a Földről. És az is lehetséges, hogy pályára állítsák; nem véletlenül nem vitatják meg a tudósok ezt a lehetőséget. Az anyag megsemmisítésének elvét alkalmazó fotonmotor ötlete nagyon népszerű. Az annihiláció egy részecske és egy antirészecske átalakulása ütközéskor az eredetitől eltérő részecskévé. A legtöbbet tanulmányozott egy elektron és egy pozitron megsemmisülése, amelyek fotonokat generálnak, amelyek energiája mozgatja a csillaghajót. Ronan Keene és Wei-ming Zhang amerikai fizikusok számításai azt mutatják, hogy a modern technológiák alapján lehetséges olyan megsemmisítő motort létrehozni, amely képes egy űrhajót a fénysebesség 70%-ára felgyorsítani. Azonban újabb problémák kezdődnek. Sajnos az antianyagot rakéta-üzemanyagként használni nagyon nehéz. A megsemmisítés során erőteljes gamma-sugárzás tör ki, ami káros az űrhajósokra. Ezenkívül a pozitron üzemanyagnak a hajóval való érintkezése halálos robbanással jár. Végül pedig még nem léteznek technológiák elegendő mennyiségű antianyag előállítására és hosszú távú tárolására: például az antihidrogénatom kevesebb, mint 20 percig „él”, egy milligramm pozitron előállítása pedig 25 millió dollárba kerül. De tegyük fel, hogy idővel ezek a problémák megoldhatók. Ennek ellenére sok üzemanyagra lesz szüksége, és a fotoncsillaghajó induló tömege a Hold tömegéhez fog hasonlítani (Konsztantin Feoktistov szerint). A VITORLA ELSZAKADT! Napjaink legnépszerűbb és legvalószínűbb csillaghajója egy napelemes vitorlás, amelynek ötlete Friedrich Zander szovjet tudósé. A szoláris (fény-, foton-) vitorla olyan eszköz, amely a napfény nyomását vagy egy tükörfelületre ható lézert használja az űrhajó meghajtására. A XXXVI. Nemzetközi Csillagászati Kongresszuson egy lézeres csillaghajó projektjét javasolták, amelynek mozgását a Merkúr körüli pályán elhelyezett optikai lézerek energiája biztosítja. Számítások szerint egy ilyen típusú csillaghajó útja az Epsilon Eridani csillagig (10,8 fényév) és vissza 51 évig tartana. „Nem valószínű, hogy a Naprendszerünkön keresztüli utazásokból nyert adatok jelentős előrelépést tesznek annak a világnak a megértésében, amelyben élünk. Természetesen a gondolat a csillagok felé fordul. Hiszen korábban úgy volt, hogy a Föld közeli repülések, a Naprendszerünk más bolygóira való repülések nem a végső cél. Úgy tűnt, hogy a fő feladatnak kikövezni az utat a csillagokhoz.” A Naprendszeren kívül azonban a napfény nyomása megközelíti a nullát. Ezért van egy projekt egy napelemes vitorlás felgyorsítására valamilyen aszteroida lézerrendszereivel. Mindez még csak elmélet, de az első lépéseket már megteszik. 1993-ban a Znamja-2 projekt részeként először telepítettek egy 20 méter széles napvitorlát a Progressz M-15 orosz hajón. Amikor a Progress-t a Mir állomással dokkolták, a személyzet egy reflektor bevetési egységet telepített a Progress fedélzetére. Ennek eredményeként a reflektor egy 5 km széles fényes foltot hozott létre, amely 8 km/s sebességgel haladt át Európán keresztül Oroszországba. A fényfolt fényereje nagyjából a telihold fényereje volt.
A napelemes vitorlás előnye tehát az üzemanyag hiánya a fedélzeten, a hátránya a vitorlaszerkezet sérülékenysége: lényegében egy vázra feszített vékony fólia. Hol a garancia, hogy a vitorla nem kap lyukakat a kozmikus részecskéktől az út során? A vitorlás változat alkalmas lehet automata szondák, állomások és teherhajók indítására, de nem alkalmas emberes visszarepülésre. Vannak más csillaghajó-projektek is, de ezek így vagy úgy, a fentiekre emlékeztetnek (ugyanazokkal a nagyszabású problémákkal). MEGLEPETÉSEK A CSILLAGKÖZI TÉRBEN Úgy tűnik, sok meglepetés vár az Univerzumban utazókra. Például, alig nyúlva túl a Naprendszeren, a Pioneer 10 amerikai apparátus ismeretlen eredetű erőt kezdett érezni, ami gyenge fékezést okozott. Számos feltételezés született, köztük a tehetetlenség vagy akár az idő még ismeretlen hatásai. Ennek a jelenségnek még mindig nincs egyértelmű magyarázata, sokféle hipotézist fontolgatnak: az egyszerű műszakiaktól (például egy készülék gázszivárgásából származó reakcióerő) egészen új fizikai törvények bevezetéséig. Egy másik eszköz, a Voyadger 1 erős mágneses mezőt észlelt a Naprendszer határán. Ebben a csillagközi térből származó töltött részecskék nyomása miatt a Nap által létrehozott mező sűrűbbé válik. A készülék még regisztrált:
A csillagok közötti tér nem üres. Mindenhol gáz, por és részecskék maradványai vannak. Amikor a fénysebességhez közeli utazást kíséreljük meg, minden egyes atom, amely a hajóval ütközik, olyan lesz, mint egy nagy energiájú kozmikus sugárrészecske. Egy ilyen bombázás során a kemény sugárzás szintje elfogadhatatlanul megnövekszik még a közeli csillagok felé történő repülés során is. És a részecskék mechanikai hatása ilyen sebességgel olyan lesz, mint a robbanó golyók. Egyes számítások szerint a csillaghajó védőernyőjének minden centimétere folyamatosan, percenként 12 lövés sebességgel fog kilőni. Nyilvánvaló, hogy egyetlen képernyő sem fog ellenállni az ilyen expozíciónak több éves repülés során. Vagy elfogadhatatlan vastagságúnak (tíz és száz méter) és tömegnek (több százezer tonna) kell lennie.
Valójában az űrhajó főként ebből a képernyőből és üzemanyagból fog állni, amihez több millió tonnára lesz szükség. Ezen körülmények miatt lehetetlen ilyen sebességgel repülni, főleg, hogy útközben nem csak porba, hanem valami nagyobb dologba is belefuthat, vagy egy ismeretlen gravitációs mező csapdájába kerülhet. És akkor a halál ismét elkerülhetetlen. Így még ha sikerül is felgyorsítani az űrhajót a fény alatti sebességre, nem éri el végső célját - túl sok akadály lesz az úton. Ezért a csillagközi repülések csak lényegesen kisebb sebességgel hajthatók végre. De aztán az időfaktor értelmetlenné teszi ezeket a repüléseket. Kiderült, hogy lehetetlen megoldani az anyagi testek fénysebességhez közeli galaktikus távolságokon történő szállításának problémáját. Nincs értelme téren és időn áttörni mechanikus szerkezet segítségével. MOLE LYUK A sci-fi írók, akik megpróbálták leküzdeni a kérlelhetetlen időt, kitalálták, hogyan lehet „lyukakat rágni” a térben (és időben) és „hajtogatni”. Különféle hipertérugrásokat találtak ki a tér egyik pontjáról a másikba, megkerülve a köztes területeket. Most a tudósok csatlakoztak a tudományos-fantasztikus írókhoz. A fizikusok az anyag szélsőséges állapotait és egzotikus kiskapukat kezdték keresni az Univerzumban, ahol Einstein relativitáselméletével ellentétben szuperluminális sebességgel lehet mozogni.
Így született meg a féreglyuk ötlete. Ez a lyuk az Univerzum két részét fogja össze, mint egy vágott alagút, amely két várost köt össze, amelyeket egy magas hegy választ el. Sajnos a féreglyukak csak abszolút vákuumban lehetségesek. Univerzumunkban ezek a lyukak rendkívül instabilok: egyszerűen beomlanak, mielőtt az űrhajó odaérne. Stabil féreglyukak létrehozásához azonban használhat egy, a holland Hendrik Casimir által felfedezett hatást. Ez a töltés nélküli testek kölcsönös vonzásából áll, kvantumoszcillációk hatására vákuumban. Kiderült, hogy a vákuum nem teljesen üres, a gravitációs térben vannak ingadozások, amelyekben részecskék és mikroszkopikus féreglyukak spontán módon jelennek meg és tűnnek el. Nincs más hátra, mint felfedezni az egyik lyukat, és kifeszíteni, két szupravezető golyó közé helyezve. A féreglyuk egyik szája a Földön marad, a másikat az űrszonda közel fénysebességgel a csillaghoz – a végső objektumhoz – mozgatja. Vagyis az űrhajó mintegy áttör egy alagúton. Amint a csillaghajó célba ér, a féreglyuk valódi villámgyors csillagközi utazásra nyílik meg, melynek időtartamát percekben mérik. A ZAVARÁS BUBORÉKA A féreglyuk-elmélethez hasonló egy láncbuborék. 1994-ben Miguel Alcubierre mexikói fizikus számításokat végzett az Einstein-egyenletek szerint, és megtalálta a térbeli kontinuum hullámdeformációjának elméleti lehetőségét. Ebben az esetben a tér az űrhajó előtt összenyomódik, és egyidejűleg kitágul mögötte. A csillaghajó mintegy görbületi buborékba van helyezve, amely korlátlan sebességgel képes mozogni. Az ötlet zsenialitása az, hogy az űrhajó egy görbületi buborékban nyugszik, és a relativitáselmélet törvényei nem sérülnek. Ugyanakkor maga a görbületi buborék is mozog, lokálisan torzítva a téridőt. Annak ellenére, hogy képtelenség a fénynél gyorsabban haladni, semmi sem akadályozza meg a tér mozgását vagy a téridő-vetemülést, hogy a fénynél gyorsabban terjedjen, amiről azt hiszik, hogy közvetlenül az Ősrobbanás után történt, amikor az Univerzum létrejött. Mindezek az elképzelések még nem férnek bele a modern tudomány keretei közé, azonban 2012-ben a NASA képviselői bejelentették Dr. Alcubierre elméletének kísérleti tesztjének elkészítését. Ki tudja, talán Einstein relativitáselmélete egy napon egy új globális elmélet részévé válik. Végül is a tanulás folyamata végtelen. Ez azt jelenti, hogy egy napon képesek leszünk áttörni a tövisen a csillagokig. Irina GROMOVA |
