Nơi gió mặt trời chết dưới phương trời và vĩnh hằng đứng bên cạnh chúng ta … Điều gì đang chờ đợi những người có thể vượt qua vũ khí trực thăng và chạm vào ánh sáng của những ngôi sao xa xôi? Ánh sáng ma quái của các hạt vành đai Kuiper. Hàng chục năm bay mà không có khả năng thay thế các đơn vị hỏng hóc. Cố gắng thiết lập liên lạc với Trái đất từ khoảng cách 200 đơn vị thiên văn.
Liệu với những công nghệ hiện đại có thể tiến tới những biên giới xa xôi như vậy không? Bay đến nơi phát ra tín hiệu radio với độ trễ một ngày? Ngay cả ánh sáng cũng nhường một khoảng cách rất lớn, nhưng tâm trí con người vẫn hướng về phía trước.
Nhảy qua ánh sáng ban ngày
30 tỷ km. 70 năm bay sử dụng các tầng trên hiện có với động cơ đẩy chất lỏng. Các trạm liên hành tinh hiện đại không được thiết kế cho những cuộc thám hiểm như vậy. Sau ba đến bốn thập kỷ, pin đồng vị phóng xạ chết. Nguồn cung cấp hydrazine trong động cơ định hướng AMC đang cạn kiệt. Thông tin liên lạc bị ngắt, và tàu thăm dò, đã chìm vào giấc ngủ vĩnh viễn, tan biến vào không gian vô tận.
Đến nay, nhân loại đã chế tạo được 6 "tàu sao" có tốc độ vũ trụ vượt quá tốc độ vũ trụ thứ ba và đã vĩnh viễn rời khỏi hệ mặt trời.
Dưới đây là tên của các anh hùng.
Các trạm liên hành tinh tự động của sê-ri Pioneer được đánh số 10 và 11. Ra mắt vào năm 1972-1973. "Những người tiên phong" đã đến được khu vực của các hành tinh bên ngoài, lần đầu tiên truyền các bức ảnh và dữ liệu khoa học từ vùng lân cận của Sao Mộc và Sao Thổ về Trái đất. Sau khi thực hiện cơ động trong trường hấp dẫn của các hành tinh khổng lồ, họ vĩnh viễn rời khỏi vùng hoàng đạo và bước vào cuộc chiến không cân sức với không gian và thời gian.
Liên lạc với Pioneer 11 bị gián đoạn vào năm 1995, khi nó đã vượt xa quỹ đạo của Sao Diêm Vương. Cho đến thời điểm hiện tại, tàu thăm dò đã di chuyển khỏi Mặt trời một góc 90 AU. và tiếp tục trên đường tới chòm sao của Chiếc khiên.
Sinh đôi của nó tồn tại đúng ba mươi năm ngoài không gian: dữ liệu khoa học mới nhất từ Pioneer 10 được truyền về Trái đất vào năm 2002. Theo tính toán, năm 2012 lẽ ra phải ở mức 100 AU. từ mặt trời. Một tàu thăm dò đã chìm vào giấc ngủ vĩnh viễn với một chiếc đĩa vàng trên tàu bay về phía Alpha Taurus. Thời gian đến dự kiến - 2.000.000 A. D.
Những anh hùng tiếp theo là những người tham gia vào sứ mệnh Voyager đầy trí tuệ, cuộc thám hiểm lớn nhất từng được thực hiện trên các chuyến bay liên hành tinh. Hai tàu thăm dò lên đường trở lại vào năm 1977 với hy vọng có thể ghé thăm vùng lân cận của tất cả các hành tinh bên ngoài. Sứ mệnh chính của Voyager đã kết thúc hoàn toàn thắng lợi: các tàu thăm dò đã nghiên cứu Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương, các vành đai của chúng và 48 vệ tinh của các hành tinh khổng lồ từ quỹ đạo bay. Vào thời điểm bay qua lớp mây trên của Sao Hải Vương, sau 12 năm bay và 4 tỷ km quãng đường di chuyển, độ lệch của Voyager 2 so với quỹ đạo được tính toán là 200 mét!
Hôm nay, 37 năm sau khi phóng, chúng tiếp tục hành trình trong đại dương giữa các vì sao, di chuyển ra khỏi Trái đất ở khoảng cách 107 và 130 AU. Thời gian trễ của tín hiệu vô tuyến từ tàu Voyager 1 là 17 giờ 36 phút. Công suất máy phát chỉ là 26 watt, nhưng tín hiệu của nó vẫn đang đến trái đất.
Dung lượng bộ nhớ của máy tính trên bo mạch Voyager ít hơn 100 lần so với máy nghe nhạc mp3 hiện đại. Thiết bị cổ điển độc đáo vẫn tiếp tục công việc của mình, vượt qua những cơn lốc xoáy của các cơn bão điện từ và hàng chục năm làm việc trong không gian mở. Có vài lít hydrazine quý giá còn lại trong các thùng, và công suất của máy phát đồng vị phóng xạ vẫn đạt 270 watt. Đã vượt ra ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương, các nhà lập trình NASA đã tìm cách "tái tạo lại" máy tính trên tàu của Voyager: giờ đây, dữ liệu thăm dò được mã hóa bằng mã Reed-Solomon kép bảo mật cao (thật kỳ lạ, trong quá trình phóng tàu Voyager, một mã như vậy vẫn chưa được sử dụng trong thực tế). Vào đầu thế kỷ mới, các tàu thăm dò chuyển sang một bộ dự phòng gồm các động cơ kiểm soát thái độ (bộ chính đã thực hiện 353 nghìn lần chỉnh sửa vào thời điểm đó), nhưng mỗi ngày, cảm biến Mặt trời càng khó tìm thấy ánh sáng mờ của nó. nền của hàng ngàn ngôi sao sáng. Có nguy cơ mất định hướng và mất liên lạc với Trái đất.
Vào mùa hè năm 2012, thiết bị của Voyager 1 đã ghi nhận sự sụt giảm mạnh cường độ của các hạt mang điện của gió mặt trời - tàu thăm dò vượt qua biên giới của hệ mặt trời, ra khỏi nhật quyển. Giờ đây, các tín hiệu của tàu thăm dò bị bóp méo bởi một âm thanh mới, chưa từng được ghi lại trước đây - plasma của môi trường giữa các vì sao.
Đến nay là năm thứ 9, trạm tự động "Chân trời mới", được phóng vào tháng 1 năm 2006, đã hoạt động trên không gian. Mục tiêu của sứ mệnh là Sao Diêm Vương, về sự xuất hiện của người mà chúng ta hầu như không biết gì. Thời gian dự kiến đến đích - 14/7/2015. Chín năm rưỡi bay - và chỉ ba ngày cho một người quen thân thiết với hành tinh xa xôi nhất.
New Horizons rời quỹ đạo gần trái đất với tốc độ cao nhất trong số tất cả các tàu vũ trụ - 16, 26 km / s so với Trái đất hoặc 45 km / s so với Mặt trời, điều này tự động biến New Horizons trở thành tàu sao.
Dự kiến sau khi sao Diêm Vương đi qua, tàu thăm dò sẽ tiếp tục công việc của mình trong không gian mở cho đến giữa thập kỷ tiếp theo, sau khi nghỉ hưu vào thời điểm đó so với Mặt trời vào thời điểm 50-55 AU. Thời gian thực hiện nhiệm vụ ngắn hơn so với Voyagers là do thời gian hoạt động của "pin" đồng vị phóng xạ ngắn - vào mùa hè năm 2015, công suất phát hành của RTG sẽ chỉ còn 174 watt.
Một chút phía sau "Chân trời mới" bay một vật thể đáng chú ý khác - một động cơ đẩy chất rắn ở tầng trên ATK STAR-48B. Giai đoạn thứ ba của phương tiện phóng Atlas-5, đưa tàu thăm dò New Horizons đến quỹ đạo khởi hành tới sao Diêm Vương, cũng đạt được tốc độ tâm nhật tâm và bây giờ chắc chắn sẽ rời khỏi ranh giới của hệ mặt trời. Cùng với cô ấy, vì lý do tương tự, hai quả cân cân bằng sẽ bay lên các vì sao. Giai đoạn thứ hai (giai đoạn trên "Centaurus") vẫn ở trong quỹ đạo nhật tâm với chu kỳ quỹ đạo là 2,83 năm.
Theo tính toán, vào tháng 10/2015 STAR-48B sẽ vượt qua 200 triệu km từ sao Diêm Vương, rồi biến mất vĩnh viễn vào sâu không gian.
Những con tàu sẽ chìm vào giấc ngủ và thời gian sẽ mất đi ý nghĩa đối với chúng. Trong hàng trăm nghìn, có thể hàng triệu năm nữa, tất cả những vật thể nhân tạo này sẽ chạm tới các vì sao. Nhưng các nhà khoa học quan tâm đến khả năng tạo ra tàu vũ trụ VẬN HÀNH có khả năng tiếp tục hoạt động trong không gian giữa các vì sao trong một khoảng thời gian dài, di chuyển ra xa Mặt trời với khoảng cách hàng trăm đơn vị thiên văn.
Dự án TAU
TAU (Nghìn đơn vị thiên văn). Ý tưởng năm 1987, liên quan đến việc gửi một trạm tự động ở khoảng cách 1/60 năm ánh sáng từ Mặt trời. Thời gian di chuyển ước tính là 50 năm. Mục đích của chuyến thám hiểm: xây dựng một máy đo khoảng cách hoành tráng với cơ sở 1000 AU, đo lường chính xác cao khoảng cách tới các ngôi sao, bao gồm cả những ngôi sao bên ngoài thiên hà của chúng ta. Nhiệm vụ phụ: nghiên cứu vùng tạm dừng, giải pháp của vấn đề liên lạc trong không gian khoảng cách cực xa, xác minh các định đề của thuyết tương đối.
Nguồn cung cấp năng lượng của tàu thăm dò là một lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ với công suất nhiệt 1 MW. Động cơ ion có tuổi thọ 10 năm. Các tác giả của dự án TAU đã tiến hành hoàn toàn từ các công nghệ hiện có tại thời điểm đó.
Hiện tại, dự án chi tiết và khả thi nhất về chuyến thám hiểm giữa các vì sao là Nhà thám hiểm liên sao sáng tạo. Một tàu thăm dò có kích thước nhỏ gọn mang theo 35 kg thiết bị khoa học trên tàu và được trang bị ba RTG và một hệ thống liên lạc không gian có khả năng cung cấp liên lạc ổn định với Trái đất từ khoảng cách 200 AU.
Tăng tốc bằng cách sử dụng máy gia tốc tên lửa thông thường trên nhiên liệu hóa học, cơ động trọng trường trong vùng lân cận của Sao Mộc và động cơ đẩy ion, trong đó chất lỏng hoạt động là xenon. Cả ba công nghệ này đều tồn tại và đã được chứng minh trên thực tế.
Động cơ ion hành quân của tàu thăm dò Deep Space-1
Một động cơ ion cần hai thứ: chất lỏng hoạt động (khí) và vài kilowatt điện. Do tiêu hao môi chất làm việc không đáng kể, động cơ ion có thể hoạt động liên tục trong mười năm. Than ôi, lực đẩy của anh ta cũng không đáng kể - bằng một phần mười Newton. Điều này hoàn toàn không đủ cho một vụ phóng từ bề mặt Trái đất, nhưng trong điều kiện không trọng lực, do hoạt động liên tục trong thời gian dài và xung lực riêng cao, một động cơ như vậy có khả năng tăng tốc tàu thăm dò đến tốc độ cao.
Trong sứ mệnh Nhà thám hiểm giữa các vì sao sáng tạo, sử dụng ba phương pháp tăng tốc, các nhà khoa học hy vọng sẽ tăng tốc tàu thăm dò lên tốc độ 35-40 km / s (hơn 4 AU mỗi năm). Điều này là cực kỳ cao theo tiêu chuẩn của các nhà du hành vũ trụ hiện đại (Voyager 1 đạt kỷ lục 17 km / s), nhưng nó khá khả thi trong thực tế khi sử dụng động cơ đẩy điện hiện đại và máy phát năng lượng đồng vị phóng xạ công suất lớn.
Nghiên cứu trong chương trình Nhà thám hiểm giữa các vì sao sáng tạo đã được thực hiện bởi các chuyên gia của NASA từ năm 2003. Ban đầu, người ta cho rằng tàu thăm dò sẽ được phóng vào năm 2014 và đạt mục tiêu (di chuyển 200 AU so với Mặt trời) vào năm 2044.
Than ôi, cửa sổ bắt đầu gần nhất đã bị bỏ lỡ. Chương trình thăm dò giữa các vì sao không phải là một chương trình ưu tiên của NASA (không giống như các tàu thám hiểm sao Hỏa thực tế hơn, các trạm liên hành tinh và kính viễn vọng không gian Webb đang được xây dựng).
Các điều kiện thuận lợi để phóng một tàu thăm dò giữa các vì sao được lặp lại sau mỗi 12 năm (do cần phải thực hiện một động tác trong trường hấp dẫn của Sao Mộc). Lần tiếp theo "cửa sổ" sẽ mở ra vào năm 2026, nhưng thực tế là cơ hội này sẽ được sử dụng cho mục đích đã định. Có lẽ điều gì đó sẽ được quyết định vào năm 2038, nhưng khái niệm về Nhà thám hiểm giữa các vì sao sáng tạo có thể sẽ vô cùng lỗi thời vào thời điểm đó.
Hiện tại, các kỹ sư đang nghiên cứu máy gia tốc plasma điện nhiệt (VASIMR), động cơ điện từ plasma và động cơ Hall. Các biến thể này của động cơ tên lửa điện cũng có xung cụ thể cao, có thể so sánh với nhịp đập. số lần hiển thị lực đẩy ion, nhưng chúng có khả năng phát triển một lực đẩy mạnh hơn - tức là tăng tốc tàu đến các tốc độ quy định trong thời gian ngắn hơn.
