Du hành vũ trụ. Bước qua vực thẳm

2024 Tác giả: Matthew Elmers | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 22:41

Con trai và con gái của hành tinh xanh

Bay lên cao, làm xao xuyến những vì sao hòa bình.

Con đường dẫn đến không gian giữa các vì sao đã được thiết lập

Đối với vệ tinh, tên lửa, trạm khoa học.

Một chàng trai người Nga đang bay trong một tên lửa, Tôi đã nhìn thấy toàn bộ trái đất từ trên cao.

Gagarin là người đầu tiên vào không gian.

Bạn sẽ thế nào?

Năm 1973, một nhóm làm việc của Hiệp hội Liên hành tinh Anh đã bắt đầu thiết kế hình dáng của một tàu vũ trụ giữa các vì sao có khả năng di chuyển 6 năm ánh sáng ở chế độ không người lái và tiến hành một cuộc thám hiểm ngắn về vùng lân cận của Ngôi sao Barnard.

Sự khác biệt cơ bản giữa dự án của Anh và các công trình khoa học viễn tưởng là điều kiện thiết kế ban đầu: trong công việc của họ, các nhà khoa học Anh dựa hoàn toàn vào công nghệ đời thực hoặc công nghệ của tương lai gần, sự xuất hiện sắp xảy ra của chúng là điều không thể nghi ngờ. "Chống trọng lực" tuyệt vời, "dịch chuyển tức thời" và "động cơ siêu trọng lượng" tuyệt vời đã bị bác bỏ như những ý tưởng kỳ lạ và khét tiếng là bất khả thi.

Theo các điều khoản của dự án, các nhà phát triển đã phải từ bỏ ngay cả "động cơ photon" phổ biến lúc bấy giờ. Bất chấp khả năng lý thuyết về sự tồn tại của phản ứng hủy chất, ngay cả những nhà vật lý táo bạo nhất thường xuyên thử nghiệm với cannabinoids gây ảo giác cũng không thể giải thích cách thực hiện việc lưu trữ "phản vật chất" và cách thu năng lượng được giải phóng.

Dự án được đặt tên tượng trưng là "Daedalus" - để vinh danh người anh hùng cùng tên trong thần thoại Hy Lạp, người đã bay được trên biển, trái ngược với Icarus, người đã bay quá cao.

Tàu vũ trụ liên sao tự động Daedalus có thiết kế hai giai đoạn.

Ý nghĩa của dự án Daedalus:

Bằng chứng về khả năng Nhân loại tạo ra tàu vũ trụ không người lái để nghiên cứu các hệ sao gần Mặt trời nhất.

Mặt kỹ thuật của dự án:

Điều tra từ quỹ đạo bay của hệ thống sao Barnard (một ngôi sao lùn đỏ thuộc loại quang phổ M5V ở khoảng cách 5, 91 năm ánh sáng, một trong những ngôi sao gần Mặt trời nhất và đồng thời là ngôi sao "nhanh nhất" trong bầu trời của trái đất. Thành phần vuông góc của vận tốc của ngôi sao với hướng nhìn của người quan sát trên mặt đất là 90 km / s, cộng với khoảng cách tương đối "gần", biến "Flying Barnard" thành một "sao chổi" thực sự). Việc lựa chọn mục tiêu được quyết định bởi lý thuyết về sự tồn tại của một hệ hành tinh tại ngôi sao của Barnard (lý thuyết này sau đó đã bị bác bỏ). Trong thời đại của chúng ta, "mục tiêu tham chiếu" là ngôi sao gần Mặt trời nhất, Proxima Centauri (khoảng cách 4, 22 năm ánh sáng).

Di chuyển ngôi sao của Barnard trên bầu trời Trái đất

Điều kiện dự án:

Tàu vũ trụ không người lái. Chỉ những công nghệ thực tế của tương lai gần. Thời gian bay tối đa đến ngôi sao là 49 năm! Theo các điều khoản của Dự án Daedalus, những người tạo ra con tàu giữa các vì sao lẽ ra có thể tìm ra kết quả của nhiệm vụ trong suốt cuộc đời của họ. Nói cách khác, để đến được Ngôi sao của Barnard trong 49 năm, con tàu vũ trụ sẽ cần tốc độ bay ngang 0,1 lần tốc độ ánh sáng.

Dữ liệu ban đầu:

Các nhà khoa học Anh đã có một "tập hợp" khá ấn tượng về tất cả các thành tựu hiện đại của nền văn minh Nhân loại: công nghệ hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch không điều khiển, laser, vật lý plasma, phóng không gian có người lái vào quỹ đạo gần trái đất,công nghệ nối và thực hiện công việc lắp ráp các vật thể có kích thước lớn trong không gian bên ngoài, hệ thống thông tin liên lạc trong không gian tầm xa, vi điện tử, tự động hóa và cơ khí chính xác. Điều này đã đủ để "sờ tận tay" các vì sao chưa?

Cách đây không xa - một trạm dừng taxi

Ngập tràn những ước mơ ngọt ngào và niềm tự hào về những thành tựu của Nhân Tâm, người đọc đã chạy ngay để mua một tấm vé lên con tàu giữa các vì sao. Chao ôi, niềm vui của anh ấy là quá sớm. Vũ trụ đã chuẩn bị sẵn sàng phản ứng đáng sợ của mình trước những nỗ lực thảm hại của con người nhằm đến những ngôi sao gần nhất.

Nếu bạn giảm kích thước của một ngôi sao như Mặt trời xuống kích thước bằng quả bóng tennis, toàn bộ hệ Mặt trời sẽ nằm gọn trong Quảng trường Đỏ. Các kích thước của Trái đất, trong trường hợp này, nói chung sẽ giảm xuống kích thước của một hạt cát.

Đồng thời, "quả bóng quần vợt" gần nhất (Proxima Centauri) sẽ nằm ở giữa Alexanderplatz ở Berlin, và ngôi sao của Barnard xa hơn một chút - trên Piccadilly Circus ở London!

Vị trí của tàu du hành 1 vào ngày 8 tháng 2 năm 2012. Cách Mặt trời 17 giờ ánh sáng.

Những khoảng cách khủng khiếp làm dấy lên nghi ngờ về ý tưởng du hành giữa các vì sao. Trạm không người lái Voyager 1, được phóng vào năm 1977, đã mất 35 năm để vượt qua hệ mặt trời (tàu thăm dò đã vượt ra ngoài hệ mặt trời vào ngày 25 tháng 8 năm 2012 - vào ngày đó những tiếng vọng cuối cùng của "gió mặt trời" tan ra sau đuôi tàu, trong khi cường độ bức xạ thiên hà). Mất 35 năm để bay "Quảng trường Đỏ". Mất bao lâu để Voyager bay “từ Moscow đến London”?

Xung quanh chúng ta là vực thẳm đen hàng triệu km - liệu chúng ta có cơ hội bay đến ngôi sao gần nhất trong ít nhất nửa thế kỷ trái đất không?

Tôi sẽ gửi một con tàu cho bạn …

Không ai nghi ngờ rằng Daedalus sẽ có kích thước rất quái dị - chỉ riêng "trọng tải" đã có thể lên tới hàng trăm tấn. Ngoài các thiết bị vật lý thiên văn tương đối nhẹ, máy dò và máy ảnh truyền hình, một khoang khá lớn để điều khiển các hệ thống của con tàu, một trung tâm máy tính và quan trọng nhất là hệ thống liên lạc với Trái đất trên tàu là cần thiết.

Kính viễn vọng vô tuyến hiện đại có độ nhạy cực lớn: máy phát của Voyager 1, đặt ở khoảng cách 124 đơn vị thiên văn (xa hơn 124 lần từ Trái đất đến Mặt trời), có công suất chỉ 23 watt - ít hơn một bóng đèn trong tủ lạnh của bạn. Đáng ngạc nhiên, điều này hóa ra đủ để đảm bảo liên lạc không bị gián đoạn với thiết bị ở khoảng cách 18,5 tỷ km! (điều kiện tiên quyết - vị trí của Voyager trong không gian được biết với độ chính xác 200 mét)

Ngôi sao của Barnard cách Mặt trời 5,96 năm ánh sáng - xa hơn 3.000 lần so với Voyager. Rõ ràng, trong trường hợp này, không thể sử dụng một thiết bị đánh chặn 23 watt - khoảng cách đáng kinh ngạc và sai số đáng kể trong việc xác định vị trí của tàu sao trong không gian sẽ đòi hỏi công suất bức xạ hàng trăm kilowatt. Với tất cả các yêu cầu tiếp theo về kích thước của ăng-ten.

Các nhà khoa học Anh đã đặt tên cho một con số rất xác đáng: trọng tải của tàu vũ trụ Daedalus (khối lượng của khoang điều khiển, dụng cụ khoa học và hệ thống liên lạc) sẽ vào khoảng 450 tấn. Để so sánh, khối lượng của Trạm vũ trụ quốc tế cho đến nay đã vượt quá 417 tấn.

Tải trọng yêu cầu của phi thuyền nằm trong giới hạn thực tế. Ngoài ra, với sự tiến bộ trong công nghệ vi điện tử và vũ trụ trong 40 năm qua, con số này có thể giảm nhẹ.

Động cơ và nhiên liệu. Việc tiêu thụ năng lượng cực lớn của các chuyến du hành giữa các vì sao đang trở thành rào cản chính đối với những cuộc thám hiểm như vậy.

Các nhà khoa học Anh tuân theo một logic đơn giản: Phương pháp thu năng lượng nào đã biết là hiệu quả nhất? Câu trả lời là hiển nhiên - nhiệt hạch. Ngày nay chúng ta có thể tạo ra một "lò phản ứng nhiệt hạch" ổn định không? Than ôi, không, mọi nỗ lực tạo ra "lõi nhiệt hạch có điều khiển" đều thất bại. Đầu ra? Chúng tôi sẽ phải sử dụng một phản ứng bùng nổ. Tàu vũ trụ "Daedalus" biến thành "phát nổ" với một động cơ tên lửa nhiệt hạch xung.

Nguyên tắc hoạt động trên lý thuyết rất đơn giản: "mục tiêu" từ hỗn hợp đông lạnh của đơteri và heli-3 được đưa vào buồng làm việc. Mục tiêu bị đốt nóng bởi một xung laser - một vụ nổ nhiệt hạch nhỏ xảy ra sau đó - và, thì đấy, giải phóng năng lượng để tăng tốc con tàu!

Tính toán cho thấy để tăng tốc hiệu quả của Daedalus, cần tạo ra 250 vụ nổ mỗi giây - do đó, các mục tiêu phải được đưa vào buồng đốt của động cơ nhiệt hạch ở tốc độ 10 km / s!

Đây là điều hoàn toàn tưởng tượng - trên thực tế không có một mẫu động cơ nhiệt hạch xung nào có thể hoạt động được. Hơn nữa, những đặc điểm riêng biệt của động cơ và yêu cầu cao về độ tin cậy của nó (động cơ của một con tàu sao phải hoạt động liên tục trong 4 năm) đã biến cuộc trò chuyện về con tàu sao trở thành một câu chuyện vô nghĩa.

Mặt khác, không có một yếu tố nào trong thiết kế của động cơ nhiệt hạch xung mà không được thử nghiệm trong thực tế - các chất độc siêu dẫn, laze công suất cao, súng điện tử … tất cả những điều này từ lâu đã được ngành công nghiệp làm chủ và được thường được đưa đi sản xuất hàng loạt. Chúng tôi có một lý thuyết được phát triển tốt và những phát triển thực tế phong phú trong lĩnh vực vật lý plasma - vấn đề chỉ là tạo ra một động cơ xung dựa trên các hệ thống này.

Khối lượng ước tính của cấu trúc tàu vũ trụ (động cơ, thùng chứa, giàn đỡ) là 6170 tấn, không bao gồm nhiên liệu. Về cơ bản, con số âm thanh thực tế. Không có phần mười độ và vô số số không. Để đưa một số lượng cấu trúc kim loại như vậy lên quỹ đạo trái đất thấp, chỉ cần 44 lần phóng tên lửa Saturn-5 hùng mạnh (trọng tải 140 tấn với trọng lượng phóng 3000 tấn).

Xe phóng siêu trường siêu trọng H-1, trọng lượng phóng 2735 … 2950 tấn

Cho đến nay, những con số này về mặt lý thuyết phù hợp với khả năng của ngành công nghiệp hiện đại, mặc dù chúng đòi hỏi một số sự phát triển của công nghệ hiện đại. Đã đến lúc đặt câu hỏi chính: khối lượng nhiên liệu cần thiết để tăng tốc phi thuyền tới 0, 1 tốc độ ánh sáng là bao nhiêu? Câu trả lời nghe có vẻ đáng sợ và đồng thời cũng đáng khích lệ - 50.000 tấn nhiên liệu hạt nhân. Mặc dù con số này có vẻ không ổn, nhưng nó chỉ bằng một nửa lượng dịch chuyển của tàu sân bay hạt nhân Mỹ. Một điều nữa là các nhà du hành vũ trụ hiện đại vẫn chưa sẵn sàng làm việc với những cấu trúc cồng kềnh như vậy.

Nhưng vấn đề chính lại khác: thành phần chính của nhiên liệu cho động cơ nhiệt hạch là đồng vị hiếm và đắt tiền Helium-3. Khối lượng sản xuất helium-3 hiện tại không vượt quá 500 kg mỗi năm. Đồng thời, 30.000 tấn chất đặc biệt này sẽ cần được đổ vào các bể chứa của Daedalus.

Nhận xét là thừa - không có lượng helium-3 như vậy trên Trái đất. "Các nhà khoa học Anh" (lần này bạn có thể xứng đáng lấy cách diễn đạt trong ngoặc kép) đã đề xuất xây dựng "Daedalus" trên quỹ đạo của Sao Mộc và tiếp nhiên liệu cho nó ở đó, khai thác nhiên liệu từ tầng mây trên của hành tinh khổng lồ.

Chủ nghĩa vị lai thuần túy nhân lên bởi sự phi lý.

Bất chấp bức tranh tổng thể đáng thất vọng, dự án Daedalus cho thấy kiến thức khoa học hiện có là đủ để gửi một chuyến thám hiểm đến các ngôi sao gần nhất. Vấn đề nằm ở quy mô công việc - chúng tôi có các mẫu thử nghiệm của "Tokamaks", nam châm điện siêu dẫn, thiết bị đông lạnh và tàu Dewar trong điều kiện phòng thí nghiệm lý tưởng, nhưng chúng tôi hoàn toàn không biết các bản sao siêu khuếch đại nặng hàng trăm tấn của chúng sẽ hoạt động như thế nào. Làm thế nào để đảm bảo hoạt động liên tục của những cấu trúc tuyệt vời này trong nhiều năm - tất cả những điều này trong điều kiện khắc nghiệt của không gian bên ngoài, mà không có bất kỳ khả năng sửa chữa và bảo trì nào của con người.

Trong khi nghiên cứu về sự xuất hiện của con tàu sao "Daedalus", các nhà khoa học đã phải đối mặt với nhiều vấn đề nhỏ, nhưng không kém phần quan trọng. Ngoài những nghi ngờ đã được đề cập về độ tin cậy của động cơ nhiệt hạch xung, những người tạo ra tàu vũ trụ giữa các vì sao còn phải đối mặt với vấn đề cân bằng con tàu khổng lồ, gia tốc và định hướng chính xác của nó trong không gian. Cũng có những khoảnh khắc tích cực - hơn 40 năm trôi qua kể từ khi bắt đầu thực hiện dự án Daedalus, vấn đề với tổ hợp máy tính kỹ thuật số trên tàu đã được giải quyết thành công. Tiến bộ khổng lồ trong vi điện tử, công nghệ nano, sự xuất hiện của các chất có đặc điểm độc đáo - tất cả những điều này đã đơn giản hóa đáng kể các điều kiện để tạo ra một con tàu sao. Ngoài ra, vấn đề giao tiếp không gian sâu đã được giải quyết thành công.

Nhưng cho đến nay vẫn chưa tìm ra giải pháp cho vấn đề kinh điển - sự an toàn của một chuyến thám hiểm giữa các vì sao. Với tốc độ bằng 0, 1 tốc độ ánh sáng, bất kỳ hạt bụi nào cũng trở thành chướng ngại vật nguy hiểm cho con tàu, và một thiên thạch nhỏ có kích thước bằng một ổ đĩa flash có thể là dấu chấm hết cho toàn bộ chuyến thám hiểm. Nói cách khác, con tàu có mọi cơ hội bị thiêu rụi trước khi đến mục tiêu. Lý thuyết đề xuất hai giải pháp: "tuyến phòng thủ" thứ nhất - một đám mây vi hạt bảo vệ được giữ bởi từ trường trước hành trình của con tàu hàng trăm km. "Tuyến phòng thủ" thứ hai là một tấm chắn bằng kim loại, gốm hoặc composite để phản chiếu các mảnh thiên thạch đã phân hủy. Nếu mọi thứ ít nhiều rõ ràng về thiết kế của lá chắn, thì ngay cả những người đoạt giải Nobel vật lý cũng không biết làm thế nào để triển khai trên thực tế một "đám mây vi hạt bảo vệ" ở một khoảng cách đáng kể so với con tàu. Rõ ràng là với sự trợ giúp của từ trường, nhưng đây là cách chính xác …

… Con tàu đang ra khơi trong một khoảng không băng giá. Đã 50 năm kể từ khi anh ta rời khỏi hệ mặt trời và một hành trình dài trải dài phía sau "Daedalus" trong sáu năm ánh sáng. Vành đai Kuiper nguy hiểm và đám mây Oort bí ẩn đã được vượt qua một cách an toàn, những dụng cụ mỏng manh đã chống chọi lại những luồng tia thiên hà và cái lạnh tàn khốc của không gian mở … Điểm hẹn đã sớm được lên kế hoạch với hệ thống sao của Barnard … nhưng cơ hội này sẽ ra sao gặp nhau giữa đại dương vô tận sao hứa hẹn sứ giả của Trái đất xa xôi? Mối nguy hiểm mới do va chạm với thiên thạch lớn? Từ trường và vành đai bức xạ chết người trong vùng lân cận "chạy Barnard"? Sự bùng phát bất ngờ của lồi mắt? Thời gian sẽ trả lời … "Daedalus" trong hai ngày nữa sẽ lao qua ngôi sao và biến mất vĩnh viễn trong sự rộng lớn của Vũ trụ.