Yeni kosmik sürücülər - xəyallar və reallıq

"Fənər" sürücüsü, "hiperdrive", həmçinin "Star Trek" serialından sonra "əyilmə" adlanır, elmi fantastikadır, elə deyilmi? Görünür, ola bilər, amma NASA hər halda bunun üzərində işləyir. Bu yaxınlarda bu növ ötürmənin istifadəsinin mümkünlüyü ilə bağlı daxili agentlik araşdırması haqqında məlumatlar var. Beləliklə, gələcəyin bu alternativ sürücüləri ilə həqiqətən nə baş verir?

Başlamaq üçün aydınlaşdırmaq lazımdır ki, NASA və çatan bir mühərrik qurmur. Bu araşdırmada, Sonsuz Kosmos İnstitutundan təcrübəli hərəkət fizikası doktoru Harold Uayt, Alcubier Drive kimi də tanınan, işıqdan daha sürətli səyahət üçün bəlkə də ən məşhur nəzəri modelin ciddi paradoksunu həll etməyə çalışır (1).

1. Çözgü gəmisi ətrafında məkan-zaman qatının vizuallaşdırılması - Alcubierre

İlk dəfə nəzəri fizik Miguel Alcubierre tərəfindən təklif edilən model, Eynşteynin nəzəriyyəsi. Bu, məşhur süfrə və qablar hiyləsinə bənzər şəkildə işləyir. KA məkan-zaman süfrəsindədir, aktuator güclə süfrənin parçasını öz altına çəkir və KA bir göz qırpımında parça ilə bağlı yeni yerdə özünü tapır. Alcubière kosmos-zamanı qismən mənfi enerjinin istifadəsi sayəsində gəminin bir tərəfində genişlənir, digər tərəfində isə daralır. Kosmos-zamanında kosmik gəminin bizə məlum olan fizikanın hüdudlarından kənarda işləyə biləcəyi müəyyən bir cib yaratması nəzərdə tutulur. Mənfi enerji anlayışı ekzotikdir, lakin.

Problem təkcə mənfi enerjidə deyil, həm də bu modeldəki kosmik gəminin hərəkət istiqamətinin hərəkətverici qurğudan istifadə edərkən ixtiyari olması, onu idarə etmək mümkün olmamasıdır. Burada yuxarıda adı çəkilən Dr.Uayt fərqli bir paradiqma təklif edir. Əvəzinə stasionar kosmik gəmi Alcubierre mühərrikini dayanmış vəziyyətdən işə salmaqla tədqiqatçı “Yerdən havaya qalxan və işığın ilkin sürətini təyin edən, sonra isə əyilmə sahəsini işə salan kosmik gəmi” təklif edir. "Sahənin impulsu ilkin sürətdə skalyar amil kimi fəaliyyət göstərir və nəticədə daha yüksək görünən sürət olur" deyə Uayt yazdı. Belə ki, uçuşun istiqaməti “hiperkosmosa sıçrayış”dan əvvəl müəyyən olunacaq. O, öz mülahizələrində enerji ehtiyacını azaltmaq üçün bir üsul da təklif edir.

Uayt bunu təklif etməklə mübahisəsini bitirir Alcubière Drive o, əvvəlcə geniş ulduzlararası fəzalara atılmadan daxildə istifadə oluna bilərdi. Bu kiçik miqyasda belə, artıq bir şey olardı. Hazırda Aya çatmaq üçün təxminən üç gün, Marsa isə ən yaxşı konfiqurasiyada təxminən 6-8 ay lazımdır. Bu, maye hidrogeni oksigenlə qarışdırmağa və raketlərdə yandırmağa əsaslanan hərəkət sistemlərindən əldə etdiyimiz şeydir. Bəziləri üçün indi istifadə etdiyimiz şey sürücü deyil, hətta qoltuqaltıdır. Buna görə də alternativlər axtarılır.

Özünüzü kainatdan uzaqlaşdırmaq üçün avar

Digər axtaran isə 80 yaşlı təqaüdçü fizika professorudur. Cim Vudvordkosmos gəmilərini hərəkətə gətirmək üçün Mach prinsipindən istifadə etmək ideyası ilə çıxış edən. Kainatdakı bütün maddələr bir-biri ilə sıx bağlıdır və cismin kütləsi onun daxili xüsusiyyəti deyil, digər hissələrinin nəticəsidir. Mach prinsipinə görə, maddənin ətaləti (sürətlənməyə qarşı müqavimət) maddənin daxili xassələrindən irəli gəlmir, onun bütün kainatla qarşılıqlı təsirinin ölçüsüdür. Ətalət yalnız kainatda bir qədər maddə qaldığı üçün baş verir. Bu prinsip XNUMX-cu əsrin avstriyalı fiziki və filosofu tərəfindən fərziyyə kimi formalaşdırılıb. Ernst Mach. Bu, Albert Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi (GRT) üçün ilhamvericilərindən biri idi, lakin sonunda onunla ziddiyyət təşkil etdi.

meşəçi NASA üçün azyaşlı yaradır prototip sürücü sistemləri (2) özünü MEGA Drive adlandırır. Onlara yanacağa ehtiyac yoxdur, sadəcə olaraq daimi elektrik təchizatı lazımdır. Bu layoutda ən vacib şey piezoelektrik disklərtədarük olunan enerjinin təsiri altında onların kütlə və enerji vəziyyətlərini eyni vaxtda dəyişən, bu da sürətlənməyə səbəb olur. O, yavaş sürətlənməyə əsaslanır, lakin çox uzun müddət ərzində. Vudvord bildirib ki, MEGA ilə işləyən kosmik gəmi bir neçə onilliklər ərzində bort nüvə reaktorundan davamlı elektrik enerjisi təchizatı ilə nəhayət işıq sürətinə yaxın ola bilər.

2. MEGA Drive prototiplərindən biri

Onun komandası prototiplərdə elektrodları aralarında sıxışdırılmış pyezoelektrik kristallar yığınından istifadə edir. kondansatör. Pyezoelektrik materialda elektrodlar arasındakı yığına gərginlik tətbiq edildikdə, alternativ elektrik sahəsi yaranır. Bu, enerji sıxlığının dəyişməsinə, enerjidə dalğalanmalara səbəb olur. Piezoelektrik kristallar elektromexaniki cihazlardır, yəni gərginlik tətbiq edildikdə, gərginliyin işarəsindən asılı olaraq mexaniki olaraq genişlənir və büzülür. Vudvordun fikrincə, bu, elektromexaniki təsirlər nəticəsində stun ölçülərinin dəyişməsi səbəbindən sürətlənməyə səbəb olur, eyni zamanda böyük bir yerdə yerləşən cihazın yerində lazımi sürətlənməyə səbəb olur. qravitasiya sahəsi. Tədqiqatçıların fikrincə, burada hiylə, enerji vibrasiyaları və mexaniki vibrasiyaların düzgün sinxronizasiyasını əldə etməkdir ki, bu da iki tezlikdən, birinci və ikinci harmonikadan istifadə etməyi tələb edir və bu ikinci harmonik bir ardıcıllıq yaratmalıdır.

Təcrübə sınaqlarında, nəşrə görə, prototip 20 mikronyuton təkan yaratmağa müvəffəq olub. Çox deyil, buna görə də elm adamları bu "mühərriklərin" çoxunu bir gəmidə istifadə etməkdən danışırlar.

Vudvordun öz üzərində işi MEGA sürücü otuz ildən artıqdır ki, davam edir. 2017-ci ildə o, NASA-nın Innovative Advanced Concepts proqramından maliyyə alıb. Maliyyələşdirildikdən sonra Vudvord və tərəfdaşları hətta inkişaf etdilər Konsept açıq kosmik gəmi adlı SSI lambdayüzlərlə MEGA diskdən ibarət bir sıra ehtiva edir. Bu yaxınlarda, MEGA-nın ən son ötürücü prototipi bütün əvvəlki prototiplərindən əhəmiyyətli dərəcədə daha çox təkan verdi. İndi prototipin orbitə göndərilməsi planlaşdırılır.

Lakin digər tədqiqatçılar bu layihəyə şübhə ilə yanaşırlar. Mike McDonaldMerilend ştatındakı Dəniz Tədqiqat Laboratoriyasının aviasiya mühəndisi, Wired jurnalına onun işləmə şansının zəif olduğunu söylədi.

İon və nüvələr

Mach sürücüharada prof komandası. Vudvord qeyri-standart layihələrə aiddir və hələ də ekzotik hesab olunur. Yavaş sürətləndirmə üçün daha çox "əsas" fikirlər var. kosmik gəmi yüksək sürətlər üçün. Birincisi, ion akkumulyatorları (3). Belə sistemlərin silsiləsi Yerin qravitasiya sahəsini aşmaq, yəni havaya qalxmaq üçün çox kiçikdir. Bununla belə, kosmosda ion mühərriki heç bir kimyəvi raketin əldə edə bilməyəcəyi sürətlərə çata bilir. kimyəvi raketlər maksimum 64 km/saata çata bilir. İon itələyicilərinin gəmiləri öz sürətindən beş dəfə çox sürətləndirə biləcəyi təxmin edilir. Bundan əlavə, ion mühərriklərinin yanacaq səmərəliliyi 000 faiz, kimyəvi raketlərin isə cəmi 90 faizi var.

3. İon mühərrikli peyk

İon itələyiciləri illərdir NASA missiyalarında istifadə olunur, o cümlədən. AT Dərin boşluq 1, yəni asteroid 9969 Brayl şrifti və Borelli kometinin tədqiqində, Vesta və Ceresə çatan Şəfəq missiyasında. İon itələyiciləri ulduzlararası səyahət üçün potensial ümidvericidir, lakin onların da məhdudiyyətləri var. İon itələyiciləri elektrik tələb edir. Günəş batareyaları bu baxımdan yalnız günəş sisteminin daha yaxın hissələrində istifadə edilə bilər. Sonrakı ekspedisiyalar üçün başqa mənbələrə ehtiyac var, bunlardan ən çox yayılmışı nüvə reaktorlarıdır.

Və biz belə etdik nüvə mühərrikidaha güclüdür ion boruları kosmosda kimyəvi raketlərə alternativ. Baxmayaraq ki, ciddi mənada belə bir fikir, məsələn, termal nüvə hərəkəti (NTP) hələ də maye hidrogenə bənzər kimyəvi maddədir. Reaktorda yaranan parçalanma enerjisi yanacağı qaz halına gətirərək qızdırdı və ənənəvi raketlərə bənzər bir başlıq vasitəsilə xaric edildi. Belə sürücülər iki dəfə daha çox itələmə əldə etməyə imkan verəcəkdir. Bu isə o deməkdir ki, səyahət vaxtı yarıya qədər azalacaq, yəqin ki, heç kim laqeyd qalmayacaq.

Əlbəttə, əgər gələcəkdə turizmdə və hətta kosmik rekreasiyada da ola biləcək sürət və vaxt məsələsi deyilsə, o zaman alternativ hərəkət həllərini nəzərdən keçirməliyik. günəş yelkənləri. Son zamanlarda belə bir sxem çağırılır Lightsail 2 (4) Planet Cəmiyyəti adlı bir təşkilat tərəfindən orbitdə sınaqdan keçirildi. O deyir ki, məşqlər ruhlandırıcıdır.

Beləliklə, kim bilir ki, bu, bəziləri üçün əlverişli yollardan biri deyil kosmik səyahət. Günəş küləyi, mənfi enerjidən və ya Mach prinsipindən fərqli olaraq, varlıqda və hərəkətdə qərarlaşmış bir şeydir, buna görə də kosmik yelkənlər "fövqəladə parlaqlıq" xəyallarından daha real görünür.