پاسخ به یک مقاله طولانی نیاز دارد، اگرچه می توان آن را با یک کاراکتر پاسخ داد: ج .

سرعت نور در خلاء ج ، تقریباً معادل سیصد هزار کیلومتر در ثانیه است و نمی توان از آن تجاوز کرد. بنابراین، رسیدن به ستاره ها سریعتر از چند سال دیگر غیرممکن است (نور 4.243 سال به پروکسیما قنطورس سفر می کند، بنابراین فضاپیما نمی تواند حتی سریعتر برسد). اگر زمان شتاب و کاهش سرعت را با شتاب کم و بیش قابل قبول برای انسان اضافه کنید، حدود ده سال به نزدیکترین ستاره خواهید رسید.

چه شرایطی برای پرواز وجود دارد؟

و این دوره به خودی خود یک مانع مهم است، حتی اگر این سوال را نادیده بگیریم "چگونه به سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب بگیریم". اکنون هیچ سفینه فضایی وجود ندارد که به خدمه این امکان را بدهد که برای مدت طولانی به طور مستقل در فضا زندگی کنند - فضانوردان دائماً منابع تازه از زمین آورده می شوند. معمولاً گفتگوها در مورد مشکلات سفر بین ستاره ای با سؤالات اساسی تری آغاز می شود، اما ما با مسائل کاملاً کاربردی شروع می کنیم.

حتی نیم قرن پس از پرواز گاگارین، مهندسان نتوانستند یک ماشین لباسشویی و یک دوش به اندازه کافی کاربردی برای فضاپیما بسازند و توالت هایی که برای بی وزنی طراحی شده بودند در ایستگاه فضایی بین المللی با نظم رشک برانگیزی خراب می شوند. پرواز حداقل به مریخ (22 دقیقه نوری به جای 4 سال نوری) در حال حاضر یک کار غیر ضروری برای طراحان لوله کشی ایجاد می کند: بنابراین برای سفر به ستاره ها حداقل باید یک توالت فضایی با بیست سال اختراع کرد. گارانتی و همان ماشین لباسشویی.

آب برای شستن، شستن و آشامیدن نیز باید با خود ببرید یا دوباره استفاده کنید. علاوه بر هوا و غذا نیز باید در کشتی ذخیره یا پرورش داده شوند. آزمایش‌هایی برای ایجاد یک اکوسیستم بسته روی زمین قبلاً انجام شده است، اما شرایط آنها هنوز با شرایط فضایی بسیار متفاوت بود، حداقل در حضور گرانش. بشریت می داند که چگونه محتویات یک گلدان محفظه ای را به آب آشامیدنی تمیز تبدیل کند، اما در این مورد لازم است که بتوان این کار را در گرانش صفر، با اطمینان مطلق و بدون کامیون مواد مصرفی انجام داد: بردن یک کامیون از کارتریج های فیلتر به ستاره خیلی گران است

شستن جوراب ها و محافظت در برابر عفونت های روده ممکن است محدودیت های "غیر فیزیکی" در پروازهای بین ستاره ای بیش از حد پیش پا افتاده به نظر برسد - با این حال، هر مسافر باتجربه ای تایید می کند که "چیزهای کوچک" مانند کفش های ناراحت کننده یا ناراحتی معده ناشی از غذای ناآشنا در یک سفر مستقل می تواند تغییر کند. تهدیدی برای زندگی

حل حتی مشکلات اساسی روزمره نیز به همان اندازه که توسعه موتورهای فضایی اساساً جدید نیاز به یک پایگاه فناوری جدی دارد. اگر روی زمین یک واشر فرسوده در مخزن توالت را می توان در نزدیکترین فروشگاه به قیمت دو روبل خریداری کرد، در کشتی مریخی باید یا تامین تمام این قطعات یا یک چاپگر سه بعدی برای تولید تهیه شود. قطعات یدکی از مواد خام پلاستیکی جهانی.

نیروی دریایی ایالات متحده در سال 2013 پس از ارزیابی زمان و هزینه تعمیر تجهیزات نظامی با استفاده از روش های سنتی در این زمینه، در مورد چاپ سه بعدی جدی گرفت. ارتش معتقد بود که چاپ مقداری واشر کمیاب برای یک قطعه هلیکوپتری که ده سال پیش متوقف شده بود، آسان تر از سفارش بخشی از یک انبار در قاره ای دیگر است.

یکی از نزدیکترین همکاران کورولف، بوریس چرتوک، در خاطرات خود با عنوان "راکت ها و مردم" نوشت که برنامه فضایی اتحاد جماهیر شوروی در مقطعی با کمبود اتصالات پریز مواجه شد. اتصالات قابل اعتماد برای کابل های چند هسته ای باید به طور جداگانه ایجاد می شد.

علاوه بر قطعات یدکی تجهیزات، غذا، آب و هوا، فضانوردان به انرژی نیز نیاز خواهند داشت. موتور و تجهیزات روی برد به انرژی نیاز دارند، بنابراین مشکل یک منبع قدرتمند و قابل اعتماد باید به طور جداگانه حل شود. باتری‌های خورشیدی مناسب نیستند، اگر فقط به دلیل فاصله از ستاره‌ها در حال پرواز، ژنراتورهای رادیوایزوتوپ (آنها انرژی Voyagers و New Horizons را تامین می‌کنند) نیروی مورد نیاز یک فضاپیمای بزرگ سرنشین دار را تامین نمی‌کنند و هنوز یاد نگرفته‌اند که چگونه کامل شوند. - راکتورهای هسته ای جدید برای فضا

پس از سقوط هواپیمای کاسموس 954 در کانادا، برنامه ماهواره‌های هسته‌ای شوروی با یک رسوایی بین‌المللی و همچنین یک سری شکست‌های نه چندان چشمگیر مواجه شد. کار مشابه در ایالات متحده حتی قبل از آن متوقف شد. اکنون Rosatom و Roscosmos قصد دارند یک نیروگاه هسته‌ای فضایی ایجاد کنند، اما اینها هنوز تاسیساتی برای پروازهای کوتاه‌برد هستند و سفری چند ساله به منظومه ستاره‌ای دیگر نیستند.

شاید به جای یک راکتور هسته ای، فضاپیمای بین ستاره ای آینده از توکاماک استفاده کند. تابستان امسال، MIPT یک سخنرانی کامل برای همه درباره دشواری تعیین دقیق پارامترهای پلاسمای گرما هسته ای ارائه کرد. به هر حال، پروژه ITER بر روی زمین با موفقیت در حال پیشرفت است: حتی کسانی که امروز وارد سال اول شدند، از هر فرصتی برای پیوستن به کار بر روی اولین رآکتور آزمایشی حرارتی هسته‌ای با تراز انرژی مثبت برخوردارند.

چه چیزی پرواز کنیم؟

موتورهای موشکی معمولی برای شتاب و کاهش سرعت یک کشتی بین ستاره ای مناسب نیستند. کسانی که با درس مکانیک تدریس شده در MIPT در ترم اول آشنا هستند می توانند به طور مستقل محاسبه کنند که یک موشک برای رسیدن به حداقل صد هزار کیلومتر در ثانیه به چه مقدار سوخت نیاز دارد. برای کسانی که هنوز با معادله Tsiolkovsky آشنا نیستند، بلافاصله نتیجه را اعلام خواهیم کرد - جرم مخازن سوخت به طور قابل توجهی بیشتر از جرم منظومه شمسی است.

عرضه سوخت را می توان با افزایش سرعتی که موتور سیال کار، گاز، پلاسما یا هر چیز دیگری را منتشر می کند تا یک پرتو از ذرات بنیادی کاهش داد. در حال حاضر، موتورهای پلاسما و یون به طور فعال برای پروازهای ایستگاه های بین سیاره ای خودکار در منظومه شمسی یا برای تصحیح مدار ماهواره های زمین ایستا استفاده می شوند، اما آنها دارای تعدادی معایب دیگر هستند. به طور خاص، تمام این موتورها نیروی رانش بسیار کمی را ارائه می دهند؛ آنها هنوز نمی توانند شتاب چند متر بر ثانیه به کشتی بدهند.

اولگ گورشکوف، معاون MIPT یکی از کارشناسان شناخته شده در زمینه موتورهای پلاسما است. موتورهای سری SPD در دفتر طراحی فاکل تولید می شوند؛ اینها محصولات سریالی برای تصحیح مدار ماهواره های ارتباطی هستند.

در دهه 1950، پروژه موتوری توسعه یافت که از ضربه انفجار هسته ای استفاده می کرد (پروژه اوریون)، اما تا تبدیل شدن به یک راه حل آماده برای پروازهای بین ستاره ای فاصله زیادی داشت. حتی کمتر توسعه یافته طراحی موتوری است که از اثر مغناطیسی هیدرودینامیکی استفاده می کند، یعنی به دلیل تعامل با پلاسمای بین ستاره ای شتاب می گیرد. از نظر تئوری، یک فضاپیما می‌تواند پلاسما را در داخل «مکد» و به بیرون پرتاب کند تا نیروی رانش جت ایجاد کند، اما این مشکل دیگری ایجاد می‌کند.

چگونه زنده بمانیم؟

اگر ذرات سنگین را در نظر بگیریم، پلاسمای بین ستاره ای در درجه اول پروتون و هسته هلیوم است. هنگامی که با سرعت صدها هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند، همه این ذرات انرژی مگاالکترون ولت یا حتی ده ها مگا الکترون ولت را به دست می آورند - به اندازه محصولات واکنش های هسته ای. چگالی محیط بین ستاره ای حدود صد هزار یون در متر مکعب است، به این معنی که در هر ثانیه یک متر مربع از بدنه کشتی حدود 1013 پروتون با انرژی های ده ها مگا الکترون ولت دریافت می کند.

یک الکترون ولت، eV، انرژی است که یک الکترون هنگام پرواز از یک الکترود به الکترود دیگر با اختلاف پتانسیل یک ولت به دست می آورد. کوانتوم های نور دارای این انرژی هستند و کوانتوم های فرابنفش با انرژی بالاتر می توانند به مولکول های DNA آسیب بزنند. تابش یا ذرات با انرژی مگاالکترون ولت با واکنش‌های هسته‌ای همراه بوده و علاوه بر این، خود قادر به ایجاد آنها است.

چنین تابشی مربوط به انرژی جذب شده (با فرض اینکه تمام انرژی توسط پوست جذب می شود) ده ها ژول است. علاوه بر این، این انرژی نه تنها به شکل گرما می آید، بلکه ممکن است تا حدی برای شروع واکنش های هسته ای در مواد کشتی با تشکیل ایزوتوپ های کوتاه مدت استفاده شود: به عبارت دیگر، پوشش رادیواکتیو می شود.

برخی از پروتون‌های فرودی و هسته‌های هلیوم می‌توانند توسط میدان مغناطیسی منحرف شوند؛ تشعشعات القایی و تشعشعات ثانویه را می‌توان با پوسته پیچیده‌ای از چندین لایه محافظت کرد، اما این مشکلات نیز هنوز راه‌حلی ندارند. علاوه بر این، مشکلات اساسی به شکل "کدام ماده در هنگام تابش کمترین تخریب می شود" در مرحله سرویس دهی به کشتی در حال پرواز به مشکلات خاصی تبدیل می شود - "نحوه باز کردن چهار پیچ 25 در یک محفظه با پس زمینه پنجاه میلی سیورت در هر". ساعت.”

به یاد بیاوریم که در آخرین تعمیر تلسکوپ هابل، فضانوردان در ابتدا نتوانستند پیچ‌هایی را که یکی از دوربین‌ها را محکم می‌کردند باز کنند. آنها پس از مشورت با زمین، کلید محدود کننده گشتاور را با یک کلید معمولی جایگزین کردند و نیروی بی رحمی اعمال کردند. پیچ ها از جای خود خارج شدند، دوربین با موفقیت تعویض شد. اگر پیچ گیر کرده برداشته می شد، اکسپدیشن دوم نیم میلیارد دلار هزینه داشت. یا اصلاً این اتفاق نمی افتاد.

آیا راه حلی وجود دارد؟

در داستان های علمی تخیلی (اغلب بیشتر فانتزی تا علمی)، سفر بین ستاره ای از طریق "تونل های زیرفضایی" انجام می شود. به طور رسمی، معادلات اینشتین، که هندسه فضا-زمان را بسته به جرم و انرژی توزیع شده در این فضا-زمان توصیف می کند، چیزی مشابه را مجاز می کند - اما هزینه های انرژی تخمین زده شده حتی ناامید کننده تر از تخمین های مقدار سوخت موشک برای یک موشک است. پرواز به پروکسیما قنطورس نه تنها به انرژی زیادی نیاز دارید، بلکه چگالی انرژی نیز باید منفی باشد.

این سوال که آیا امکان ایجاد یک "کرم چاله" پایدار، بزرگ و پرانرژی وجود دارد یا خیر، به سوالات اساسی در مورد ساختار جهان به عنوان یک کل گره خورده است. یکی از مشکلات حل نشده در فیزیک، عدم وجود گرانش در به اصطلاح مدل استاندارد است، نظریه ای که رفتار ذرات بنیادی و سه برهم کنش از چهار برهمکنش فیزیکی اساسی را توصیف می کند. اکثریت قریب به اتفاق فیزیکدانان کاملاً شک دارند که در نظریه کوانتومی گرانش مکانی برای "پرش های بین ستاره ای از طریق ابرفضا" وجود داشته باشد، اما، به طور دقیق، هیچ کس تلاش برای جستجوی راه حلی برای پرواز به ستاره ها را منع نمی کند.

و منظومه شمسی را ترک کرد. اکنون از آنها برای مطالعه فضای بین ستاره ای استفاده می شود. در آغاز قرن بیست و یکم، هیچ ایستگاهی وجود ندارد که مأموریت مستقیم آن پرواز به نزدیکترین ستاره ها باشد.

فاصله تا نزدیکترین ستاره (Proxima Centauri) حدود 4243 سال نوری است، یعنی حدود 268 هزار برابر فاصله زمین تا خورشید.

پروژه های سفر بین ستاره ای

پروژه "اوریون"

پروژه های کشتی ستاره ای که توسط فشار امواج الکترومغناطیسی هدایت می شوند

در سال 1971، در گزارشی توسط جی. مارکس در سمپوزیومی در بیوراکان، استفاده از لیزرهای اشعه ایکس برای سفرهای بین ستاره ای پیشنهاد شد. امکان استفاده از این نوع پیشرانه بعدها توسط ناسا مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه، نتیجه گیری زیر حاصل شد: "اگر امکان ایجاد لیزری که در محدوده طول موج پرتو ایکس کار می کند پیدا شود، می توان در مورد توسعه واقعی یک هواپیما (که توسط پرتو چنین لیزری شتاب می گیرد) صحبت کرد. که قادر خواهد بود فواصل تا نزدیکترین ستارگان را بسیار سریعتر از تمام سیستم های شناخته شده راکتی در حال حاضر پوشش دهد. محاسبات نشان می دهد که با استفاده از سیستم فضایی در نظر گرفته شده در این اثر، می توان در عرض حدود 10 سال به ستاره آلفا قنطورس رسید.»

در سال 1985، R. Forward طراحی یک کاوشگر بین ستاره ای را پیشنهاد کرد که توسط انرژی مایکروویو شتاب می گیرد. این پروژه پیش بینی می کرد که کاوشگر در 21 سال آینده به نزدیکترین ستاره ها برسد.

در سی و ششمین کنگره بین المللی نجوم، پروژه ای برای یک سفینه فضایی لیزری پیشنهاد شد که حرکت آن توسط انرژی لیزرهای نوری واقع در مدار اطراف عطارد تامین می شود. طبق محاسبات، مسیر یک سفینه فضایی با این طرح تا ستاره اپسیلون اریدانی (10.8 سال نوری) و بازگشت 51 سال طول می کشد.

موتورهای نابودی

مشکلات اصلی شناسایی شده توسط دانشمندان و مهندسانی که طرح های موشک های نابود کننده را تجزیه و تحلیل کردند، بدست آوردن مقدار لازم پادماده، ذخیره آن و تمرکز جریان ذرات در جهت مورد نظر است. نشان می دهد که وضعیت فعلی علم و فناوری حتی از نظر تئوری اجازه ایجاد چنین ساختارهایی را نمی دهد.

موتورهای رم جت با هیدروژن بین ستاره ای کار می کنند

جزء اصلی جرم موشک های مدرن، جرم سوخت مورد نیاز موشک برای شتاب است. اگر بتوانیم به نحوی از محیط اطراف موشک به عنوان سیال کار و سوخت استفاده کنیم، می توانیم جرم موشک را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم و در نتیجه به سرعت بالایی برسیم.

کشتی های نسل

سفر بین ستاره‌ای با استفاده از کشتی‌های ستاره‌ای که مفهوم «کشتی‌های نسل» را پیاده‌سازی می‌کنند نیز امکان‌پذیر است (مثلاً مانند مستعمرات اونیل) در چنین کشتی‌های ستاره‌ای، یک بیوسفر بسته ایجاد و نگهداری می‌شود که قادر به حفظ و تولید مثل خود برای چندین هزار سال است. این پرواز با سرعت کم انجام می شود و زمان بسیار زیادی طول می کشد، که طی آن نسل های زیادی از فضانوردان موفق به تغییر می شوند.

پیشرانه FTL

یادداشت

همچنین ببینید

منابع

• Kolesnikov Yu. V. شما باید کشتی های فضایی بسازید. م.، 1990. 207 ص. شابک 5-08-000617-X.
• http://www.gazeta.ru/science/2008/01/30_a_2613225.shtml?4 سخنرانی در مورد پروازهای بین ستاره ای، در مورد شتاب 100 کیلومتر بر ثانیه نزدیک ستاره ها

تنها در کهکشان ما، فواصل بین منظومه های ستاره ای به طرز غیرقابل تصوری بسیار زیاد است. اگر موجودات فضایی واقعاً از زمین بازدید کنند، سطح پیشرفت فنی آنها باید صد برابر بیشتر از سطح فعلی ما در زمین باشد.

چند سال نوری دورتر

برای نشان دادن فاصله بین ستاره ها، ستاره شناسان مفهوم "سال نوری" را معرفی کردند. سرعت نور سریعترین سرعت در کیهان است: 300000 کیلومتر بر ثانیه!

عرض کهکشان ما 100000 سال نوری است. برای طی کردن چنین مسافت عظیمی، بیگانگان از سیارات دیگر باید یک سفینه فضایی بسازند که سرعت آن برابر یا حتی بیشتر از سرعت نور باشد.

دانشمندان معتقدند که یک جسم مادی نمی تواند سریعتر از سرعت نور حرکت کند. با این حال، آنها قبلا معتقد بودند که توسعه سرعت مافوق صوت غیرممکن است، اما در سال 1947، هواپیمای مدل Bell X-1 با موفقیت دیوار صوتی را شکست.

شاید در آینده، زمانی که بشریت دانش بیشتری در مورد قوانین فیزیکی کیهان به دست آورد، زمینیان بتوانند سفینه فضایی بسازند که با سرعت نور و حتی سریعتر حرکت کند.

سفرهای بزرگ

حتی اگر موجودات فضایی بتوانند در فضا با سرعت نور سفر کنند، چنین سفری سال ها طول می کشد. برای زمینیان که امید به زندگی آنها به طور متوسط ​​80 سال است، این غیرممکن خواهد بود. با این حال، هر گونه از موجودات زنده چرخه زندگی خود را دارد. به عنوان مثال، در کالیفرنیا، ایالات متحده، کاج های بریستلکون وجود دارد که در حال حاضر 5000 سال قدمت دارند.

چه کسی می داند که بیگانگان چند سال زندگی می کنند؟ شاید چند هزار؟ سپس پروازهای بین ستاره ای صدها سال برای آنها معمول است.

کوتاه ترین مسیرها

این احتمال وجود دارد که بیگانگان میانبرهایی را در فضای بیرونی پیدا کرده باشند - "حفره های گرانشی" یا اعوجاج فضا که توسط گرانش ایجاد شده است. چنین مکان هایی در جهان می توانند به نوعی پل تبدیل شوند - کوتاه ترین مسیرها بین اجرام آسمانی واقع در انتهای مختلف کیهان.

دسته بندی ها

• • . به عبارت دیگر، طالع بینی یک نمودار نجومی است که با در نظر گرفتن مکان و زمان و با در نظر گرفتن موقعیت سیارات نسبت به افق تهیه می شود. برای ساختن یک طالع بینی فردی باید زمان و مکان تولد فرد را با حداکثر دقت دانست. این امر برای یافتن چگونگی قرار گرفتن اجرام آسمانی در زمان و مکان معین ضروری است. دایره البروج در فال به صورت دایره ای است که به 12 بخش تقسیم شده است (نشانه های زودیاک. با روی آوردن به طالع بینی زایمان، می توانید خود و دیگران را بهتر درک کنید. طالع بینی ابزاری برای خودشناسی است. با کمک آن نه تنها می توانید پتانسیل خود را کشف کنید، اما روابط با دیگران را نیز درک کنید و حتی تصمیمات مهمی بگیرید.">Horoscope73
• . آنها با کمک آنها پاسخ سؤالات خاص را پیدا می کنند و آینده را پیش بینی می کنند.شما می توانید آینده را با استفاده از دومینو دریابید؛ این یکی از انواع بسیار کمیاب فال است. آنها با استفاده از تفاله های چای و قهوه، از کف دست خود و از کتاب تغییرات چینی ثروت می گویند. هدف هر یک از این روش ها پیش بینی آینده است، اگر می خواهید بدانید در آینده نزدیک چه چیزی در انتظار شماست، فال را انتخاب کنید که بیشتر دوست دارید. اما به یاد داشته باشید: هر اتفاقی که برای شما پیش بینی می شود، آنها را نه به عنوان یک حقیقت تغییر ناپذیر، بلکه به عنوان یک هشدار بپذیرید. با استفاده از فال، شما سرنوشت خود را پیش بینی می کنید، اما با کمی تلاش می توانید آن را تغییر دهید.">فال 60

در طی فرآیند طرح بندی، رجیسترهای اعداد و اشتباهات تایپی در فرمول ها تصحیح شد. در قالب جدول خوانا ارائه شده است.
ایوان الکساندرویچ کورزنیکوف
واقعیت های پروازهای بین ستاره ای

مردم از دیرباز آرزوی پرواز در فضای بیرونی به سوی ستارگان دیگر، سفر به دنیاهای دیگر و ملاقات با هوش غیرزمینی را داشتند. نویسندگان داستان های علمی تخیلی کوه هایی از کاغذ نوشتند و سعی کردند تصور کنند که چگونه این اتفاق می افتد؛ آنها تکنیک های مختلفی را ارائه کردند که می تواند این رویاها را محقق کند. اما در حال حاضر اینها فقط تخیلات هستند. بیایید سعی کنیم تصور کنیم که چنین پروازی ممکن است در واقعیت چگونه باشد.
فواصل بین ستارگان به قدری زیاد است که نور از یک ستاره به ستاره دیگر برای سالها حرکت می کند و با سرعت بسیار بالایی حرکت می کند. با =299 793 458 ام‌اس. برای اندازه گیری این فواصل، ستاره شناسان از واحد ویژه ای استفاده می کنند - سال نوری، که برابر با مسافتی است که نور طی می کند. 1 سال: 1 St. سال = 9.46 10 15متر (این تقریباً است 600 برابر اندازه منظومه شمسی). ستاره شناسان آن را در کره ای با شعاع محاسبه کرده اند 21.2 سال های نوری در اطراف خورشید وجود دارد 100 ستاره های موجود در 72 منظومه های ستاره ای (سیستم های دوگانه، سه گانه و غیره ستارگان مجاور). از اینجا به راحتی می توان دریافت که به طور متوسط ​​در هر سیستم ستاره ای حجمی از فضا وجود دارد 539 سال نوری مکعب است و میانگین فاصله بین منظومه های ستاره ای تقریباً است 8.13 سال نوری فاصله واقعی ممکن است کمتر باشد - برای مثال، تا نزدیکترین ستاره به خورشید، پروکسیما قنطورس 4.35 St. l، اما در هر صورت، پرواز بین ستاره ای شامل طی کردن فاصله ای حداقل چند سال نوری است. این بدان معنی است که سرعت سفینه فضایی نباید کمتر از آن باشد 0.1 ج - پس از آن پرواز چندین دهه طول می کشد و می تواند توسط یک نسل از فضانوردان انجام شود.
بنابراین، سرعت سفینه فضایی باید بیشتر باشد 30 000 کیلومتر بر ثانیه برای فناوری زمینی این هنوز یک ارزش دست نیافتنی است - ما به سختی بر سرعت های هزار برابر کمتر تسلط پیدا کرده ایم. اما بیایید فرض کنیم که تمام مشکلات فنی حل شده اند و سفینه فضایی ما دارای موتوری (فوتون یا هر موتور دیگری) است که می تواند فضاپیما را تا چنین سرعت هایی شتاب دهد. ما به جزئیات ساختار و عملکرد آن علاقه ای نداریم؛ فقط یک مورد برای ما در اینجا مهم است: علم مدرن تنها یک راه شتاب در فضای بیرونی را می شناسد - نیروی محرکه جت که مبتنی بر اجرای قانون بقای تکانه است. از یک سیستم بدن و نکته مهم در اینجا این است که با چنین حرکتی سفینه فضایی (و هر جسم دیگری) در فضا حرکت می کند و از نظر فیزیکی با هر چیزی که در آن است تعامل دارد.
نویسندگان داستان های علمی تخیلی در خیال پردازی های خود با دور زدن مناطق میانی فضا با «پرش های فرافضایی» و «انتقال های زیرفضایی» مختلف از نقطه ای در فضا به نقطه دیگر آمده اند، اما همه اینها، طبق ایده های علم مدرن، هیچ شانسی ندارد. تحقق در واقعیت علم مدرن به طور قاطع ثابت کرده است که در طبیعت قوانین خاصی از بقای وجود دارد: قانون بقای تکانه، انرژی، بار و غیره. اتهامات یک بدن فیزیکی به سادگی ناپدید می شوند، یعنی این قوانین اجرا نمی شوند. از نظر علم مدرن، این بدان معنی است که چنین فرآیندی نمی تواند انجام شود. و نکته اصلی این است که اصلاً مشخص نیست که چیست، "فضای فرافضا" یا "زیر فضا" است، زمانی که بدن فیزیکی از تعامل با اجسام در فضای واقعی متوقف می شود. در دنیای واقعی، تنها چیزی وجود دارد که خود را در تعامل با اجسام دیگر نشان می دهد (در واقع، فضا رابطه اجسام موجود است) و این بدان معنی است که چنین جسمی واقعاً وجود نخواهد داشت - با همه پیامدهای بعدی. پس همه اینها خیالات بی ثمری است که نمی تواند موضوع بحث جدی باشد.
بنابراین، بیایید فرض کنیم که موتور جت موجود، سفینه فضایی را به سرعت زیر نور مورد نیاز ما شتاب داده و با این سرعت در فضای بیرونی از یک ستاره به ستاره دیگر حرکت می کند. برخی از جنبه‌های چنین پروازی مدت‌هاست که توسط دانشمندان مورد بحث قرار گرفته است (،)، اما آنها عمدتاً اثرات نسبیتی مختلف چنین حرکتی را بدون توجه به سایر جنبه‌های مهم پرواز بین ستاره‌ای در نظر می‌گیرند. اما واقعیت این است که فضای بیرونی یک فضای خالی مطلق نیست، یک محیط فیزیکی است که معمولاً به آن محیط بین ستاره ای می گویند. این شامل اتم ها، مولکول ها، ذرات غبار و سایر اجسام فیزیکی است. و سفینه فضایی باید با تمام این اجسام تعامل فیزیکی داشته باشد که در هنگام حرکت با چنین سرعتی مشکل ساز می شود. بیایید این مشکل را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.
ستاره شناسان با مشاهده انتشار رادیویی از محیط کیهانی و عبور نور از آن، دریافتند که اتم ها و مولکول های گاز در فضای بیرونی وجود دارد: اینها عمدتاً اتم های هیدروژن هستند. ن ، مولکول های هیدروژن H 2 (تقریباً به همان تعداد اتم ها هستند ن ) اتم های هلیوم نه (آنها در 6 برابر کمتر از اتم ها ن و اتم های عناصر دیگر (بیشتر کربن C، اکسیژن). در باره و نیتروژن ن ) که در مجموع به حدود 1 % از تمام اتم ها حتی مولکول های پیچیده ای مانند CO 2، CH 4، HCN، H 2 O، NH 3، HCOOH و دیگران، اما در مقادیر بسیار کوچک (میلیاردها برابر کمتر از اتم ها وجود دارد ن ). غلظت گاز بین ستاره ای بسیار کم و (به دور از ابرهای گازی و غباری) متوسط ​​است 0,5-0,7 اتم در هر 1 سانتی متر 3.
واضح است که وقتی سفینه‌ای در چنین محیطی حرکت می‌کند، این گاز بین‌ستاره‌ای مقاومت نشان می‌دهد و سرعت کشتی ستاره‌ای را کاهش می‌دهد و پوسته‌های آن را از بین می‌برد. بنابراین پیشنهاد شد که ضرر را به منفعت تبدیل کند و موتور رمجت ایجاد کند که با جمع آوری گاز بین ستاره ای (و در 94 % متشکل از هیدروژن است) و از بین بردن آن با ذخایر ضد ماده موجود در کشتی، انرژی لازم برای حرکت سفینه را دریافت می کند. طبق پروژه نویسندگان، در جلوی سفینه فضایی باید یک منبع یونیزه کننده (ایجاد یک پرتو الکترونی یا فوتونی که اتم های ورودی را یونیزه می کند) و یک سیم پیچ مغناطیسی وجود داشته باشد که پروتون های حاصل را به سمت محور سفینه، جایی که در آن قرار دارند، متمرکز کند. برای ایجاد یک جریان جت فوتونیک استفاده می شود.
متأسفانه با بررسی دقیق تر مشخص می شود که این پروژه امکان پذیر نیست. اول از همه، یک پرتو یونیزان نمی تواند الکترون باشد (همانطور که نویسندگان تاکید می کنند) به این دلیل ساده که یک سفینه ستاره ای که الکترون ساطع می کند خود با بار مثبت باردار می شود و دیر یا زود میدان های ایجاد شده توسط این بار باعث اختلال در عملکرد آن می شود. سیستم های کشتی فضایی اگر از پرتو فوتون استفاده می‌کنید، (اما مانند پرتو الکترونی)، موضوع به سطح مقطع کوچک برای فوتیونیزاسیون اتم‌ها می‌رسد. مشکل این است که احتمال یونیزه شدن یک اتم توسط فوتون بسیار کم است (بنابراین هوا توسط پرتوهای لیزر قدرتمند یونیزه نمی شود). به صورت کمی با مقطع یونیزاسیون بیان می شود که از نظر عددی برابر است با نسبت تعداد اتم های یونیزه شده به چگالی شار فوتون (تعداد فوتون های فرود در هر 1 سانتی متر 2 در ثانیه). فوتیونیزاسیون اتم های هیدروژن از انرژی فوتون شروع می شود 13.6 الکترون ولت= 2.18·10 -18 J (طول موج 91.2 نانومتر)، و در این انرژی سطح مقطع فوتیونیزاسیون حداکثر و برابر است 6.3·10 -18سانتی متر 2 (ص 410). این بدان معنی است که برای یونیزه کردن یک اتم هیدروژن به طور متوسط ​​نیاز است 1.6 10 17فوتون در سانتی متر مربع در ثانیه بنابراین، قدرت چنین پرتو یونیزه کننده ای باید غول پیکر باشد: اگر کشتی ستاره ای با سرعت حرکت کند v سپس برای 1 برای یک ثانیه 1 سانتی متر مربع از سطح آن پرواز می کند rv برخورد اتم ها، جایی که r - غلظت اتم ها، که در مورد ما حرکت نزدیک به نور از مرتبه قدر خواهد بود rv=0.7·3·10 10 =2·10 10اتم در ثانیه 1 سانتی متر 2. این بدان معنی است که شار فوتون های یونیزه کننده نباید کمتر باشد n= 2·10 10 / 6.3·10 -18 =3·10 27 1/cm 2 s. انرژی حمل شده توسط چنین جریانی از فوتون ها برابر خواهد بود ه=2.18·10 -18 ·3·10 27 =6.5·10 9 J/cm 2 s.
علاوه بر این، علاوه بر اتم های هیدروژن، همان تعداد مولکول نیز به داخل سفینه فضایی پرواز خواهند کرد H 2 و یونیزاسیون آنها در انرژی فوتون اتفاق می افتد 15.4 eV (طول موج 80.4 نانومتر). این به دوبرابر کردن توان جریان نیاز دارد و توان جریان کل باید باشد ه=1.3·10 10 J/cm2. برای مقایسه، می توان اشاره کرد که شار انرژی فوتون در سطح خورشید برابر است 6.2 10 3 J/cm 2 s، یعنی فضاپیما باید دو میلیون بار بیشتر از خورشید بدرخشد.
از آنجایی که انرژی و تکانه فوتون با این رابطه مرتبط است E=rs ، آنگاه این جریان فوتون دارای تکانه خواهد بود р=еS/с جایی که اس - منطقه جذب انبوه (حدود 1000 m 2)، که خواهد بود 1.3 10 10 10 7 / 3 10 8 = 4.3 10 8 Kg·m/s، و این ضربه بر خلاف سرعت است و سرعت سفینه فضایی را کاهش می دهد. در واقع، معلوم می شود که یک موتور فوتون در مقابل سفینه فضایی وجود دارد و آن را در جهت مخالف هل می دهد - واضح است که چنین فشار کششی دور پرواز نخواهد کرد.
بنابراین، یونیزاسیون ذرات فرودی بسیار گران است و علم مدرن راه دیگری برای تمرکز گازهای بین ستاره ای نمی شناسد. اما حتی اگر چنین روشی پیدا شود، موتور رمجت باز هم خود را توجیه نخواهد کرد: زنگر همچنین نشان داد (ص 112) که میزان رانش موتور جت فوتونیک رمجت ناچیز است و نمی توان از آن برای شتاب دادن به موشک با بالا استفاده کرد. شتاب. در واقع، هجوم کل جرم ذرات فرودی (عمدتاً اتم ها و مولکول های هیدروژن) خواهد بود. dm=3m p Srv= 3 1.67 10 -27 10 7 2 10 10 = 10 -9کیلوگرم بر ثانیه پس از نابودی، این توده حداکثر آزاد می کند W=mc 2 = 9 10 7 J/s، و اگر تمام این انرژی صرف تشکیل یک جریان جت فوتون شود، افزایش تکانه سفینه در ثانیه خواهد بود. dр=W/c=9·10 7 /3·10 8 =0.3کیلوگرم متر بر ثانیه، که مربوط به رانش است 0.3 نیوتن تقریباً با همان نیروی موش کوچکی روی زمین فشار می آورد و معلوم می شود که کوه یک موش به دنیا آورده است. بنابراین طراحی موتورهای رم جت برای پروازهای بین ستاره ای منطقی نیست.

از موارد فوق چنین استنباط می شود که منحرف کردن ذرات ورودی محیط بین ستاره ای امکان پذیر نخواهد بود و سفینه فضایی باید آنها را با بدن خود بپذیرد. این منجر به برخی الزامات برای طراحی سفینه فضایی می شود: در مقابل آن باید یک صفحه (به عنوان مثال به شکل یک پوشش مخروطی) وجود داشته باشد که از بدنه اصلی در برابر اثرات ذرات کیهانی و تشعشعات محافظت می کند. و در پشت صفحه نمایش باید رادیاتوری وجود داشته باشد که گرما را از روی صفحه حذف می کند (و در عین حال به عنوان یک صفحه ثانویه عمل می کند) که با پرتوهای عایق حرارتی به بدنه اصلی کشتی ستاره ای متصل می شود. نیاز به چنین طراحی با این واقعیت توضیح داده می شود که اتم های فرود از انرژی جنبشی بالایی برخوردار هستند؛ آنها عمیقاً به صفحه نفوذ می کنند و با کاهش سرعت در آن، این انرژی را به صورت گرما از بین می برند. مثلا در سرعت پرواز 0,75 c انرژی یک پروتون هیدروژن تقریباً خواهد بود 500 MeV - در واحدهای فیزیک هسته ای، که مربوط به 8·10 -11 J. تا عمق چندین میلی متری صفحه نمایش نفوذ می کند و این انرژی را به ارتعاشات اتم های صفحه منتقل می کند. و چنین ذرات در اطراف پرواز خواهند کرد 2 10 10اتم ها و همان تعداد مولکول هیدروژن در هر ثانیه 1 سانتی متر 2، یعنی هر ثانیه برای 1 سطح صفحه نمایش 2 سانتی متری عرضه خواهد شد 4.8 J انرژی به گرما تبدیل می شود. اما مشکل اینجاست که در فضا این گرما تنها با انتشار امواج الکترومغناطیسی به فضای اطراف (آنجا هوا و آب وجود ندارد) می‌تواند از بین برود. این بدان معنی است که صفحه نمایش تا زمانی گرم می شود که تابش الکترومغناطیسی حرارتی آن برابر با توان حاصل از ذرات فرود باشد. تابش گرمایی انرژی الکترومغناطیسی توسط یک جسم توسط قانون استفان بولتزمن تعیین می شود که بر اساس آن انرژی ساطع شده در هر ثانیه با 1 سطح سانتی متر مربع برابر است q=sТ 4 جایی که س=5.67·10 -12 J/cm 2 K 4 ثابت استفان است و تی - دمای سطح بدن شرط برقراری تعادل خواهد بود sТ 4 =Q جایی که س - برق ورودی، یعنی دمای صفحه نمایش خواهد بود T=(Q/s) 1/4 . با جایگزینی مقادیر مربوطه به این فرمول، متوجه می شویم که صفحه نمایش تا یک دما گرم می شود 959 o K = 686 o C. واضح است که در سرعت های بالا این دما حتی بیشتر خواهد بود. این بدان معناست که مثلاً صفحه نمایش نمی تواند از آلومینیوم ساخته شود (نقطه ذوب آن فقط است 660 o C)، و باید از بدنه اصلی کشتی فضایی عایق حرارتی شود - در غیر این صورت محفظه های زندگی به طور غیرقابل قبولی گرم می شوند. و برای تسهیل رژیم حرارتی صفحه، لازم است یک رادیاتور با سطح تشعشع بزرگ (می تواند از آلومینیوم ساخته شود) وصل شود، به عنوان مثال، به شکل یک سیستم سلولی از دنده های طولی و عرضی، در حالی که دنده های عرضی به طور همزمان به عنوان صفحه نمایش ثانویه عمل می کند و از محفظه های زندگی در برابر قطعات و ذرات تشعشع برمسترالونگ که به صفحه می افتند و غیره محافظت می کند.

اما حفاظت از اتم ها و مولکول ها مشکل اصلی پرواز بین ستاره ای نیست. ستاره شناسان با مشاهده جذب نور از ستارگان، دریافتند که مقدار قابل توجهی غبار در فضای بین ستاره ای وجود دارد. چنین ذراتی که به شدت نور را پراکنده و جذب می کنند دارای ابعاد هستند 0.1-1 میکرون و جرم سفارش 10 -13 g و غلظت آنها بسیار کمتر از غلظت اتم ها و تقریباً برابر است r=10 -12 1/cm 3 با توجه به چگالی آنها ( 1 g/cm 3) و ضریب شکست ( n=1.3 آنها عمدتاً گلوله های برفی هستند که از گازهای کیهانی منجمد (هیدروژن، آب، متان، آمونیاک) با مخلوطی از کربن جامد و ذرات فلز تشکیل شده اند. ظاهراً از آنهاست که هسته های دنباله دار با ترکیب مشابه تشکیل می شوند. و اگرچه اینها باید سازندهای نسبتاً سست باشند، اما در سرعتهای نزدیک به نور می توانند آسیب بزرگی ایجاد کنند.
در چنین سرعت هایی، اثرات نسبیتی به شدت خود را نشان می دهند و انرژی جنبشی بدن در ناحیه نسبیتی با بیان تعیین می شود.

همانطور که مشاهده می شود، با نزدیک شدن v به سرعت نور c، انرژی یک جسم به شدت افزایش می یابد: بنابراین، با سرعت 0.7 با ذره ای غبار m=10 -13 g انرژی جنبشی دارد 3.59 J (جدول 1 را ببینید) و ضربه زدن به آن بر روی صفحه نمایش معادل یک انفجار در آن تقریباً است. 1 میلی گرم TNT با سرعت 0.99 این ذره غبار انرژی خواهد داشت 54.7 J که با انرژی گلوله شلیک شده از تپانچه ماکاروف قابل مقایسه است ( 80 ج). در چنین سرعت هایی، معلوم می شود که هر سانتی متر مربع از سطح صفحه نمایش به طور مداوم توسط گلوله ها (و گلوله های انفجاری) با فرکانس شلیک می شود. 12 شوت در دقیقه واضح است که هیچ صفحه نمایشی در طول چندین سال پرواز در برابر چنین نوردهی مقاومت نخواهد کرد.

جدول 1 نسبت های انرژی

0.1 4.73 4.53 10 14 1.09 10 5 0.2 19.35 1.85 10 15 4.45 10 5 0.3 45.31 4.34 10 15 1.04 10 6 0.4 85.47 8.19 10 15 1.97 10 6 0.5 145.2 1.39 10 16 3.34 10 6 0.6 234.6 2.25 10 16 5.40 10 6 0.7 375.6 3.59 10 16 8.65 10 6 0.8 625.6 5.99 10 16 1.44 10 7 0.9 1214 1.16 10 17 2.79 10 7 0.99 5713 5.47 10 17 1.31 10 8 0.999 20049 1.92 10 18 4.62 10 8

v/c	1/(1-v 2 /c 2) 1/2	E p	ک	تی
1.005
1.020
1.048
1.091
1.155
1.25
1.40
1.667
2.294
7.089
22.37

نامگذاری ها: E r - انرژی جنبشی یک پروتون در MeV به - انرژی جنبشی 1 کیلوگرم ماده در J تی - TNT معادل یک کیلوگرم در تن TNT.

برای ارزیابی عواقب برخورد ذره به سطح، می توانید از فرمول پیشنهادی F. Whipple، متخصص این مسائل (ص 134) استفاده کنید که طبق آن ابعاد دهانه حاصل برابر است با

جایی که د - چگالی ماده صفحه نمایش، س - گرمای خاص همجوشی آن.

اما در اینجا باید به خاطر داشته باشیم که در واقع نمی دانیم که ذرات گرد و غبار چگونه روی مواد صفحه نمایش با چنین سرعتی تأثیر می گذارد. این فرمول برای سرعت های ضربه کم (مرتبط) معتبر است 50 کیلومتر بر ثانیه یا کمتر)، و در سرعت‌های برخورد نزدیک به نور، فرآیندهای فیزیکی ضربه و انفجار باید کاملاً متفاوت و بسیار شدیدتر پیش بروند. فقط می توان فرض کرد که به دلیل اثرات نسبیتی و اینرسی زیاد مواد دانه غبار، انفجار مانند یک انفجار تجمعی به اعماق صفحه هدایت می شود و منجر به تشکیل یک دهانه بسیار عمیق تر می شود. فرمول داده شده روابط کلی انرژی را منعکس می کند، و ما فرض می کنیم که برای ارزیابی نتایج یک ضربه و برای سرعت های نزدیک به نور مناسب است.
ظاهرا بهترین ماده برای صفحه نمایش تیتانیوم است (به دلیل چگالی کم و ویژگی های فیزیکی) که برای آن د=4.5 g/cm 3 و س=315 KJ/Kg، که می دهد

د=0.00126· E 1/3 متر

در v=0.1 ج دریافت می کنیم E=0.045 جی و د=0.00126·0.356=0.000448 m= 0.45 میلی متر پیدا کردن آن پس از گذراندن آن آسان است 1 سال نوری، صفحه سفینه فضایی ملاقات خواهد کرد n=rs= 10 -12 · 9.46 · 10 17 = 10 6لکه های گرد و غبار برای هر سانتی متر مربع و هر 500 ذرات گرد و غبار یک لایه را از بین می برد 0.448 صفحه نمایش میلی متری پس بعد از 1 سال نوری سفر صفحه نمایش با ضخامت پاک می شود 90 سانتی متر، نتیجه این است که برای پرواز با چنین سرعتی، مثلاً به پروکسیما قنطورس (فقط در آنجا)، صفحه نمایش باید تقریباً ضخامت داشته باشد. 5 متر و جرم حدود 2.25 هزار تن در سرعت های بالا وضعیت حتی بدتر خواهد بود:

جدول 2 ضخامت ایکس تیتانیوم، قابل پاک شدن 1 سفر سال نوری

0.1 0.448 0.9 0.2 0.718 3.66 0.3 0.955 9.01 0.4 1.178 16.4 0.5 1.41 27.6

v/c	E	دمیلی متر	ایکسمتر
0.045
0.185
0.434
0.818
1.39

. . .

همانطور که مشاهده می شود، چه زمانی v/c >0.1 صفحه نمایش باید دارای ضخامت غیرقابل قبول (ده ها و صدها متر) و جرم (صدها هزار تن) باشد. در واقع، فضاپیما عمدتاً از این صفحه و سوخت تشکیل خواهد شد که به چندین میلیون تن نیاز دارد. با توجه به این شرایط، پرواز با چنین سرعتی غیرممکن است.

اثر ساینده در نظر گرفته شده غبار کیهانی در واقع کل دامنه ضربه هایی را که یک سفینه فضایی در طول پرواز بین ستاره ای متحمل می شود، از بین نمی برد. بدیهی است که در فضای بین ستاره‌ای نه تنها دانه‌های غبار، بلکه اجسامی با اندازه‌ها و جرم‌های دیگر نیز وجود دارند، اما ستاره‌شناسان نمی‌توانند مستقیماً آن‌ها را رصد کنند، زیرا اگرچه اندازه‌های آنها بزرگ‌تر است، اما خودشان کوچک‌تر هستند، بنابراین نمی‌سازند. سهم قابل توجهی در جذب نور ستارگان (دانه های غباری که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، اندازه ای به ترتیب طول موج نور مرئی دارند و بنابراین به شدت آن را جذب و پراکنده می کنند، و تعداد زیادی از آنها وجود دارد، به همین دلیل است که ستاره شناسان عمدتاً آنها را مشاهده می کنند) .
اما می‌توانیم از اجسامی که در منظومه شمسی مشاهده می‌کنیم، از جمله در نزدیکی زمین، ایده‌ای در مورد اجسام در اعماق فضا بدست آوریم. در واقع، همانطور که اندازه گیری ها نشان می دهد، منظومه شمسی نسبت به ستاره های همسایه تقریباً در جهت وگا با سرعت حرکت می کند. 15.5 کیلومتر بر ثانیه، به این معنی که هر ثانیه حجم بیشتری از فضای بیرونی را همراه با محتویات آن جارو می کند. البته، همه چیز نزدیک به خورشید از بیرون نیامده است؛ بسیاری از اجسام در اصل عناصر منظومه شمسی بودند (سیاره ها، سیارک ها، بارش های شهابی بسیاری). اما ستاره شناسان بیش از یک بار مشاهده کرده اند، برای مثال، پرواز برخی دنباله دارها که از فضای بین ستاره ای آمده و به آنجا پرواز کرده اند. این بدان معناست که اجسام بسیار بزرگی در آنجا وجود دارد (با وزن میلیون ها و میلیاردها تن)، اما آنها بسیار نادر هستند. واضح است که اجسام تقریباً با هر جرمی می توانند در آنجا ملاقات کنند، اما با احتمالات متفاوت. و برای تخمین احتمال مواجهه با اجسام مختلف در فضای بین ستاره ای، باید توزیع این گونه اجرام را بر حسب جرم پیدا کنیم.
اول از همه، باید بدانید وقتی اجسام در منظومه شمسی هستند چه اتفاقی برای آنها می افتد. این سوال توسط اخترفیزیکدانان به خوبی مورد بررسی قرار گرفته است و آنها دریافته اند که طول عمر اجرام نه چندان بزرگ در منظومه شمسی بسیار محدود است. بنابراین، ذرات کوچک و ذرات غبار با جرم کمتر از 10 -12 g به سادگی توسط جریان های نور و پروتون های خورشید از منظومه شمسی رانده می شوند (همانطور که در دم دنباله دارها دیده می شود). برای ذرات بزرگتر، نتیجه برعکس است: در نتیجه اثر به اصطلاح پوینتینگ-رابرتسون، آنها به سمت خورشید می افتند و به تدریج در یک دوره مارپیچی در طول چند ده هزار سال به سمت خورشید فرود می آیند.
این بدان معنی است که ذرات پراکنده و ریزشهاب‌سنگ‌های مشاهده شده در منظومه شمسی (که مربوط به بارش‌های شهابی خود نیستند) از فضای اطراف وارد آن شده‌اند، زیرا ذرات خود از این نوع مدت‌هاست ناپدید شده‌اند. بنابراین، وابستگی مطلوب را می توان از مشاهدات ذرات پراکنده در خود منظومه شمسی یافت. چنین مشاهداتی برای مدت طولانی انجام شده است و محققان به این نتیجه رسیده اند که قانون توزیع اجسام کیهانی بر اساس جرم دارای شکل است. N(M)=N 0 /M i اندازه گیری مستقیم برای شهاب های پراکنده در محدوده جرم از 10 -3 قبل از 10 2 g (ص 127) برای چگالی شار شهاب هایی با جرم بیش از م اعتیاد گرم

F( م)=Ф(1)/ م 1.1

مطمئن ترین نتایج در مورد این موضوع از اندازه گیری های ریز حفره های تشکیل شده بر روی سطوح فضاپیما به دست آمد (ص 195). ک=1.1 در محدوده جرمی از 10 -6 قبل از 10 5 د) برای توده های کوچکتر، باید فرض شود که این توزیع برای آنها نیز صادق است. برای بزرگی شار ذرات عظیم تر است 1 d اندازه گیری های مختلف مقادیر می دهد 10 -15 1) 2·10 -14 1/m 2 s، و از آنجایی که بزرگی جریان با چگالی فضایی اجسام با رابطه مرتبط است Ф=rv ، سپس از اینجا می توان دریافت که غلظت اجسامی با جرم بیش از م با فرمول داده می شود

r( م)=r 1 /M 1.1

پارامتر کجاست r 1 را می توان با در نظر گرفتن میانگین سرعت ذرات شهاب سنگی پراکنده پیدا کرد v=15 کیلومتر بر ثانیه (همانطور که از اندازه گیری های پی میلمن مشاهده می شود)، سپس r 1 =Ф(1)/vبه طور متوسط ​​برابر است 5·10 -25 1/cm 3.
از توزیع حاصل می توان دریافت که غلظت ذراتی که جرم آنها بیشتر است 0.1 g به طور متوسط ​​برابر است با r(0.1)=r 1· (10) · 1.1=6.29 · 10 -24 1/cm 3، به این معنی که در راه 1 سفینه فضایی در یک سال نوری ملاقات خواهد کرد 1 سطوح سانتی متر مربع n=rs=5.9·10 -6چنین ذراتی که با مساحت کل اس=100 m 2 = 10 6 سانتی متر 2 کمتر نخواهد بود 5 ذرات جرم بیشتری دارند 0.1 g در کل مقطع سفینه فضایی. و هر ذره از این قبیل v=0.1 c انرژی بیشتری دارد 4.53 10 10 J که معادل یک انفجار تجمعی است 11 تن TNT حتی اگر صفحه نمایش بتواند این را تحمل کند، در ادامه این اتفاق خواهد افتاد: از آنجایی که بعید است ذره دقیقاً به مرکز صفحه برخورد کند، در لحظه انفجار نیرویی ظاهر می شود که سفینه فضایی را به دور مرکز جرم خود می چرخاند. . اولاً جهت پرواز را کمی تغییر می دهد و ثانیاً سفینه فضایی را می چرخاند و طرف آن را در معرض جریان ذرات پیش رو قرار می دهد. و سفینه فضایی به سرعت توسط آنها تکه تکه می شود، و اگر ذخایر ضد ماده در کشتی وجود داشته باشد، همه چیز به یک سری انفجارهای نابود کننده (یا یک انفجار بزرگ) ختم می شود.
برخی از نویسندگان ابراز امیدواری می کنند که بتوان از یک شهاب سنگ خطرناک فرار کرد. بیایید ببینیم در سرعت زیر نور چه شکلی خواهد بود v=0.1 ج وزن شهاب سنگ 0.1 g دارای اندازه تقریبی است. 2 میلی متر و معادل انرژی 10.9 تن TNT ضربه زدن به کشتی ستاره ای منجر به یک انفجار مرگبار می شود و شما باید از آن طفره بروید. بیایید فرض کنیم که رادار سفینه فضایی قادر به شناسایی چنین شهاب سنگی در فاصله است. ایکس=1000 کیلومتر - اگرچه مشخص نیست که چگونه این کار انجام می شود، زیرا از یک طرف رادار باید جلوی صفحه نمایش باشد تا عملکرد خود را انجام دهد و از طرف دیگر پشت صفحه نمایش باشد تا از بین نرود. توسط جریان ذرات ورودی
اما بیایید بگوییم، پس در زمان t = x/v = 0.03 چند ثانیه سفینه فضایی باید واکنش نشان دهد و فاصله را منحرف کند در= 5 متر (با شمارش قطر سفینه فضایی 10 متر). این بدان معنی است که باید در جهت عرضی سرعت کسب کند u=y/t - دوباره به مرور زمان تی یعنی شتاب آن نباید کمتر باشد a=y/t 2 = 150 m/s 2. این شتاب در است 15 چند برابر بیشتر از حد معمول، و هیچ یک از خدمه، و بسیاری از ابزار سفینه فضایی، قادر به مقاومت در برابر آن نخواهند بود. و اگر جرم سفینه فضایی حدود 50 000 تن، پس این به نیرو نیاز دارد F= am= 7.5 10 9نیوتن چنین نیرویی برای زمان هزارم ثانیه تنها با ایجاد یک انفجار قوی در یک سفینه فضایی به دست می آید: با انفجار شیمیایی، فشاری از مرتبه قدر به دست می آید. 10 5 جوها= 10 10 نیوتن/m2 و قادر خواهد بود سفینه فضایی را به پهلو بچرخاند. یعنی برای جلوگیری از انفجار باید سفینه فضایی را منفجر کنید...
بنابراین، حتی اگر بتوان سفینه فضایی را به سرعت زیر نور شتاب داد، به هدف نهایی خود نخواهد رسید - موانع زیادی بر سر راه آن وجود خواهد داشت. بنابراین، پروازهای بین ستاره‌ای را فقط می‌توان با سرعت بسیار پایین‌تری انجام داد 0.01 s یا کمتر. این بدان معنی است که استعمار دنیاهای دیگر می تواند با سرعت آهسته اتفاق بیفتد، زیرا هر پرواز صدها و هزاران سال طول می کشد و برای این کار لازم است مستعمرات بزرگی از مردم به ستاره های دیگر فرستاده شوند که قادر به وجود و توسعه مستقل باشند. یک سیارک کوچک ساخته شده از هیدروژن منجمد می تواند برای چنین هدفی مناسب باشد: شهری با اندازه مناسب در داخل آن ساخته شود، جایی که فضانوردان در آن زندگی کنند، و خود ماده سیارک به عنوان سوخت نیروگاه و موتور حرارتی هسته ای استفاده شود. علم مدرن نمی تواند راه های دیگری برای کاوش در اعماق فضا ارائه دهد.
تنها یک جنبه مثبت در همه اینها وجود دارد: تهاجم انبوهی از بیگانگان تهاجمی زمین را تهدید نمی کند - این موضوع بسیار پیچیده است. اما روی دیگر سکه این است که طی چند ده هزار سال آینده نمی‌توان به جهان‌هایی رفت که در آن «برادرانی در ذهن» وجود دارند. بنابراین، سریع ترین راه برای شناسایی بیگانگان، برقراری ارتباط با استفاده از سیگنال های رادیویی یا برخی سیگنال های دیگر است.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Novikov I.D. نظریه نسبیت و پروازهای بین ستاره ای - M.: دانش، 1960
2. پرلمن آر.جی. اهداف و راه های اکتشاف فضا - M.: Nauka، 1967
3. پرلمن آر.جی. موتورهای کشتی های کهکشانی - M.: ed. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1962
4. Burdakov V.P., Danilov Yu.I. منابع خارجی و فضانوردی - م.: اتمیزدات، 1976
5. Zenger E., On the Mechanics of Photon Rockets - M.: ed. ادبیات خارجی، 1958
6. Zakirov U.N. مکانیک پروازهای فضایی نسبیتی - M.: Nauka، 1984
7. آلن کی دبلیو. کمیت های اخترفیزیکی - م.: میر، 1977
8. Martynov D.Ya. دوره اخترفیزیک عمومی - M.: Nauka، 1971
9. مقادیر فیزیکی (راهنما) - M.: Energoatomizdat، 1991
10. Burdakov V.P., Siegel F.Yu. مبانی فیزیکی فضانوردی (فیزیک فضایی) - M.: Atomizdat, 1974
11. اسپیتزر ال. فضای بین ستاره ها - م.: میر، 1986.
12. Lebedinets V.M. آئروسل در جو فوقانی و غبار کیهانی - L.: Gidrometeoizdat، 1981
13. باباجانوف پ.ب. شهاب ها و مشاهده آنها - M.: Nauka، 1987
14. Akishin A.I., Novikov L.S. تأثیر محیط بر مواد فضاپیما - M.: دانش، 1983

__________________________________________________ [فهرست مطالب]

بهینه شده برای اینترنت اکسپلورر 1024X768
اندازه فونت متوسط
طراحی توسط A Semenov

پدیده های اجتماعی

مالی و بحران

عناصر و آب و هوا

علم و تکنولوژی

پدیده های غیر معمول

پایش طبیعت

بخش های نویسنده

کشف داستان

دنیای افراطی

مرجع اطلاعات

آرشیو فایل

بحث ها

خدمات

جبهه اطلاعات

اطلاعات از NF OKO

صادرات RSS

لینک های مفید

موضوعات مهم

آیا سفر بین ستاره ای امکان پذیر است؟

در اعماق بی پایان فضا، تریلیون ها مایل دورتر، بسیار فراتر از بیرونی ترین سیارات منظومه شمسی، ستارگان می درخشند. تنوع بسیار زیادی از آنها وجود دارد: قرمز، زرد، نارنجی، آبی، سفید. ستاره شناسان مطمئن هستند که حداقل برخی از این ستارگان سیاراتی را که به دور خود می چرخند گرم می کنند. اما کاملاً ممکن است که در آینده شاهد کشف ده‌ها و سپس صدها سیاره زمین مانند باشیم، شاید حتی با ذخایر آب یا نشانه‌هایی از حیات.

اخترشناسان از راه دور در تلاش برای مطالعه این سیارات و تعیین خواص اساسی آنها هستند، اما تنها راه برای مطالعه کامل تمام جزئیات، پرتاب یک فضاپیما است. قبل از اینکه ایستگاه های فضایی به فضا سفر کنند، اطلاعات کمی در مورد سیارات منظومه شمسی داشتیم. برخی معتقد بودند که زهره اقیانوس‌ها و مریخ کانال‌هایی دارد و هیچ‌کس واقعاً چیزی در مورد جهان‌های دوردستی مانند اورانوس و نپتون نمی‌دانست.

مشکلات و چشم اندازها

مهم نیست که چقدر دوست داریم به ستارگان نزدیکتر پرواز کنیم و سیارات را که به دور آنها می چرخند را از نزدیک ببینیم، بسیاری از دانشمندان مطمئن هستند که چنین سفرهایی هرگز اتفاق نخواهد افتاد. انرژی و هزینه های لازم برای سفر به آلفا قنطورس، نزدیک ترین منظومه ستاره ای به ما، به قدری زیاد است که حتی طرفداران سفر بین ستاره ای نیز مجبور به حسابرسی با آنها هستند.

طرفداران سفرهای فضایی اغلب به چیزهایی اشاره می کنند که قبلاً به آنها اعتقاد نداشتند، اما اکنون آنها را بدیهی می دانند.

به عنوان مثال، بسیاری از دانشمندان در اوایل قرن بیستم استدلال کردند که هواپیماها هرگز نمی توانند از اقیانوس اطلس عبور کنند. از سوی دیگر، کسانی که امکان پروازهای بین ستاره ای را باور ندارند، با شور و اشتیاق کم، امیدهای گذشته را به یاد می آورند که برخلاف همه انتظارات محقق نشد. به عنوان مثال، در سال های نه چندان دور بسیاری بر این باور بودند که در دهه 90 همه ما با هلیکوپترهای شخصی خود برای کار پرواز خواهیم کرد.

در میان اخترشناسان حرفه ای بسیاری هستند که، البته بدون هیچ دلیلی، معتقدند که حیات هوشمند یک پدیده بسیار رایج در کهکشان است. با این حال، تا کنون، هیچ نژاد فرازمینی زحمت بازدید از زمین را به خود نداده است - واقعیتی که فیزیکدان انریکو فرمی را بر آن داشت تا سوال معروف خود را در سال 1950 بپرسد: "آنها کجا هستند؟" برای توضیح این تناقض ظاهری که پارادوکس فرمی نامیده می شود، اخترشناسانی که به وجود جهان های قابل سکونت دیگر در جهان اعتراف می کنند، پیشنهاد می کنند که به دلیل دشواری سازماندهی و هزینه بالای سفر، هیچ تمدنی جرات انجام چنین سفرهایی را ندارد. در نتیجه، ما - زمینیان - هرگز از عهده این کار بر نمی آییم.

تا به امروز، مردم قبلاً موفق شده اند کشتی های بین سیاره ای را به فضا پرتاب کنند و از آنها برای مطالعه تمام سیارات منظومه شمسی از عطارد تا نپتون استفاده کنند و تنها پلوتو در پشت نوار تاریک ناشناخته باقی مانده است.

به یک معنا، اولین کشتی های بین ستاره ای بشر چهار ایستگاه خودکار بودند - پایونیر 10، پایونیر 11، وویجر 1 و وویجر 2. آنها هستند که اکنون با سرعت زیاد منظومه شمسی را ترک می کنند و به سمت ستاره ها می روند. پایونیر می تواند مسافتی را در یک سال 2.3 برابر بیشتر از فاصله زمین و خورشید طی کند و وویجرهای سریعتر می توانند 3.4 بار سفر کنند. اما ستارگان آنقدر دور هستند که حتی وویجر 80000 سال طول می کشد تا به آلفا قنطورس که 4.3 سال نوری از زمین فاصله دارد برسد. اما، اگر خوش شانس باشیم، به این نتیجه نمی‌رسیم: سفینه‌های فضایی قرن‌های آینده مطمئناً از «آهسته‌روان» مدرن پیشی می‌گیرند و آنها را به عنوان نمایشگاهی در موزه اکتشافات فضایی به سیاره خود باز می‌گردانند.

هدف دور

بزرگترین چالشی که مسافران ستاره با آن روبرو خواهند شد، فاصله زیاد تا ستاره هاست. ستاره شناسان اغلب فواصل را به سال نوری تبدیل می کنند که اغلب فراموش می کنند که یک سال نوری واقعا چقدر بزرگ است. یک پرتو نور به قدری سریع است که می تواند در یک ثانیه 7.5 بار دور زمین بچرخد. بنابراین، مسافت طی شده در یک سال واقعا عالی خواهد بود. تصور کنید کهکشان کوچک شد به طوری که زمین و خورشید تنها یک اینچ (2.5 سانتی متر) از هم فاصله داشتند. سپس مشتری در پنج اینچ از خورشید و نپتون دور از آن تنها 30 اینچ دورتر از خورشید قرار خواهند گرفت. و حتی در این مقیاس، یک سال نوری برابر با یک مایل کامل (1.6 کیلومتر) باقی می ماند و آلفا قنطورس 4.3 مایل از زمین دور می شود. و اگر کهکشان راه شیری، به این بزرگی و وسیع، به اندازه یک سکه کوچک شود، کل جهان قابل مشاهده، از زمین تا دورترین اختروش های شناخته شده برای ما، بیش از دو مایل عرض نخواهد داشت.

"ویجرها" در فضا تنها با سرعت 0.005 درصد نور حرکت می کنند، اما برای اینکه یک سفینه فضایی واقعی را به آلفا قنطورس بفرستند و حداقل در پنجاه سال دیگر به مقصد برسند، در حالی که دانشمندانی که این سفر را سازماندهی کردند هنوز زنده هستند، برای افزایش سرعت این کشتی تا حداقل 10٪ سرعت نور ضروری است. برای مقایسه: اگر از منظومه شمسی با "فقط" 1% سرعت نور فراتر بروید، 430 سال طول می کشد تا به آلفا قنطورس برسید، و در طول مدت زمان طولانی، سطح فناوری می تواند به قدری بالا رود که افزایش یابد. ساخت سفینه های فضایی سریعتر امکان پذیر است. بیایید تصور کنیم که کریستف کلمب یک جگر دراز بود و 500 سال طول می کشید تا از اقیانوس اطلس عبور کند. هرازگاهی کشتی های پیشرفته تری از او سبقت می گرفتند و هواپیماهای سریع می توانستند مدت ها قبل از رسیدن او به سواحل ارزشمند، از اروپا به آمریکا سفر کنند. و هنگامی که سرانجام به آنجا رسید، دنیای جدید که برای او کاملاً جدید بود، کلمب، از قبل برای هر کس دیگری کاملاً «قدیمی» بود.

با این حال دستیابی به سرعت های بالا نزدیک به سرعت نور بسیار دشوار است زیرا به انرژی و هزینه زیادی نیاز دارد. به عنوان مثال، یک کشتی با وزن یک تن به همان اندازه انرژی نیاز دارد که یک نیروی صنعتی بزرگ در یک ماه مصرف می کند. درست است، در مقیاس خورشیدی این مقدار کمی است: خورشید به تنهایی در هر ثانیه یک میلیون بار انرژی بیشتری به فضا منتشر می کند. بنابراین، انرژی وجود دارد، مردم فقط باید یاد بگیرند که چگونه از آن استفاده کنند.

یکی دیگر از موانعی که منتقدان به آن اشاره می کنند، هزینه سفر است. چنین سفری می تواند بیش از یک تریلیون دلار هزینه داشته باشد. با این حال، آنچه امروز به طور غیرقابل تصوری گران است می تواند قرن ها بعد ارزان شود. از این گذشته، استعمارگران آمریکایی در سال 1776 هم به دلیل کمبود فناوری و هم به دلیل نیاز به مبالغ نجومی جرأت سازماندهی پرواز به ماه را نداشتند و فرزندان آنها کمتر از دو قرن بعد با موفقیت مردی را روی ماه فرود آوردند. و اگر ما موفق شدیم این کار را با استفاده از فناوری دهه شصت انجام دهیم، پس چرا پیروان ما مردی را در مدار آلفا قنطورس پرتاب نمی کنند؟

بدون شک اولین مسافران بین ستاره ای ماشین ها خواهند بود نه مردم. انسان فقط به ماه رسیده است، در حالی که ایستگاه های فضایی خودکار قبلاً فراتر از نپتون بوده اند.

ماشین ها بر خلاف مردم نیازی به هوا، آب، غذا و حداقل امکانات رفاهی ندارند. علاوه بر این، رایانه‌ها و ابزارهای دهه‌های آینده کوچک‌تر، سبک‌تر و قدرتمندتر می‌شوند که وزن فضاپیما را کاهش می‌دهد.

نظریه انیشتین

اگر بخواهیم به سوی ستارگان سفر کنیم، ناگزیر با مشکلات پیش‌بینی‌شده توسط نظریه نسبیت خاص اینشتین مواجه می‌شویم که به اثرات اجسامی که با سرعت نزدیک به نور حرکت می‌کنند، می‌پردازد. سرعت نور شناخته شده ترین مانع نسبیتی است. دقیقاً به دلیل ماهیت شدید این سرعت است که زمینیان باید حداقل 4.3 سال صبر کنند تا کشتی به آلفا قنطورس برسد و سپس 4.3 سال دیگر تا زمانی که کشتی با اطلاعات به زمین بازگردد.

نسبیت خاص همچنین تأثیر سرعت بر جرم و زمان را توصیف می کند. با افزایش سرعت یک فضاپیما، جرم آن نیز افزایش می یابد، که بد است زیرا شتاب دادن به آن بیشتر و سخت تر می شود. با این حال، برای هر مسافری که در کشتی است، زمان بسیار کندتر حرکت می کند، که خوب است زیرا به شما امکان می دهد مسافت های طولانی تری را طی کنید. این دو اثر نسبیتی که بر جرم و زمان تأثیر می‌گذارند، در سرعت‌های پایین کوچک هستند و با نزدیک شدن سرعت کشتی به سرعت نور، بسیار افزایش می‌یابند. با سرعتی برابر با سرعت نور، جرم جسم بی نهایت می شود، به همین دلیل است که هیچ جسم مادی نمی تواند با این سرعت حرکت کند.

دانشمندان سطح تأثیر اثرات نسبیتی را با ضریب لورنتس که به نام فیزیکدان هلندی هندریک لورنتس نامگذاری شده است، بیان می کنند. ضریب لورنتس به سرعت بستگی دارد: در سرعت صفر برابر با واحد است، با افزایش دومی افزایش می یابد و در سرعت نور بی نهایت می شود. در 20 درصد سرعت نور، ضریب لورنتس تنها 1.02 است، به این معنی که یک فضاپیما که با آن سرعت حرکت می کند، تنها 2 درصد سنگین تر از زمان استراحت است و زمان به قدری کاهش می یابد که تنها 1 ساعت برای خدمه می گذرد. ، در حالی که روی زمین 1.02 ساعت طول می کشد. در 50 درصد سرعت نور، ضریب لورنتس به 1.15 می رسد که هنوز بسیار ناچیز است: جرم کشتی در این سرعت تنها 15 درصد بیشتر از حالت سکون است و یک ساعت زمان در کشتی برابر با 1.15 است. ساعت ها روی زمین و تنها در سرعت های بالاتر از 80 درصد سرعت نور، ضریب لورنتس به سرعت شروع به افزایش می کند. در 87 درصد سرعت نور، به 2.00 می رسد، بنابراین جرم دو برابر می شود و زمان نسبت به زمین به نصف کاهش می یابد.

زندگی در مسیر سریع

مشکل واقعی برای طرفداران سفر بین ستاره ای نسبیت خاص نیست، بلکه چگونگی دستیابی به سرعت هایی است که چنین سفری ممکن است. حتی 10 درصد سرعت نور - 30 هزار کیلومتر در ثانیه - بسیار بیشتر از سرعت سریعترین فضاپیمای پرتاب شده قبلی است.

در اصل، بهترین سوخت موشک ضد ماده است - برعکس ماده معمولی. هسته یک اتم یک ماده عادی دارای بار مثبت است و الکترون هایی که به دور آن می چرخند دارای بار منفی هستند. در ضد ماده برعکس است: هسته منفی است و ذرات در حال چرخش، پوزیترون، مثبت هستند. وقتی ماده و پادماده به هم می رسند، متقابلاً یکدیگر را نابود می کنند (نابود می شوند) و تمام جرم را به انرژی تبدیل می کنند. معلوم می شود که ماده و پادماده سوخت های قدرتمندی هستند، زیرا حتی مقدار کمی از جرم m دارای انرژی E برابر با mc2 است. سرعت نور به قدری زیاد است که وقتی در خودش ضرب شود (مربع)، مقدار انرژی، حتی با جرم کوچکی از ماده یا پادماده، بسیار زیاد خواهد بود. اگر با همتای پادماده خود دست بدهید، انرژی حاصل می تواند یک کشور را برای چندین ماه نیرو دهد یا یک سفینه فضایی کوچک را به آلفا قنطورس بفرستد.

متأسفانه پادماده به شکل طبیعی روی زمین وجود ندارد و ستاره شناسان منابع آن را در منظومه شمسی نمی دانند. پادماده را می توان با واکنش های هسته ای تولید کرد، اما فقط در مقادیر بسیار کم، بنابراین تولید حتی مقدار نسبتاً کمی از پادماده مورد نیاز برای تامین انرژی یک فضاپیما مستلزم هزینه های هنگفتی است. امروزه، ضد ماده، حتی اگر دانشمندان راهی برای استخراج آن بیابند، برای هر اونس تریلیون ها دلار هزینه خواهد داشت.

اما هر موشکی، حتی موشکی که با مخلوطی از ماده و پادماده نیرو می گیرد، با یک تله عجیب روبرو می شود: برای شتاب دادن به فضاپیما، باید قدرت موتور را افزایش داد. هر چه سوخت بیشتر پر شود، وزن آن بیشتر می شود. برای به دست آوردن انرژی بیشتر، حتی به سوخت بیشتری نیاز دارید، اما پس از آن وزن موشک افزایش می‌یابد و به همین ترتیب تا بی نهایت... بنابراین، دانشمندان در حال توسعه پروژه‌هایی هستند که شتاب دادن به سفینه‌های فضایی بدون موشک را ممکن می‌سازد. در سال 1960، رابرت بوسارد پیشنهاد استخراج سوخت از خود فضا را داد. اتم های هیدروژن در فضای بیرونی وجود دارد. اگر کشتی بتواند آنها را جمع آوری کرده و در یک راکتور هسته ای قرار دهد، انرژی حاصله برای دوباره پر کردن ذخایر سوخت کافی خواهد بود. متأسفانه، در فضای بین ستاره ای به طور متوسط ​​تنها یک اتم هیدروژن در هر سانتی متر مکعب وجود دارد، بنابراین کشتی باید این اتم ها را در شعاع بیش از صد یا حتی هزار مایلی جمع آوری کند.

پروژه دیگر بدون استفاده از راکت، ساخت یک کشتی به شکل قایق بادبانی است که با فشار سبک به حرکت در می آید. چنین فشاری را می توان به عنوان مثال با نصب لیزر در جایی در فضا ایجاد کرد. از آنجایی که فشار نور کم است، لیزرها باید قدرتمند باشند و پرتوهای آنها باید بسیار باریک متمرکز شوند. اگر در چنین کشتی افرادی بودند، نمی توانستند پرواز خود را کنترل کنند. درعوض، آن‌ها در اختیار ایستگاه‌های لیزری قرار می‌گیرند که سال‌های نوری دورتر هستند.

سریعتر از نور

اگرچه اجرای چنین ایده هایی دشوار به نظر می رسد یا همانطور که منتقدان می گویند اصلاً قابل اجرا نیستند، حداقل برخی از آنها توجه فیزیکدانان مشهور را به خود جلب کرده اند. در همان زمان، پروژه‌های گمانه‌زنی بیشتری توسط فیزیکدانان جوان مطرح می‌شود. به عنوان مثال، فرض بر این است که می توان مسیر را در فضا با حرکت از طریق تونل های فضایی خاص (به اصطلاح "چاله کرم") کوتاه کرد. سپس فضاپیما برای پرواز از خورشید تا آلفا قنطورس نیازی به طی مسافت 4.3 سال نوری نخواهد داشت. مثل این است که ما به جای اینکه مسیر طولانی تری را در سطح زمین طی کنیم، یک تونل از ایالات متحده به چین از طریق زمین ساخته ایم.

همچنین به عنوان یک فرضیه خارق العاده، امکان حرکت سریعتر از نور در نظر گرفته شده است. از نظر فنی، طبق نظریه نسبیت خاص اینشتین، این امر غیرممکن نیست. در سرعت نور، ضریب لورنتس بینهایت است، اما وقتی از این سرعت تجاوز می شود، به قول ریاضیدانان، خیالی می شود (مثلاً جذر یک عدد منفی) و با افزایش سرعت کشتی. ، کاهش می یابد. نحوه غلبه بر این مانع سرعت زمانی که ضریب لورنتس بی نهایت می شود ناشناخته است و اگر این اتفاق بیفتد، بازگشت به سرعت کمتر از سرعت نور ممکن است کاملاً غیرممکن باشد. ذراتی که از سرعت نور فراتر می روند، تاکیون نامیده می شوند، اما هیچ کس تا به حال آنها را ندیده است، که منجر به این گمانه زنی می شود که آنها در طبیعت وجود ندارند. شاید یک جهان موازی وجود داشته باشد که در آن همه چیز سریعتر از نور حرکت می کند و ساکنان آن برای زندگی "آهسته تر" تلاش می کنند. آن وقت شاید بتوانیم با آنها "معامله" کنیم.

اما تا زمانی که ما چیزی در مورد چنین کیهانی ندانیم، دانشمندان مجبورند جهان را که می شناسند فتح کنند. به عنوان اولین گام به سمت سفر واقعی بین ستاره ای، دانشمندان راه اندازی وسایل نقلیه موتوری را در نظر گرفته اند که به اندازه کافی سریع و دور سفر می کنند تا برخی از مفاهیم مربوط به سفر ستاره ای را بدون رسیدن به نزدیکترین ستاره ها آزمایش کنند. فضاپیمای پیشنهادی برای این امر TAU (هزار واحد نجومی، هزار واحد نجومی) نام دارد. او باید تحقیقات علمی را در فاصله هزار واحد نجومی از خورشید انجام دهد که 25 برابر میانگین فاصله تا پلوتون است. حدود یک قرن طول می کشد تا کشتی این مسافت را طی کند، که تنها 1٪ از کل مسافت تا آلفا قنطورس است. با این وجود، TAU به حق می تواند پیشگام در میان کشتی های پرسرعت در نظر گرفته شود.

با این حال، تردیدهای زیادی در مورد سفرهای بین ستاره ای وجود دارد، به طوری که شاید منتقدان وقتی ادعا می کنند که هیچ تمدنی قادر به چنین سفرهایی نیست، درست می گویند. این واقعیت را توضیح می دهد که چرا ما هیچ چیز در مورد آن گونه های هوشمندی که ممکن است در کهکشان ما زندگی می کنند نمی دانیم. اما کم‌اهمیت جلوه دادن توانایی‌های تمدنی که در آینده روی زمین زندگی می‌کند، بی‌ملاحظه خواهد بود، به غیر از تمدن‌های فرازمینی، که توسعه آن‌ها شاید میلیون‌ها یا حتی میلیاردها سال جلوتر از ما باشد. علاوه بر این، اگر یک دوقلوی دقیق از زمین در اطراف یک ستاره نزدیک کشف شود، و این ممکن است در بیست سال اتفاق بیفتد، وسوسه کشف این جهان مستقیماً از یک فضاپیما غیر قابل مقاومت خواهد بود.

شاید چنین سفری در قرن 21 یا 22 انجام شود. اگر چنین است، پس کسانی که معتقدند حیات هوشمند در فضا گسترده است، مجبور خواهند شد توضیح دهند که چرا هیچ یک از آن تمدن ها همین کار را نکردند و یک سفر به یکی از امیدوارکننده ترین منظومه های سیاره ای در کهکشان - مال ما - فرستادند.

کن کرازول، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا، برکلی (ایالات متحده آمریکا) و نویسنده کتاب «در جستجوی سیارات» است که این مقاله از آن اقتباس شده است.