คำตอบจะต้องใช้บทความยาว แม้ว่าจะสามารถตอบได้ด้วยอักขระตัวเดียว: ค .
ความเร็วแสงในสุญญากาศ ค มีค่าประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาทีและไม่สามารถเกินได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะไปถึงดวงดาวได้เร็วกว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า (แสงเดินทางถึงดาวพรอกซิมาเซนทอรีเป็นเวลา 4.243 ปี ดังนั้นยานอวกาศจึงไม่สามารถไปถึงได้เร็วกว่านี้อีก) หากคุณบวกเวลาสำหรับการเร่งความเร็วและการชะลอตัวด้วยความเร่งที่มนุษย์ยอมรับได้ไม่มากก็น้อย คุณจะมีเวลาประมาณสิบปีในการถึงดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด
เงื่อนไขในการบินมีอะไรบ้าง?
และช่วงนี้ก็เป็นอุปสรรคสำคัญในตัวเองอยู่แล้ว แม้ว่าเราจะเพิกเฉยต่อคำถามที่ว่า “จะเร่งความเร็วให้ใกล้เคียงกับความเร็วแสงได้อย่างไร” ขณะนี้ไม่มียานอวกาศที่อนุญาตให้ลูกเรือใช้ชีวิตอย่างอิสระในอวกาศได้เป็นเวลานาน - นักบินอวกาศถูกนำเสบียงสดใหม่จากโลกอย่างต่อเนื่อง โดยปกติแล้ว การสนทนาเกี่ยวกับปัญหาการเดินทางระหว่างดวงดาวเริ่มต้นด้วยคำถามพื้นฐานมากกว่า แต่เราจะเริ่มจากปัญหาที่ประยุกต์ล้วนๆ
แม้แต่ครึ่งศตวรรษหลังการบินของกาการิน วิศวกรก็ไม่สามารถสร้างเครื่องซักผ้าและฝักบัวที่ใช้งานได้จริงเพียงพอสำหรับยานอวกาศ และห้องน้ำที่ออกแบบมาเพื่อความไร้น้ำหนักก็พังทลายบน ISS ด้วยความสม่ำเสมอที่น่าอิจฉา การบินไปดาวอังคารอย่างน้อย (22 นาทีแสงแทนที่จะเป็น 4 ปีแสง) เป็นงานที่ไม่สำคัญสำหรับนักออกแบบระบบประปา: ดังนั้นสำหรับการเดินทางไปดวงดาวอย่างน้อยก็จำเป็นต้องสร้างห้องน้ำอวกาศที่มีอายุการใช้งานยี่สิบปีเป็นอย่างน้อย รับประกันและเครื่องซักผ้าแบบเดียวกัน
น้ำสำหรับซักล้างและดื่มจะต้องนำติดตัวไปด้วยหรือนำกลับมาใช้ซ้ำ เช่นเดียวกับอากาศและอาหารก็ต้องถูกจัดเก็บหรือปลูกบนเรือด้วย การทดลองเพื่อสร้างระบบนิเวศแบบปิดบนโลกได้ดำเนินการไปแล้ว แต่สภาพของพวกเขายังคงแตกต่างจากในอวกาศอย่างมาก อย่างน้อยก็ในที่ที่มีแรงโน้มถ่วง มนุษยชาติรู้วิธีเปลี่ยนสิ่งที่บรรจุอยู่ในโถให้เป็นน้ำดื่มสะอาด แต่ในกรณีนี้ จำเป็นต้องสามารถทำได้ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ด้วยความน่าเชื่อถืออย่างแท้จริง และไม่มีวัสดุสิ้นเปลืองบรรทุกบรรทุก: นำตลับกรองบรรทุกบรรทุกไปที่ ดาวแพงเกินไป
การซักถุงเท้าและการป้องกันการติดเชื้อในลำไส้อาจดูเหมือนเป็นข้อจำกัด "ที่ไม่ใช่ทางกายภาพ" ซ้ำซากเกินไปในเที่ยวบินระหว่างดวงดาว อย่างไรก็ตาม นักเดินทางที่มีประสบการณ์จะยืนยันว่า "สิ่งเล็กๆ น้อยๆ" เช่น รองเท้าที่ไม่สบายตัว หรืออาการปวดท้องจากอาหารที่ไม่คุ้นเคยในการสำรวจแบบอัตโนมัติสามารถพลิกกลับได้ เข้าสู่อันตรายถึงชีวิต
การแก้ปัญหาแม้แต่ปัญหาพื้นฐานในชีวิตประจำวันต้องใช้ฐานทางเทคโนโลยีที่จริงจังพอๆ กับการพัฒนาเครื่องยนต์อวกาศใหม่โดยพื้นฐาน หากบนโลกคุณสามารถซื้อปะเก็นที่ชำรุดในถังส้วมได้ที่ร้านค้าที่ใกล้ที่สุดในราคาสองรูเบิลจากนั้นบนเรือ Martian จำเป็นต้องจัดหาชิ้นส่วนดังกล่าวทั้งหมดหรือเครื่องพิมพ์สามมิติสำหรับการผลิต ของชิ้นส่วนอะไหล่จากวัตถุดิบพลาสติกสากล
กองทัพเรือสหรัฐฯ จริงจังกับการพิมพ์ 3 มิติในปี 2013 หลังจากประเมินเวลาและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมอุปกรณ์ทางทหารโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิมในภาคสนาม กองทัพให้เหตุผลว่าการพิมพ์ปะเก็นหายากสำหรับส่วนประกอบเฮลิคอปเตอร์ที่เลิกผลิตไปเมื่อสิบปีที่แล้วนั้นง่ายกว่าการสั่งซื้อชิ้นส่วนจากโกดังในทวีปอื่น
Boris Chertok หนึ่งในเพื่อนร่วมงานที่ใกล้ที่สุดของ Korolev เขียนไว้ในบันทึกความทรงจำของเขาเรื่อง "Rockets and People" ว่า ณ จุดหนึ่ง โครงการอวกาศของโซเวียตกำลังเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนหน้าสัมผัสปลั๊ก ตัวเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้สำหรับสายเคเบิลแบบมัลติคอร์ต้องได้รับการพัฒนาแยกต่างหาก
นอกจากอะไหล่สำหรับอุปกรณ์ อาหาร น้ำ และอากาศแล้ว นักบินอวกาศยังต้องการพลังงานอีกด้วย เครื่องยนต์และอุปกรณ์ออนบอร์ดจะต้องใช้พลังงาน ดังนั้นปัญหาของแหล่งพลังงานที่ทรงพลังและเชื่อถือได้จะต้องได้รับการแก้ไขแยกกัน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่เหมาะ หากเพียงเพราะระยะห่างจากดวงดาวที่กำลังบิน เครื่องกำเนิดไอโซโทปรังสี (ซึ่งให้พลังงานแก่ยานโวเอเจอร์และนิวฮอริซอนส์) ไม่ได้ให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับยานอวกาศที่มีคนขับขนาดใหญ่ และพวกเขายังไม่ได้เรียนรู้วิธีทำให้เต็ม -เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับอวกาศ
โครงการดาวเทียมที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ของโซเวียตเสียหายจากเรื่องอื้อฉาวระหว่างประเทศหลังจากการล่มสลายของคอสมอส 954 ในแคนาดา เช่นเดียวกับความล้มเหลวที่ไม่รุนแรงอีกหลายครั้ง งานที่คล้ายกันในสหรัฐอเมริกาถูกหยุดลงก่อนหน้านี้ด้วยซ้ำ ตอนนี้ Rosatom และ Roscosmos ตั้งใจที่จะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในอวกาศ แต่สิ่งเหล่านี้ยังคงเป็นสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งสำหรับเที่ยวบินระยะสั้น ไม่ใช่การเดินทางหลายปีไปยังระบบดาวอื่น
บางทียานอวกาศระหว่างดวงดาวในอนาคตอาจใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แทนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฤดูร้อนนี้ MIPT ให้การบรรยายทั้งหมดแก่ทุกคนเกี่ยวกับความยากในการกำหนดพารามิเตอร์ของพลาสมาเทอร์โมนิวเคลียร์อย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม โครงการ ITER บนโลกกำลังดำเนินไปอย่างประสบความสำเร็จ แม้แต่ผู้ที่เข้าสู่ปีแรกในวันนี้ก็มีโอกาสที่จะเข้าร่วมงานเครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ทดลองเครื่องแรกที่มีสมดุลพลังงานเชิงบวก
จะบินอะไร?
เครื่องยนต์จรวดแบบธรรมดาไม่เหมาะสำหรับการเร่งและลดความเร็วของเรือระหว่างดวงดาว ผู้ที่คุ้นเคยกับหลักสูตรกลศาสตร์ที่สอนที่ MIPT ในภาคการศึกษาแรกสามารถคำนวณได้อย่างอิสระว่าจรวดจะต้องใช้เชื้อเพลิงเท่าใดจึงจะไปถึงอย่างน้อยหนึ่งแสนกิโลเมตรต่อวินาที สำหรับผู้ที่ยังไม่คุ้นเคยกับสมการ Tsiolkovsky เราจะประกาศผลลัพธ์ทันที - มวลของถังเชื้อเพลิงจะสูงกว่ามวลของระบบสุริยะอย่างมาก
การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มความเร็วที่เครื่องยนต์ปล่อยของเหลวทำงาน ก๊าซ พลาสมาหรืออย่างอื่น จนถึงลำแสงอนุภาคมูลฐาน ปัจจุบัน เครื่องยนต์พลาสมาและไอออนถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการบินของสถานีระหว่างดาวเคราะห์อัตโนมัติภายในระบบสุริยะหรือเพื่อแก้ไขวงโคจรของดาวเทียมค้างฟ้า แต่ก็มีข้อเสียอื่น ๆ อีกหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องยนต์ทั้งหมดมีแรงขับน้อยเกินไป แต่ยังไม่สามารถเร่งความเร็วเรือได้หลายเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง
Oleg Gorshkov รองอธิการบดี MIPT เป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการยอมรับในด้านเครื่องยนต์พลาสมา เครื่องยนต์ซีรีส์ SPD ผลิตที่ Fakel Design Bureau ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์อนุกรมสำหรับการแก้ไขวงโคจรของดาวเทียมสื่อสาร
ในทศวรรษ 1950 โครงการเครื่องยนต์ได้รับการพัฒนาซึ่งจะใช้แรงกระตุ้นจากการระเบิดนิวเคลียร์ (โครงการ Orion) แต่ก็ยังห่างไกลจากการที่จะกลายเป็นโซลูชันสำเร็จรูปสำหรับการบินระหว่างดวงดาว การออกแบบเครื่องยนต์ที่ใช้เอฟเฟกต์แมกนีโตไฮโดรไดนามิกซึ่งได้รับการพัฒนาน้อยกว่านั้นคือเร่งความเร็วเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับพลาสมาระหว่างดวงดาว ตามทฤษฎีแล้ว ยานอวกาศสามารถ "ดูด" พลาสมาเข้าไปข้างในแล้วโยนกลับออกมาเพื่อสร้างแรงขับของไอพ่น แต่นี่ทำให้เกิดปัญหาอีกประการหนึ่ง
จะอยู่รอดได้อย่างไร?
พลาสมาระหว่างดวงดาวส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและนิวเคลียสของฮีเลียม หากเราพิจารณาอนุภาคหนัก เมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วหลายร้อยพันกิโลเมตรต่อวินาที อนุภาคทั้งหมดเหล่านี้จะได้รับพลังงานขนาดเมกะอิเล็กตรอนโวลต์หรือแม้แต่สิบเมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งเป็นปริมาณเดียวกับผลคูณของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ความหนาแน่นของตัวกลางระหว่างดาวอยู่ที่ประมาณหนึ่งแสนไอออนต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งหมายความว่าต่อวินาทีหนึ่งตารางเมตรของตัวเรือจะได้รับโปรตอนประมาณ 10,13 โปรตอนด้วยพลังงานหลายสิบ MeV
อิเล็กตรอนโวลต์หนึ่งตัวหรือ eV คือพลังงานที่อิเล็กตรอนได้รับเมื่อบินจากอิเล็กโทรดหนึ่งไปยังอีกอิเล็กโทรดโดยมีความต่างศักย์เท่ากับหนึ่งโวลต์ ควอนตัมแสงมีพลังงานนี้ และควอนตัมอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานสูงกว่าก็สามารถทำลายโมเลกุล DNA ได้แล้ว การแผ่รังสีหรืออนุภาคที่มีพลังงานเมกะอิเล็กตรอนโวลต์จะมาพร้อมกับปฏิกิริยานิวเคลียร์และยิ่งไปกว่านั้นตัวมันเองก็สามารถก่อให้เกิดพวกมันได้
การฉายรังสีดังกล่าวสอดคล้องกับพลังงานที่ดูดซับ (สมมติว่าพลังงานทั้งหมดถูกดูดซับโดยผิวหนัง) จำนวนสิบจูล ยิ่งไปกว่านั้น พลังงานนี้ไม่เพียงแต่มาในรูปของความร้อนเท่านั้น แต่อาจถูกนำมาใช้บางส่วนเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ในวัสดุของเรือด้วยการก่อตัวของไอโซโทปอายุสั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ชั้นบุจะกลายเป็นกัมมันตภาพรังสี
โปรตอนและนิวเคลียสฮีเลียมที่ตกกระทบบางส่วนสามารถเบี่ยงเบนออกไปได้ด้วยสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสีเหนี่ยวนำและรังสีทุติยภูมิสามารถป้องกันได้ด้วยเปลือกที่ซับซ้อนหลายชั้น แต่ปัญหาเหล่านี้ยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาเช่นกัน นอกจากนี้ปัญหาพื้นฐานของรูปแบบ "ซึ่งวัสดุจะถูกทำลายโดยการฉายรังสีน้อยที่สุด" ในขั้นตอนการให้บริการเรือที่กำลังบินจะกลายเป็นปัญหาเฉพาะ - "วิธีคลายเกลียวสลักเกลียว 25 ตัวสี่ตัวในห้องที่มีพื้นหลังห้าสิบมิลลิวินาทีต่อ ชั่วโมง."
ขอให้เราระลึกว่าในระหว่างการซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลครั้งล่าสุด นักบินอวกาศล้มเหลวในการคลายเกลียวสลักเกลียวสี่ตัวที่ยึดกล้องตัวใดตัวหนึ่งออก หลังจากปรึกษากับโลกแล้ว พวกเขาก็เปลี่ยนกุญแจจำกัดแรงบิดเป็นกุญแจปกติและใช้กำลังดุร้าย สลักเกลียวเคลื่อนออกจากตำแหน่ง เปลี่ยนกล้องได้สำเร็จ หากถอดสลักที่ติดอยู่ออกไป การเดินทางครั้งที่สองจะมีค่าใช้จ่ายครึ่งพันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือมันคงไม่เกิดขึ้นเลย
มีวิธีแก้ไขหรือไม่?
ในนิยายวิทยาศาสตร์ (มักเป็นแฟนตาซีมากกว่าวิทยาศาสตร์) การเดินทางระหว่างดวงดาวทำได้สำเร็จผ่าน "อุโมงค์ใต้อวกาศ" อย่างเป็นทางการ สมการของไอน์สไตน์ซึ่งอธิบายเรขาคณิตของอวกาศ-เวลาขึ้นอยู่กับมวลและพลังงานที่กระจายไปในอวกาศ-เวลานี้ ให้สิ่งที่คล้ายกัน - แต่ต้นทุนพลังงานโดยประมาณนั้นน่าหดหู่ยิ่งกว่าการประมาณปริมาณเชื้อเพลิงจรวดสำหรับ เที่ยวบินไปยังพรอกซิมา เซ็นทอรี ไม่เพียงแต่คุณต้องการพลังงานมากเท่านั้น แต่ความหนาแน่นของพลังงานจะต้องเป็นลบด้วย
คำถามที่ว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะสร้าง "รูหนอน" ที่มั่นคง ใหญ่ และมีพลังที่เป็นไปได้นั้นเชื่อมโยงกับคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลโดยรวม ปัญหาอย่างหนึ่งที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขในวิชาฟิสิกส์คือการไม่มีแรงโน้มถ่วงในสิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งเป็นทฤษฎีที่อธิบายพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐานและปฏิกิริยาทางกายภาพพื้นฐานสามในสี่ประการ นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ค่อนข้างสงสัยว่าในทฤษฎีควอนตัมแรงโน้มถ่วงจะมีสถานที่สำหรับ "กระโดดผ่านไฮเปอร์สเปซ" ระหว่างดวงดาว แต่พูดอย่างเคร่งครัดไม่มีใครห้ามไม่ให้พยายามหาวิธีแก้ปัญหาสำหรับการบินสู่ดวงดาว
และออกจากระบบสุริยะ ตอนนี้พวกเขาคุ้นเคยกับการศึกษาอวกาศระหว่างดวงดาวแล้ว ในตอนต้นของศตวรรษที่ 21 ไม่มีสถานีใดที่มีภารกิจโดยตรงในการบินไปยังดวงดาวที่ใกล้ที่สุด
ระยะห่างจากดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด (พรอกซิมา เซ็นทอรี) อยู่ที่ประมาณ 4,243 ปีแสง ซึ่งก็คือประมาณ 268,000 เท่าของระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์
โครงการสำรวจดวงดาว
โครงการ "โอไรออน"
โครงการยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยแรงกดดันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ในปี พ.ศ. 2514 ในรายงานของ G. Marx ที่การประชุมสัมมนาที่ Byurakan มีการเสนอให้ใช้เลเซอร์เอ็กซ์เรย์สำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว ความเป็นไปได้ในการใช้แรงขับประเภทนี้ได้รับการตรวจสอบโดย NASA ในภายหลัง เป็นผลให้ได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้: “ หากพบความเป็นไปได้ในการสร้างเลเซอร์ที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่นเอ็กซ์เรย์เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการพัฒนาเครื่องบินได้อย่างแท้จริง (เร่งด้วยลำแสงของเลเซอร์ดังกล่าว) ที่สามารถครอบคลุมระยะทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดได้เร็วกว่าระบบที่ขับเคลื่อนด้วยจรวดที่รู้จักในปัจจุบัน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการใช้ระบบอวกาศที่พิจารณาในงานนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะไปถึงดาวอัลฟ่าเซนทอรีได้ภายในเวลาประมาณ 10 ปี"
ในปี พ.ศ. 2528 อาร์. ฟอร์เวิร์ดเสนอการออกแบบยานอวกาศระหว่างดวงดาวที่เร่งด้วยพลังงานไมโครเวฟ โครงการคาดการณ์ว่ายานสำรวจจะไปถึงดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดในรอบ 21 ปี
ในงานประชุมดาราศาสตร์นานาชาติครั้งที่ 36 มีการเสนอโครงการยานอวกาศเลเซอร์ ซึ่งการเคลื่อนที่ดังกล่าวได้มาจากพลังงานของเลเซอร์แสงที่อยู่ในวงโคจรรอบดาวพุธ จากการคำนวณ เส้นทางของยานอวกาศรูปแบบนี้ไปยังดาวเอปซิลอน เอริดานี (10.8 ปีแสง) และด้านหลังจะใช้เวลา 51 ปี
เครื่องยนต์ทำลายล้าง
ปัญหาหลักที่ระบุโดยนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่วิเคราะห์การออกแบบจรวดทำลายล้างคือการได้รับปฏิสสารตามจำนวนที่ต้องการ จัดเก็บ และมุ่งความสนใจไปที่การไหลของอนุภาคไปในทิศทางที่ต้องการ แสดงให้เห็นว่าสถานะปัจจุบันของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไม่อนุญาตให้มีการสร้างโครงสร้างดังกล่าวในทางทฤษฎีด้วยซ้ำ
เครื่องยนต์แรมเจ็ทที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนระหว่างดวงดาว
องค์ประกอบหลักของมวลของจรวดสมัยใหม่คือมวลเชื้อเพลิงที่จรวดต้องการสำหรับการเร่งความเร็ว ถ้าเราสามารถใช้สภาพแวดล้อมรอบๆ จรวดเป็นของไหลและเชื้อเพลิงได้ เราก็จะสามารถลดมวลของจรวดลงได้อย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงทำให้มีความเร็วสูงได้
เรือรุ่น
การเดินทางระหว่างดวงดาวยังเป็นไปได้โดยใช้ยานอวกาศที่ใช้แนวคิด "เรือรุ่น" (เช่น เช่น อาณานิคมของโอนีล) ในยานอวกาศดังกล่าว ชีวมณฑลแบบปิดจะถูกสร้างขึ้นและบำรุงรักษา ซึ่งสามารถรักษาและแพร่พันธุ์เองได้เป็นเวลาหลายพันปี การบินเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำและใช้เวลานานมากในระหว่างที่นักบินอวกาศหลายรุ่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้
แรงขับ FTL
หมายเหตุ
ดูสิ่งนี้ด้วย
แหล่งที่มา
- Kolesnikov Yu. V. คุณควรสร้างยานอวกาศ ม., 1990. 207 น. ไอ 5-08-000617-X.
- http://www.gazeta.ru/science/2008/01/30_a_2613225.shtml?4 การบรรยายเรื่องการบินระหว่างดวงดาว เรื่องความเร่ง 100 กม./วินาที ใกล้ดวงดาว
ในกาแล็กซีของเราเพียงแห่งเดียว ระยะห่างระหว่างระบบดาวก็กว้างใหญ่เกินจินตนาการ หากมนุษย์ต่างดาวจากนอกโลกมาเยือนโลกจริงๆ ระดับการพัฒนาทางเทคนิคของพวกเขาควรจะสูงกว่าระดับของเราบนโลกในปัจจุบันเป็นร้อยเท่า
ห่างออกไปหลายปีแสง
เพื่อระบุระยะห่างระหว่างดวงดาว นักดาราศาสตร์ได้แนะนำแนวคิดเรื่อง "ปีแสง" ความเร็วแสงเร็วที่สุดในจักรวาล: 300,000 กม./วินาที!
ความกว้างของกาแล็กซีของเราคือ 100,000 ปีแสง เพื่อครอบคลุมระยะทางอันกว้างใหญ่เช่นนี้ มนุษย์ต่างดาวจากดาวเคราะห์ดวงอื่นจำเป็นต้องสร้างยานอวกาศที่มีความเร็วเท่ากับหรือเกินกว่าความเร็วแสงด้วยซ้ำ
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าวัตถุไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้พวกเขาเชื่อว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะพัฒนาความเร็วเหนือเสียง แต่ในปี 1947 เครื่องบินรุ่น Bell X-1 ทำลายกำแพงเสียงได้สำเร็จ
บางทีในอนาคต เมื่อมนุษยชาติสะสมความรู้เกี่ยวกับกฎทางกายภาพของจักรวาลมากขึ้น มนุษย์โลกจะสามารถสร้างยานอวกาศที่จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงและเร็วยิ่งขึ้นไปอีก
การเดินทางที่ยิ่งใหญ่
แม้ว่ามนุษย์ต่างดาวจะสามารถเดินทางผ่านอวกาศด้วยความเร็วแสงได้ แต่การเดินทางดังกล่าวอาจใช้เวลานานหลายปี สำหรับคนโลกที่มีอายุขัยเฉลี่ยอยู่ที่ 80 ปี สิ่งนี้คงเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดก็มีวงจรชีวิตของตัวเอง ตัวอย่างเช่น ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา มีต้นสนบริสเทิลโคนที่มีอายุ 5,000 ปีแล้ว
ใครจะรู้ว่ามนุษย์ต่างดาวมีชีวิตอยู่ได้กี่ปี? อาจจะหลายพัน? เที่ยวบินระหว่างดวงดาวที่ยาวนานหลายร้อยปีจึงเป็นเรื่องปกติสำหรับพวกเขา
เส้นทางที่สั้นที่สุด
เป็นไปได้ว่ามนุษย์ต่างดาวพบทางลัดผ่านอวกาศ - "หลุม" แรงโน้มถ่วงหรือการบิดเบี้ยวของอวกาศที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง สถานที่ดังกล่าวในจักรวาลอาจกลายเป็นสะพานชนิดหนึ่งซึ่งเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างเทห์ฟากฟ้าซึ่งตั้งอยู่ที่ปลายด้านต่าง ๆ ของจักรวาล
หมวดหมู่
-
- . กล่าวอีกนัยหนึ่งดวงชะตาเป็นแผนภูมิโหราศาสตร์ที่วาดขึ้นโดยคำนึงถึงสถานที่และเวลาโดยคำนึงถึงตำแหน่งของดาวเคราะห์ที่สัมพันธ์กับขอบฟ้า ในการสร้างดวงชะตาแต่ละดวงจำเป็นต้องรู้เวลาและสถานที่เกิดของบุคคลอย่างแม่นยำสูงสุด สิ่งนี้จำเป็นเพื่อค้นหาว่าเทห์ฟากฟ้าตั้งอยู่อย่างไรในเวลาและสถานที่ที่กำหนด สุริยุปราคาในดวงชะตาเป็นภาพวงกลมแบ่งออกเป็น 12 ภาค (ราศี เมื่อหันไปใช้โหราศาสตร์เกี่ยวกับนาตาลคุณสามารถเข้าใจตัวเองและผู้อื่นได้ดีขึ้น ดวงชะตาเป็นเครื่องมือแห่งความรู้ในตนเอง ด้วยความช่วยเหลือคุณไม่เพียง สำรวจศักยภาพของตนเอง แต่ยังเข้าใจความสัมพันธ์กับผู้อื่นและแม้กระทั่งทำการตัดสินใจที่สำคัญ">ดวงชะตา73
- . ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา พวกเขาค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่เฉพาะเจาะจงและทำนายอนาคต คุณสามารถค้นหาอนาคตได้โดยใช้โดมิโน นี่เป็นหนึ่งในการทำนายดวงชะตาประเภทหนึ่งที่หายากมาก พวกเขาทำนายโชคชะตาโดยใช้ผงชาและกาแฟ จากฝ่ามือ และจากหนังสือการเปลี่ยนแปลงของจีน แต่ละวิธีมีจุดมุ่งหมายในการทำนายอนาคต หากคุณต้องการรู้ว่าอะไรรอคุณอยู่ในอนาคตอันใกล้นี้ให้เลือกคำทำนายที่คุณชอบที่สุด แต่จำไว้ว่า: เหตุการณ์ใดก็ตามที่คุณคาดการณ์ไว้ จงยอมรับว่าไม่ใช่เป็นความจริงที่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ แต่เป็นการเตือน การใช้การทำนายดวงชะตา คุณทำนายโชคชะตาของคุณได้ แต่ด้วยความพยายาม คุณสามารถเปลี่ยนแปลงมันได้">การทำนายดวงชะตา60
ในระหว่างกระบวนการเค้าโครง การลงทะเบียนหมายเลขและการพิมพ์ผิดในสูตรได้รับการแก้ไขแล้ว นำเสนอในรูปแบบตารางที่สามารถอ่านได้ ผู้คนต่างใฝ่ฝันที่จะบินผ่านอวกาศไปยังดาวดวงอื่น เดินทางไปยังโลกอื่น และพบกับสติปัญญาที่แปลกประหลาด นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์เขียนกระดาษกองโต พยายามจินตนาการว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไร พวกเขามีเทคนิคต่างๆ มากมายที่สามารถทำให้ความฝันเหล่านี้เป็นจริงได้ แต่สำหรับตอนนี้สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงจินตนาการ ลองจินตนาการว่าเที่ยวบินดังกล่าวอาจมีหน้าตาเป็นอย่างไรในความเป็นจริง จากที่กล่าวมาข้างต้นว่าจะไม่สามารถเบี่ยงเบนอนุภาคที่เข้ามาของตัวกลางระหว่างดวงดาวได้และยานอวกาศจะต้องยอมรับพวกมันด้วยร่างกายของมัน สิ่งนี้นำไปสู่ข้อกำหนดบางประการสำหรับการออกแบบยานอวกาศ: ด้านหน้าจะต้องมีหน้าจอ (เช่นในรูปแบบของฝาครอบทรงกรวย) ซึ่งจะปกป้องร่างกายหลักจากผลกระทบของอนุภาคจักรวาลและรังสี และด้านหลังหน้าจอควรมีหม้อน้ำที่ระบายความร้อนออกจากหน้าจอ (และในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นหน้าจอรอง) ซึ่งติดอยู่กับตัวหลักของยานอวกาศด้วยคานฉนวนความร้อน ความจำเป็นในการออกแบบดังกล่าวอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมที่ตกกระทบมีพลังงานจลน์สูง พวกมันจะเจาะลึกเข้าไปในหน้าจอและเมื่อชะลอตัวลงจะกระจายพลังงานนี้ไปในรูปของความร้อน เช่น ที่ความเร็วการบิน 0,75
c พลังงานของไฮโดรเจนโปรตอนจะอยู่ที่ประมาณ 500
MeV - ในหน่วยฟิสิกส์นิวเคลียร์ซึ่งสอดคล้องกับ 8·10 -11 J. มันจะเจาะทะลุตะแกรงได้ลึกหลายมิลลิเมตรและถ่ายโอนพลังงานนี้ไปสู่การสั่นสะเทือนของอะตอมของตะแกรง และอนุภาคดังกล่าวจะบินไปมา 2 10 10อะตอมและโมเลกุลไฮโดรเจนจำนวนเท่ากันต่อวินาทีต่อวินาที 1
ซม. 2 นั่นคือทุกวินาทีสำหรับ 1
จะมีการจัดเตรียมพื้นผิวหน้าจอขนาด 2 ซม 4.8
J พลังงานเปลี่ยนเป็นความร้อน แต่ปัญหาคือในอวกาศ ความร้อนนี้สามารถกำจัดออกได้โดยการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกสู่พื้นที่โดยรอบเท่านั้น (ไม่มีอากาศหรือน้ำในนั้น) ซึ่งหมายความว่าหน้าจอจะร้อนขึ้นจนกระทั่งรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความร้อนเท่ากับพลังงานที่มาจากอนุภาคที่ตกกระทบ การแผ่รังสีความร้อนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าโดยร่างกายถูกกำหนดโดยกฎของ Stefan-Boltzmann ตามพลังงานที่ปล่อยออกมาต่อวินาทีด้วย 1
พื้นผิวซม. 2 เท่ากัน คิว=สต 4
ที่ไหน ส=5.67·10 -12 J/cm 2 K 4 คือค่าคงที่ของ Stefan และ ต
- อุณหภูมิพื้นผิวของร่างกาย เงื่อนไขในการสร้างสมดุลจะเป็นดังนี้ สต 4 =Q
ที่ไหน ถาม
- ไฟเข้า คือ อุณหภูมิหน้าจอจะเป็น T=(คิว/วินาที) 1/4
. เมื่อแทนค่าที่สอดคล้องกันลงในสูตรนี้เราจะพบว่าหน้าจอจะร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง 959
โอ เค = 686
o C. เห็นได้ชัดว่าที่ความเร็วสูงอุณหภูมินี้จะสูงขึ้นอีก ซึ่งหมายความว่า หน้าจอไม่สามารถทำจากอลูมิเนียมได้ (จุดหลอมเหลวมีเพียงจุดหลอมเหลวเท่านั้น) 660
o C) และจำเป็นต้องหุ้มฉนวนความร้อนจากส่วนหลักของยานอวกาศ - ไม่เช่นนั้นห้องนั่งเล่นจะอุ่นจนไม่อาจยอมรับได้ และเพื่ออำนวยความสะดวกในการระบายความร้อนของหน้าจอจำเป็นต้องติดหม้อน้ำที่มีพื้นผิวรังสีขนาดใหญ่ (สามารถทำจากอลูมิเนียมได้) เช่นในรูปแบบของระบบเซลลูล่าร์ของซี่โครงตามยาวและตามขวางในขณะที่ซี่โครงตามขวาง จะทำหน้าที่เป็นฉากกั้นรองไปพร้อม ๆ กัน ปกป้องห้องนั่งเล่นจากเศษชิ้นส่วนและอนุภาครังสีเบรมสตราลุงที่ตกลงไปในฉาก ฯลฯ แต่การป้องกันจากอะตอมและโมเลกุลไม่ใช่ปัญหาหลักของการบินระหว่างดวงดาว นักดาราศาสตร์สังเกตการณ์การดูดกลืนแสงจากดวงดาวได้ระบุว่ามีฝุ่นจำนวนมากในอวกาศระหว่างดวงดาว อนุภาคดังกล่าวซึ่งกระจายและดูดซับแสงอย่างรุนแรงนั้นมีมิติ 0.1-1
ไมครอนและมวลของการสั่งซื้อ 10 -13
g และความเข้มข้นของพวกมันน้อยกว่าความเข้มข้นของอะตอมมากและมีค่าประมาณเท่ากับ ร=10 -12
1/ซม.3 พิจารณาจากความหนาแน่น ( 1
g/cm 3) และดัชนีการหักเหของแสง ( n=1.3
) ส่วนใหญ่เป็นก้อนหิมะที่ประกอบด้วยก๊าซจักรวาลแช่แข็ง (ไฮโดรเจน น้ำ มีเทน แอมโมเนีย) ที่มีส่วนผสมของคาร์บอนแข็งและอนุภาคโลหะ เห็นได้ชัดว่ามาจากนิวเคลียสของดาวหางที่มีองค์ประกอบเดียวกัน และแม้ว่าสิ่งเหล่านี้ควรจะเป็นรูปร่างที่ค่อนข้างหลวม แต่ด้วยความเร็วใกล้แสง พวกมันก็สามารถก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงได้ ดังที่เห็น พลังงานของร่างกายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อ v เข้าใกล้ความเร็วแสง c: ดังนั้น ด้วยความเร็ว 0.7
มีฝุ่นผงอยู่ด้วย ม.=10 -13 g มีพลังงานจลน์ 3.59
J (ดูตารางที่ 1) แล้วชนกับหน้าจอเทียบเท่ากับการระเบิดในนั้นประมาณ 1
มก. ของทีเอ็นที ด้วยความเร็ว 0.99
ฝุ่นผงนี้จะมีพลังงาน 54.7
J ซึ่งเทียบได้กับพลังงานของกระสุนที่ยิงจากปืนพกมาคารอฟ ( 80
เจ) ด้วยความเร็วดังกล่าว ปรากฎว่าทุกตารางเซนติเมตรของพื้นผิวหน้าจอถูกยิงอย่างต่อเนื่องด้วยกระสุน (และวัตถุระเบิด) ด้วยความถี่ 12
นัดต่อนาที เห็นได้ชัดว่าไม่มีหน้าจอใดที่จะทนทานต่อแสงดังกล่าวตลอดการเดินทางหลายปี ตารางที่ 1 อัตราส่วนพลังงาน การกำหนด: อีอาร์
- พลังงานจลน์ของโปรตอนใน MeV ถึง
- พลังงานจลน์ของสาร 1 กิโลกรัมในเจ ต
- ทีเอ็นทีเทียบเท่ากับกิโลกรัมในตันของทีเอ็นที ในการประเมินผลที่ตามมาของอนุภาคที่กระทบพื้นผิว คุณสามารถใช้สูตรที่เสนอโดย F. Whipple ผู้เชี่ยวชาญด้านปัญหาเหล่านี้ (หน้า 134) โดยขนาดของปล่องภูเขาไฟที่เกิดขึ้นจะเท่ากับ ที่ไหน ง
- ความหนาแน่นของสารกรอง ถาม
- ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน แต่ที่นี่ เราต้องจำไว้ว่าจริงๆ แล้วเราไม่รู้จริงๆ ว่าอนุภาคฝุ่นจะส่งผลต่อวัสดุหน้าจอด้วยความเร็วดังกล่าวอย่างไร สูตรนี้ใช้ได้กับความเร็วกระแทกต่ำ (ของลำดับ 50
กม./วินาที หรือน้อยกว่า) และที่ความเร็วใกล้แสงของการชน กระบวนการทางกายภาพของการกระแทกและการระเบิดควรดำเนินไปแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงและรุนแรงกว่ามาก มีเพียงผู้สันนิษฐานได้ว่าเนื่องจากผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพและความเฉื่อยขนาดใหญ่ของวัสดุเม็ดฝุ่น การระเบิดจะมุ่งลึกเข้าไปในตัวกรอง เช่นเดียวกับการระเบิดสะสม และจะนำไปสู่การก่อตัวของปล่องภูเขาไฟที่ลึกกว่ามาก สูตรที่ให้มาสะท้อนถึงความสัมพันธ์ของพลังงานโดยทั่วไป และเราถือว่าสูตรนี้เหมาะสำหรับการประเมินผลลัพธ์ของการกระแทกและสำหรับความเร็วใกล้แสง ง=0.00126· อี 1/3
เมตร ที่ โวลต์=0.1
คเราได้รับ อี=0.045
เจและ ง=0.00126·0.356=0.000448ม= 0.45
มม. จะพบได้ง่ายว่าหลังจากผ่านไปแล้ว 1
ปีแสงจอเอ็นเตอร์ไพรส์จะมาบรรจบกัน n=อาร์เอส=10 -12 ·9.46·10 17 =10 6จุดฝุ่นทุกๆ 2 ซม. และทุกๆ 500
อนุภาคฝุ่นจะขจัดชั้นหนึ่ง 0.448
หน้าจอมม. หลังจากนั้น 1
การเดินทางหลายปีแสง หน้าจอจะถูกลบตามความหนา 90
ซม. ตามมาว่าสำหรับการบินด้วยความเร็วเช่น Proxima Centauri (เฉพาะที่นั่น) หน้าจอควรมีความหนาประมาณ 5
เมตรและมวลประมาณ 2.25
พันตัน ที่ความเร็วสูงสถานการณ์จะยิ่งแย่ลงไปอีก: ตารางที่ 2 ความหนา เอ็กซ์
ไทเทเนียมลบได้ 1
การเดินทางปีแสง ดังจะเห็นได้ว่าเมื่อไร. วี/ซี
>0.1
หน้าจอจะต้องมีความหนาที่ยอมรับไม่ได้ (หลายสิบหลายร้อยเมตร) และมวล (หลายแสนตัน) ที่จริงแล้วยานอวกาศจะประกอบด้วยหน้าจอและเชื้อเพลิงเป็นหลักซึ่งจะต้องใช้หลายล้านตัน เนื่องจากสถานการณ์เหล่านี้ เที่ยวบินด้วยความเร็วดังกล่าวจึงเป็นไปไม่ได้ ผลกระทบจากการเสียดสีของฝุ่นคอสมิกที่พิจารณาแล้วไม่ได้ทำให้ขอบเขตการกระแทกทั้งหมดที่ยานอวกาศจะต้องเผชิญระหว่างการบินระหว่างดวงดาวหมดไป เห็นได้ชัดว่าในอวกาศระหว่างดาวไม่เพียงมีเมล็ดฝุ่นเท่านั้น แต่ยังมีวัตถุที่มีขนาดและมวลอื่นด้วย แต่นักดาราศาสตร์ไม่สามารถสังเกตพวกมันได้โดยตรงเนื่องจากแม้ว่าขนาดของพวกมันจะใหญ่กว่า แต่พวกมันเองก็เล็กกว่า ดังนั้นพวกมันจึงไม่ทำ มีส่วนช่วยในการดูดกลืนแสงดาวอย่างเห็นได้ชัด (เม็ดฝุ่นที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้มีขนาดตามลำดับความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น จึงดูดซับและกระจายแสงอย่างรุนแรง และมีเป็นจำนวนมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมนักดาราศาสตร์จึงสังเกตพวกมันเป็นหลัก) . ฉ( ม)=Ф(1)/ ม 1.1
ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับปัญหานี้ได้มาจากการตรวจวัดหลุมอุกกาบาตขนาดเล็กที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวยานอวกาศ (หน้า 195) พวกเขาก็ให้เช่นกัน เค=1.1
ในช่วงมวลตั้งแต่ 10 -6
ก่อน 10 5
d. สำหรับมวลที่น้อยกว่า ยังคงให้สันนิษฐานว่าการกระจายนี้มีไว้สำหรับพวกมันเช่นกัน สำหรับขนาดของฟลักซ์ของอนุภาคจะมีมวลมากกว่า 1
การวัดที่แตกต่างกันจะให้ค่า 10 -15
1) 2·10 -14 1/m 2 s และเนื่องจากขนาดของการไหลสัมพันธ์กับความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของร่างกายโดยความสัมพันธ์ Ф=รถบ้าน
แล้วจากตรงนี้เราจะพบว่าความเข้มข้นในอวกาศของวัตถุที่มีมวลมากกว่านั้น ม
จะได้รับจากสูตร ร( ม)=ร 1 /ม 1.1
พารามิเตอร์อยู่ที่ไหน ร 1
สามารถหาได้โดยการนำความเร็วเฉลี่ยของอนุภาคดาวตกประปรายมาเป็น โวลต์=15
km/s (ดังที่เห็นได้จากการวัดของ P. Millman) จากนั้น r 1 =Ф(1)/vปรากฎว่าโดยเฉลี่ยเท่ากัน 5·10 -25 1/ซม.3. บรรณานุกรม 1. โนวิคอฟ ไอ.ดี. ทฤษฎีสัมพัทธภาพและการบินระหว่างดวงดาว - อ.: ความรู้, 2503
อีวาน อเล็กซานโดรวิช คอร์ซนิคอฟ
ความเป็นจริงของการบินระหว่างดวงดาว
ระยะห่างระหว่างดวงดาวต่างๆ นั้นมากจนแสงจากดาวดวงหนึ่งไปยังอีกดวงหนึ่งเดินทางได้หลายปี และมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก กับ
=299 793 458
นางสาว. ในการวัดระยะทางเหล่านี้ นักดาราศาสตร์ใช้หน่วยพิเศษ - ปีแสง ซึ่งเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางเข้าไป 1
ปี: 1
เซนต์. ปี = 9.46 10 15เมตร (ประมาณนี้ 600
เท่าของขนาดระบบสุริยะ) นักดาราศาสตร์ได้คำนวณว่าในทรงกลมที่มีรัศมี 21.2
มีปีแสงรอบดวงอาทิตย์ 100
รวมดาวไว้ใน 72
ระบบดาวฤกษ์ (ระบบคู่, ระบบสามดวง ฯลฯ ของดาวฤกษ์ใกล้เคียง) จากตรงนี้จะพบว่าโดยเฉลี่ยแล้วจะมีปริมาตรของพื้นที่ต่อระบบดาวหนึ่งดวง 539
ลูกบาศก์ปีแสง และระยะห่างเฉลี่ยระหว่างระบบดาวฤกษ์มีค่าประมาณ 8.13
ปีแสง. ระยะทางจริงอาจน้อยกว่านี้ เช่น พร็อกซิมา เซนทอรี ไปยังดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด 4.35
เซนต์. l แต่ไม่ว่าในกรณีใด การบินระหว่างดวงดาวจะต้องครอบคลุมระยะทางอย่างน้อยหลายปีแสง ซึ่งหมายความว่าความเร็วของยานอวกาศจะต้องไม่ต่ำกว่า 0.1
c - จากนั้นการบินจะใช้เวลาหลายสิบปีและนักบินอวกาศรุ่นหนึ่งสามารถดำเนินการได้
ดังนั้นความเร็วของยานอวกาศควรจะมากกว่านี้ 30 000
กม./วินาที สำหรับเทคโนโลยีทางโลก สิ่งนี้ยังคงเป็นคุณค่าที่ไม่สามารถบรรลุได้ - เราแทบไม่เชี่ยวชาญความเร็วที่ต่ำกว่าพันเท่าเลย แต่สมมติว่าปัญหาทางเทคนิคทั้งหมดได้รับการแก้ไขแล้ว และยานอวกาศของเรามีเครื่องยนต์ (โฟตอนหรืออื่น ๆ ) ที่สามารถเร่งความเร็วยานอวกาศได้ เราไม่สนใจรายละเอียดของโครงสร้างและการทำงานของมัน มีเพียงกรณีเดียวเท่านั้นที่สำคัญสำหรับเราที่นี่: วิทยาศาสตร์สมัยใหม่รู้เพียงวิธีเดียวในการเร่งความเร็วในอวกาศ - การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งเป็นไปตามการปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ของระบบของร่างกาย และสิ่งสำคัญที่นี่คือด้วยการเคลื่อนไหวดังกล่าว ยานอวกาศ (และวัตถุอื่น ๆ ) เคลื่อนที่ไปในอวกาศ โดยมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกับทุกสิ่งที่อยู่ในนั้น
ในจินตนาการของพวกเขา นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ได้คิดค้น "การกระโดดไฮเปอร์สเปซ" และ "การเปลี่ยนสเปซ" ต่างๆ จากจุดหนึ่งในอวกาศไปยังอีกจุดหนึ่ง โดยข้ามพื้นที่ตรงกลางของอวกาศ แต่ทั้งหมดนี้ตามแนวคิดของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ไม่มีโอกาส ของการได้รับรู้ตามความเป็นจริง วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้กำหนดไว้อย่างมั่นคงว่าในธรรมชาติเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์บางประการ: กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมพลังงานประจุ ฯลฯ และด้วยการ "กระโดดข้ามอวกาศ" ปรากฎว่าในบางพื้นที่ของอวกาศพลังงานโมเมนตัมและ ภาระของร่างกายก็หายไปนั่นคือกฎหมายเหล่านี้ไม่ได้บังคับใช้ จากมุมมองของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ หมายความว่ากระบวนการดังกล่าวไม่สามารถดำเนินการได้ และสิ่งสำคัญคือยังไม่ชัดเจนว่ามันคืออะไร มันคือ "ไฮเปอร์สเปซ" หรือ "สเปซย่อย" ซึ่งครั้งหนึ่งร่างกายหยุดมีปฏิสัมพันธ์กับร่างกายในอวกาศจริง ในโลกแห่งความเป็นจริง มีเพียงสิ่งที่แสดงออกมาเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุอื่น (อันที่จริง อวกาศคือความสัมพันธ์ของวัตถุที่มีอยู่) และนั่นหมายความว่าร่างกายดังกล่าวจะหยุดดำรงอยู่จริง - พร้อมกับผลที่ตามมาทั้งหมด ดังนั้นทั้งหมดเหล่านี้จึงเป็นจินตนาการที่ไร้ผลซึ่งไม่สามารถเป็นประเด็นถกเถียงอย่างจริงจังได้
สมมติว่าเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีอยู่เร่งความเร็วยานอวกาศให้มีความเร็วต่ำกว่าแสงที่เราต้องการ และด้วยความเร็วเท่านี้ มันจึงเคลื่อนที่ไปในอวกาศจากดาวดวงหนึ่งไปยังอีกดวงหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ (, ) กล่าวถึงแง่มุมบางประการของการบินดังกล่าวมานานแล้ว แต่ส่วนใหญ่จะพิจารณาถึงผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพต่างๆ ของการเคลื่อนไหวดังกล่าว โดยไม่ให้ความสนใจกับแง่มุมสำคัญอื่นๆ ของการบินระหว่างดวงดาว แต่ความจริงก็คือว่าอวกาศรอบนอกไม่ใช่ความว่างเปล่าสัมบูรณ์ แต่เป็นสื่อทางกายภาพ ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าสื่อระหว่างดวงดาว ประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล ฝุ่นละออง และวัตถุทางกายภาพอื่นๆ และยานอวกาศจะต้องโต้ตอบทางกายภาพกับวัตถุเหล่านี้ทั้งหมดซึ่งจะกลายเป็นปัญหาเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วดังกล่าว ลองดูปัญหานี้โดยละเอียด
นักดาราศาสตร์สังเกตการปล่อยคลื่นวิทยุจากสภาพแวดล้อมของจักรวาลและการเคลื่อนที่ของแสงผ่านมันพบว่ามีอะตอมและโมเลกุลของก๊าซในอวกาศซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน เอ็น
,โมเลกุลไฮโดรเจน เอช 2
(มีจำนวนประมาณเท่าๆ กันกับอะตอม เอ็น
) อะตอมฮีเลียม ไม่
(พวกเขาเข้า 6
น้อยกว่าอะตอมเท่าตัว เอ็น
) และอะตอมของธาตุอื่นๆ (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน C ออกซิเจน เกี่ยวกับ
และไนโตรเจน เอ็น
) ซึ่งมียอดรวมประมาณ 1
% ของอะตอมทั้งหมด แม้แต่โมเลกุลที่ซับซ้อนเช่น CO 2, CH 4, HCN, H 2 O, NH 3, HCOOH
และอื่น ๆ แต่ในปริมาณเล็กน้อย (มีน้อยกว่าอะตอมหลายพันล้านเท่า) เอ็น
). ความเข้มข้นของก๊าซระหว่างดาวมีน้อยมากและเป็นค่าเฉลี่ย (อยู่ห่างจากเมฆก๊าซและฝุ่น) 0,5-0,7
อะตอมต่อ 1
ซม. 3
เห็นได้ชัดว่าเมื่อยานอวกาศเคลื่อนที่ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ ก๊าซระหว่างดาวนี้จะออกแรงต้านทาน ทำให้ยานอวกาศช้าลงและทำลายเปลือกของมัน ดังนั้นจึงเสนอให้เปลี่ยนอันตรายให้เป็นประโยชน์และสร้างเครื่องยนต์ ramjet ซึ่งรวบรวมก๊าซระหว่างดวงดาว (และเปิดอยู่) 94
% ประกอบด้วยไฮโดรเจน) และการทำลายล้างมันด้วยปริมาณสำรองปฏิสสารบนเรือ จึงจะได้รับพลังงานสำหรับการเคลื่อนที่ของยานอวกาศ ตามโครงการของผู้เขียน ด้านหน้ายานอวกาศควรมีแหล่งกำเนิดไอออไนซ์ (สร้างอิเล็กตรอนหรือลำแสงโฟตอนที่ทำให้อะตอมที่เข้ามาแตกตัวเป็นไอออน) และขดลวดแม่เหล็กที่เน้นโปรตอนที่เกิดขึ้นไปยังแกนของยานอวกาศโดยที่พวกมันอยู่ ใช้เพื่อสร้างกระแสโฟโตนิกเจ็ต
น่าเสียดายที่เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิด ปรากฎว่าโครงการนี้ไม่สามารถทำได้ ประการแรก ลำแสงไอออไนซ์ไม่สามารถเป็นอิเล็กตรอนได้ (ดังที่ผู้เขียนยืนยัน) ด้วยเหตุผลง่ายๆ ที่ว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากยานอวกาศจะมีประจุเป็นประจุบวก และไม่ช้าก็เร็วสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุนี้จะขัดขวางการทำงานของ ระบบของยานอวกาศ หากคุณใช้ลำแสงโฟตอน (อย่างไรก็ตาม สำหรับลำแสงอิเล็กตรอน) สสารจะลงมาที่ภาพตัดขวางขนาดเล็กสำหรับโฟโตอิออนของอะตอม ปัญหาคือความน่าจะเป็นที่อะตอมจะถูกไอออนไนซ์ด้วยโฟตอนมีน้อยมาก (ดังนั้นอากาศจึงไม่แตกตัวเป็นไอออนด้วยลำแสงเลเซอร์อันทรงพลัง) มันถูกแสดงเชิงปริมาณโดยส่วนตัดขวางของไอออไนซ์ ซึ่งเท่ากับตัวเลขในอัตราส่วนของจำนวนอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนต่อความหนาแน่นของโฟตอนฟลักซ์ (จำนวนโฟตอนที่ตกกระทบต่อ 1
ซม. 2 ต่อวินาที) โฟโตไรเซชันของอะตอมไฮโดรเจนเริ่มต้นที่พลังงานโฟตอน 13.6
อิเล็กตรอนโวลต์= 2.18·10 -18เจ (ความยาวคลื่น 91.2
นาโนเมตร) และที่พลังงานนี้ ส่วนตัดขวางของโฟโตอิออนจะเป็นค่าสูงสุดและเท่ากับ 6.3·10 -18ซม. 2 (หน้า 410) ซึ่งหมายความว่าในการแตกตัวเป็นไอออนอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมนั้นต้องใช้เวลาโดยเฉลี่ย 1.6 10 17โฟตอนต่อซม. 2 ต่อวินาที ดังนั้นพลังของลำแสงไอออไนซ์จะต้องมีขนาดมหึมา: หากยานอวกาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว โวลต์
แล้วสำหรับ 1
สักครู่ 1
พื้นผิวของมันบินได้ 2 ซม รถบ้าน
อะตอมชนกันที่ไหน ร
- ความเข้มข้นของอะตอม ซึ่งในกรณีของเราคือการเคลื่อนที่ใกล้แสงจะมีลำดับความสำคัญ รถบ้าน=0.7·3·10 10 =2·10 10อะตอมต่อวินาที 1
ซม. 2 ซึ่งหมายความว่าฟลักซ์ของโฟตอนไอออไนซ์จะต้องไม่น้อยไปกว่านี้ n= 2·10 10 / 6.3·10 -18 =3·10 27 1/ซม. 2 วิ พลังงานที่พัดพาโดยกระแสโฟตอนดังกล่าวจะเท่ากับ จ=2.18·10 -18 ·3·10 27 =6.5·10 9เจ/ซม. 2 วิ
นอกจากนี้นอกจากอะตอมไฮโดรเจนแล้ว ยังมีโมเลกุลจำนวนเท่ากันที่จะบินเข้าไปในยานอวกาศด้วย เอช 2
และไอออไนเซชันเกิดขึ้นที่พลังงานโฟตอน 15.4
eV (ความยาวคลื่น 80.4
นาโนเมตร) ซึ่งจะต้องใช้กำลังการไหลเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า และกำลังการไหลทั้งหมดควรเป็น จ=1.3·10 10เจ/ซม2. เพื่อการเปรียบเทียบ เราสามารถชี้ให้เห็นว่าฟลักซ์ของพลังงานโฟตอนบนพื้นผิวดวงอาทิตย์มีค่าเท่ากับ 6.2 10 3 J/cm 2 วินาที นั่นคือ ยานอวกาศควรจะส่องสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 2 ล้านเท่า
เนื่องจากพลังงานและโมเมนตัมของโฟตอนมีความสัมพันธ์กัน อี=อาร์เอส
จากนั้นกระแสโฟตอนนี้จะมีโมเมนตัม р=еS/с
ที่ไหน ส
- พื้นที่รับมวล (ประมาณ 1000
ม. 2) ซึ่งจะเป็น 1.3 10 10 10 7 / 3 10 8 =4.3 10 8 Kg·m/s และแรงกระตุ้นนี้พุ่งเข้าหาความเร็วและทำให้ยานอวกาศช้าลง ในความเป็นจริงปรากฎว่ามีเครื่องยนต์โฟตอนอยู่ด้านหน้ายานอวกาศและผลักมันไปในทิศทางตรงกันข้าม - เห็นได้ชัดว่าการผลักดึงดังกล่าวจะไม่บินไปไกล
ดังนั้นการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคที่ตกกระทบจึงมีราคาแพงเกินไป และวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่ทราบวิธีอื่นใดในการรวมก๊าซระหว่างดาวเข้าด้วยกัน แต่แม้ว่าจะพบวิธีการดังกล่าว เครื่องยนต์แรมเจ็ทก็ยังไม่สามารถพิสูจน์ตัวเองได้: Zenger ยังแสดงให้เห็น (หน้า 112) ว่าปริมาณแรงขับของเครื่องยนต์แรมเจ็ทโฟโตนิกไอพ่นนั้นมีน้อยมาก และไม่สามารถใช้เร่งความเร็วจรวดด้วยความเร็วสูงได้ การเร่งความเร็ว แท้จริงแล้ว การไหลเข้าของมวลของอนุภาคที่ตกกระทบ (ส่วนใหญ่เป็นอะตอมและโมเลกุลของไฮโดรเจน) จะเท่ากับ dm=3m p Srv=3 1.67 10 -27 10 7 2 10 10 =10 -9กิโลกรัม/วินาที เมื่อทำลายล้าง มวลนี้จะปลดปล่อยออกมาสูงสุด W=mc 2 = 9 10 7 J/s และหากพลังงานทั้งหมดนี้ถูกใช้ไปในการก่อตัวของกระแสโฟตอนเจ็ต โมเมนตัมของยานอวกาศต่อวินาทีจะเพิ่มขึ้น dr=W/ค=9·10 7 /3·10 8 =0.3 Kg m/s ซึ่งสอดคล้องกับแรงผลักดันของ 0.3
นิวตัน. ด้วยแรงที่ใกล้เคียงกันหนูตัวเล็กกดลงบนพื้นและปรากฎว่าภูเขาให้กำเนิดหนู ดังนั้นการออกแบบเครื่องยนต์แรมเจ็ตสำหรับเที่ยวบินระหว่างดวงดาวจึงไม่สมเหตุสมผล
ด้วยความเร็วดังกล่าว ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพเริ่มแสดงออกมาอย่างแรง และพลังงานจลน์ของร่างกายในภูมิภาคสัมพัทธภาพถูกกำหนดโดยการแสดงออก
วี/ซี
1/(1-v 2 /c 2) 1/2
อีพี
เค
ต
0.1
1.005
4.73 4.53 10 14 1.09 10 5
0.2
1.020
19.35 1.85 10 15 4.45 10 5
0.3
1.048
45.31 4.34 10 15 1.04 10 6
0.4
1.091
85.47 8.19 10 15 1.97 10 6
0.5
1.155
145.2 1.39 10 16 3.34 10 6
0.6
1.25
234.6 2.25 10 16 5.40 10 6
0.7
1.40
375.6 3.59 10 16 8.65 10 6
0.8
1.667
625.6 5.99 10 16 1.44 10 7
0.9
2.294
1214 1.16 10 17 2.79 10 7
0.99
7.089
5713 5.47 10 17 1.31 10 8
0.999
22.37
20049 1.92 10 18 4.62 10 8
เห็นได้ชัดว่าวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับหน้าจอคือไทเทเนียม (เนื่องจากมีความหนาแน่นและลักษณะทางกายภาพต่ำ) ง=4.5
กรัม/ซม.3 และ ถาม=315
KJ/Kg ซึ่งให้
. . .
วี/ซี
อี
งมม
เอ็กซ์ม
0.1
0.045
0.448
0.9
0.2
0.185
0.718
3.66
0.3
0.434
0.955
9.01
0.4
0.818
1.178
16.4
0.5
1.39
1.41
27.6
แต่เราสามารถเข้าใจวัตถุในห้วงอวกาศได้จากวัตถุที่เราสังเกตเห็นในระบบสุริยะ รวมถึงใกล้โลกด้วย ดังที่การตรวจวัดแสดงให้เห็น ระบบสุริยะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับดาวฤกษ์ข้างเคียงประมาณในทิศทางของเวกาด้วยความเร็ว 15.5
กม./วินาที ซึ่งหมายความว่าทุก ๆ วินาทีมันจะกวาดล้างปริมาตรอวกาศใหม่ ๆ มากขึ้นเรื่อย ๆ พร้อมกับสิ่งที่อยู่ภายใน แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกสิ่งที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์จะมาจากภายนอก วัตถุจำนวนมากเดิมเป็นองค์ประกอบของระบบสุริยะ (ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ฝนดาวตกจำนวนมาก) แต่นักดาราศาสตร์ได้สังเกตการณ์มากกว่าหนึ่งครั้ง เช่น การบินของดาวหางบางดวงที่มาจากอวกาศระหว่างดวงดาวและบินกลับไปที่นั่น ซึ่งหมายความว่ามีวัตถุขนาดใหญ่มากอยู่ที่นั่น (หนักหลายล้านล้านตัน) แต่พวกมันหายากมาก เห็นได้ชัดว่าวัตถุที่มีมวลเกือบทุกมวลสามารถมาบรรจบกันที่นั่นได้ แต่มีความน่าจะเป็นต่างกัน และเพื่อที่จะประมาณความน่าจะเป็นที่จะพบกับวัตถุต่างๆ ในอวกาศระหว่างดวงดาว เราจำเป็นต้องค้นหาการกระจายตัวของวัตถุเหล่านั้นด้วยมวล
ก่อนอื่น คุณต้องรู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับวัตถุต่างๆ เมื่อพวกมันอยู่ในระบบสุริยะ คำถามนี้ได้รับการศึกษาอย่างดีจากนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และพวกเขาพบว่าอายุขัยของวัตถุที่มีขนาดไม่ใหญ่มากในระบบสุริยะนั้นมีจำกัดมาก ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็กและฝุ่นละอองที่มีมวลน้อยกว่า 10 -12
g ถูกผลักออกจากระบบสุริยะโดยกระแสแสงและโปรตอนจากดวงอาทิตย์ (ดังที่เห็นได้ที่หางของดาวหาง) สำหรับอนุภาคขนาดใหญ่ ผลลัพธ์จะตรงกันข้าม โดยเป็นผลจากสิ่งที่เรียกว่าปรากฏการณ์พอยน์ทิง-โรเบิร์ตสัน พวกมันตกเข้าหาดวงอาทิตย์ และค่อยๆ เคลื่อนตัวลงมาหาดวงอาทิตย์ในลักษณะก้นหอยในช่วงเวลาประมาณหลายพันปี
ซึ่งหมายความว่าอนุภาคประปรายและอุกกาบาตขนาดเล็กที่พบในระบบสุริยะ (ไม่เกี่ยวข้องกับฝนดาวตกของมันเอง) เข้ามาจากอวกาศโดยรอบ เนื่องจากอนุภาคประเภทนี้หายไปนานแล้ว ดังนั้นการพึ่งพาอาศัยกันที่ต้องการจึงสามารถพบได้จากการสังเกตอนุภาคประปรายในระบบสุริยะนั่นเอง การสังเกตดังกล่าวดำเนินการมาเป็นเวลานานและนักวิจัยได้ข้อสรุป (,) ว่ากฎการกระจายตัวของจักรวาลตามมวลมีรูปแบบ ยังไม่มีข้อความ(ม)=ยังไม่มีข้อความ 0 /ม ผม
การวัดโดยตรงสำหรับอุกกาบาตประปรายในช่วงมวลตั้งแต่ 10 -3
ก่อน 10 2
g (หน้า 127) คือค่าความหนาแน่นฟลักซ์ของอุกกาบาตที่มีมวลมากกว่า ม
การติดกรัม
จากการกระจายตัวที่เกิดขึ้น เราจะพบว่าความเข้มข้นของอนุภาคที่มีมวลมากกว่า 0.1
g โดยเฉลี่ยเท่ากับ ร(0.1)=ร 1· (10) · 1.1=6.29 · 10 -24 1/ซม.3 ซึ่งหมายความว่าระหว่างทางไป 1
ยานอวกาศจะพบกับปีแสงที่ 1
ซม. 2 พื้นผิว n=อาร์เอส=5.9·10 -6อนุภาคดังกล่าวที่มีพื้นที่รวม ส=100
ม.2 = 10 6
ซม. 2 จะไม่น้อยไปกว่านี้ 5
อนุภาคจะมีมวลมากขึ้น 0.1
g เหนือส่วนตัดขวางทั้งหมดของยานอวกาศ และแต่ละอนุภาคดังกล่าว โวลต์=0.1
c มีพลังงานมากขึ้น 4.53 10 10 J ซึ่งเทียบเท่ากับการระเบิดสะสม 11
ตันของทีเอ็นที แม้ว่าหน้าจอจะทนต่อสิ่งนี้ได้ แต่สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไปคือ: เนื่องจากอนุภาคไม่น่าจะชนตรงกลางหน้าจอพอดี ดังนั้นในขณะที่เกิดการระเบิด แรงหนึ่งจะปรากฏขึ้นเพื่อเปลี่ยนยานอวกาศรอบจุดศูนย์กลางมวลของมัน . ประการแรก มันจะเปลี่ยนทิศทางการบินเล็กน้อย และประการที่สอง มันจะหมุนยานอวกาศ โดยเผยให้เห็นด้านข้างของมันต่อการไหลของอนุภาคที่กำลังจะมาถึง และยานอวกาศจะถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ อย่างรวดเร็วและหากมีปฏิสสารสำรองอยู่บนเรือ ทุกอย่างจะจบลงด้วยการระเบิดทำลายล้างต่อเนื่องกัน (หรือการระเบิดครั้งใหญ่หนึ่งครั้ง)
ผู้เขียนบางคนแสดงความหวังว่าจะสามารถหลบเลี่ยงอุกกาบาตที่เป็นอันตรายได้ มาดูกันว่าความเร็วใต้แสงจะเป็นอย่างไร โวลต์=0.1
ค. น้ำหนักอุกกาบาต 0.1
g มีขนาดประมาณ. 2
มิลลิเมตร และเทียบเท่าพลังงาน 10.9
ตันของทีเอ็นที การชนยานอวกาศจะส่งผลให้เกิดการระเบิดร้ายแรง และคุณจะต้องหลบมัน สมมติว่าเรดาร์ของยานอวกาศสามารถตรวจจับอุกกาบาตดังกล่าวได้ในระยะไกล เอ็กซ์=1000
กม. - แม้ว่าจะไม่ชัดเจนว่าจะทำอย่างไร แต่ในอีกด้านหนึ่งเรดาร์จะต้องอยู่ด้านหน้าหน้าจอเพื่อใช้งานฟังก์ชั่นและในทางกลับกันอยู่ด้านหลังหน้าจอเพื่อไม่ให้ถูกทำลาย โดยการไหลของอนุภาคที่เข้ามา
แต่สมมุติว่าทันเวลา เสื้อ = x/v = 0.03
วินาทีที่ยานอวกาศจะต้องตอบสนองและเบี่ยงเบนไปจากระยะไกล ที่= 5
m (นับเส้นผ่านศูนย์กลางของยานอวกาศ 10
เมตร) ซึ่งหมายความว่าจะต้องได้รับความเร็วในทิศทางตามขวาง คุณ=y/t
- อีกครั้งเมื่อเวลาผ่านไป ที
นั่นคือความเร่งของมันจะต้องไม่น้อย ก=ป/ที 2
= 150
เมตร/วินาที 2 . นี่คือความเร่งเข้า 15
มากกว่าปกติหลายเท่า และไม่มีลูกเรือคนใดและเครื่องมือต่างๆ มากมายของยานอวกาศที่จะทนต่อมันได้ และถ้ามวลของยานอวกาศประมาณนั้น 50 000
ตันก็ต้องใช้กำลัง ฟ= เช้า= 7.5 10 9นิวตัน แรงดังกล่าวในช่วงเวลาหนึ่งในพันของวินาทีสามารถรับได้โดยการสร้างการระเบิดอันทรงพลังบนยานอวกาศเท่านั้น: ด้วยการระเบิดทางเคมีจะได้รับแรงกดดันตามลำดับความสำคัญ 10 5
บรรยากาศ= 10 10
นิวตัน/ม2 และมันจะสามารถหมุนยานอวกาศไปด้านข้างได้ นั่นก็คือ เพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิด คุณจะต้องระเบิดยานอวกาศ...
ดังนั้นแม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะเร่งความเร็วยานอวกาศให้มีความเร็วต่ำกว่าแสง แต่มันก็จะไม่บรรลุเป้าหมายสุดท้าย - จะมีอุปสรรคมากเกินไประหว่างทาง ดังนั้นการบินระหว่างดวงดาวสามารถทำได้ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่ามากเท่านั้นตามลำดับ 0.01
วินาทีหรือน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่าการล่าอาณานิคมของโลกอื่นสามารถเกิดขึ้นได้ช้า เนื่องจากแต่ละเที่ยวบินจะใช้เวลาหลายร้อยหลายพันปี และด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องส่งอาณานิคมจำนวนมากไปยังดาวดวงอื่น ซึ่งสามารถดำรงอยู่และพัฒนาได้อย่างอิสระ ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่ทำจากไฮโดรเจนแช่แข็งอาจเหมาะสมกับจุดประสงค์ดังกล่าว โดยสามารถสร้างเมืองที่มีขนาดเหมาะสมไว้ภายในนั้น ซึ่งนักบินอวกาศอาศัยอยู่ และวัสดุดาวเคราะห์น้อยเองก็จะถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าและเครื่องยนต์เทอร์โมนิวเคลียร์ วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่สามารถเสนอวิธีอื่นในการสำรวจห้วงอวกาศได้
มีด้านบวกเพียงด้านเดียวในทั้งหมดนี้: การรุกรานของฝูงเอเลี่ยนที่ก้าวร้าวไม่ได้คุกคามโลก - นี่เป็นเรื่องที่ซับซ้อนเกินไป แต่อีกด้านหนึ่งของเหรียญก็คือ เป็นไปไม่ได้ที่จะไปยังโลกที่มี “พี่น้องในใจ” ภายในอีกไม่กี่หมื่นปีข้างหน้า ดังนั้น วิธีที่เร็วที่สุดในการตรวจจับมนุษย์ต่างดาวคือการสร้างการสื่อสารโดยใช้สัญญาณวิทยุหรือสัญญาณอื่นๆ
__________________________________________________
[สารบัญ]
2. เพเรลแมน อาร์.จี. เป้าหมายและวิธีการสำรวจอวกาศ - อ.: Nauka, 2510
3. เพเรลแมน อาร์.จี. เครื่องยนต์ของเรือกาแล็กซี่ - ม.: เอ็ด สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต 2505
4. Burdakov V.P. , Danilov Yu.I. ทรัพยากรภายนอกและอวกาศ - M.: Atomizdat, 1976
5. Zenger E. เกี่ยวกับกลไกของจรวดโฟตอน - M.: ed. วรรณคดีต่างประเทศ พ.ศ. 2501
6. ซาคิรอฟ ยูเอ็น กลศาสตร์ของการบินในอวกาศเชิงสัมพัทธภาพ - อ.: Nauka, 1984
7. อัลเลน เค.ดับบลิว. ปริมาณทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ - อ.: มีร์, 2520
8. มาร์ตินอฟ ดี.ยา. หลักสูตรฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั่วไป - M.: Nauka, 1971
9. ปริมาณทางกายภาพ (คู่มือ) - M.: Energoatomizdat, 1991
10. Burdakov V.P. , Siegel F.Yu. รากฐานทางกายภาพของอวกาศ (ฟิสิกส์อวกาศ) - M.: Atomizdat, 1974
11. Spitzer L. ช่องว่างระหว่างดวงดาว - M.: Mir, 1986
12. เลเบดิเนตส์ วี.เอ็ม. ละอองลอยในบรรยากาศชั้นบนและฝุ่นจักรวาล - L.: Gidrometeoizdat, 1981
13. บาบาจานอฟ พี.บี. อุกกาบาตและการสังเกต - M.: Nauka, 1987
14. อาคิชิน เอ.ไอ., โนวิคอฟ แอล.เอส. ผลกระทบของสิ่งแวดล้อมต่อวัสดุยานอวกาศ - อ.: ความรู้, 1983
ปรับให้เหมาะสมสำหรับ Internet Explorer 1024X768
ขนาดตัวอักษรขนาดกลาง
ออกแบบโดย A Semenov
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
||
การเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นไปได้หรือไม่?
ในระดับความลึกอันไม่มีที่สิ้นสุดของอวกาศ ห่างออกไปหลายล้านล้านไมล์ ไกลเกินกว่าดาวเคราะห์ชั้นนอกสุดของระบบสุริยะ ดวงดาวต่างส่องแสง มีให้เลือกหลากหลาย: แดง, เหลือง, ส้ม, น้ำเงิน, ขาว นักดาราศาสตร์มั่นใจว่าอย่างน้อยดาวเหล่านี้บางดวงก็ให้ความร้อนแก่ดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ แต่ค่อนข้างเป็นไปได้ที่ในอนาคตเราจะได้เห็นการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกหลายสิบดวงแรก และจากนั้นก็มีดาวเคราะห์คล้ายโลกอีกหลายร้อยดวง บางทีอาจมีน้ำสำรองหรือมีสัญญาณของสิ่งมีชีวิตด้วยซ้ำ
จากระยะไกล นักดาราศาสตร์พยายามศึกษาดาวเคราะห์เหล่านี้และพิจารณาคุณสมบัติพื้นฐานของพวกมัน แต่วิธีเดียวที่จะศึกษารายละเอียดทั้งหมดอย่างถี่ถ้วนคือการส่งยานอวกาศ ก่อนที่สถานีอวกาศจะเดินทางสู่อวกาศ เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ บางคนเชื่อว่าดาวศุกร์มีมหาสมุทร และดาวอังคารมีคลอง และไม่มีใครรู้อะไรเกี่ยวกับโลกอันห่างไกลอย่างดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนจริงๆ
ปัญหาและแนวโน้ม
ไม่ว่าเราอยากจะบินเข้าใกล้ดวงดาวมากขึ้นเพียงใดและเห็นดาวเคราะห์โคจรรอบพวกมันอย่างใกล้ชิด นักวิทยาศาสตร์หลายคนมั่นใจว่าการเดินทางเช่นนี้จะไม่เกิดขึ้น พลังงานและค่าใช้จ่ายที่จำเป็นในการเดินทางไปยังอัลฟ่าเซ็นทอรี ซึ่งเป็นระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดนั้นยิ่งใหญ่มากจนแม้แต่ผู้เสนอการเดินทางระหว่างดวงดาวก็ยังถูกบังคับให้ต้องคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้
ผู้เสนอการเดินทางในอวกาศมักกล่าวถึงสิ่งที่พวกเขาเคยไม่เชื่อมาก่อน แต่ตอนนี้กลับมองข้ามไป
ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์หลายคนในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แย้งว่าเครื่องบินไม่สามารถบินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกได้ ในทางกลับกันผู้ที่ไม่เชื่อในความเป็นไปได้ของการบินระหว่างดวงดาวด้วยความหลงใหลไม่น้อยก็นึกถึงความหวังในอดีตซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นจริงขัดกับความคาดหวังทั้งหมด ตัวอย่างเช่น เมื่อไม่นานมานี้ หลายคนเชื่อว่าในยุค 90 เราทุกคนจะบินไปทำงานด้วยเฮลิคอปเตอร์ส่วนตัวของเรา
ในบรรดานักดาราศาสตร์มืออาชีพ มีหลายคนที่เชื่อว่าชีวิตที่ชาญฉลาดเป็นปรากฏการณ์ที่พบได้ทั่วไปในกาแล็กซี แม้ว่าจะไม่มีเหตุผลใดๆ ก็ตาม อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีเผ่าพันธุ์มนุษย์ต่างดาวเข้ามาเยี่ยมชมโลก ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ทำให้นักฟิสิกส์ เอ็นริโก แฟร์มี ถามคำถามอันโด่งดังของเขาในปี 1950: “พวกเขาอยู่ที่ไหน” เพื่ออธิบายความขัดแย้งที่ชัดเจนนี้เรียกว่า Fermi Paradox นักดาราศาสตร์ที่ยอมรับว่ามีโลกอื่น ๆ ที่สามารถอาศัยอยู่ได้ในจักรวาลแนะนำว่าเนื่องจากความยากลำบากในการจัดระเบียบและค่าใช้จ่ายในการสำรวจที่สูง จึงไม่มีอารยธรรมใดกล้าทำการเดินทางเช่นนี้ ด้วยเหตุนี้เราซึ่งเป็นมนุษย์โลกจะไม่มีวันรับมือกับงานนี้ได้
จนถึงปัจจุบัน ผู้คนได้จัดการส่งยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ขึ้นสู่อวกาศแล้ว และใช้มันเพื่อศึกษาดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะตั้งแต่ดาวพุธไปจนถึงดาวเนปจูน และมีเพียงดาวพลูโตเท่านั้นที่ยังคงอยู่ด้านหลังแถบมืดที่ไม่รู้จัก
ในแง่หนึ่ง เรือระหว่างดวงดาวลำแรกของมนุษยชาตินั้นมีสถานีอัตโนมัติสี่สถานี - ไพโอเนียร์ 10, ไพโอเนียร์ 11, โวเอเจอร์ 1 และโวเอเจอร์ 2; พวกเขากำลังออกจากระบบสุริยะด้วยความเร็วสูงมุ่งหน้าสู่ดวงดาว ไพโอเนียร์สามารถครอบคลุมระยะทางมากกว่าระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ 2.3 เท่าในหนึ่งปี และนักเดินทางที่เร็วกว่าสามารถเดินทางได้ 3.4 เท่า แต่ดวงดาวอยู่ไกลมากจนต้องใช้เวลาถึง 80,000 ปีกว่ายานโวเอเจอร์จะถึงอัลฟ่าเซนทอรี ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 4.3 ปีแสง แต่ถ้าเราโชคดี มันจะไม่เป็นเช่นนั้น ยานอวกาศแห่งศตวรรษข้างหน้าจะตามทันและแซงหน้า "ผู้เคลื่อนตัวช้า" สมัยใหม่อย่างแน่นอน และส่งคืนพวกเขากลับไปยังดาวเคราะห์บ้านเกิดของพวกเขาโดยจัดแสดงในพิพิธภัณฑ์สำรวจอวกาศ
เป้าหมายอันห่างไกล
ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดที่นักเดินทางระดับดาวจะต้องเผชิญคือระยะทางอันกว้างไกลถึงดวงดาว นักดาราศาสตร์มักแปลงระยะทางเป็นปีแสงจนลืมไปว่าแท้จริงแล้วปีแสงนั้นใหญ่แค่ไหน ลำแสงนั้นเร็วมากจนสามารถโคจรรอบโลกได้ 7.5 เท่าในหนึ่งวินาที ดังนั้นระยะทางที่เดินทางได้ในหนึ่งปีจะยิ่งใหญ่มาก ลองจินตนาการว่ากาแล็กซีหดตัวลงจนโลกและดวงอาทิตย์อยู่ห่างกันเพียง 2.5 ซม. ดาวพฤหัสบดีจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 5 นิ้ว และดาวเนปจูนอยู่ห่างออกไปเพียง 30 นิ้วเท่านั้น และแม้แต่ในระดับนี้ ปีแสงก็ยังเท่ากับหนึ่งไมล์เต็ม (1.6 กม.) และอัลฟ่าเซ็นทอรีจะเคลื่อนตัวออกห่างจากโลก 4.3 ไมล์ และถ้ากาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งใหญ่โตและกว้างใหญ่มาก หดตัวลงเหลือเพียงเหรียญสตางค์ จักรวาลที่สังเกตได้ทั้งหมด ตั้งแต่โลกไปจนถึงควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดที่เรารู้จัก ก็จะมีความกว้างไม่เกิน 2 ไมล์
“นักเดินทาง” เคลื่อนที่ไปในอวกาศด้วยความเร็วเพียง 0.005% ของแสง แต่เพื่อที่จะส่งยานอวกาศจริงไปยัง Alpha Centauri และไปถึงจุดหมายปลายทางในเวลาอย่างน้อยห้าสิบปี ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ที่จัดการสำรวจยังมีชีวิตอยู่นั้น จำเป็นต่อการเร่งความเร็วของเรือลำนี้ให้มีความเร็วแสงอย่างน้อย 10% สำหรับการเปรียบเทียบ: ถ้าคุณไปไกลกว่าระบบสุริยะด้วยความเร็ว "เพียง" 1% ของความเร็วแสง จะต้องใช้เวลา 430 ปีจึงจะไปถึงอัลฟ่าเซ็นทอรี และเมื่อเวลาผ่านไประดับของเทคโนโลยีก็จะเพิ่มขึ้นมากจนสามารถ เป็นไปได้ที่จะสร้างยานอวกาศที่เร็วขึ้น ลองจินตนาการว่าคริสโตเฟอร์ โคลัมบัสเป็นตับยาว และเขาต้องใช้เวลา 500 ปีในการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก เป็นครั้งคราว เขาจะถูกเรือที่ก้าวหน้ากว่าแซงหน้า และเครื่องบินที่เร็วก็สามารถเดินทางจากยุโรปไปยังอเมริกาได้ก่อนที่ตัวเขาเองจะไปถึงชายฝั่งอันล้ำค่า และเมื่อเขาไปถึงที่นั่นในที่สุด โลกใหม่ซึ่งเป็นที่ใหม่โดยสิ้นเชิงสำหรับเขา โคลัมบัส ก็คง "เก่า" ไปแล้วสำหรับคนอื่นๆ
อย่างไรก็ตาม การบรรลุความเร็วสูงที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสงนั้นเป็นเรื่องยากมาก เนื่องจากต้องใช้พลังงานและเงินเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น เรือที่มีน้ำหนักหนึ่งตันจะต้องใช้พลังงานมากเท่ากับพลังงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่บริโภคในหนึ่งเดือน จริงอยู่ที่ว่าในระดับสุริยคตินี่ค่อนข้างจะน้อย: ดวงอาทิตย์เพียงดวงเดียวปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศมากกว่าล้านเท่าในทุก ๆ วินาที ดังนั้นพลังงานจึงอยู่ที่นั่น ผู้คนเพียงแค่ต้องเรียนรู้วิธีใช้มัน
นักวิจารณ์อุปสรรคอีกประการหนึ่งชี้ให้เห็นคือต้นทุนของการสำรวจ การเดินทางดังกล่าวอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่าล้านล้านดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่มีราคาแพงอย่างเหลือเชื่อในปัจจุบันสามารถกลายเป็นสิ่งที่ถูกในศตวรรษต่อมาได้ ท้ายที่สุดแล้ว อาณานิคมของอเมริกาในปี พ.ศ. 2319 คงไม่กล้าจัดเที่ยวบินไปยังดวงจันทร์ เนื่องจากขาดเทคโนโลยีและความต้องการผลรวมทางดาราศาสตร์ และลูกหลานของพวกเขาในเวลาน้อยกว่าสองศตวรรษต่อมาก็ประสบความสำเร็จในการลงจอดมนุษย์บนดวงจันทร์ และถ้าเราสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีของอายุหกสิบเศษ ทำไมผู้ติดตามของเราไม่ส่งชายคนหนึ่งขึ้นสู่วงโคจรรอบ Alpha Centauri?
ไม่ต้องสงสัยเลยว่านักเดินทางระหว่างดวงดาวกลุ่มแรกจะเป็นเครื่องจักร ไม่ใช่ผู้คน มนุษย์เข้าถึงได้เพียงดวงจันทร์ ในขณะที่สถานีอวกาศอัตโนมัติอยู่เลยดาวเนปจูนไปแล้ว
เครื่องจักรต่างจากมนุษย์ตรงที่ไม่ต้องการอากาศ น้ำ อาหาร และสิ่งอำนวยความสะดวกเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ คอมพิวเตอร์และเครื่องมือในทศวรรษหน้าจะมีขนาดเล็กลง เบาขึ้น และทรงพลังมากขึ้น ซึ่งจะลดน้ำหนักของยานอวกาศลง
ทฤษฎีของไอน์สไตน์
หากเราต้องเดินทางไปยังดวงดาว เราคงต้องเผชิญกับความยากลำบากที่ทำนายไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับผลกระทบของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสง ความเร็วแสงเป็นสิ่งกีดขวางสัมพัทธภาพที่รู้จักกันดีที่สุด เป็นเพราะธรรมชาติสุดขั้วของความเร็วนี้ที่มนุษย์โลกต้องรออย่างน้อย 4.3 ปีจนกว่าเรือจะถึง Alpha Centauri และอีก 4.3 ปีจนกว่าเรือที่มีข้อมูลจะกลับสู่โลก
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษยังอธิบายถึงผลกระทบของความเร็วต่อมวลและเวลาอีกด้วย เมื่อความเร็วของยานอวกาศเพิ่มขึ้น มวลของมันก็เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งไม่ดีเพราะการเร่งความเร็วจะยากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม สำหรับผู้โดยสารบนเรือ เวลาจะเคลื่อนที่ช้ากว่ามาก ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีเพราะช่วยให้คุณเดินทางในระยะทางที่ไกลขึ้น ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพทั้งสองนี้ ซึ่งส่งผลต่อมวลและเวลา มีขนาดเล็กที่ความเร็วต่ำและเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อความเร็วของเรือเข้าใกล้ความเร็วแสง ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วแสง มวลของวัตถุจะกลายเป็นอนันต์ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมไม่มีวัตถุใดเคลื่อนที่ได้เร็วขนาดนี้
นักวิทยาศาสตร์แสดงระดับอิทธิพลของผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพโดยค่าสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ เฮนดริก ลอเรนซ์ ค่าสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์ขึ้นอยู่กับความเร็ว ซึ่งเท่ากับความสามัคคีที่ความเร็วเป็นศูนย์ เพิ่มขึ้นเมื่อค่าหลังเพิ่มขึ้น และกลายเป็นอนันต์ที่ความเร็วแสง ที่ความเร็วแสง 20% ค่าสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์จะอยู่ที่ 1.02 เท่านั้น ซึ่งหมายความว่ายานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วนั้นจะหนักกว่าตอนพักเพียง 2% เท่านั้น และเวลาก็ช้าลงมากจนลูกเรือจะผ่านไปเพียง 1 ชั่วโมงเท่านั้น ในขณะที่บนโลกจะใช้เวลา 1.02 ชั่วโมง ที่ความเร็วแสง 50% ค่าสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์จะถึง 1.15 ซึ่งยังน้อยมาก: มวลของเรือที่ความเร็วนี้มากกว่าที่เหลือเพียง 15% เท่านั้น และหนึ่งชั่วโมงบนเรือเท่ากับ 1.15 ชั่วโมงบนโลก และที่ความเร็วมากกว่า 80% ของความเร็วแสงเท่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์จะเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ที่ความเร็ว 87% จะถึง 2.00 มวลจึงเพิ่มขึ้นสองเท่า และเวลาช้าลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับโลก
ชีวิตบนเส้นทางที่รวดเร็ว
ปัญหาที่แท้จริงสำหรับผู้เสนอการเดินทางระหว่างดวงดาวไม่ใช่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ แต่เป็นปัญหาว่าจะบรรลุความเร็วในการเดินทางดังกล่าวได้อย่างไร แม้แต่ความเร็วแสง 10% - 30,000 กม. ต่อวินาที - เกินกว่าความเร็วของยานอวกาศที่เร็วที่สุดก่อนหน้านี้ที่เปิดตัวไปมาก
โดยหลักการแล้ว เชื้อเพลิงจรวดที่ดีที่สุดคือปฏิสสารซึ่งตรงกันข้ามกับสสารธรรมดา นิวเคลียสของอะตอมของสารปกติมีประจุบวก และอิเล็กตรอนที่หมุนรอบอะตอมนั้นมีประจุลบ ในปฏิสสารจะกลับกันคือ นิวเคลียสเป็นลบ และอนุภาคที่หมุนอยู่ซึ่งก็คือโพซิตรอนเป็นค่าบวก เมื่อสสารและปฏิสสารมาบรรจบกัน พวกมันจะทำลายซึ่งกันและกัน (ทำลายล้าง) และเปลี่ยนมวลทั้งหมดให้เป็นพลังงาน ปรากฎว่าสสารและปฏิสสารนั้นเป็นเชื้อเพลิงที่ทรงพลังเพราะว่า มวล m เพียงเล็กน้อยก็มีพลังงาน E เท่ากับ mc2 ความเร็วแสงสูงมากจนเมื่อคูณด้วยตัวมันเอง (กำลังสอง) ปริมาณพลังงาน แม้จะมีมวลสสารหรือปฏิสสารเพียงเล็กน้อยก็จะมหาศาล หากคุณจับมือกับปฏิสสารที่คล้ายคลึงกัน พลังงานที่ได้นั้นสามารถส่งพลังงานให้กับคนทั้งประเทศได้เป็นเวลาหลายเดือนหรือส่งยานอวกาศขนาดเล็กไปยัง Alpha Centauri
น่าเสียดายที่ปฏิสสารไม่มีอยู่บนโลกในรูปแบบตามธรรมชาติ และนักดาราศาสตร์ไม่ทราบแหล่งที่มาของมันในระบบสุริยะ ปฏิสสารสามารถผลิตได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ แต่ในปริมาณที่น้อยมาก ดังนั้นการผลิตปฏิสสารในปริมาณที่ค่อนข้างน้อยซึ่งจำเป็นต่อการส่งพลังงานให้กับยานอวกาศจึงต้องใช้ต้นทุนมหาศาล ทุกวันนี้ ปฏิสสาร แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะพบวิธีขุดมันได้ แต่ก็อาจมีราคาหลายล้านล้านดอลลาร์ต่อออนซ์
แต่จรวดใด ๆ แม้แต่ที่ขับเคลื่อนด้วยส่วนผสมของสสารและปฏิสสารจะต้องเผชิญกับกับดักที่แปลกประหลาด: เพื่อเร่งความเร็วยานอวกาศจำเป็นต้องเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ ยิ่งเติมน้ำมันมาก น้ำหนักก็จะยิ่งมากขึ้น หากต้องการพลังงานมากขึ้นคุณต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น แต่น้ำหนักของจรวดก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ... ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงกำลังพัฒนาโครงการที่จะทำให้สามารถเร่งยานอวกาศโดยไม่ต้องใช้จรวดได้ ในปี 1960 Robert Bussard เสนอให้แยกเชื้อเพลิงออกจากอวกาศ มีอะตอมไฮโดรเจนอยู่ในอวกาศ หากเรือสามารถรวบรวมพวกมันและนำไปไว้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ พลังงานที่ได้ก็จะเพียงพอที่จะเติมเชื้อเพลิงสำรองได้ น่าเสียดายที่ในอวกาศระหว่างดวงดาวโดยเฉลี่ยจะมีอะตอมไฮโดรเจนเพียง 1 อะตอมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ดังนั้นเรือจึงต้องรวบรวมอะตอมเหล่านี้ในรัศมีมากกว่าหนึ่งร้อยหรือพันไมล์
อีกโครงการหนึ่งที่ไม่ใช้จรวดคือการสร้างเรือในรูปของเรือใบที่ขับเคลื่อนด้วยแรงกดเบา แรงกดดันดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ เช่น โดยการติดตั้งเลเซอร์ซึ่งตั้งอยู่ที่ไหนสักแห่งในอวกาศ เนื่องจากแรงดันแสงต่ำ เลเซอร์จึงต้องมีกำลังสูง และลำแสงของเลเซอร์จะต้องโฟกัสที่แคบมาก หากมีคนอยู่บนเรือลำนี้ พวกเขาจะไม่สามารถควบคุมการบินของตนได้ ในทางกลับกัน พวกมันจะต้องอยู่ในความกรุณาของสถานีเลเซอร์ที่อยู่ห่างออกไปหลายปีแสง
เร็วกว่าแสง
แม้ว่าแนวคิดดังกล่าวดูเหมือนจะยากที่จะนำไปใช้หรือตามที่นักวิจารณ์โต้แย้งว่าเป็นไปไม่ได้เลย แต่อย่างน้อยก็มีบางส่วนที่ดึงดูดความสนใจของนักฟิสิกส์ชื่อดัง ในเวลาเดียวกันนักฟิสิกส์รุ่นใหม่ที่มีความมุ่งมั่นยังมีโครงการเก็งกำไรอีกมากมาย ตัวอย่างเช่น สันนิษฐานว่าเป็นไปได้ที่จะทำให้เส้นทางในอวกาศสั้นลงโดยการเคลื่อนที่ผ่านอุโมงค์เชิงพื้นที่พิเศษ (ที่เรียกว่า "รูหนอน") จากนั้นยานอวกาศจะไม่ต้องเดินทางระยะทาง 4.3 ปีแสงเพื่อบินจากดวงอาทิตย์ไปยัง Alpha Centauri ราวกับว่าเราสร้างอุโมงค์จากสหรัฐอเมริกาไปยังจีนผ่านโลก แทนที่จะใช้เส้นทางที่ยาวกว่าผ่านพื้นผิวโลก
นอกจากนี้ ตามสมมติฐานที่ยอดเยี่ยม ยังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงอีกด้วย ในทางเทคนิคแล้ว ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ ที่ความเร็วแสง สัมประสิทธิ์ลอเรนซ์จะไม่มีที่สิ้นสุด แต่เมื่อความเร็วเกินนี้ ดังที่นักคณิตศาสตร์กล่าวว่า มันจะกลายเป็นจินตภาพ (เช่น รากที่สองของจำนวนลบ) และเมื่อความเร็วของเรือเพิ่มขึ้น มันลดลง จะเอาชนะอุปสรรคด้านความเร็วนี้ได้อย่างไรเมื่อสัมประสิทธิ์ลอเรนซ์กลายเป็นอนันต์นั้นไม่มีใครทราบ และหากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น การกลับสู่ความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วแสงอาจเป็นไปไม่ได้เลย อนุภาคที่เร็วเกินความเร็วแสงเรียกว่าทาชีออน แต่ไม่มีใครเคยเห็นมัน นำไปสู่การคาดเดาว่าพวกมันไม่มีอยู่ในธรรมชาติ บางทีอาจมีจักรวาลคู่ขนานที่ทุกสิ่งเคลื่อนที่เร็วกว่าแสง และผู้อยู่อาศัยในนั้นต่างดิ้นรนเพื่อชีวิตที่ "ช้าลง" บางทีเราอาจจะทำ "ข้อตกลง" กับพวกเขาได้
แต่ตราบใดที่เราไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับจักรวาลดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ก็ถูกบังคับให้พิชิตจักรวาลที่พวกเขารู้จัก ในก้าวแรกสู่การเดินทางระหว่างดวงดาวจริงๆ นักวิทยาศาสตร์ได้จินตนาการถึงการปล่อยยานขับเคลื่อนที่จะเดินทางได้เร็วและไกลพอที่จะทดสอบแนวคิดบางประการเกี่ยวกับการเดินทางของดวงดาวโดยไม่ต้องไปถึงดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดด้วยซ้ำ ยานอวกาศที่เสนอเพื่อการนี้เรียกว่า TAU (พันหน่วยดาราศาสตร์ หนึ่งพันหน่วยดาราศาสตร์); เขาจะต้องทำการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ระยะห่างหนึ่งพันหน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็น 25 เท่าของระยะทางเฉลี่ยถึงดาวพลูโต เรือจะใช้เวลาประมาณหนึ่งศตวรรษในการเดินทางระยะทางนั้น ซึ่งจะเป็นเพียง 1% ของระยะทางทั้งหมดไปยังอัลฟ่าเซนทอรี อย่างไรก็ตาม TAU ถือได้ว่าเป็นผู้บุกเบิกในกลุ่มเรือความเร็วสูงอย่างถูกต้อง
อย่างไรก็ตาม มีข้อสงสัยมากมายเกี่ยวกับการเดินทางระหว่างดวงดาว มากเสียจนนักวิจารณ์อาจจะถูกต้องเมื่อพวกเขาอ้างว่าไม่มีอารยธรรมใดที่สามารถสำรวจเช่นนั้นได้ สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าเหตุใดเราจึงไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดที่อาจอาศัยอยู่ในกาแล็กซีของเรา แต่คงไม่ประมาทที่จะมองข้ามความสามารถของอารยธรรมที่จะอาศัยอยู่บนโลกในอนาคต ไม่ต้องพูดถึงอารยธรรมนอกโลก การพัฒนาที่อาจรอเราอยู่หลายล้านหรือหลายพันล้านปี นอกจากนี้ หากมีการค้นพบโลกคู่แฝดรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง และอาจเกิดขึ้นในอีก 20 ปี ความอยากที่จะสำรวจโลกนี้โดยตรงจากยานอวกาศจะไม่อาจต้านทานได้
บางทีการสำรวจดังกล่าวอาจเกิดขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 21 หรือ 22 หากเป็นเช่นนั้น คนที่เชื่อว่าชีวิตอันชาญฉลาดแพร่หลายในอวกาศจะถูกบังคับให้อธิบายว่าเหตุใดอารยธรรมเหล่านั้นจึงไม่ทำแบบเดียวกัน และส่งคณะสำรวจไปยังระบบดาวเคราะห์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดระบบหนึ่งในกาแล็กซี - ของเรา
Ken Croswell เป็นนักดาราศาสตร์ที่ University of California, Berkeley (USA) และเป็นผู้เขียนหนังสือ "In Search of Planets" ซึ่งบทความนี้ได้รับการดัดแปลง
