Astronáutica. Paso sobre el abismo
Hijos e hijas del planeta azul.
Vuela hacia arriba, perturbando las estrellas de la paz.
Se ajusta el camino al espacio interestelar.
Para satélites, cohetes, estaciones científicas.
***
Un tipo ruso volaba en un cohete,
Vi toda la tierra desde arriba.
Gagarin fue el primero en el espacio.
Que seras tu
En 1973, el grupo de trabajo de la British Interplanetary Society procedió a diseñar la apariencia de una nave espacial interestelar capaz de superar el 6 años luz durante años no tripulados y realizar un breve estudio de los barrios estelares de Barnard.
La diferencia fundamental entre el proyecto británico y los trabajos de ciencia ficción fueron las condiciones de diseño originales: en su trabajo, los científicos británicos se basaron únicamente en tecnologías de la vida real o tecnologías del futuro próximo, cuya apariencia inminente está fuera de toda duda. El fantástico "antigravedad", el "teletransportador" desconocido y los "motores superlight" fueron rechazados como ideas exóticas y obviamente imposibles.
Bajo los términos del proyecto, los desarrolladores tuvieron que abandonar incluso el motor de fotones que era popular en ese momento. A pesar de la posibilidad teórica de que exista una reacción de aniquilación de sustancias, incluso los físicos más valientes que experimentan regularmente con cannabinoides alucinógenos no pueden explicar cómo poner en práctica el almacenamiento de “antimateria” y cómo recolectar la energía liberada.
El proyecto recibió el nombre simbólico "Daedalus", en honor del héroe homónimo del mito griego, que logró volar sobre el mar, en contraste con el alto Ícaro.
La nave interestelar automática Daedalus tenía un diseño de dos etapas.
El significado del proyecto "Dédalo":
Prueba de la posibilidad de que la humanidad cree una nave espacial no tripulada para el estudio de los sistemas estelares más cercanos al Sol.
Lado técnico del proyecto:
Un estudio de la trayectoria de vuelo del sistema estelar de Barnard (enana roja de la clase espectral М5V a una distancia de 5,91 años luz, una de las más cercanas al Sol y, al mismo tiempo, la estrella "más rápida" en el cielo, perpendicular a la dirección de la observación del observador de la Tierra es 90 km) / c, que, junto con una distancia relativamente "cercana", hace de "Flying Barnard" un verdadero "cometa"). La elección del objetivo estuvo determinada por la teoría de la existencia de un sistema planetario en la estrella de Barnard (la teoría fue refutada posteriormente). En nuestro tiempo, el "objetivo de referencia" es la estrella Proxima Centauri (la distancia 4,22 del año) más cercana al Sol.
Moviendo la Estrella de Barnard en el Cielo de la Tierra
Condiciones del proyecto:
Nave espacial no tripulada. Sólo tecnologías realistas del futuro próximo. Tiempo máximo de vuelo a una estrella - ¡49 años! Bajo los términos del proyecto "Daedalus", aquellos que crearon la nave interestelar, deberían haber tenido la oportunidad de conocer los resultados de la misión durante su vida. En otras palabras, para llegar a la estrella de Barnard en los años 49, una nave espacial necesitará una velocidad de marcha del orden de la velocidad de la luz 0,1.
Antecedentes:
En presencia de científicos británicos fue un impresionante "conjunto" de todos los logros modernos de la civilización humana: tecnología nuclear, reacción termonuclear no controlada, láser, física de plasma, lanzamientos espaciales tripulados a órbita cercana a la tierra, acoplamiento de tecnología y trabajo de ensamblaje de grandes objetos en el espacio exterior, sistemas de gran alcance Comunicaciones espaciales, microelectrónica, automatización e ingeniería de precisión. ¿Es suficiente "tocar tu mano" a las estrellas?
No muy lejos aquí - una parada de taxi
Lleno de dulces sueños y orgullo por los logros de la mente humana, el lector ya está corriendo para comprar un boleto para una nave interestelar. Ay, su alegría es prematura. El universo ha preparado su aterradora respuesta a los lamentables intentos de los humanos por alcanzar las estrellas más cercanas.
Si reduce el tamaño de una estrella, similar al Sol, al tamaño de una pelota de tenis, todo el Sistema Solar cabrá en la Plaza Roja. Las dimensiones de la Tierra, en este caso, generalmente se reducen al tamaño de un grano de arena.
Al mismo tiempo, la "pelota de tenis" más cercana (Proxima Centauri) estará en el centro de Alexanderplatz en Berlín, y un poco más distante de la estrella de Barnard, ¡en Piccadilly Circus en Londres!
La posición de "Voyager-1" en febrero 8 2012 g. La distancia 17 de las horas de luz al sol.
Las distancias monstruosas cuestionan la idea misma de los vuelos interestelares. La estación automática Voyager 1, lanzada en 1977, tardó 35 años en cruzar el sistema solar (la sonda superó sus límites 25 de agosto 2012: los últimos ecos del viento solar se derritieron más allá de la popa, mientras que la intensidad radiación galáctica). En el vuelo de "Plaza Roja" tomó 35 años. ¿Cuánto tiempo tomará la Voyager, qué volar "de Moscú a Londres"?
Alrededor de nosotros hay cuatrillones de kilómetros del abismo negro. ¿Tenemos la oportunidad de alcanzar la estrella más cercana en al menos la mitad del siglo terrestre?
Te enviaré una nave ...
Nadie tenía dudas de que "Daedalus" tendría dimensiones monstruosas, solo la "carga útil" podría alcanzar cientos de toneladas. Además de los instrumentos astrofísicos, detectores y cámaras de televisión relativamente ligeros, se necesita un compartimiento bastante grande de control de los sistemas de la nave, un centro de cómputo y, lo más importante, un sistema de comunicaciones con la Tierra a bordo de la nave.
Los radiotelescopios modernos tienen una sensibilidad tremenda: el transmisor del aparato Voyager 1, las unidades astronómicas a una distancia 124 (124 veces más lejos que de la Tierra al Sol), tiene una potencia total de 23 Watt - less bombilla en su refrigerador. ¡Sorprendentemente, esto fue suficiente para asegurar una comunicación ininterrumpida con el dispositivo a una distancia de 18,5 mil millones de kilómetros! (un requisito previo es que la posición de la Voyager en el espacio se conozca en los medidores 200 más cercanos)
La estrella de Barnard está a una distancia de 5,96 años luz del Sol, 3000 veces más lejos que la estación Voyager. Obviamente, en este caso, el interceptor 23-vatio es indispensable: una distancia increíble y un error considerable para determinar la posición de la nave estelar en el espacio requerirán una potencia de radiación de cientos de kilovatios. Con todos los requisitos consiguientes para las dimensiones de la antena.
Los científicos británicos han nombrado una figura muy definitiva: la carga útil de la nave espacial Daedal (la masa del compartimiento de control, los instrumentos científicos y los sistemas de comunicación) será de aproximadamente 450 toneladas. A modo de comparación, la masa de la Estación Espacial Internacional hasta la fecha ha superado las toneladas 417.
La masa de la carga útil necesaria de una nave espacial se encuentra en límites realistas. Además, dado el progreso en microelectrónica y tecnologías espaciales en los últimos 40 años, esta cifra puede disminuir ligeramente.
Motor y combustible. El consumo extremo de energía de los vuelos interestelares se convierte en una barrera clave para la implementación de tales expediciones.
Los científicos británicos se adhirieron a la lógica simple: ¿Cuál de los métodos de generación de energía que conocemos es el más productivo? La respuesta es obvia: la fusión termonuclear. ¿Podemos crear un "reactor de fusión" estable hoy? Por desgracia, no, todos los intentos de crear un "termonuclear controlado" fallan. Conclusión? Tendremos que utilizar una reacción explosiva. La nave espacial "Daedalus" se convierte en un "encendido" con un motor de cohete termonuclear pulsado.
El principio de funcionamiento en teoría es simple: los "objetivos" de una mezcla congelada de deuterio y helio-3 se introducen en la cámara de trabajo. El "objetivo" se calienta con un pulso de láseres (se produce una pequeña explosión termonuclear) y, ¡voila, la liberación de energía para acelerar la nave!
El cálculo mostró que para una aceleración efectiva del "Daedalus" será necesario producir explosiones de 250 por segundo; por lo tanto, los objetivos deben introducirse en la cámara de combustión de un motor de fusión pulsada con una velocidad de 10 km / s.
Esto es pura ficción: en realidad, no hay una sola muestra viable de un motor termonuclear pulsado. Además, las características únicas del motor y las altas exigencias de su confiabilidad (el motor de la nave estelar debe funcionar continuamente durante años 4) hacen que hablar de una nave estelar no tenga sentido historia.
Por otro lado, en el diseño de un motor termonuclear pulsado no hay un solo elemento que no haya sido probado en la práctica: solenoides superconductores, láseres de potencia enorme, cañones de electrones ... esto ha sido dominado por la industria y ha sido a menudo llevado a la producción en masa. Tenemos una teoría desarrollada y ricos desarrollos prácticos en el campo de la física de plasma; solo se trata de crear un motor de pulsos basado en estos sistemas.
La masa estimada del diseño de la nave espacial (motor, tanques, rodamientos): 6170 toneladas, excluyendo combustible. En principio, la figura suena realista. No hay décimos e innumerables ceros. Para entregar tal cantidad de estructuras metálicas a una órbita baja cercana a la Tierra se requeriría el lanzamiento “total” de 44 del poderoso cohete Saturn-5 (carga de toneladas de 140 con una masa de lanzamiento de toneladas de 3000).
Cohete de clase superpesada H-1, peso de lanzamiento 2735 ... 2950 toneladas
Hasta ahora, estas cifras se ajustan teóricamente a las capacidades de la industria moderna, aunque requerían un cierto desarrollo de tecnologías modernas. Ha llegado el momento de hacer la pregunta principal: ¿cuál es la masa de combustible requerida para la aceleración de una nave espacial a la velocidad de la luz 0,1? La respuesta suena aterradora y, al mismo tiempo, alentadora: 50 000 toneladas de combustible nuclear. A pesar de la improbabilidad aparente de esta figura, esto es "solo" la mitad del desplazamiento del portaaviones atómico estadounidense. Otra cosa es que la astronáutica moderna aún no está lista para trabajar con estructuras tan voluminosas.
Pero el principal problema era otro: el componente principal del combustible para un motor termonuclear de impulsos es el raro y costoso isótopo Helio-3. La producción actual de helio-3 no supera los 500 kg por año. Al mismo tiempo, debe verter 30 000 toneladas de esta sustancia específica en los tanques de "Daedalus".
Sin comentarios, no se puede encontrar una cantidad de helio-3 en la Tierra. Los "científicos británicos" (esta vez puedes poner la expresión entre comillas) sugirieron construir un "Daedalus" en la órbita de Júpiter y llenarlo allí, extrayendo combustible de la capa superior de nubes de un planeta gigante.
Puro futurista, multiplicado por lo absurdo.
A pesar de la imagen general decepcionante, el proyecto "Dédalo" mostró que el conocimiento científico existente es suficiente para enviar una expedición a las estrellas más cercanas. El problema radica en la escala del trabajo: tenemos muestras de trabajo de "Tokamak", electroimanes superconductores, criostatos y buques Dewar en condiciones ideales de laboratorio, pero no tenemos idea de cómo funcionarán sus copias hipertrofiadas que pesan cientos de toneladas. Cómo garantizar el funcionamiento continuo de estas fantásticas estructuras durante muchos años, todo esto en las condiciones brutales de los espacios abiertos, sin ninguna posibilidad de reparación y mantenimiento por parte del hombre.
Al trabajar en la forma de la nave espacial Daedalus, los científicos enfrentaron muchos problemas pequeños, pero no menos importantes. Además de las dudas ya mencionadas sobre la confiabilidad de un motor termonuclear pulsado, los creadores de la nave espacial interestelar enfrentaron el problema de equilibrar una nave espacial gigante, su correcta aceleración y orientación en el espacio. También hubo momentos positivos: en los años 40 que han pasado desde el inicio del trabajo en el proyecto Daedalus, el problema con el complejo de computación digital a bordo del barco se resolvió con éxito. El progreso colosal en microelectrónica, nanotecnología, la aparición de sustancias con características únicas, todo esto simplificó significativamente las condiciones para crear una nave espacial. Además, el problema de las comunicaciones espaciales remotas se resolvió con éxito.
Pero aún no se ha encontrado una solución al problema clásico: la seguridad de la expedición interestelar. A la velocidad 0,1 de la velocidad de la luz, cualquier mota de polvo se convierte en un obstáculo peligroso para la nave, y un diminuto meteorito del tamaño de una unidad flash puede ser el final de toda la expedición. En otras palabras, el barco tiene todas las posibilidades de quemarse antes de llegar al objetivo. En teoría, se proponen dos soluciones: la primera "línea de defensa" es una nube protectora de micropartículas, mantenidas por un campo magnético a cien kilómetros del curso de la nave. La segunda "línea de defensa" es un escudo de metal, cerámica o compuesto para reflejar fragmentos de meteoritos desintegrados. Si todo está más o menos claro con el diseño del escudo, incluso el Premio Nobel de Física no sabe cómo poner en práctica la "nube protectora de micropartículas" a una distancia considerable del barco. Está claro que con la ayuda de un campo magnético, pero cómo exactamente ...
... El barco navega en vacío vacío. Han transcurrido 50 años desde que abandonó el sistema solar y el largo camino se extendía seis años luz detrás del Daedalus. Cruzó de manera segura el peligroso cinturón de Kuiper y la misteriosa nube de Oort, los instrumentos frágiles sobrevivieron al flujo de los rayos galácticos y al brutal frío del Cosmos ... Pronto, el encuentro planeado con el sistema estelar de Barnard ... ¿pero qué le da esta oportunidad reunirse en medio de la estrella del océano sin límites que promete el enviado de la Tierra? ¿Nuevos peligros por colisionar con grandes meteoritos? ¿Campos magnéticos y cinturones de radiación mortales en las cercanías de "Barnard ambulante"? ¿Emisiones inesperadas de los transportadores? El tiempo dirá ... "Daedalus" en dos días correrá más allá de la estrella y desaparecerá para siempre en la inmensidad del espacio.
Daedalus contra el rascacielos de 102 en el Empire State Building
Empire State Building, un panorama clave de Nueva York. Altura sin espiga 381 m, altura con medidor de aguja 441
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