Začalo sa to v roku 1957, keď bola v ZSSR vypustená prvá družica Sputnik-1. Odvtedy sa ľuďom podarilo navštíviť a bezpilotné vesmírne sondy navštívili všetky planéty okrem. Satelity obiehajúce okolo Zeme vstúpili do našich životov. Vďaka nim majú milióny ľudí možnosť sledovať televíziu (pozri článok „“). Obrázok ukazuje, ako sa časť kozmickej lode vracia na Zem pomocou padáka.
Rakety
História prieskumu vesmíru začína raketami. Prvé rakety boli použité na bombardovacie misie počas druhej svetovej vojny. V roku 1957 bola vytvorená raketa, ktorá dopravila Sputnik-1 do vesmíru. Väčšina rakety zaberajú palivové nádrže. Iba vrchná časť rakety tzv užitočné zaťaženie... Raketa Ariane 4 má tri samostatné sekcie s palivovými nádržami. Volajú sa raketové stupne... Každý stupeň posunie raketu o určitú vzdialenosť, po ktorej sa po vyprázdnení oddelí. Výsledkom je, že z rakety zostane iba náklad. Prvý stupeň nesie 226 ton kvapalného paliva. Palivo a dva posilňovače vytvárajú potrebný vzlet obrovská masa... Druhá etapa je oddelená v nadmorskej výške 135 km. Tretí stupeň rakety je jej, pracuje na kvapaline a dusíku. Palivo tu vyhorí asi za 12 minút. Výsledkom je, že z rakety Ariane-4 Európskej vesmírnej agentúry zostáva len náklad.
V rokoch 1950-1960. ZSSR a USA súperili v prieskume vesmíru. Prvá kozmická loď s ľudskou posádkou bola Vostok. Raketa Saturn 5 po prvý raz priviedla ľudí na Mesiac.
Rakety 50. / 60. roky 20. storočia:
1. "Sputnik"
2. "Predvoj"
3. "Juno-1"
4. "Východ"
5. "Mercury-Atlant"
6. "Gemini-Titan-2"
8. "Saturn-1B"
9. "Saturn-5"
Vesmírne rýchlosti
Aby sa raketa dostala do vesmíru, musí ísť von. Ak jeho rýchlosť nestačí, jednoducho spadne na Zem, v dôsledku pôsobenia sily. Rýchlosť potrebná na výstup do vesmíru je tzv prvá vesmírna rýchlosť... Je to 40 000 km/h. Na obežnej dráhe sa kozmická loď ohýba okolo Zeme s orbitálnej rýchlosti... Obežná rýchlosť lode závisí od jej vzdialenosti od Zeme. Keď vesmírna loď letí na obežnú dráhu, v podstate jednoducho spadne, ale nemôže spadnúť, pretože stratí výšku rovnako ako zemský povrch klesá pod ňou a zaobľuje sa.
Vesmírne sondy
Sondy sú bezpilotné kozmické lode vyslané do dlhé vzdialenosti... Navštívili všetky planéty okrem Pluta. Sonda môže lietať na miesto určenia dlhé roky. Keď doletí k vytúženému nebeskému telesu, dostane sa na obežnú dráhu okolo neho a získané informácie odošle na Zem. Miriner-10, jediná sonda, ktorá navštívila Pioneer 10 bola prvou vesmírnou sondou, ktorá opustila slnečnú sústavu. K najbližšej hviezde doletí o viac ako milión rokov.
Niektoré sondy sú navrhnuté tak, aby pristáli na povrchu inej planéty, alebo sú vybavené zostupovými vozidlami spustenými na planétu. Lander môže zbierať vzorky pôdy a doručiť ich na Zem na výskum. V roku 1966 kozmická loď, sonda Luna-9, prvýkrát pristála na mesačnom povrchu. Po zasadení sa otvoril ako kvet a začal sa natáčať.
Satelity
Satelit je bezpilotné vozidlo, ktoré sa dostane na obežnú dráhu, zvyčajne pozemné. 
Satelit má špecifickú úlohu – napríklad monitorovať, prenášať televízny obraz, skúmať ložiská nerastov: existujú dokonca aj špionážne satelity. Satelit obieha orbitálnou rýchlosťou. Na obrázku môžete vidieť záber ústia rieky Humber (Anglicko), ktorý Landset urobil z obežnej dráhy Zeme. „Landset“ môže „uvažovať na Zemi o pozemkoch s rozlohou iba 1 m2. m.
Stanica je rovnaký satelit, ale určený pre prácu ľudí na palube. Kozmická loď s posádkou a nákladom môže byť pripojená k stanici. Vo vesmíre doteraz fungovali len tri dlhodobé stanice: americký Skylab a ruský Saljut a Mir. Skylab bol vypustený na obežnú dráhu v roku 1973. Na palube postupne pracovali tri posádky. Stanica zanikla v roku 1979.
Orbitálne stanice zohrávajú obrovskú úlohu pri skúmaní vplyvu stavu beztiaže na ľudské telo. Budúce stanice ako Freedom, ktoré teraz budujú Američania s pomocou odborníkov z Európy, Japonska a Kanady, budú slúžiť na veľmi dlhodobé experimenty alebo na priemyselnú výrobu vo vesmíre.
Keď astronaut opustí stanicu alebo loď otvorený priestor, oblečie si vesmírny oblek... Vo vnútri skafandru je umelo vytvorený rovnocenný s tým atmosférickým. Vnútorné vrstvy skafandra sú chladené kvapalinou. Prístroje monitorujú tlak a obsah kyslíka vo vnútri. Sklo prilby je veľmi odolné, odolá nárazom malých kamienkov - mikrometeoritov.
Autorské práva k obrázku Thinkstock
Aktuálny rýchlostný rekord vo vesmíre sa drží už 46 rokov. Korešpondent bol zvedavý, kedy ho zbijú.
My ľudia sme posadnutí rýchlosťou. Takže až v posledných mesiacoch sa zistilo, že študenti v Nemecku vytvorili rýchlostný rekord pre elektrické auto a americké letectvo plánuje vylepšiť hypersonické lietadlá tak, aby vyvinuli rýchlosť päťkrát vyššiu ako rýchlosť zvuku, tj nad 6100 km/h.
Tieto lietadlá nebudú mať posádku, ale nie preto, že by sa ľudia nemohli pohybovať takou vysokou rýchlosťou. V skutočnosti sa ľudia už pohybovali rýchlosťou, ktorá je niekoľkonásobkom rýchlosti zvuku.
Existuje však hranica, za ktorou už naše rýchlo sa rútiace telá preťaženie nevydržia?
Aktuálny rýchlostný rekord zdieľajú traja astronauti Apolla 10 – Tom Stafford, John Young a Eugene Cernan.
V roku 1969, keď astronauti obleteli Mesiac a vrátili sa späť, kapsula, v ktorej boli, vyvinula rýchlosť, ktorá by na Zemi bola 39,897 km/h.
„Myslím, že pred sto rokmi sme si len ťažko vedeli predstaviť, že by sa človek mohol vo vesmíre pohybovať rýchlosťou takmer 40-tisíc kilometrov za hodinu,“ hovorí Jim Bray z leteckého koncernu Lockheed Martin.
Bray je riaditeľom projektu pilotovaného modulu pre sľubnú kozmickú loď Orion, ktorý vyvíja americká vesmírna agentúra NASA.
Podľa koncepcie vývojárov by vesmírna loď Orion - viacúčelová a čiastočne znovupoužiteľná - mala vyniesť astronautov na nízku obežnú dráhu Zeme. Veľmi dobre sa môže stať, že s jeho pomocou sa podarí prekonať rýchlostný rekord, ktorý človek pred 46 rokmi stanovil.
Nová superťažká raketa, ktorá je súčasťou Space Launch System, má uskutočniť svoj prvý pilotovaný let v roku 2021. Pôjde o prelet asteroidu na cirkumlunárnej obežnej dráhe.
Priemerný človek dokáže vydržať G-silu asi päť G, kým omdlie.
Potom by mali nasledovať niekoľkomesačné expedície na Mars. Teraz by podľa konštruktérov mala byť zvyčajná maximálna rýchlosť Orionu približne 32-tisíc km/h. Rýchlosť, ktorú vyvinulo Apollo 10, by však mohla byť prekonaná, aj keby bola zachovaná základná konfigurácia Orionu.
„Orion je navrhnutý tak, aby počas svojho života lietal k rôznym cieľom," hovorí Bray. „Mohol by byť výrazne vyššou rýchlosťou, než akú momentálne plánujeme."
Ale ani Orion nebude predstavovať vrchol ľudského rýchlostného potenciálu. "V podstate neexistuje žiadny iný rýchlostný limit, ktorým by sme mohli cestovať, okrem rýchlosti svetla," hovorí Bray.
Rýchlosť svetla je jedna miliarda km/h. Existuje nádej, že sa nám podarí preklenúť priepasť medzi 40 000 km/h a týmito hodnotami?
Rýchlosť ako vektorová veličina označujúca rýchlosť pohybu a smer pohybu prekvapivo nerobí ľuďom problém vo fyzickom zmysle, pokiaľ je relatívne stála a smeruje jedným smerom.
Následne sa ľudia - teoreticky - môžu pohybovať vo vesmíre len o niečo pomalšie, ako je "rýchlostný limit vesmíru", t.j. rýchlosť svetla.
Autorské práva k obrázku NASA Popis obrázku Ako sa bude cítiť človek v lodi letiacej rýchlosťou blízkou svetla?Ale aj keď predpokladáme, že prekonáme významné technologické prekážky spojené s vytváraním vysokorýchlostných kozmických lodí, naše krehké, väčšinou na vode založené telá budú čeliť novým nebezpečenstvám spojeným s účinkami vysokej rýchlosti.
Ak sa ľudia môžu pohybovať, môžu existovať, a zatiaľ len pomyselné nebezpečenstvá. vyššia rýchlosť svetla prostredníctvom využívania medzier v modernej fyzike alebo prostredníctvom objavov, ktoré rozbíjajú formu.
Ako odolať preťaženiu
Ak sa však máme v úmysle pohybovať rýchlosťou nad 40 tisíc km/h, budeme ju musieť dosiahnuť a potom pomaly a trpezlivo spomaliť.
Prudké zrýchlenie a rovnako rýchle spomalenie sú plné smrteľného nebezpečenstva pre ľudské telo. Svedčí o tom závažnosť telesných zranení pri dopravných nehodách, pri ktorých rýchlosť klesá z niekoľkých desiatok kilometrov za hodinu až na nulu.
aký je na to dôvod? V tej vlastnosti Vesmíru, ktorá sa nazýva zotrvačnosť alebo schopnosť fyzické telo, ktorý má hmotnosť, odolávať zmene stavu pokoja alebo pohybu pri absencii alebo kompenzácii vonkajších vplyvov.
Táto myšlienka je formulovaná v prvom Newtonovom zákone, ktorý hovorí: "Každé teleso je naďalej držané v stave pokoja alebo rovnomerného a priamočiareho pohybu, pokiaľ a odkedy nie je prinútené aplikovanými silami tento stav zmeniť."
My ľudia dokážeme zniesť veľké preťaženie bez vážnejších zranení, avšak len na pár okamihov.
„Stav odpočinku a pohybu s konštantná rýchlosť- to je normálne pre Ľudské telo, vysvetľuje Bray. "Skôr by sme sa mali starať o stav človeka v momente zrýchlenia."
Asi pred storočím vývoj robustných lietadiel, ktoré dokázali manévrovať rýchlosťou, viedol pilotov k tomu, aby hovorili o zvláštnych príznakoch spôsobených zmenami rýchlosti a smeru. Tieto symptómy zahŕňali dočasnú stratu zraku a pocit tiaže alebo beztiaže.
Dôvod spočíva v G-silách, čo je pomer lineárneho zrýchlenia k zrýchleniu gravitácie na zemskom povrchu v dôsledku príťažlivosti alebo gravitácie. Tieto jednotky predstavujú vplyv gravitačného zrýchlenia na hmotnosť, napríklad ľudského tela.
Preťaženie 1 G sa rovná hmotnosti telesa, ktoré je v gravitačnom poli Zeme a je priťahované do stredu planéty rýchlosťou 9,8 m/s (na hladine mora).
Preťaženie, ktoré človek zažíva vertikálne od hlavy po päty alebo naopak, je skutočne zlou správou pre pilotov a pasažierov.
Pri negatívnych preťaženiach, t.j. spomalenie, krv sa valí z prstov na nohách do hlavy, je pocit presýtenia, ako pri stojke.
Autorské práva k obrázku SPL Popis obrázku Aby kozmonauti pochopili, koľko G znesú, trénujú ich v centrifúge."Červený závoj" (pocit, ktorý človek zažíva, keď sa krv rúti do hlavy) nastáva, keď sa priesvitné spodné viečka, opuchnuté krvou, zdvihnú a zatvoria očné zrenice.
Naopak, pri zrýchlení alebo pozitívnom preťažení krv prúdi z hlavy do nôh, oči a mozog začínajú pociťovať nedostatok kyslíka, pretože krv sa hromadí v dolných končatinách.
Najprv je videnie rozmazané, t.j. dôjde k strate farebného videnia a prevaleniu toho, čo sa nazýva „sivý závoj“, potom dôjde k úplnej strate zraku alebo „čiernemu závoju“, ale osoba zostáva pri vedomí.
Nadmerné preťaženie vedie k úplnej strate vedomia. Tento stav sa nazýva synkopa vyvolaná preťažením. Mnoho pilotov zomrelo kvôli tomu, že im na oči padol "čierny závoj" - a havarovali.
Priemerný človek dokáže vydržať G-silu asi päť G, kým omdlie.
Piloti oblečení v špeciálnych anti-G kombinézach a trénovaní špeciálnym spôsobom na namáhanie a uvoľňovanie svalov trupu tak, aby krv neodtekala z hlavy, dokážu letieť lietadlom s G-silami asi deväť G.
Po dosiahnutí stabilnej cestovnej rýchlosti 26 000 km/h na obežnej dráhe nepociťujú astronauti o nič väčšiu rýchlosť ako cestujúci na komerčných letoch.
"Ľudské telo môže na krátky čas tolerovať oveľa vyššie sily G ako deväť G," hovorí Jeff Swentek, výkonný riaditeľ Asociácie leteckej medicíny so sídlom v Alexandrii, VA.
My ľudia dokážeme zniesť veľké preťaženie bez vážnejších zranení, avšak len na pár okamihov.
Krátkodobý vytrvalostný rekord vytvoril kapitán vzdušných síl Eli Beading Jr. na Holloman AFB v Novom Mexiku. V roku 1958 pri brzdení na špeciálnych saniach s raketovým motorom po zrýchlení na 55 km/h za 0,1 sekundy zaznamenal preťaženie 82,3 G.
Tento výsledok zaznamenal akcelerometer pripevnený na jeho hrudi. Bidingovi padol na oči aj „čierny závoj“, no pri tejto vynikajúcej ukážke odolnosti ľudského tela vyviazol len s modrinami. Pravda, po prílete strávil tri dni v nemocnici.
Teraz do vesmíru
Astronauti, v závislosti od vozidla, tiež zažili pomerne vysoké G-sily - od troch do piatich G - počas vzletov a pri návrate do hustých vrstiev atmosféry, resp.
Tieto preťaženia sú relatívne ľahko tolerované vďaka šikovnému nápadu pripútať vesmírnych cestujúcich na sedadlá v ľahu otočením v smere letu.
Po dosiahnutí stabilnej cestovnej rýchlosti 26 000 km/h na obežnej dráhe nepociťujú astronauti o nič väčšiu rýchlosť ako cestujúci na komerčných letoch.
Ak preťaženie nebude predstavovať problém pre dlhodobé expedície na palube kozmickej lode Orion, potom s malými vesmírnymi kameňmi - mikrometeoritmi - je všetko komplikovanejšie.
Autorské práva k obrázku NASA Popis obrázku Orion bude potrebovať nejaký druh vesmírneho brnenia na obranu pred mikrometeoritmi.Tieto častice s veľkosťou zrnka ryže môžu dosiahnuť pôsobivú, no zároveň ničivú rýchlosť až 300 000 km/h. Na zabezpečenie celistvosti kozmickej lode a bezpečnosti jej posádky je Orion vybavený vonkajšou ochrannou vrstvou, ktorej hrúbka sa pohybuje od 18 do 30 cm.
Okrem toho sú k dispozícii ďalšie tieniace štíty, ako aj dômyselné umiestnenie vybavenia vo vnútri lode.
„Aby sme nestratili letové systémy životne dôležité pre celú kozmickú loď, musíme presne vypočítať uhly priblíženia mikrometeoritov,“ hovorí Jim Bray.
Buďte si istí, že mikrometeority nie sú jedinou prekážkou vesmírnych expedícií, počas ktorých budú vysoké rýchlosti ľudského letu v bezvzduchovom priestore hrať čoraz dôležitejšiu úlohu.
Počas expedície na Mars bude potrebné vyriešiť ďalšie praktické úlohy, napríklad zásobiť posádku potravinami a čeliť zvýšenému riziku rakoviny v dôsledku pôsobenia vesmírneho žiarenia na ľudský organizmus.
Skrátenie času cestovania zníži závažnosť takýchto problémov, takže rýchlosť cestovania bude čoraz žiadanejšia.
Cestovanie do vesmíru novej generácie
Táto potreba rýchlosti postaví vesmírnym cestujúcim nové prekážky.
Nová kozmická loď NASA, ktorej hrozí prekonanie rýchlostného rekordu Apollo 10, sa bude aj naďalej spoliehať na osvedčené systémy chemických rakiet, ktoré sa používali od prvých dní vesmírneho cestovania. Ale tieto systémy majú prísne rýchlostné limity kvôli uvoľňovaniu malého množstva energie na jednotku paliva.
Najvýhodnejším, aj keď nepolapiteľným zdrojom energie pre rýchlu kozmickú loď je antihmota, dvojča a antipód bežnej hmoty.
Preto, aby sa výrazne zvýšila rýchlosť letu pre ľudí idúcich na Mars a ďalej, sú potrebné úplne nové prístupy, ako pripúšťajú vedci.
"Systémy, ktoré dnes máme, sú celkom schopné nás tam dostať," hovorí Bray, "ale všetci by sme chceli byť svedkami revolúcie v motoroch."
Eric Davis, vedúci výskumný fyzik na Inštitúte pre pokročilé štúdium v Austine v Texase a člen programu NASA Disruptive Motion in Motion Physics Program, 6-ročný výskumný projekt, dokončený v roku 2002, identifikoval tri z najsľubnejších prostriedkov z hľadiska tradičnej fyziky, ktoré sú schopné pomôcť ľudstvu dosiahnuť rýchlosť primerane dostatočnú na medziplanetárne cestovanie.
V skratke, prichádza o javoch uvoľňovania energie pri štiepení hmoty, termonukleárnej fúzii a anihilácii antihmoty.
Prvá metóda zahŕňa štiepenie atómov a používa sa v komerčných jadrových reaktoroch.
Druhá, termonukleárna fúzia, je vytváranie ťažších atómov z jednoduchých atómov – tento druh reakcie dodáva energiu Slnku. Je to technológia, ktorá je očarujúca, no nie je ľahké ju uchopiť; pred jej akvizíciou „vždy je ďalších 50 rokov“ – a tak to vždy bude, ako hovorí staré motto tohto odvetvia.
"Toto je veľmi Hi-tech"hovorí Davis," ale sú založené na tradičnej fyzike a sú pevne stanovené už od úsvitu atómového veku. "Podľa optimistických odhadov môžu pohonné systémy založené na konceptoch atómového štiepenia a termonukleárnej fúzie teoreticky urýchliť loď na 10% rýchlosti svetla, teda až na veľmi slušných 100 miliónov km/h.
Autorské práva k obrázku US Air Force Popis obrázku Lietanie nadzvukovou rýchlosťou už pre ľudí nie je problém. Ďalšia vec je rýchlosť svetla, alebo aspoň blízko k nej ...Najvýhodnejším, aj keď nepolapiteľným zdrojom energie pre rýchlu kozmickú loď je antihmota, dvojča a antipód bežnej hmoty.
Keď sa dva druhy hmoty dostanú do kontaktu, navzájom sa zničia, výsledkom čoho je uvoľnenie čistej energie.
V súčasnosti existujú technológie, ktoré umožňujú výrobu a skladovanie – zatiaľ extrémne malých – množstiev antihmoty.
Zároveň si produkcia antihmoty v užitočných množstvách bude vyžadovať nové špeciálne kapacity ďalšej generácie a inžinierstvo bude musieť vstúpiť do konkurenčných pretekov o vytvorenie vhodnej kozmickej lode.
Ale ako hovorí Davis, veľa skvelé nápady sa už rozpracúva na rysovacích doskách.
Kozmické lode poháňané energiou antihmoty sa budú môcť pohybovať so zrýchlením niekoľko mesiacov a dokonca rokov a dosahovať výraznejšie percentá rýchlosti svetla.
Preťaženia na palube zároveň zostanú pre obyvateľov lodí prijateľné.
Takéto fantastické nové rýchlosti zároveň v sebe ukrývajú ďalšie nebezpečenstvá pre ľudský organizmus.
Energetické krupobitie
Pri rýchlosti niekoľkých stoviek miliónov kilometrov za hodinu sa akékoľvek zrnko prachu vo vesmíre, od atomizovaných atómov vodíka až po mikrometeority, nevyhnutne stane guľkou s vysokou energiou a schopnou preraziť trup lode skrz naskrz.
„Keď sa pohybujete veľmi vysokou rýchlosťou, znamená to, že častice letiace smerom k vám sa pohybujú rovnakou rýchlosťou,“ hovorí Arthur Edelstein.
Spolu so svojim zosnulým otcom Williamom Edelsteinom, profesorom rádiológie na Johns Hopkins University School of Medicine, pracoval na vedecká práca, v ktorej sa zvažovali dôsledky dopadu kozmických atómov vodíka (na ľudí a techniku) počas ultrarýchleho cestovania vesmírom vo vesmíre.
Vodík sa začne rozkladať na subatomárne častice, ktoré preniknú do vnútra lode a vystavia posádku aj vybavenie žiareniu.
Alcubierrov motor vás unesie ako surfistu jazdiaceho na surfe na hrebeni vlny Eric Davis, výskumný fyzik
Pri rýchlosti rovnajúcej sa 95 % rýchlosti svetla by vystavenie takému žiareniu znamenalo takmer okamžitú smrť.
Hviezdna loď sa zahreje na teploty topenia, ktorým neodolá žiadny mysliteľný materiál, a voda obsiahnutá v tele členov posádky okamžite vrie.
„Toto všetko sú mimoriadne nepríjemné problémy,“ poznamenáva Edelstein s pochmúrnym humorom.
S otcom zhruba vypočítali, že na vytvorenie nejakého hypotetického magnetického ochranného systému schopného ochrániť loď a ľudí v nej pred smrtiacim vodíkovým dažďom by sa hviezdna loď mohla pohybovať rýchlosťou nepresahujúcou polovicu rýchlosti svetla. Potom majú ľudia na palube šancu prežiť.
Mark Millis, translačný fyzik a bývalý šéf prelomového fyzikálneho programu NASA, varuje, že tento potenciálny rýchlostný limit pre vesmírne lety zostáva vzdialeným problémom.
"Na základe doteraz nahromadených fyzikálnych poznatkov môžeme povedať, že bude mimoriadne ťažké dosiahnuť rýchlosť vyššiu ako 10% rýchlosti svetla," hovorí Millis. "Ešte nie sme v nebezpečenstve. Jednoduchá analógia: prečo sa báť, že sa môžeme utopiť, keď sme sa ešte ani nedostali do vody."
Rýchlejšie ako svetlo?
Ak predpokladáme, že sme sa naučili takpovediac plávať, dokážeme potom zvládnuť kĺzanie v časopriestore – ak túto analógiu ďalej rozvinieme – a letieť nadsvetelnou rýchlosťou?
Hoci je hypotéza o vrodenej schopnosti prežiť v nadsvetelnom prostredí pochybná, nie je zbavená určitých zábleskov vzdelaného osvietenia v hlbokej tme.
Jeden z týchto zaujímavých spôsobov pohybu je založený na technológii, podobné témy ktorý sa používa v „warpovom pohone“ alebo „warpovom pohone“ z televízneho seriálu „Star Trek“.
Princíp činnosti tejto elektrárne, známej aj ako „motor Alcubierre“ * (pomenovaný podľa mexického teoretického fyzika Miguela Alcubierra), spočíva v tom, že umožňuje lodi stláčať normálny časopriestor pred sebou, ktorý opísal Albert. Einsteina a rozširujem to za seba.
Autorské práva k obrázku NASA Popis obrázku Aktuálny rýchlostný rekord patrí trom astronautom Apolla 10 – Tomovi Staffordovi, Johnovi Youngovi a Eugenovi Cernanovi.V podstate sa loď pohybuje v určitom objeme časopriestoru, akejsi „zakrivenej bubline“, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako rýchlosť svetla.
Loď teda v tejto „bubline“ zostáva v normálnom časopriestore nehybná, bez deformácií a vyhýba sa prekročeniu univerzálneho limitu rýchlosti svetla.
"Namiesto toho, aby ste sa vznášali vo vodnom stĺpci normálneho časopriestoru," hovorí Davis, "motor Alcubierre vás unesie ako surfistu na surfe po hrebeni vlny."
Aj tu je istý háčik. Na realizáciu tohto podniku je potrebná exotická forma hmoty so zápornou hmotnosťou na stlačenie a rozšírenie časopriestoru.
"Fyzika neobsahuje žiadne kontraindikácie pre negatívnu hmotu," hovorí Davis, "ale neexistujú žiadne jej príklady a nikdy sme sa s ňou v prírode nestretli."
Je tu ešte jeden háčik. V článku publikovanom v roku 2012 výskumníci z University of Sydney navrhli, že „zakrivená bublina“ by akumulovala vysokoenergeticky nabité kozmické častice, pretože by nevyhnutne interagovala s obsahom vesmíru.
Niektoré častice preniknú do samotnej bubliny a pumpujú loď radiáciou.
Zaseknutý pri podsvetelných rýchlostiach?
Sme naozaj odsúdení uviaznuť vo fáze podsvetelných rýchlostí kvôli našej jemnej biológii?!
Nejde ani tak o vytvorenie nového svetového (galaktického?) rýchlostného rekordu pre ľudí, ale o perspektívu, že sa ľudstvo stane medzihviezdnou spoločnosťou.
Pri polovičnej rýchlosti svetla – a to je podľa Edelsteinovho výskumu hranica, ktorú naše telá dokážu vydržať – bude spiatočná cesta k najbližšej hviezde trvať viac ako 16 rokov.
(Efekty rozpínania času, pod vplyvom ktorého uplynie posádke hviezdnej lode v jej súradnicovom systéme menej času ako ľuďom, ktorí zostanú na Zemi vo svojom súradnicovom systéme, nepovedú k dramatickým následkom pri rýchlosti, ktorá je polovičná rýchlosť svetla.)
Mark Millis je nádejný. Vzhľadom na to, že ľudstvo vynašlo G-obleky a ochranu pred mikrometeoritmi, ktoré umožňujú ľuďom bezpečne cestovať cez veľkú modrú vzdialenosť a hviezdnu temnotu vesmíru, je presvedčený, že dokážeme nájsť spôsoby, ako prežiť, bez ohľadu na to, aké rýchlostné limity dosiahneme. budúcnosti.
Rovnaké technológie, ktoré nám pomôžu dosiahnuť neuveriteľné nové cestovné rýchlosti, Millis muses, nám poskytnú nové, zatiaľ neznáme možnosti ochrany posádok.
Poznámky prekladateľa:
*Miguel Alcubierre prišiel s myšlienkou svojej bubliny v roku 1994. A v roku 1995 ruský teoretický fyzik Sergej Krasnikov navrhol koncepciu zariadenia na cestovanie vesmírom rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Nápad dostal názov „Krasnikovove fajky“.
Ide o umelé zakrivenie časopriestoru podľa princípu takzvanej červej diery. Hypoteticky sa loď bude pohybovať po priamke zo Zeme k danej hviezde cez zakrivený časopriestor, pričom prejde cez iné dimenzie.
Podľa Krasnikovovej teórie sa vesmírny cestujúci vráti späť v rovnakom čase, keď vyrazí na cestu.
Ako rýchlo letí raketa do vesmíru?
- abstraktná veda – vzbudzuje v divákovi ilúzie
- Ak na obežnú dráhu blízko Zeme, potom 8 km za sekundu.
Ak je vonku, potom 11 km za sekundu. Ako to. - 33 000 km/h
- Presné - keď odíde rýchlosťou 7,9 km / s, bude sa (raketa) plaziť okolo zeme, ak rýchlosťou 11 km / s, potom je to už parabola, to znamená, že bude trochu jesť ďalej existuje možnosť, že sa už nevráti
- 3-5 km/s, zvážte rýchlosť rotácie Zeme okolo Slnka
- Rýchlostný rekord kozmickej lode (240 tisíc km/h) vytvorila americko-nemecká slnečná sonda Helios-B, vypustená 15. januára 1976.
Najvyššiu rýchlosť, akou sa kedy človek pohyboval (39 897 km/h), vyvinul hlavný modul Apollo 10 vo výške 121,9 km od zemského povrchu, keď sa expedícia vrátila 26. mája 1969. Vesmírnej lodi velil Plukovník amerického letectva (teraz brigádny generál) Thomas Patten Stafford (narodený v Weatherford, Oklahoma, USA, 17. septembra 1930), kapitán amerického námorníctva v tretej hodnosti Eugene Andrew Cernan (narodený v Chicagu, Illinois, USA, 14. marca 1934 John Watt Young (narodený v San Franciscu, Kalifornia, USA, 24. septembra 1930).
Medzi ženami najvyššiu rýchlosť (28115 km/h) dosiahla juniorská poručík vzdušných síl ZSSR (dnes podplukovník-inžinier, pilot-kozmonaut ZSSR) Valentina Vladimirovna Tereshkova (nar. 6. marca 1937) na sovietskej vesmírnej lodi. Vostok 6 dňa 16.6.1963.
- 8 km/s na prekonanie gravitácie Zeme
- v čiernej diere môžete zrýchliť na rýchlosť podsvietenia
- Nezmysel, bezmyšlienkovite naučený zo školy.
8 alebo presnejšie 7,9 km/s je prvá vesmírna rýchlosť- rýchlosť horizontálneho pohybu telesa priamo nad povrchom Zeme, pri ktorej teleso nepadá, ale zostáva satelitom Zeme s kruhovou dráhou práve v tejto výške, teda nad povrchom Zeme. (a to bez zohľadnenia odporu vzduchu). PCS je teda abstraktná veličina, ktorá spája parametre kozmického telesa: polomer a zrýchlenie gravitácie na povrchu telesa a nemá praktický význam. Vo výške 1000 km bude rýchlosť kruhového orbitálneho pohybu iná.Raketa naberá rýchlosť postupne. Napríklad nosná raketa Sojuz má po štarte vo výške 47,0 km rýchlosť 1,8 km/s za 117,6 s, po lete vo výške 171,4 km za 286,4 s 3,9 km/s. Po asi 8,8 minútach. po štarte vo výške 198,8 km je rýchlosť kozmickej lode 7,8 km/s.
A štart orbitálneho dopravného prostriedku na nízku obežnú dráhu Zeme z horného bodu letu nosnej rakety sa uskutočňuje aktívnym manévrovaním samotnej kozmickej lode. A jeho rýchlosť závisí od parametrov obežnej dráhy. - To všetko je nezmysel. Dôležitú úlohu zohráva nie rýchlosť, ale náporová sila rakety. Vo výške 35 km začína plné zrýchlenie na PKS (prvá vesmírna rýchlosť) až do výšky 450 km, pričom postupne udáva smer smeru rotácie Zeme. Týmto spôsobom sa udržiava nadmorská výška a ťah pri prekonávaní hustých slov atmosféry. Stručne povedané - nie je potrebné zrýchľovať súčasne horizontálnu a vertikálnu rýchlosť, výrazná odchýlka v horizontálnom smere nastáva pri 70% požadovanej výšky.
- na čom
vesmírna loď letí vo výškach.
Moderné technológie a objavy posúvajú prieskum vesmíru na úplne inú úroveň, no medzihviezdne cestovanie je stále snom. Je to však také neskutočné a nedosiahnuteľné? Čo môžeme urobiť teraz a čo môžeme očakávať v blízkej budúcnosti?
Štúdiom údajov získaných z Keplerovho teleskopu astronómovia objavili 54 potenciálne obývateľných exoplanét. Tieto vzdialené svety sú v obývateľnej zóne, t.j. v určitej vzdialenosti od centrálnej hviezdy, čo umožňuje udržiavať tekutú vodu na povrchu planéty.
Odpoveď na hlavnú otázku, či sme vo vesmíre sami, je však ťažké získať - kvôli obrovskej vzdialenosti oddeľujúcej slnečnú sústavu a našich najbližších susedov. Napríklad „sľubná“ planéta Gliese 581g je vzdialená 20 svetelných rokov, čo je z kozmického hľadiska dosť blízko, ale príliš ďaleko pre pozemské prístroje.
Množstvo exoplanét v okruhu 100 a menej svetelných rokov od Zeme a obrovský vedecký a dokonca civilizačný záujem, ktorý pre ľudstvo predstavujú, nás nútia pozrieť sa nanovo na doteraz fantastickú myšlienku medzihviezdneho cestovania.
Lietanie k iným hviezdam je, samozrejme, technologická záležitosť. Okrem toho existuje niekoľko možností na dosiahnutie takého vzdialeného cieľa a výber v prospech jednej alebo druhej metódy ešte nebol urobený.
Ľudstvo už vyslalo do vesmíru medzihviezdne vozidlá: sondy Pioneer a Voyager. V súčasnosti už opustili hranice slnečnej sústavy, no ich rýchlosť neumožňuje hovoriť o rýchlom dosiahnutí cieľa. Voyager 1, ktorý sa pohybuje rýchlosťou asi 17 km / s, dokonca aj k najbližšej hviezde Proxima Centauri (4,2 svetelných rokov) poletí neuveriteľne dlho - 17 tisíc rokov.
Je zrejmé, že s modernými raketovými motormi sa nikam za slnečnú sústavu nedostaneme: na prepravu 1 kg nákladu aj do neďalekej Proximy Centauri sú potrebné desiatky tisíc ton paliva. Súčasne s nárastom hmotnosti lode sa zvyšuje množstvo potrebného paliva a na jeho prepravu je potrebné ďalšie palivo. Začarovaný kruh skoncovať s nádržami s chemickým palivom – postaviť vesmírnu loď s hmotnosťou miliardy ton je absolútne neuveriteľný počin. Jednoduché výpočty pomocou Ciolkovského vzorca ukazujú, že zrýchlenie kozmickej lode poháňanej chemickým palivom na približne 10 % rýchlosti svetla by vyžadovalo viac paliva, ako je dostupné v známom vesmíre.
Reakcia termonukleárnej fúzie produkuje energiu na jednotku hmotnosti v priemere miliónkrát viac ako chemické spaľovacie procesy. Aj preto v 70. rokoch NASA upozornila na možnosť využitia termonukleárnych raketových motorov. Projekt bezpilotnej kozmickej lode Daedalus zahŕňal vytvorenie motora, v ktorom by sa malé pelety termonukleárneho paliva privádzali do spaľovacej komory a zapaľovali by sa elektrónovými lúčmi. Produkty termonukleárnej reakcie sú vyvrhnuté z dýzy motora a urýchľujú loď.
Vesmírna loď Daedalus verzus Empire State Building
Daedalus mal zobrať na palubu 50-tisíc ton palivových peliet s priemerom 4 a 2 mm. Granule pozostávajú z jadra s deutériom a tríciom a obalu hélia-3. Ten tvorí iba 10-15% hmotnosti palivovej pelety, ale v skutočnosti je palivom. Hélium-3 je na Mesiaci hojné a deutérium je široko používané v jadrovom priemysle. Deutériové jadro pôsobí ako rozbuška na zapálenie fúznej reakcie a vyvoláva silnú reakciu s uvoľnením prúdu plazmy, ktorý je riadený silným magnetickým poľom. Hlavná molybdénová spaľovacia komora motora Daedalus mala vážiť viac ako 218 ton, komora druhého stupňa - 25 ton. Magnetické supravodivé cievky tiež zodpovedajú obrovskému reaktoru: prvý váži 124,7 ton a druhý - 43,6 ton Pre porovnanie: suchá hmotnosť raketoplánu je menšia ako 100 ton.
Let Daedalusa bol plánovaný v dvoch etapách: motor prvého stupňa musel pracovať viac ako 2 roky a spáliť 16 miliónov palivových peliet. Po oddelení prvého stupňa pracoval motor druhého stupňa takmer dva roky. Za 3,81 roka nepretržitého zrýchľovania by teda Daedalus dosiahol maximálnu rýchlosť 12,2 % rýchlosti svetla. Takáto loď prekoná vzdialenosť k Barnardovej hviezde (5,96 svetelných rokov) za 50 rokov a bude schopná preletom cez vzdialený hviezdny systém prenášať výsledky svojich pozorovaní rádiovou komunikáciou na Zem. Celá misia teda potrvá približne 56 rokov.
Napriek veľkým ťažkostiam so zabezpečením spoľahlivosti mnohých systémov Daedalus a jeho obrovským nákladom sa tento projekt realizuje na modernej úrovni technológie. Okrem toho v roku 2009 tím nadšencov oživil prácu na projekte termonukleárnej lode. V súčasnosti projekt Icarus zahŕňa 20 vedeckých tém o teoretickom vývoji systémov a materiálov pre medzihviezdnu loď.
Už dnes sú teda možné bezpilotné medzihviezdne lety do vzdialenosti 10 svetelných rokov, čo zaberie približne 100 rokov letu plus čas, kým rádiový signál doputuje späť na Zem. Tento polomer zahŕňa hviezdne systémy Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 a 248, CN Leo, WISE 1541-2250. Ako môžete vidieť, v blízkosti Zeme je dostatok objektov na štúdium pomocou bezpilotných misií. Čo ak však roboty nájdu niečo skutočne nezvyčajné a jedinečné, ako napríklad zložitú biosféru? Podarí sa výprave za účasti ľudí vydať sa na vzdialené planéty?
Celoživotný let
Ak už dnes môžeme začať stavať vesmírnu loď bez posádky, tak s loďou s posádkou je situácia komplikovanejšia. V prvom rade je akútna otázka času letu. Vezmite rovnakú Barnardovu hviezdu. Astronauti sa budú musieť pripraviť na pilotovaný let zo školy, pretože aj keď sa štart zo Zeme uskutoční v deň ich 20. výročia, kozmická loď dosiahne cieľ letu do 70. alebo dokonca 100. výročia (berúc do úvahy potrebu brzdenia, ktorý nevyžaduje bezpilotný let) ... Výber posádky v dospievaní je plný psychologickej nezlučiteľnosti a medziľudských konfliktov a vek 100 rokov nedáva nádej na plodnú prácu na povrchu planéty a na návrat domov.
Má však zmysel sa vracať? Početné štúdie NASA vedú k neuspokojivému záveru: dlhodobý pobyt v nulovej gravitácii nenávratne zničí zdravie astronautov. Práca profesora biológie Roberta Fittsa s astronautmi ISS teda ukazuje, že aj napriek aktívnym fyzické cvičenia na palube kozmickej lode, po trojročnej misii na Mars, veľké svaly ako lýtko ochabnú o 50 %. Minerálna hustota klesá podobne. kostného tkaniva... V dôsledku toho sa výrazne znižuje schopnosť pracovať a prežiť v extrémnych situáciách a obdobie adaptácie na normálnu gravitáciu bude najmenej rok. Let v nulovej gravitácii po celé desaťročia spochybní samotný život astronautov. Snáď sa ľudské telo dokáže zotaviť napríklad v procese brzdenia s postupne narastajúcou gravitáciou. Riziko úmrtia je však stále príliš vysoké a vyžaduje si radikálne riešenie.
Stanford Thor je kolosálna stavba s celými mestami vo vnútri rotujúceho okraja.
Bohužiaľ, vyriešiť problém nulovej gravitácie na medzihviezdnej kozmickej lodi nie je také jednoduché. Možnosť vytvorenia umelej gravitácie otáčaním nám dostupnej obytnej jednotky má množstvo ťažkostí. Na vytvorenie zemskej príťažlivosti by sa aj koleso s priemerom 200 m muselo otáčať rýchlosťou 3 otáčky za minútu. Pri takejto rýchlej rotácii sila Karyolis vytvorí záťaže, ktoré sú pre ľudský vestibulárny aparát úplne neznesiteľné, spôsobujú nevoľnosť a akútne záchvaty morskej choroby. Jediným riešením tohto problému je Stanford Tor, ktorý vyvinuli vedci na Stanfordskej univerzite v roku 1975. Ide o obrovský prstenec s priemerom 1,8 km, v ktorom by mohlo žiť 10 000 astronautov. Svojou veľkosťou poskytuje gravitáciu na úrovni 0,9-1,0 g a celkom pohodlné bývanie pre ľudí. Avšak aj pri rýchlosti otáčania nižšej ako jedna otáčka za minútu budú ľudia stále pociťovať mierny, ale citeľný diskomfort. Navyše, ak je postavený taký obrovský obytný priestor, aj malé posuny v rozložení hmotnosti torusu ovplyvnia rýchlosť otáčania a spôsobia vibrácie celej konštrukcie.
Problém žiarenia zostáva tiež zložitý. Dokonca aj v blízkosti Zeme (na palube ISS) nie sú astronauti dlhšie ako šesť mesiacov kvôli nebezpečenstvu ožiarenia. Medziplanetárna loď bude musieť byť vybavená ťažkou ochranou, no aj tak ostáva otázka vplyvu žiarenia na ľudský organizmus. Najmä na riziko onkologických ochorení, ktorých vývoj v nulovej gravitácii sa prakticky neskúmal. Vedec Krasimir Ivanov z German Aerospace Center v Kolíne nad Rýnom zverejnil výsledky začiatkom tohto roka. zaujímavý výskum správanie buniek melanómu (najnebezpečnejšia forma rakoviny kože) v nulovej gravitácii. V porovnaní s rakovinovými bunkami pestovanými pri normálnej gravitácii sú bunky, ktoré strávili 6 a 24 hodín v nulovej gravitácii, menej náchylné na metastázy. Zdá sa, že je to dobrá správa, ale len na prvý pohľad. Faktom je, že takáto „vesmírna“ rakovina je schopná byť v pokoji desiatky rokov a pri narušení imunitného systému sa neočakávane šíriť vo veľkom meradle. Štúdia navyše jasne ukazuje, že o reakcii ľudského tela na dlhý pobyt vo vesmíre vieme stále málo. Dnes tam astronauti, zdraví silní ľudia, trávia príliš málo času na to, aby preniesli svoje skúsenosti na dlhý medzihviezdny let.
V každom prípade je loď pre 10 tisíc ľudí pochybná predstava. Na vytvorenie spoľahlivého ekosystému pre taký počet ľudí potrebujete obrovské množstvo rastlín, 60 tisíc kurčiat, 30 tisíc králikov a stádo dobytka. To samo o sebe môže poskytnúť diétu 2 400 kalórií za deň. Všetky experimenty na vytvorenie takýchto uzavretých ekosystémov však vždy končia neúspechom. Počas najväčšieho experimentu „Biosphere-2“ od Space Biosphere Ventures bola vybudovaná sieť uzavretých budov. s celkovou plochou 1,5 hektára s 3 tisíckami druhov rastlín a živočíchov. Z celého ekosystému sa mala stať samostatná malá „planéta“, na ktorej žilo 8 ľudí. Experiment trval 2 roky, no po niekoľkých týždňoch sa začali vážne problémy: mikroorganizmy a hmyz sa začali nekontrolovateľne množiť, spotrebovávali príliš veľa kyslíka a rastlín a tiež sa ukázalo, že bez vetra sú rastliny príliš krehké. V dôsledku miestnych ekologická katastrofaľudia začali chudnúť, množstvo kyslíka kleslo z 21 % na 15 % a vedci museli porušiť podmienky experimentu a dodať ôsmim „kozmonautom“ kyslík a potravu.
Zdá sa teda, že vytváranie zložitých ekosystémov je chybným a nebezpečným spôsobom, ako poskytnúť posádke medzihviezdnej lode kyslík a jedlo. Na vyriešenie tohto problému budete potrebovať špeciálne upravené organizmy so zmenenými génmi, ktoré sa môžu živiť svetlom, odpadom a jednoduché látky... Napríklad veľké moderné závody na výrobu rias chlorella dokážu vyprodukovať až 40 ton kalu denne. Jeden plne autonómny bioreaktor s hmotnosťou niekoľkých ton dokáže vyrobiť až 300 litrov suspenzie chlorelly denne, čo stačí na nakŕmenie posádky niekoľkých desiatok ľudí. Geneticky modifikovaná chlorella dokázala nielen pokryť nutričné potreby posádky, ale aj recyklovať odpad vrátane oxidu uhličitého. Dnes sa proces genetického inžinierstva mikrorias stal bežným javom a existuje množstvo vzoriek vyvinutých na čistenie Odpadová voda, výroba biopalív atď.
Zamrznutý sen
Takmer všetky vyššie uvedené problémy medzihviezdneho letu s ľudskou posádkou by mohol vyriešiť jeden veľmi sľubná technológia- pozastavená animácia, alebo ako sa tiež nazýva kryostáza. Anabióza je spomalenie ľudských životných procesov aspoň niekoľkokrát. Ak je možné človeka ponoriť do takej umelej letargie, ktorá 10x spomalí metabolizmus, tak pri 100-ročnom lete zostarne vo sne len o 10 rokov. To uľahčuje riešenie problémov výživy, prísunu kyslíka, duševných porúch a deštrukcií tela v dôsledku stavu beztiaže. Okrem toho je jednoduchšie chrániť kompartment s anabiotickými komorami pred mikrometeoritmi a žiarením ako veľkoobjemovú obývateľnú zónu.
Bohužiaľ, spomalenie procesov ľudského života je mimoriadne náročná úloha. Ale v prírode existujú organizmy, ktoré sa dokážu uspať a predĺžiť si životnosť stokrát. Napríklad malá jašterica nazývaná sibírsky salamander je schopná v ťažkých časoch hibernovať a prežiť desaťročia, dokonca aj zamrznutá v bloku ľadu s teplotou mínus 35 - 40 ° C. Sú prípady, keď mloky strávili asi 100 rokov v zimnom spánku a akoby sa nič nestalo, rozmrzli a ušli prekvapeným výskumníkom. Okrem toho zvyčajná "nepretržitá" dĺžka života jašterice nepresahuje 13 rokov. Úžasná schopnosť mloka je spôsobená tým, že jeho pečeň syntetizuje veľké množstvo glycerínu, takmer 40% jeho telesnej hmotnosti, ktorý chráni bunky pred nízkymi teplotami.
Hlavnou prekážkou ponorenia človeka do kryostázy je voda, z ktorej tvorí 70 % nášho tela. Po zmrazení sa zmení na ľadové kryštály, ktorých objem sa zväčší o 10 %, čím sa pretrhne bunková membrána. Navyše, keď mrzne, látky rozpustené vo vnútri bunky migrujú do zvyšnej vody, čím narúšajú intracelulárne procesy výmeny iónov, ako aj organizáciu proteínov a iných medzibunkových štruktúr. Vo všeobecnosti ničenie buniek pri zmrazovaní znemožňuje človeku návrat do života.
Existuje však sľubný spôsob, ako tento problém vyriešiť – klatrát hydratuje. Boli objavené už v roku 1810, keď britský vedec Sir Humphrey Davy vstrekol do vody pod vysokým tlakom chlór a bol svedkom tvorby pevných štruktúr. Boli to hydráty klatrátov - jedna z foriem vodného ľadu, v ktorej je obsiahnutý cudzí plyn. Na rozdiel od ľadových kryštálov sú klatrátové mriežky menej tvrdé, nemajú ostré hrany, ale majú dutiny, v ktorých sa môžu „ukryť“ vnútrobunkové látky. Technológia klatrátovej suspendovanej animácie by bola jednoduchá: inertný plyn, napríklad xenón alebo argón, teplota je mierne pod nulou a bunkový metabolizmus sa začne postupne spomaľovať, až kým človek neprejde do kryostázy. Žiaľ, tvorba klatrátových hydrátov si vyžaduje vysoký tlak(asi 8 atmosfér) a veľmi vysoká koncentrácia plynu rozpusteného vo vode. Ako vytvoriť takéto podmienky v živom organizme je stále neznáme, hoci v tejto oblasti existujú určité úspechy. Klatráty sú teda schopné chrániť tkanivá srdcového svalu pred zničením mitochondrií aj pri kryogénnych teplotách (pod 100 stupňov Celzia), ako aj zabrániť poškodeniu bunkových membrán. O experimentoch s klatrátovou anabiózou u ľudí sa ešte nehovorí, pretože komerčný dopyt po technológiách kryostázy je malý a výskum na túto tému sa vykonáva hlavne malé spoločnosti poskytovanie služieb zmrazenia tiel zosnulých.
Lietanie na vodík
V roku 1960 fyzik Robert Bassard navrhol pôvodný koncept fúzneho náporového motora, ktorý rieši mnohé z problémov medzihviezdneho cestovania. Základom je použitie vodíka a medzihviezdneho prachu prítomného vo vesmíre. Kozmická loď s takýmto motorom najskôr zrýchli na vlastné palivo a potom rozvinie obrovský lievik magnetického poľa s priemerom tisícok kilometrov, ktorý zachytáva vodík z vesmíru. Tento vodík sa používa ako nevyčerpateľný zdroj paliva pre termonukleárny raketový motor.
Motor Bassard ponúka obrovské výhody. V prvom rade je možné vďaka palivu „zadarmo“ pohybovať sa s konštantným zrýchlením 1 g, čím odpadajú všetky problémy spojené s beztiažovým stavom. Okrem toho vám motor umožňuje zrýchliť na obrovskú rýchlosť - 50% rýchlosti svetla a ešte viac. Teoreticky pri pohybe so zrýchlením 1 g loď s Bassardovým motorom prekoná vzdialenosť 10 svetelných rokov za približne 12 pozemských rokov a pre posádku by to kvôli relativistickým efektom trvalo len 5 rokov lodného času.
Bohužiaľ, množstvo vážne problémy ktoré sa na súčasnej úrovni techniky nedajú vyriešiť. V prvom rade je potrebné vytvoriť obrovskú a spoľahlivú pascu na generovanie vodíka magnetické polia gigantickú silu. Zároveň má zabezpečiť minimálne straty a efektívny transport vodíka do fúzneho reaktora. Samotný proces termonukleárnej reakcie premeny štyroch atómov vodíka na atóm hélia, ktorý navrhol Bassard, vyvoláva mnohé otázky. Faktom je, že túto najjednoduchšiu reakciu je ťažké realizovať v prietokovom reaktore, pretože ide príliš pomaly a v zásade je možná len vo vnútri hviezd.
Pokrok v štúdiu termonukleárnej fúzie však dáva nádej, že problém možno vyriešiť napríklad použitím „exotických“ izotopov a antihmoty ako katalyzátora reakcie.
Zatiaľ je výskum Bassard engine čisto teoretický. Vyžadujú sa výpočty založené na skutočných technológiách. V prvom rade je potrebné vyvinúť motor schopný produkovať energiu dostatočnú na pohon magnetickej pasce a udržanie termonukleárnej reakcie, produkovať antihmotu a prekonať odpor medzihviezdneho média, ktoré spomalí obrovskú elektromagnetickú „plachtu“.
Antihmota na pomoc
Môže to znieť zvláštne, ale dnes je ľudstvo bližšie k vytvoreniu motora poháňaného antihmotou než k intuitívnemu a zdanlivo jednoduchému Bassardovmu náporovému motoru.
Sonda vyvinutá spoločnosťou Hbar Technologies bude mať tenkú plachtu z uhlíkových vlákien pokrytú uránom 238. Pri dopade na plachtu antivodík anihiluje a vytvára prúdový ťah.
V dôsledku anihilácie vodíka a antivodíka vzniká mohutný tok fotónov, ktorých výstupná rýchlosť dosahuje maximum pre raketový motor, t.j. rýchlosť svetla. Toto je ideálna metrika na dosiahnutie veľmi vysokých rýchlostí blízko svetla pre kozmickú loď poháňanú fotónmi. Bohužiaľ je veľmi ťažké použiť antihmotu ako raketové palivo, pretože počas anihilácie dochádza k výbuchom silného gama žiarenia, ktoré zabije astronautov. Taktiež zatiaľ neexistujú žiadne technológie ukladania. Vysoké číslo antihmoty a samotná skutočnosť hromadenia ton antihmoty, dokonca aj vo vesmíre ďaleko od Zeme, je vážnou hrozbou, pretože anihilácia čo i len jedného kilogramu antihmoty sa rovná nukleárny výbuch s kapacitou 43 megaton (výbuch takejto sily môže zmeniť tretinu územia USA na púšť). Cena antihmoty je ďalším faktorom, ktorý komplikuje medzihviezdny let poháňaný fotónmi. Moderné technológie na výrobu antihmoty umožňujú vyrobiť jeden gram antivodíka v cene desiatok biliónov dolárov.
ale veľké projekty výskum antihmoty prináša ovocie. V súčasnosti sú vytvorené špeciálne zásobníky pozitrónov, „magnetické fľaše“, čo sú nádoby chladené tekutým héliom so stenami vytvorenými z magnetických polí. V júni tohto roku sa vedcom z CERN-u podarilo uložiť atómy antivodíka na 2000 sekúnd. Na Kalifornskej univerzite (USA) sa buduje najväčšie úložisko antihmoty na svete, v ktorom je možné uložiť viac ako bilión pozitrónov. Jedným z cieľov vedcov z Kalifornskej univerzity je vytvoriť prenosné kontajnery na antihmotu, ktoré sa dajú použiť na vedecké účely mimo veľkých urýchľovačov. Projekt je podporovaný Pentagonom, ktorý sa zaujíma o vojenské aplikácie antihmoty, takže je nepravdepodobné, že by najväčšie množstvo magnetických fliaš na svete bolo podfinancované.
Moderné urýchľovače budú schopné vyprodukovať jeden gram antivodíka za niekoľko sto rokov. To je veľmi dlhá doba, takže jediným východiskom je vyvinúť novú technológiu na výrobu antihmoty alebo spojiť úsilie všetkých krajín našej planéty. Ale ani v tomto prípade s modernou technológiou nie je o čom snívať o výrobe desiatok ton antihmoty na medzihviezdne lety s ľudskou posádkou.
Všetko však nie je také smutné. Odborníci z NASA vyvinuli niekoľko projektov kozmických lodí, ktoré by mohli ísť do hlbokého vesmíru len s jedným mikrogramom antihmoty. NASA verí, že zlepšenie zariadenia umožní vyrábať antiprotóny za cenu okolo 5 miliárd dolárov za gram.
Americká spoločnosť Hbar Technologies s podporou NASA vyvíja koncept bezpilotných sond poháňaných antivodíkovým motorom. Prvým cieľom tohto projektu je vytvorenie kozmickej lode bez posádky, ktorá by mohla letieť do Kuiperovho pásu na okraji slnečnej sústavy za menej ako 10 rokov. Dnes je nemožné dosiahnuť takéto vzdialené body za 5-7 rokov, konkrétne sonda New Horizons od NASA preletí Kuiperovým pásom 15 rokov po štarte.
Sonda pokrývajúca vzdialenosť 250 AU. o 10 rokov bude velmi maly, s nosnostou len 10 mg, ale bude potrebovat aj trochu antivodika - 30 mg. Tevatron také množstvo vyrobí za niekoľko desaťročí a vedci by mohli koncept nového motora otestovať počas skutočnej vesmírnej misie.
Predbežné výpočty tiež ukazujú, že podobným spôsobom je možné vyslať aj malú sondu na Alpha Centauri. Na jeden gram antivodíka doletí k vzdialenej hviezde za 40 rokov.
Môže sa zdať, že všetko vyššie uvedené je fantázia a nemá nič spoločné s najbližšou budúcnosťou. Našťastie to tak nie je. Zatiaľ čo pozornosť verejnosti sa upriamuje na svetové krízy, zlyhania popových hviezd a iné aktuálne udalosti, epochálne iniciatívy zostávajú v tieni. Spustila sa vesmírna agentúra NASA grandiózny projekt 100 Year Starship, ktorá predpokladá postupné a viacročné vytváranie vedecko-technologickej základne pre medziplanetárne a medzihviezdne lety. Tento program nemá v histórii ľudstva obdobu a mal by prilákať vedcov, inžinierov a nadšencov iných profesií z celého sveta. Od 30. septembra do 2. októbra 2011 sa v Orlande na Floride uskutoční sympózium, na ktorom sa bude diskutovať o rôznych technológiách vesmírnych letov. Špecialisti NASA na základe výsledkov takýchto udalostí vypracujú podnikateľský plán, ktorý má pomôcť určitým odvetviam a spoločnostiam, ktoré vyvíjajú technológie, ktoré zatiaľ chýbajú, no potrebné pre budúce medzihviezdne cestovanie. Ak bude ambiciózny program NASA korunovaný úspechom, o 100 rokov bude ľudstvo schopné postaviť medzihviezdnu loď. Slnečná sústava budeme sa presúvať tak ľahko, ako dnes letíme z pevniny na pevninu.