რეალურია ვარსკვლავთშორისი მოგზაურობა?

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

სტატიის ავტორი დეტალურად მოგვითხრობს ოთხ პერსპექტიულ ტექნოლოგიაზე, რომლებიც ადამიანებს აძლევს შესაძლებლობას მიაღწიონ სამყაროს ნებისმიერ ადგილს ერთი ადამიანის სიცოცხლის განმავლობაში. შედარებისთვის: თანამედროვე ტექნოლოგიების გამოყენებით, გზას სხვა ვარსკვლავური სისტემისკენ დაახლოებით 100 ათასი წელი დასჭირდება.

მას შემდეგ რაც ადამიანმა პირველად შეხედა ღამის ცას, ჩვენ ვოცნებობდით სხვა სამყაროების მონახულებაზე და სამყაროს ნახვაზე. და მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენმა ქიმიურმა საწვავმა რაკეტებმა უკვე მიაღწიეს მზის სისტემის ბევრ პლანეტას, მთვარეს და სხვა სხეულს, დედამიწიდან ყველაზე შორს მყოფმა კოსმოსურმა ხომალდმა, ვოიაჯერ 1-მა, მხოლოდ 22,3 მილიარდი კილომეტრი დაფარა. ეს არის მანძილის მხოლოდ 0,056% უახლოეს ცნობილ ვარსკვლავურ სისტემამდე. თანამედროვე ტექნოლოგიების გამოყენებით, გზას სხვა ვარსკვლავური სისტემისკენ დაახლოებით 100 ათასი წელი დასჭირდება.

თუმცა, არ არის საჭირო ისე ვიმოქმედოთ, როგორც ყოველთვის ვაკეთებდით. სამყაროში უპრეცედენტო დისტანციებზე დიდი ტვირთამწეობის მქონე მანქანების გაგზავნის ეფექტურობა, თუნდაც ადამიანებთან ერთად, შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს სწორი ტექნოლოგიის გამოყენების შემთხვევაში. უფრო კონკრეტულად, არსებობს ოთხი პერსპექტიული ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია ვარსკვლავებამდე მიგვიყვანოს გაცილებით ნაკლებ დროში. აი ისინი.

ერთი). ბირთვული ტექნოლოგია. კაცობრიობის ისტორიაში ჯერჯერობით, კოსმოსში გაშვებულ ყველა კოსმოსურ ხომალდს ერთი საერთო აქვს: ქიმიურ საწვავზე მომუშავე ძრავა. დიახ, რაკეტის საწვავი არის ქიმიკატების სპეციალური ნაზავი, რომელიც შექმნილია მაქსიმალური ბიძგის უზრუნველსაყოფად. აქ მნიშვნელოვანია ფრაზა "ქიმიკატები". რეაქციები, რომლებიც ენერგიას აძლევს ძრავას, ეფუძნება ატომებს შორის ობლიგაციების გადანაწილებას.

ეს ფუნდამენტურად ზღუდავს ჩვენს ქმედებებს! ატომის მასის აბსოლუტური უმრავლესობა მის ბირთვზე მოდის - 99, 95%. როდესაც ქიმიური რეაქცია იწყება, ატომების ირგვლივ მოძრავი ელექტრონები გადანაწილებულია და ჩვეულებრივ ენერგიად გამოყოფენ რეაქციაში მონაწილე ატომების მთლიანი მასის დაახლოებით 0,0001%-ს, აინშტაინის ცნობილი განტოლების მიხედვით: E = mc2. ეს ნიშნავს, რომ რაკეტაში ჩატვირთული ყოველი კილოგრამი საწვავი, რეაქციის დროს, თქვენ იღებთ დაახლოებით 1 მილიგრამის ექვივალენტურ ენერგიას.

თუმცა, თუ ბირთვულ საწვავზე მომუშავე რაკეტებს გამოიყენებენ, სიტუაცია მკვეთრად განსხვავებული იქნება. იმის ნაცვლად, რომ დაეყრდნოთ ცვლილებებს ელექტრონების კონფიგურაციაში და როგორ აკავშირებენ ატომები ერთმანეთს, შეგიძლიათ გაათავისუფლოთ შედარებით უზარმაზარი ენერგია ატომების ბირთვების ერთმანეთთან დაკავშირებაზე გავლენით. როდესაც ურანის ატომს დაყოფთ ნეიტრონებით დაბომბვით, ის გაცილებით მეტ ენერგიას გამოყოფს, ვიდრე ნებისმიერი ქიმიური რეაქცია. 1 კილოგრამ ურანი-235-ს შეუძლია 911 მილიგრამის მასის ექვივალენტური ენერგიის გამოყოფა, რაც თითქმის ათასჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ქიმიური საწვავი.

ჩვენ შეგვეძლო ძრავები კიდევ უფრო ეფექტური გავხადოთ, თუ ბირთვულ შერწყმას დავეუფლებით. მაგალითად, ინერციული კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის სისტემა, რომლის დახმარებით შესაძლებელი იქნებოდა წყალბადის ჰელიუმად სინთეზირება, ასეთი ჯაჭვური რეაქცია ხდება მზეზე. 1 კილოგრამი წყალბადის საწვავის ჰელიუმში სინთეზი გადააქცევს 7,5 კილოგრამ მასას სუფთა ენერგიად, რაც თითქმის 10 ათასჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ქიმიური საწვავი.

იდეა არის ერთი და იგივე აჩქარება რაკეტისთვის ბევრად უფრო ხანგრძლივი დროის განმავლობაში: ასობით ან თუნდაც ათასობით ჯერ უფრო გრძელი ვიდრე ახლა, რაც მათ საშუალებას მისცემს განავითარონ ასობით ან ათასობით ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი რაკეტები ახლა. ასეთი მეთოდი ვარსკვლავთშორისი ფრენის დროს ასობით ან თუნდაც ათეულ წლამდე შეამცირებს.ეს არის პერსპექტიული ტექნოლოგია, რომლის გამოყენებასაც 2100 წლისთვის შევძლებთ, მეცნიერების განვითარების ტემპისა და მიმართულებიდან გამომდინარე.

2). კოსმოსური ლაზერების სხივი. ეს იდეა დგას Breakthrough Starshot-ის პროექტის ცენტრში, რომელმაც ყურადღება რამდენიმე წლის წინ მოიპოვა. წლების განმავლობაში, კონცეფცია არ კარგავს მიმზიდველობას. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვეულებრივი რაკეტა ატარებს საწვავს და ხარჯავს მას აჩქარებაზე, ამ ტექნოლოგიის მთავარი იდეა არის ძლიერი ლაზერების სხივი, რომელიც კოსმოსურ ხომალდს მისცემს საჭირო იმპულსს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აჩქარების წყარო თავად გემიდან იქნება გამორთული.

ეს კონცეფცია არის საინტერესო და რევოლუციური მრავალი თვალსაზრისით. ლაზერული ტექნოლოგიები წარმატებით ვითარდება და ხდება არა მხოლოდ უფრო მძლავრი, არამედ უაღრესად კოლიმირებული. ასე რომ, თუ ჩვენ შევქმნით აფრების მსგავს მასალას, რომელიც ასახავს ლაზერული სინათლის საკმარისად მაღალ პროცენტს, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ლაზერული გასროლა, რათა კოსმოსურ ხომალდს კოლოსალური სიჩქარე განავითაროს. ~ 1 გრამს იწონის "ვარსკვლავური ხომალდი" სავარაუდოდ მიაღწევს სინათლის სიჩქარის ~ 20%-ს, რაც საშუალებას მისცემს მას უახლოეს ვარსკვლავამდე, პროქსიმა კენტავრამდე სულ რაღაც 22 წელიწადში მიფრინდეს.

რა თქმა უნდა, ამისთვის მოგვიწევს ლაზერების უზარმაზარი სხივის შექმნა (დაახლოებით 100 კმ2) და ეს უნდა გაკეთდეს კოსმოსში, თუმცა ეს უფრო ხარჯების პრობლემაა, ვიდრე ტექნოლოგია ან მეცნიერება. თუმცა, არის მთელი რიგი გამოწვევები, რომლებიც უნდა გადალახოს, რათა შესაძლებელი იყოს ასეთი პროექტის განხორციელება. Მათ შორის:

• ბრუნავს დაუსაბუთებელი აფრები, საჭიროა რაიმე სახის (ჯერ არ განვითარებული) სტაბილიზაციის მექანიზმი;
• დამუხრუჭების შეუძლებლობა დანიშნულების პუნქტის მიღწევისას, რადგან ბორტზე საწვავი არ არის;
• მაშინაც კი, თუ აღმოჩნდება მასშტაბური მოწყობილობა ხალხის ტრანსპორტირებისთვის, ადამიანი ვერ შეძლებს გადარჩენას უზარმაზარი აჩქარებით - მნიშვნელოვანი განსხვავება სიჩქარეში მოკლე დროში.

შესაძლოა, ოდესმე ტექნოლოგიებმა ვარსკვლავებამდე მიგვიყვანოს, მაგრამ ჯერ კიდევ არ არსებობს წარმატებული მეთოდი, რომ ადამიანმა მიაღწიოს სინათლის სიჩქარის ~ 20%-ს.

3). ანტიმატერიის საწვავი. თუ ჩვენ მაინც გვინდა ჩვენთან საწვავის ტარება, ჩვენ შეგვიძლია გავხადოთ ის მაქსიმალურად ეფექტური: ის დაფუძნებული იქნება ნაწილაკების და ანტინაწილაკების განადგურებაზე. ქიმიური ან ბირთვული საწვავისგან განსხვავებით, სადაც ბორტზე არსებული მასის მხოლოდ ნაწილი გარდაიქმნება ენერგიად, ნაწილაკების ანტინაწილაკების განადგურება იყენებს როგორც ნაწილაკების, ასევე ანტინაწილაკების მასის 100%-ს. მთელი საწვავის პულსის ენერგიად გადაქცევის შესაძლებლობა არის საწვავის ეფექტურობის უმაღლესი დონე.

სირთულეები წარმოიქმნება ამ მეთოდის პრაქტიკაში გამოყენებისას სამი ძირითადი მიმართულებით. კონკრეტულად:

• სტაბილური ნეიტრალური ანტიმატერიის შექმნა;
• ჩვეულებრივი მატერიისგან მისი იზოლირებისა და მისი ზუსტად კონტროლის უნარი;
• აწარმოებს ანტიმატერიას საკმარისად დიდი რაოდენობით ვარსკვლავთშორისი ფრენისთვის.

საბედნიეროდ, პირველ ორ საკითხზე უკვე მიმდინარეობს მუშაობა.

ბირთვული კვლევების ევროპულ ორგანიზაციაში (CERN), სადაც დიდი ადრონული კოლაიდერი მდებარეობს, არის უზარმაზარი კომპლექსი, რომელიც ცნობილია როგორც "ანტიმატერიის ქარხანა". იქ მეცნიერთა ექვსი დამოუკიდებელი ჯგუფი ანტიმატერიის თვისებებს იკვლევს. ისინი იღებენ ანტიპროტონებს და ანელებენ მათ, აიძულებენ პოზიტრონს დაუკავშირდეს მათ. ასე იქმნება ანტიატომები ანუ ნეიტრალური ანტიმატერია.

ისინი იზოლირებენ ამ ანტიატომებს კონტეინერში სხვადასხვა ელექტრული და მაგნიტური ველებით, რომლებიც აკავებენ მათ ადგილზე, მატერიისგან დამზადებული კონტეინერის კედლებისგან მოშორებით. ამ დროისთვის, 2020 წლის შუა რიცხვებში, მათ წარმატებით იზოლირებული და სტაბილური აქვთ რამდენიმე ანტიატომი ერთდროულად ერთი საათის განმავლობაში. მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში, მეცნიერები შეძლებენ გააკონტროლონ ანტიმატერიის მოძრაობა გრავიტაციულ ველში.

ეს ტექნოლოგია ჩვენთვის ხელმისაწვდომი არ იქნება უახლოეს მომავალში, მაგრამ შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ ვარსკვლავთშორისი მოგზაურობის ჩვენი ყველაზე სწრაფი გზა ანტიმატერიის რაკეტაა.

4). ვარსკვლავური ხომალდი ბნელ მატერიაზე. ეს ვარიანტი, რა თქმა უნდა, ეყრდნობა დაშვებას, რომ ბნელ მატერიაზე პასუხისმგებელი ნებისმიერი ნაწილაკი იქცევა ბოზონის მსგავსად და არის საკუთარი ანტინაწილაკი. თეორიულად, ბნელ მატერიას, რომელიც მისივე ანტინაწილაკია, აქვს მცირე, მაგრამ არა ნულოვანი, განადგურების შანსი ბნელი მატერიის ნებისმიერ სხვა ნაწილაკთან, რომელიც მას შეეჯახება. ჩვენ შეგვიძლია პოტენციურად გამოვიყენოთ შეჯახების შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია.

ამის შესაძლო მტკიცებულება არსებობს. დაკვირვების შედეგად დადგინდა, რომ ირმის ნახტომსა და სხვა გალაქტიკებს აქვთ გამა გამოსხივების აუხსნელი სიჭარბე, რომელიც მოდის მათი ცენტრებიდან, სადაც ბნელი ენერგიის კონცენტრაცია ყველაზე მაღალი უნდა იყოს. ყოველთვის არის იმის შესაძლებლობა, რომ არსებობდეს ამის მარტივი ასტროფიზიკური ახსნა, მაგალითად, პულსარები. თუმცა, შესაძლებელია, რომ ეს ბნელი მატერია ჯერ კიდევ ანადგურებს თავის თავს გალაქტიკის ცენტრში და ამით გვაძლევს წარმოუდგენელ იდეას - ვარსკვლავური ხომალდი ბნელ მატერიაზე.

ამ მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ ბნელი მატერია არსებობს გალაქტიკაში ფაქტიურად ყველგან. ეს ნიშნავს, რომ მოგზაურობისას ჩვენთან საწვავის ტარება არ არის საჭირო. ამის ნაცვლად, ბნელი ენერგიის რეაქტორს შეუძლია უბრალოდ გააკეთოს შემდეგი:

• აიღეთ ნებისმიერი ბნელი მატერია, რომელიც ახლოს არის;
• დააჩქაროს მისი განადგურება ან ბუნებრივად განადგურების საშუალება;
• მიღებული ენერგიის გადამისამართება იმპულსის მოსაპოვებლად ნებისმიერი სასურველი მიმართულებით.

ადამიანს შეუძლია გააკონტროლოს რეაქტორის ზომა და სიმძლავრე სასურველი შედეგის მისაღწევად.

ბორტზე საწვავის ტარების საჭიროების გარეშე, კოსმოსური მოგზაურობის მრავალი პრობლემა გაქრება. ამის ნაცვლად, ჩვენ შევძლებთ მივაღწიოთ ნებისმიერი მოგზაურობის სანუკვარ ოცნებას - შეუზღუდავი მუდმივი აჩქარება. ეს მოგვცემს ყველაზე წარმოუდგენელ უნარს - შესაძლებლობას მივაღწიოთ სამყაროს ნებისმიერ ადგილას ერთი ადამიანის სიცოცხლის განმავლობაში.

თუ ჩვენ შემოვიფარგლებით არსებული სარაკეტო ტექნოლოგიებით, მაშინ სულ მცირე ათიათასობით წელი დაგვჭირდება დედამიწიდან უახლოეს ვარსკვლავურ სისტემამდე მოგზაურობისთვის. თუმცა, მნიშვნელოვანი წინსვლა ძრავის ტექნოლოგიაში ახლოს არის და შეამცირებს მგზავრობის დროს ერთ ადამიანის სიცოცხლემდე. თუ ჩვენ შევძლებთ ბირთვული საწვავის, კოსმოსური ლაზერის სხივების, ანტიმატერიის ან თუნდაც ბნელი მატერიის გამოყენებას, ჩვენ შევასრულებთ საკუთარ ოცნებას და გავხდებით კოსმოსური ცივილიზაცია ისეთი დამარღვეველი ტექნოლოგიების გამოყენების გარეშე, როგორიცაა warp drives.

არსებობს მრავალი პოტენციური გზა მეცნიერებაზე დაფუძნებული იდეების რეალიზებაზე მომავალი თაობის ძრავის ტექნოლოგიებად გადაქცევისთვის. სავსებით შესაძლებელია, რომ საუკუნის ბოლოსთვის კოსმოსურმა ხომალდმა, რომელიც ჯერ კიდევ არ არის გამოგონილი, დაიკავოს New Horizons-ის, Pioneer-ისა და Voyager-ის ადგილი, როგორც ყველაზე შორეული ადამიანის ხელით შექმნილი ობიექტები დედამიწიდან. მეცნიერება უკვე მზადაა. ჩვენთვის რჩება, რომ გავიხედოთ ჩვენი ამჟამინდელი ტექნოლოგიების მიღმა და ეს ოცნება ახდეს.