stringtranslate.com

Межзвездное путешествие

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бассарда — один из многих возможных методов, которые могут использоваться для приведения в движение космических кораблей.

Межзвездное путешествие — это гипотетическое путешествие космического корабля из одной звездной системы , одиночной звезды или планетной системы в другую. Ожидается, что межзвездные путешествия окажутся гораздо более трудными, чем межпланетные космические полеты , из-за огромной разницы в масштабах связанных расстояний. Хотя расстояние между любыми двумя планетами Солнечной системы составляет менее 55 астрономических единиц (а.е.), звезды обычно разделены сотнями тысяч а.е., в результате чего эти расстояния обычно выражаются в световых годах . Из-за огромности этих расстояний межзвездные путешествия, не требующие поколений, основанные на известной физике, должны будут происходить на высоком проценте скорости света ; даже в этом случае время путешествия будет долгим, по крайней мере, десятилетиями, а возможно, тысячелетиями или дольше. [1]

По состоянию на 2022 год пять беспилотных космических кораблей , запущенных и эксплуатируемых Соединенными Штатами, достигли космической скорости, необходимой для того, чтобы покинуть Солнечную систему в рамках миссий по исследованию частей внешней системы. Поэтому они будут продолжать путешествовать по межзвездному пространству бесконечно. Однако они не приблизится к другой звезде в течение сотен тысяч лет, спустя долгое время после того, как перестанут действовать (хотя теоретически « Золотой рекорд Вояджера» можно будет воспроизвести в том случае, если космический корабль будет возвращен внеземной цивилизацией ).

Скорости, необходимые для межзвездных путешествий за время жизни человека, намного превышают те, которые могут обеспечить современные методы космических путешествий. Даже при наличии гипотетически совершенно эффективной двигательной установки кинетическая энергия , соответствующая этим скоростям, огромна по сегодняшним стандартам развития энергетики . Более того, столкновения космического корабля с космической пылью и газом на таких скоростях были бы очень опасны как для пассажиров, так и для самого космического корабля. [1]

Для решения этих проблем был предложен ряд стратегий: от гигантских ковчегов, в которых будут перевозиться целые общества и экосистемы , до микроскопических космических зондов . Для придания космическому кораблю необходимой скорости было предложено множество различных двигательных систем, включая ядерную двигательную установку , лучевую двигательную установку и методы, основанные на спекулятивной физике. [2]

Человечеству придется преодолеть значительные технологические и экономические проблемы, чтобы совершить межзвездное путешествие как с экипажем, так и без экипажа. Даже самые оптимистичные прогнозы прогнозируют, что пройдут десятилетия, прежде чем эта веха будет достигнута. Однако, несмотря на проблемы, ожидается широкий спектр научных преимуществ, если межзвездные путешествия станут реальностью. [3]

Большинство концепций межзвездных путешествий требуют развитой системы космической логистики, способной перемещать миллионы тонн к месту строительства/эксплуатации, и большинству из них потребуется мощность в гигаваттном масштабе для строительства или энергии (например, концепции типа Star Wisp или Light Sail ). Такая система могла бы развиваться органично, если бы солнечная энергия космического базирования стала важным компонентом энергетического баланса Земли . Потребительский спрос на систему мощностью в несколько тераватт создаст необходимую логистическую систему производительностью в несколько миллионов тонн в год. [4]

Проблемы

Межзвездные расстояния

Расстояния между планетами Солнечной системы часто измеряются в астрономических единицах (а.е.), определяемых как среднее расстояние между Солнцем и Землей, примерно 1,5 × 10 8 километров (93 миллиона миль). Венера , ближайшая к Земле планета, находится (при максимальном сближении) на расстоянии 0,28 а.е. Нептун , самая дальняя планета от Солнца, находится на расстоянии 29,8 а.е. По состоянию на 20 января 2023 года «Вояджер-1» , самый дальний от Земли рукотворный объект, находился на расстоянии 159 астрономических единиц. [5]

Ближайшая известная звезда, Проксима Центавра , находится на расстоянии примерно 268 332 астрономических единиц, или более чем в 9 000 раз дальше, чем Нептун.

Из-за этого расстояния между звездами обычно выражаются в световых годах (определяемых как расстояние, которое свет проходит в вакууме за один юлианский год ) или в парсеках (один парсек равен 3,26 световых лет, расстояние, на котором звездный параллакс равен ровно одной угловой секунде ). отсюда и название). Свет в вакууме распространяется со скоростью около 300 000 километров (186 000 миль) в секунду, поэтому 1 световой год равен примерно 9,461 × 10 12 километров (5,879 триллиона миль) или 63 241 а.е. Следовательно, Проксима Центавра находится примерно в 4,243 световых годах от Земли.

Другой способ понять необъятность межзвездных расстояний — масштабировать: одну из ближайших к Солнцу звезд, Альфа Центавра А (звезда, похожая на Солнце и являющаяся одним из двух спутников Проксимы Центавра), можно изобразить, уменьшив масштаб Земли . – Расстояние до Солнца до одного метра (3,28 фута). В этом масштабе расстояние до Альфы Центавра А составит 276 километров (171 миля).

Самый быстрый из когда-либо отправленных космических кораблей, «Вояджер-1» , преодолел 1/600 светового года за 30 лет и в настоящее время движется со скоростью 1/18 000 скорости света. При таких темпах путешествие к Проксиме Центавра займет 80 000 лет. [6]

Требуемая энергия

Существенным фактором, усугубляющим трудности, является энергия, которую необходимо подать, чтобы получить разумное время в пути. Нижняя граница требуемой энергии — это кинетическая энергия, где — конечная масса. Если замедление по прибытии желательно и не может быть достигнуто никакими другими средствами, кроме двигателей корабля, то нижняя граница требуемой энергии удваивается до . [7]

Скорость полета туда и обратно с экипажем продолжительностью в несколько десятилетий даже к ближайшей звезде в несколько тысяч раз превышает скорость современных космических аппаратов. Это означает, что из-за члена в формуле кинетической энергии требуется в миллионы раз больше энергии. Для ускорения одной тонны до одной десятой скорости света требуется не менее 450 петаджоулей или 4,50 × 10 17 джоулей или 125 тераватт-часов [8] ( мировое потребление энергии в 2008 году составило 143 851 тераватт-час) [9] без учета эффективности. механизма движения. Эту энергию необходимо генерировать на борту из запасенного топлива, собирать из межзвездной среды или перебрасывать на огромные расстояния.

Межзвездная среда

Знание свойств межзвездного газа и пыли , через которые должен пройти корабль, имеет важное значение для проектирования любой межзвездной космической миссии. [10] Основная проблема при путешествии на чрезвычайно высоких скоростях заключается в том, что из-за необходимых высоких относительных скоростей и большой кинетической энергии столкновения с межзвездной пылью могут нанести значительный ущерб кораблю. Для решения этой проблемы были предложены различные методы экранирования. [11] Более крупные объекты (например, макроскопические пылинки) встречаются гораздо реже, но могут быть гораздо более разрушительными. Риски воздействия на такие объекты и методы их снижения обсуждались в литературе, но остается много неизвестных. [12] Дополнительное соображение заключается в том, что из-за неоднородного распределения межзвездной материи вокруг Солнца эти риски будут различаться в зависимости от различных траекторий. [10] Хотя межзвездная среда высокой плотности может вызвать трудности для многих концепций межзвездных путешествий, межзвездные прямоточные воздушно-реактивные двигатели и некоторые предложенные концепции замедления межзвездных космических кораблей на самом деле выиграли бы от более плотной межзвездной среды. [10]

Опасности

Экипаж межзвездного корабля столкнется с рядом серьезных опасностей, включая психологические последствия длительной изоляции , физиологические эффекты чрезмерного ускорения, последствия воздействия ионизирующей радиации и физиологические последствия невесомости для мышц, суставов и костей. , иммунная система и глаза. Существует также риск воздействия микрометеороидов и другого космического мусора . Эти риски представляют собой проблемы, которые еще предстоит преодолеть. [13]

Подождите расчета

Писатель -фантаст и физик Роберт Л. Форвард утверждал, что межзвездную миссию, которую невозможно завершить в течение 50 лет, вообще не следует начинать. Вместо этого, предполагая, что цивилизация все еще находится на возрастающей кривой скорости двигательной системы и еще не достигла предела, ресурсы следует инвестировать в разработку более совершенной двигательной системы. Это связано с тем, что медленный космический корабль, вероятно, обгонит другую миссию, отправленную позже с более совершенной двигательной установкой (постулат непрерывного устаревания). [14] В 2006 году Эндрю Кеннеди рассчитал идеальные даты отправления для путешествия к Звезде Барнарда, используя более точную концепцию расчета ожидания, где для данного пункта назначения и темпа роста двигательной мощности существует точка отправления, которая обгоняет более ранние запуски и не будет их обогнали более поздние, и они пришли к выводу, что «межзвездное путешествие длиной в 6 световых лет лучше всего совершить примерно через 635 лет, если рост продолжится примерно на 1,4% в год», или примерно в 2641 году нашей эры. [15] Возможно, это самый важный расчет для конкурирующих культур, населяющих галактику. [16]

Главные цели для межзвездных путешествий

В радиусе 40 световых лет от Солнца известно 59 звездных систем , содержащих 81 видимую звезду. Следующие объекты можно считать основными целями межзвездных миссий: [14]

Существующие астрономические технологии способны находить планетные системы вокруг этих объектов, увеличивая их потенциал для исследования.

Предлагаемые методы

Медленные, незавинченные зонды

«Медленные» межзвездные миссии (все еще быстрые по другим стандартам), основанные на современных и ближайших технологиях движения, связаны со временем полета, начинающимся от нескольких десятилетий до тысяч лет. Эти миссии заключаются в отправке роботизированного зонда к ближайшей звезде для исследования, аналогичного межпланетным зондам, подобным тем, которые используются в программе «Вояджер» . [22] Отсутствие экипажа позволяет значительно снизить стоимость и сложность миссии, равно как и массу, которую необходимо ускорить, хотя срок службы технологии по-прежнему остается серьезной проблемой наряду с достижением разумной скорости полета. Предлагаемые концепции включают Project Daedalus , Project Icarus , Project Dragonfly , Project Longshot , [23] и совсем недавно Breakthrough Starshot . [24]

Быстрые зонды без винтов

Нанозонды

В ближайшем будущем может стать возможным создание нанокосмических кораблей со скоростью, близкой к скорости света, построенных на существующей технологии микрочипов с недавно разработанным наноразмерным двигателем. Исследователи из Мичиганского университета разрабатывают двигатели, в которых в качестве топлива используются наночастицы . Их технология называется «двигатель с извлечением поля наночастиц» или nanoFET . Эти устройства действуют как ускорители мелких частиц, выбрасывая проводящие наночастицы в космос. [25]

Мичио Каку , физик-теоретик, предположил, что облака «умной пыли» будут отправлены к звездам, что может стать возможным благодаря достижениям в области нанотехнологий . Каку также отмечает, что необходимо будет отправить большое количество нанозондов из-за уязвимости очень маленьких зондов, которые легко отклоняются магнитными полями, микрометеоритами и другими опасностями, чтобы гарантировать шансы на то, что хотя бы один нанозонд переживет путешествие и достигнет Земли. место назначения. [26]

В качестве ближайшего решения в рамках проекта «Стрекоза» были предложены небольшие межзвездные зонды с лазерным приводом, основанные на современной технологии CubeSat . [23]

Медленные миссии с экипажем

В пилотируемых миссиях продолжительность медленного межзвездного путешествия представляет собой серьезное препятствие, и существующие концепции решают эту проблему по-разному. [27] Их можно отличить по «состоянию», в котором люди перевозятся на борту космического корабля.

Корабли поколений

Корабль поколений (или мировой корабль ) — разновидность межзвездного ковчега , в котором команда, прибывающая в пункт назначения, происходит от тех, кто начал путешествие. Корабли поколений в настоящее время неосуществимы из-за сложности постройки корабля необходимого огромного масштаба и огромных биологических и социологических проблем, которые поднимает жизнь на борту такого корабля. [28] [29] [30] [31] [32]

Приостановленная анимация

Ученые и писатели постулировали различные методы анабиоза . К ним относятся человеческая гибернация и крионирование . Хотя ни то, ни другое в настоящее время непрактично, они предлагают возможность создания спальных кораблей , на которых пассажиры лежат инертно в течение длительного путешествия. [33]

Замороженные эмбрионы

Еще одной теоретической возможностью является роботизированная межзвездная миссия с некоторым количеством замороженных человеческих эмбрионов на ранней стадии . Этот метод колонизации космоса требует, среди прочего, разработки искусственной матки , предварительного обнаружения обитаемой планеты земной группы , а также достижений в области полностью автономных мобильных роботов и образовательных роботов, которые заменят людей-родителей. [34]

Остров, прыгающий в межзвездном пространстве

Межзвездное пространство не совсем пусто; оно содержит триллионы ледяных тел, от небольших астероидов ( облако Оорта ) до возможных планет-изгоев . Могут быть способы воспользоваться этими ресурсами на протяжении большей части межзвездного путешествия, медленно перепрыгивая от тела к телу или устанавливая по пути промежуточные станции. [35]

Быстрые миссии с экипажем

Если бы космический корабль мог развивать скорость в среднем 10 процентов от скорости света (и замедляться в пункте назначения для миссий с экипажем), этого было бы достаточно, чтобы достичь Проксимы Центавра за сорок лет. Было предложено несколько концепций движения [36] , которые в конечном итоге могут быть разработаны для достижения этой цели (см. § Движение ниже), но ни одна из них не готова к краткосрочным (несколько десятилетий) разработкам по приемлемой цене.

Замедление времени

Физики обычно считают, что путешествие со скоростью, превышающей скорость света, невозможно. Релятивистское замедление времени позволяет путешественнику ощущать время тем медленнее, чем ближе его скорость к скорости света. [37] Это кажущееся замедление становится заметным, когда достигаются скорости выше 80% скорости света. Часы на борту межзвездного корабля будут идти медленнее, чем земные, поэтому, если бы двигатели корабля были способны непрерывно генерировать ускорение около 1 g (что комфортно для человека), корабль мог бы достичь практически любой точки галактики и вернуться на Землю за 40 секунд. лет судоходства (см. диаграмму). По возвращении будет разница между временем, прошедшим на корабле астронавта, и временем, прошедшим на Земле.

Например, космический корабль может отправиться к звезде, находящейся на расстоянии 32 световых лет от нас, первоначально ускоряясь с постоянным ускорением 1,03g (т.е. 10,1 м/с 2 ) в течение 1,32 года (корабельное время), затем останавливая двигатели и двигаясь по инерции в течение следующих 17,3 лет. (корабельное время) с постоянной скоростью, затем снова замедляясь на 1,32 судоходных года и останавливаясь в пункте назначения. После непродолжительного визита космонавт мог вернуться на Землю тем же путем. После полного путешествия туда и обратно часы на борту корабля показывают, что прошло 40 лет, но по данным земных, корабль возвращается обратно через 76 лет после запуска.

С точки зрения космонавта бортовые часы вроде бы идут нормально. Звезда впереди, кажется, приближается со скоростью 0,87 светового года за корабельный год. Вселенная казалась сжавшейся по направлению движения до половины размера, который она имела, когда корабль находился в состоянии покоя; расстояние между этой звездой и Солнцем, по измерениям астронавта, может составлять 16 световых лет.

На более высоких скоростях время на борту будет течь еще медленнее, поэтому астронавт сможет добраться до центра Млечного Пути (30 000 световых лет от Земли) и обратно за 40 лет по корабельному времени. Но скорость по земным часам всегда будет меньше 1 светового года на земной год, поэтому, вернувшись домой, космонавт обнаружит, что на Земле прошло более 60 тысяч лет.

Постоянное ускорение

Этот график показывает, что корабль, способный «чувствовать» скорость 1 g (10 м/с 2 или около 1,0 лет/год 2 ), или правильное ускорение [38] может пойти далеко, за исключением проблемы ускорения бортового топлива.

Независимо от того, как это будет достигнуто, двигательная установка, которая могла бы непрерывно обеспечивать ускорение от отправления до прибытия, была бы самым быстрым способом передвижения. Путешествие с постоянным ускорением — это путешествие, при котором двигательная система ускоряет корабль с постоянной скоростью в течение первой половины пути, а затем замедляет его во второй половине, так что он прибывает в пункт назначения неподвижно относительно того места, где он начал. Если бы это было выполнено с ускорением, аналогичным тому, которое наблюдается на поверхности Земли, это имело бы дополнительное преимущество в виде создания искусственной «гравитации» для экипажа. Однако при нынешних технологиях обеспечение необходимой энергией будет непомерно дорогим. [39]

С точки зрения планетарного наблюдателя будет казаться, что корабль сначала равномерно ускоряется, а затем постепенно, по мере приближения к скорости света (которую он не может превысить). Он будет совершать гиперболическое движение . [40] Корабль приблизится к скорости света примерно через год ускорения и останется на этой скорости до тех пор, пока не затормозит в конце пути.

С точки зрения бортового наблюдателя, экипаж почувствует гравитационное поле, противоположное ускорению двигателя, и Вселенная впереди будет падать в это поле, испытывая гиперболическое движение. В рамках этого расстояния между объектами в направлении движения корабля будут постепенно сокращаться, пока корабль не начнет замедляться, после чего восприятие гравитационного поля бортовым наблюдателем изменится на противоположное.

Когда корабль достигнет пункта назначения, если бы он обменялся сообщением со своей исходной планетой, он обнаружил бы, что на борту прошло меньше времени, чем прошло для планетарного наблюдателя, из-за замедления времени и сокращения длины .

Результатом является впечатляюще быстрое путешествие для экипажа.

Движение

Концепции ракет

Все концепции ракет ограничены уравнением ракеты , которое устанавливает характеристическую скорость, доступную как функцию скорости истечения и соотношения масс, отношение начальной ( M 0 , включая топливо) к конечной ( M 1 , исчерпанное топливо) массы.

Очень высокая удельная мощность (отношение тяги к общей массе транспортного средства) необходима для достижения межзвездных целей менее чем за столетие. [41] Некоторая теплопередача неизбежна, что приводит к экстремальной тепловой нагрузке.

Таким образом, для концепций межзвездных ракет всех технологий ключевой инженерной проблемой (редко обсуждаемой явно) является ограничение передачи тепла от потока выхлопных газов обратно в корабль. [42]

Ионный двигатель

В космических кораблях, таких как Dawn , используется ионный двигатель . Это тип электрической силовой установки . В ионном двигателе электроэнергия используется для создания заряженных частиц топлива, обычно газа ксенона, и ускорения их до чрезвычайно высоких скоростей. Скорость истечения обычных ракет ограничена примерно 5 км/с из-за химической энергии, запасенной в молекулярных связях топлива. Они создают большую тягу (около 10 6 Н), но имеют низкий удельный импульс, что ограничивает их максимальную скорость. Напротив, ионные двигатели имеют низкую силу, но максимальная скорость в принципе ограничена только электрической мощностью, доступной на космическом корабле, и ускоряемыми ионами газа. Скорость истечения заряженных частиц колеблется от 15 км/с до 35 км/с. [43]

Питание от ядерного деления

Дизель-электрический

Ядерно-электрические или плазменные двигатели, работающие в течение длительного времени на малой тяге и приводимые в действие реакторами деления, потенциально могут достигать скоростей, намного превышающих скорости транспортных средств с химическим двигателем или ядерно-тепловых ракет. Такие транспортные средства, вероятно, обладают потенциалом для исследования Солнечной системы с разумным временем поездки в текущем столетии. Из-за их малой тяги они будут ограничены работой за пределами планеты и в глубоком космосе. Движение космического корабля с электрическим приводом , работающее от портативного источника энергии, скажем, ядерного реактора , создающего лишь небольшие ускорения, потребует столетий, чтобы достичь, например, 15% скорости света , что непригодно для межзвездных полетов в течение одной человеческой жизни. [44]

Осколок деления

Ракеты на осколках деления используют ядерное деление для создания высокоскоростных струй из осколков деления, которые выбрасываются со скоростью до 12 000 км/с (7500 миль/с). При делении выходная энергия составляет примерно 0,1% от общей массы-энергии реакторного топлива и ограничивает эффективную скорость истечения примерно до 5% от скорости света. Для достижения максимальной скорости реакционная масса должна оптимально состоять из продуктов деления, «золы» первичного источника энергии, поэтому не нужно учитывать дополнительную реакционную массу в соотношении масс.

Ядерный импульс
Современная концепция импульсного ядерного деления.

На основе работ конца 1950-х — начала 1960-х годов технически появилась возможность создания космических кораблей с ядерно-импульсными маршевыми двигателями, т. е. приводящимися в движение серией ядерных взрывов. Эта двигательная установка предполагает очень высокий удельный импульс и высокую удельную мощность . [45]

Член группы проекта «Орион» Фримен Дайсон в 1968 году предложил межзвездный космический корабль, использующий ядерную импульсную двигательную установку, в которой использовались бы термоядерные взрывы чистого дейтерия с очень высокой долей выгорания топлива . Он рассчитал скорость истечения 15 000 км/с и космический корабль массой 100 000 тонн, способный достичь дельта-v 20 000 км/с , что обеспечивает время полета до Альфы Центавра в 130 лет. [46] Более поздние исследования показывают, что максимальная крейсерская скорость, которая теоретически может быть достигнута звездолётом Орион с термоядерной установкой Теллера-Улама, при условии, что топливо не экономится для обратного замедления, составляет от 8% до 10% скорости света ( 0,08-0,1в). [47] Атомный (делящийся) Орион может достичь скорости примерно 3–5% от скорости света. Звездолет с ядерно-импульсным двигателем, приводимый в движение ядерно-импульсными двигательными установками, катализируемыми термоядерным синтезом-антивеществом, будет аналогичным образом находиться в диапазоне 10%, а ракеты на уничтожении чистой материи-антиматерии теоретически будут способны развивать скорость от 50% до 80% скорости света. В каждом случае экономия топлива на замедление снижает максимальную скорость вдвое. Концепция использования магнитного паруса для замедления космического корабля по мере его приближения к месту назначения обсуждалась как альтернатива использованию топлива. Это позволило бы кораблю двигаться со скоростью, близкой к максимальной теоретической. [48] ​​Альтернативные конструкции, использующие аналогичные принципы, включают Project Longshot , Project Daedalus и Mini-Mag Orion . Принцип внешнего ядерного импульсного движения для максимизации живучести остается распространенным среди серьезных концепций межзвездных полетов без внешнего энергетического излучения и очень высокопроизводительных межпланетных полетов.

В 1970-х годах концепция ядерно-импульсного движения была дополнительно усовершенствована в рамках проекта «Дедал» за счет использования инициируемого извне термоядерного синтеза с инерционным удержанием , в данном случае производящего термоядерные взрывы за счет сжатия термоядерных топливных таблеток мощными электронными лучами. С тех пор было предложено использовать лазеры , ионные лучи , пучки нейтральных частиц и гиперкинетические снаряды для производства ядерных импульсов для целей движения. [49]

В настоящее время препятствием для разработки любого космического корабля с ядерным взрывным двигателем является Договор о частичном запрещении испытаний 1963 года , который включает запрет на детонацию любых ядерных устройств (даже не оружейного базирования) в космическом пространстве. Поэтому этот договор необходимо будет пересмотреть, хотя проект масштаба межзвездной миссии с использованием ныне обозримой технологии, вероятно, потребует международного сотрудничества, по крайней мере, в масштабе Международной космической станции .

Еще одним вопросом, который следует рассмотреть, являются силы перегрузки, действующие на быстро ускоряющийся космический корабль, груз и пассажиров внутри (см. Отрицание инерции ).

Ракеты ядерного синтеза

Космические корабли с термоядерными ракетами, работающие на реакциях ядерного синтеза , предположительно смогут достигать скорости порядка 10% от скорости света, исходя только из энергетических соображений. Теоретически большое количество ступеней могло бы разогнать транспортное средство сколь угодно близко к скорости света. [50] Они будут «сжигать» такие виды топлива из легких элементов, как дейтерий, тритий, 3 He, 11 B и 7 Li. Поскольку в результате термоядерного синтеза выделяется около 0,3–0,9% массы ядерного топлива, он энергетически более выгоден, чем деление, при котором выделяется <0,1% массы-энергии топлива. Максимальные потенциально энергетически доступные скорости выхлопа соответственно выше, чем при делении, обычно составляют 4–10% от скорости света. Однако наиболее легко достижимые реакции синтеза выделяют большую часть своей энергии в виде нейтронов высокой энергии, которые являются значительным источником потерь энергии. Таким образом, хотя эти концепции, кажется, предлагают наилучшие (ближайшие) перспективы путешествия к ближайшим звездам в течение (долгой) человеческой жизни, они по-прежнему связаны с огромными технологическими и инженерными трудностями, которые могут оказаться непреодолимыми на десятилетия или столетия. .

Межзвездный зонд «Дедал».

Ранние исследования включают проект «Дедал» , выполненный Британским межпланетным обществом в 1973–1978 годах, и проект «Лонгшот », студенческий проект, спонсируемый НАСА и Военно-морской академией США , завершенный в 1988 году. Еще одна довольно подробная система транспортного средства, «Дискавери II», [51 ] , разработанный и оптимизированный для исследования Солнечной системы с экипажем, основанный на реакции D 3 He, но с использованием водорода в качестве реакционной массы, был описан командой из Исследовательского центра Гленна НАСА . Он достигает характерных скоростей >300 км/с с ускорением ~1,7•10-3 g , начальной массой корабля ~1700 тонн и долей полезной нагрузки более 10%. Хотя это все еще далеко от требований для межзвездных путешествий в человеческих масштабах времени, исследование, похоже, представляет собой разумный ориентир для того, что может быть достижимо в течение нескольких десятилетий, что не является невозможным за пределами нынешнего состояния дел. Учитывая долю выгорания 2,2%, предусмотренную в концепции , можно достичь скорости истечения чистых продуктов термоядерного синтеза ~ 3000 км/с.

Ракеты на антивеществе

Ракета на антивеществе будет иметь гораздо более высокую плотность энергии и удельный импульс, чем любой другой предлагаемый класс ракет. [36] Если будут найдены энергетические ресурсы и эффективные методы производства, позволяющие производить антивещество в необходимых количествах и безопасно хранить [52] [53] его, теоретически будет возможно достичь скорости в несколько десятков процентов от скорости света. [36] Сомнительно, может ли движение антивещества привести к более высоким скоростям (>90% скорости света), при которых релятивистское замедление времени станет более заметным, что заставит время течь медленнее для путешественников, как это воспринимается внешним наблюдателем. из-за большого количества антивещества, которое потребуется. [36] [54]

Предполагая, что производство и хранение антивещества станет возможным, необходимо рассмотреть еще два вопроса. Во-первых, при аннигиляции антивещества большая часть энергии теряется в виде высокоэнергетического гамма-излучения , и особенно в виде нейтрино , так что фактически было бы доступно только около 40% mc 2 , если бы антивеществу просто позволили аннигилировать с образованием излучения. термически. [36] Даже в этом случае энергия, доступная для движения, будет существенно выше, чем ~1% выхода mc 2 ядерного синтеза, следующего лучшего кандидата-конкурента.

Во-вторых, передача тепла от выхлопных газов к транспортному средству, по-видимому, приводит к передаче колоссальных потерь энергии кораблю (например, при ускорении корабля 0,1 g это приближается к 0,3 триллиона ватт на тонну массы корабля), учитывая большую часть энергии, которая уходит на проникновение. гамма излучение. Даже если предположить, что для защиты полезной нагрузки (и пассажиров транспортного средства с экипажем) была предусмотрена защита, некоторая часть энергии неизбежно будет нагревать транспортное средство и, таким образом, может оказаться ограничивающим фактором, если необходимо достичь полезного ускорения.

Совсем недавно Фридвардт Винтерберг предположил, что ГэВ-лазерная гамма-фотонная ракета из вещества-антивещества возможна за счет релятивистского протон-антипротонного пинча, в котором отдача от лазерного луча передается на космический корабль за счет эффекта Мессбауэра . [55]

Ракеты с внешним источником энергии

Ракеты, получающие энергию от внешних источников, таких как лазер , могут заменить свой внутренний источник энергии коллектором энергии, что потенциально значительно уменьшит массу корабля и позволит значительно увеличить скорость движения. Джеффри А. Лэндис предложил межзвездный зонд , приводимый в движение ионным двигателем , питаемым энергией, излучаемой на него лазером базовой станции. [56] Ленард и Эндрюс предложили использовать лазер базовой станции для ускорения таблеток ядерного топлива по направлению к космическому кораблю Mini-Mag Orion , который воспламеняет их для приведения в движение. [57]

Неракетные концепции

Проблема всех традиционных методов ракетного движения заключается в том, что космическому кораблю придется нести с собой топливо, что делает его очень массивным в соответствии с уравнением ракеты . Несколько концепций пытаются уйти от этой проблемы: [36] [58]

РЧ двигатель с резонансной полостью

Радиочастотный (РЧ) резонансный двигатель представляет собой устройство, которое, как утверждается, является двигателем космического корабля . В 2016 году Лаборатория физики передовых двигателей НАСА сообщила о наблюдении небольшой кажущейся тяги в результате одного из таких испытаний, и этот результат с тех пор не воспроизводился. [59] Одна из конструкций называется EMDrive. В декабре 2002 года компания Satellite Propulsion Research Ltd описала действующий прототип с предполагаемой общей тягой около 0,02 ньютона, приводимый в действие магнетроном с резонатором мощностью 850 Вт . Устройство могло проработать всего несколько десятков секунд, прежде чем магнетрон вышел из строя из-за перегрева. [60] Последний тест EMDrive показал, что он не работает. [61]

Винтовой двигатель

Концепция винтового двигателя, предложенная в 2019 году ученым НАСА доктором Дэвидом Бернсом, будет использовать ускоритель частиц для ускорения частиц до скорости, близкой к скорости света. Поскольку частицы, движущиеся с такими скоростями, приобретают большую массу, считается, что это изменение массы может создать ускорение. По словам Бернса, космический корабль теоретически может достигать 99% скорости света. [62]

Межзвездные ПВРД

В 1960 году Роберт Бассард предложил прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бассарда , термоядерную ракету, в которой огромный совок будет собирать рассеянный водород в межзвездном пространстве, «сжигать» его на лету с помощью цепной реакции протон-протон и выбрасывать его за пределы космического пространства. назад. Более поздние расчеты с более точными оценками показывают, что создаваемая тяга будет меньше, чем сопротивление, вызванное любой мыслимой конструкцией ковша. [ нужна цитата ] Тем не менее, идея привлекательна, потому что топливо будет собираться в пути (соизмеримо с концепцией сбора энергии ), поэтому корабль теоретически может разгоняться почти до скорости света. Ограничение связано с тем, что реакция может ускорять топливо только до 0,12с. Таким образом, сопротивление захвата межзвездной пыли и тяга, ускоряющая эту же пыль до 0,12 с, будут одинаковыми, когда скорость равна 0,12 с, предотвращая дальнейшее ускорение.

Балочная двигательная установка

Эта диаграмма иллюстрирует схему Роберта Л. Форварда по замедлению межзвездного светового паруса в пункте назначения звездной системы.

Легкий или магнитный парус , приводимый в движение массивным лазером или ускорителем частиц в родной звездной системе, потенциально может достичь даже большей скорости, чем ракетные или импульсные методы движения, поскольку ему не нужно будет нести собственную реактивную массу , и, следовательно, ему нужно будет только ускорить полезную нагрузку корабля . Роберт Л. Форвард предложил способ замедления межзвездного корабля с помощью легкого паруса длиной 100 километров в звездной системе назначения без необходимости наличия в этой системе лазерной решетки. В этой схеме вторичный парус длиной 30 километров разворачивается в задней части космического корабля, а большой основной парус отделяется от корабля, чтобы продолжать двигаться вперед самостоятельно. Свет отражается от большого основного паруса к вторичному парусу, который используется для замедления вторичного паруса и полезной нагрузки космического корабля. [63] В 2002 году Джеффри А. Лэндис из исследовательского центра НАСА в Глене также предложил парусный корабль с лазерной силовой установкой, на котором будет размещен алмазный парус (толщиной в несколько нанометров), работающий на солнечной энергии . [64] Согласно этому предложению, этот межзвездный корабль теоретически сможет достичь скорости 10 процентов от скорости света. Также было предложено использовать лучевую тягу для ускорения космического корабля и электромагнитную тягу для его замедления; таким образом, устраняется проблема ПВРД Бассарда с сопротивлением, возникающим во время ускорения. [65]

Магнитный парус также может замедляться в пункте назначения, независимо от наличия топлива или дальнего света в системе назначения, путем взаимодействия с плазмой, содержащейся в солнечном ветре звезды назначения и межзвездной среде. [66] [67]

В следующей таблице перечислены некоторые примеры концепций использования лучевого лазерного движения, предложенные физиком Робертом Л. Форвардом : [68]

Каталог межзвездных путешествий будет использовать фотогравитационную помощь для полной остановки

Следующая таблица основана на работе Хеллера, Хиппке и Кервеллы. [69]

Предварительно ускоренное топливо

Чтобы достичь времени начала и остановки межзвездного путешествия, меньшего, чем человеческая жизнь, необходимо отношение масс от 1000 до 1000000, даже для ближайших звезд. Этого можно достичь с помощью многоступенчатых транспортных средств в огромных масштабах. [50] В качестве альтернативы, большие линейные ускорители могли бы подавать топливо в космические аппараты, работающие на ядерном топливе, избегая ограничений уравнения ракеты . [70]

Динамическое парение

Было предложено динамическое парение как способ путешествия по межзвездному пространству . [71] [72]

Теоретические концепции

Передача мыслей с помощью света

Загруженные человеческие разумы или искусственный интеллект могут передаваться с помощью лазерных или радиосигналов со скоростью света . [73] Для этого в пункте назначения требуется приемник, который сначала должен быть настроен, например, людьми, зондами, самовоспроизводящимися машинами (возможно, вместе с ИИ или загруженными людьми) или инопланетной цивилизацией (которая также может находиться в другой галактике). , возможно, цивилизация Кардашева III типа ).

Путешествие быстрее света

Изображение художника гипотетического космического корабля с индукционным двигателем в червоточине , основанное на статье Мигеля Алькубьерре «варп-двигатель» 1994 года .

Ученые и авторы постулировали ряд способов, с помощью которых можно было бы превзойти скорость света, но даже самые серьезные из них носят весьма спекулятивный характер. [74]

Также спорным является вопрос о том, возможно ли физически путешествие со скоростью, превышающей скорость света, отчасти из-за вопросов причинно-следственной связи : путешествие со скоростью, превышающей скорость света, может при определенных условиях позволить путешествовать назад во времени в контексте специальной теории относительности . [75] Предлагаемые в рамках общей теории относительности механизмы перемещения со скоростью, превышающей скорость света, требуют существования экзотической материи [74] , и неизвестно, может ли она производиться в достаточных количествах, если вообще будет.

Алькубьерре драйв

В физике привод Алькубьерре основан на аргументе, в рамках общей теории относительности и без введения червоточин , о том, что можно изменить пространство-время таким образом, чтобы космический корабль мог двигаться со сколь угодно большой скоростью за счет локального расширения. пространства-времени позади космического корабля и противоположное сжатие перед ним. [76] Тем не менее, эта концепция потребует, чтобы космический корабль включал в себя область экзотической материи или гипотетическую концепцию отрицательной массы . [76]

Искусственная черная дыра

Теоретическая идея создания возможности межзвездных путешествий состоит в том, чтобы привести в движение звездолет, создав искусственную черную дыру и используя параболический отражатель для отражения ее излучения Хокинга . Несмотря на то, что космический корабль с черной дырой выходит за рамки нынешних технологических возможностей, он предлагает некоторые преимущества по сравнению с другими возможными методами. Чтобы черная дыра работала в качестве источника энергии и двигателя, также требуется способ преобразования излучения Хокинга в энергию и тягу. Один из возможных методов предполагает размещение отверстия в фокусе параболического отражателя, прикрепленного к кораблю, что создает тягу вперед. Немного более простой, но менее эффективный метод заключался бы в простом поглощении всего гамма-излучения, направляющегося в носовую часть корабля, чтобы подтолкнуть его вперед, а остальная часть выстрелила бы в спину. [77] [78] [79]

Червоточины

Червоточины — это предполагаемые искажения пространства-времени, которые, как постулируют теоретики, могут соединить две произвольные точки во Вселенной через мост Эйнштейна-Розена . Неизвестно, возможны ли червоточины на практике. Хотя существуют решения уравнения общей теории относительности Эйнштейна, допускающие существование червоточин, все известные в настоящее время решения включают в себя некоторые предположения, например, существование отрицательной массы , которая может быть нефизической. [80] Однако Cramer et al. утверждают, что такие червоточины могли быть созданы в ранней Вселенной и стабилизированы космическими струнами . [81] Общая теория червоточин обсуждается Виссером в книге «Лоренцевы червоточины» . [82]

Проекты и исследования

Проект Гиперион

Проект «Гиперион» изучал различные вопросы осуществимости межзвездных путешествий с экипажем. [83] [84] [85] Его члены продолжают публиковать статьи о межзвездных путешествиях с экипажем в сотрудничестве с Инициативой межзвездных исследований . [29]

Звездолет Энцмана

Звездный корабль Энцмана, подробно описанный Г. Гарри Стайном в октябрьском выпуске журнала Analog за 1973 год , представлял собой проект космического корабля будущего , основанный на идеях Роберта Дункана-Энцмана. Сам космический корабль, как было предложено, использовал шар замороженного дейтерия массой 12 000 000 тонн для питания 12–24 термоядерных импульсных двигательных установок. В два раза выше Эмпайр-Стейт-Билдинг, собранного на орбите, космический корабль был частью более крупного проекта, которому предшествовали межзвездные зонды и телескопические наблюдения за целевыми звездными системами. [86]

исследования НАСА

НАСА занимается исследованиями межзвездных путешествий с момента своего создания, переводит важные статьи на иностранных языках и проводит ранние исследования по применению термоядерного двигателя в 1960-х годах и лазерного движения в 1970-х годах для межзвездных путешествий.

В 1994 году НАСА и Лаборатория реактивного движения совместно спонсировали «Семинар по передовой квантовой теории/теории относительности», чтобы «установить и использовать новые системы отсчета для размышлений о вопросе о сверхсветовой скорости (FTL)». [87]

Программа НАСА по прорывной физике двигательных установок (прекращена в 2003 финансовом году после шестилетнего исследования стоимостью 1,2 миллиона долларов, поскольку «никакие прорывы не кажутся неизбежными») [88] определила некоторые прорывы, которые необходимы для того, чтобы межзвездные путешествия стали возможными. [89]

Джеффри А. Лэндис из Исследовательского центра Гленна НАСА утверждает, что межзвездный парусный корабль с лазерным двигателем может быть запущен в течение 50 лет, используя новые методы космических путешествий. «Я думаю, что в конечном итоге мы это сделаем, вопрос лишь в том, когда и кто», — сказал Лэндис в интервью. Ракеты слишком медленны, чтобы отправлять людей в межзвездные миссии. Вместо этого он представляет себе межзвездный корабль с огромными парусами, приводимый в движение лазерным лучом со скоростью примерно в одну десятую скорости света. Такому кораблю потребовалось бы около 43 лет, чтобы достичь Альфы Центавра, если бы он прошел через систему без остановки. Замедление ради остановки на Альфе Центавра может продлить путешествие до 100 лет, [90] тогда как путешествие без замедления поднимает проблему проведения достаточно точных и полезных наблюдений и измерений во время пролета.

100-летнее исследование звездолета

Исследование « 100 -летний звездолет» (100YSS) — это название годового проекта, призванного оценить характеристики и заложить основу для организации, которая сможет реализовать концепцию 100-летнего звездолета. Симпозиумы, связанные с 100YSS, были организованы в период с 2011 по 2015 год.

Гарольд («Сонни») Уайт [91] из Космического центра имени Джонсона НАСА является членом Icarus Interstellar, [92] некоммерческого фонда, миссия которого заключается в осуществлении межзвездных полетов до 2100 года. На встрече 100YSS в 2012 году он сообщил об использовании лазер , который попытается исказить пространство-время на 1 часть из 10 миллионов, чтобы сделать возможными межзвездные путешествия. [93]

Другие конструкции

Некоммерческая организация

Во всем мире существует несколько организаций, занимающихся исследованиями межзвездных двигателей и пропагандой этого дела. Они все еще находятся в зачаточном состоянии, но уже подкреплены широким кругом ученых, студентов и специалистов.

Технико-экономическое обоснование

Энергетические потребности делают межзвездные путешествия очень трудными. Сообщалось, что на Объединенной конференции по движению в 2008 году несколько экспертов высказали мнение, что маловероятно, чтобы люди когда-либо исследовали пределы Солнечной системы. [104] Брайс Н. Кассенти, доцент кафедры инженерии и науки Политехнического института Ренсселера, заявил, что для отправки зонда потребуется как минимум в 100 раз больше общего производства энергии во всем мире [в данном году]. до ближайшей звезды. [104]

Астрофизик Стен Оденвальд заявил, что основная проблема заключается в том, что благодаря интенсивным исследованиям тысяч обнаруженных экзопланет большинство ближайших пунктов назначения в пределах 50 световых лет не дают планет земного типа в обитаемых зонах звезды. [105] Учитывая многотриллионные затраты на некоторые из предлагаемых технологий, путешественникам придется потратить до 200 лет, путешествуя со скоростью 20% скорости света, чтобы добраться до самых известных мест. Более того, как только путешественники прибудут в пункт назначения (любыми способами), они не смогут спуститься на поверхность целевого мира и основать колонию, если только атмосфера не будет несмертельной. Перспектива совершить такое путешествие только для того, чтобы провести остаток жизни колонии внутри изолированной среды обитания и выйти наружу в скафандре, может исключить многие потенциальные цели из списка.

Двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, и встреча даже с крошечным неподвижным объектом вроде песчинки будет иметь фатальные последствия. Например, грамм вещества, движущегося со скоростью 90% скорости света, содержит кинетическую энергию, соответствующую небольшой ядерной бомбе (около 30 килотонн в тротиловом эквиваленте).

Одним из главных камней преткновения является наличие достаточного количества бортовых средств запасных частей и ремонта для такого длительного путешествия во времени, при условии, что все остальные соображения решены, без доступа ко всем ресурсам, доступным на Земле. [106]

Межзвездные миссии не для пользы человечества

Исследовательские высокоскоростные миссии к Альфе Центавра , запланированные инициативой Breakthrough Starshot , по прогнозам, будут реализованы в 21 веке. [107] В качестве альтернативы можно планировать беспилотные, медленно курсирующие миссии, на прибытие которых уйдут тысячелетия. Эти зонды не будут приносить пользу человеку в том смысле, что невозможно предвидеть, будет ли кто-нибудь на Земле заинтересован в переданных затем обратно научных данных. Примером может служить миссия «Генезис», [108] целью которой является перенос одноклеточной жизни в духе направленной панспермии на обитаемые, но в остальном бесплодные планеты. [109] Сравнительно медленно движущиеся зонды «Генезис» с типичной скоростью , что соответствует примерно , можно замедлить с помощью магнитного паруса . Следовательно, беспилотные миссии, не приносящие пользы людям, будут осуществимы. [110]

Открытие планет земного типа

В феврале 2017 года НАСА объявило, что его космический телескоп «Спитцер» обнаружил семь планет земного размера в системе TRAPPIST-1, вращающихся вокруг ультрахолодной карликовой звезды в 40 световых годах от Солнечной системы. [111] Три из этих планет прочно расположены в обитаемой зоне, области вокруг родительской звезды, где на каменистой планете, скорее всего, есть жидкая вода. Это открытие устанавливает новый рекорд по наибольшему количеству планет с обитаемой зоной, обнаруженных вокруг одной звезды за пределами Солнечной системы. На всех этих семи планетах могла бы быть жидкая вода – ключ к жизни в том виде, в каком мы ее знаем – при правильных атмосферных условиях, но шансы самые высокие, если три находятся в обитаемой зоне.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аб Молдин, Джон Х. (май 1992 г.). Перспективы межзвездных путешествий . Опубликовано Univelt для Американского астронавтического общества. Межзвездное путешествие.
  2. ^ «Межзвездное путешествие». www.bis-space.com . Архивировано из оригинала 16 июня 2017 года . Проверено 16 июня 2017 г.
  3. ^ Кроуфорд, Айова (2009). «Астрономическое, астробиологическое и планетологическое обоснование межзвездных космических полетов». Журнал Британского межпланетного общества . 62 : 415–421. arXiv : 1008.4893 . Бибкод : 2009JBIS...62..415C.
  4. ^ Завершение межзвездного семинара по космической солнечной энергии в Теннесси-Вэлли 2016 года, проводимого Питером Гарретсоном и Робертом Кеннеди.
  5. ↑ Хауэлл, Элизабет (19 января 2022 г.). «Вояджер-1: самый дальний космический корабль на Земле». Space.com . Архивировано из оригинала 22 февраля 2022 года . Проверено 8 апреля 2022 г.
  6. ^ «Взгляд на масштабирование». НАСА.gov . Исследовательский центр Гленна НАСА. 11 марта 2015 года. Архивировано из оригинала 8 июля 2013 года . Проверено 28 июня 2013 г.
  7. ^ Миллис, Марк Г. (2011). «Энергия, постоянное устаревание и первые межзвездные миссии». arXiv : 1101.1066 [physical.gen-ph].
  8. ^ Цирнштайн, Э.Дж. (2013). «Моделирование эффекта Комптона для измерений потока водорода: последствия для наблюдений IBEX-Hi и -Lo». Астрофизический журнал . 778 (2): 112–127. Бибкод : 2013ApJ...778..112Z. дои : 10.1088/0004-637x/778/2/112 .
  9. ^ Бадеску, Виорел; Закни, Крис (28 апреля 2018 г.). Внешняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы . Чам, Швейцария. ISBN 9783319738451. OCLC  1033673323.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  10. ^ abc Кроуфорд, Айова (2011). «Проект Икар: обзор свойств местной межзвездной среды, имеющих значение для космических полетов к ближайшим звездам». Акта Астронавтика . 68 (7–8): 691–699. arXiv : 1010.4823 . Бибкод : 2011AcAau..68..691C. doi :10.1016/j.actaastro.2010.10.016. S2CID  101553.
  11. ↑ Вестовер, Шейн (27 марта 2012 г.). Активная радиационная защита с использованием высокотемпературных сверхпроводников (PDF) . Симпозиум NIAC. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 года.
  12. ↑ Гаррет, Генри (30 июля 2012 г.). Туда и обратно: Руководство для непрофессионалов по сверхнадежности межзвездных миссий (PDF) (Отчет). Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2014 года.
  13. ^ Гибсон, Дирк К. (2015). Наземные и внеземные космические опасности: космические опасности, ракетные риски и последствия космической среды для здоровья. Издательство Bentham Science. п. 1. ISBN 978-1-60805-991-1.
  14. ^ ab Форвард, Роберт Л. (1996). «Ад Астра!». Журнал Британского межпланетного общества . 49 (1): 23–32. Бибкод : 1996JBIS...49...23F.
  15. ^ Кеннеди, Эндрю (июль 2006 г.). «Межзвездные путешествия: расчет ожидания и ловушка стимулирования прогресса» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 59 (7): 239–246. Бибкод : 2006JBIS...59..239K . Проверено 9 июня 2023 г.
  16. ^ Кеннеди, А., «Расчет ожидания: более широкие последствия минимального времени до межзвездных пунктов назначения и его значение для космической экономики». ЖБИС, 66:96-109, 2013 г.
  17. ^ "Планета eps Эридана б" . Энциклопедия внесолнечных планет . 16 декабря 1995 года . Проверено 9 августа 2023 г.
  18. ^ "Планета eps Эридана c" . Энциклопедия внесолнечных планет . 16 декабря 1995 года . Проверено 9 августа 2023 г.
  19. ^ «Астрономы открыли самую близкую потенциально обитаемую планету» . Yahoo! Новости . 18 декабря 2015 г. Архивировано из оригинала 14 февраля 2021 г. Проверено 6 мая 2023 г.
  20. ^ Робертсон, Пол; Махадеван, Суврат (октябрь 2014 г.). «Распутывание планет и звездной активности Глизе 667C». Астрофизический журнал . 793 (2): Л24. arXiv : 1409.0021 . Бибкод : 2014ApJ...793L..24R. дои : 10.1088/2041-8205/793/2/L24. S2CID  118404871.
  21. ↑ Кросвелл, Кен (3 декабря 2012 г.). «ScienceShot: пожилая Вега достаточно зрелая, чтобы питать жизнь» . Наука . doi :10.1126/article.26684 (неактивен 31 января 2024 г.). Архивировано из оригинала 4 декабря 2012 года.{{cite web}}: CS1 maint: DOI inactive as of January 2024 (link)
  22. ^ Вояджер. Университет штата Луизиана: Информационный центр ERIC. 1977. с. 12 . Проверено 26 октября 2015 г.
  23. ^ аб Гилстер, Пол (5 сентября 2014 г.). «Проект Стрекоза: аргументы в пользу небольших распределенных зондов с лазерным приводом». Центаврианские мечты . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  24. ↑ Ногради, Бьянка (4 октября 2016 г.). «Мифы и реальность о межзвездных путешествиях». BBC Будущее . Архивировано из оригинала 12 июля 2017 года . Проверено 16 июня 2017 г.
  25. ↑ Уилсон, Дэниел Х. (8 июля 2009 г.). «Нанокосмический корабль со скоростью, близкой к световой, может быть близок». Новости Эн-Би-Си . Архивировано из оригинала 15 апреля 2016 года . Проверено 13 ноября 2019 г. .
  26. ^ Каку, Мичио (2008). Физика невозможного . Якорные книги.
  27. ↑ Хейн, Андреас (17 апреля 2012 г.). «Как люди полетят к звездам?». Центаврианские мечты . Архивировано из оригинала 20 января 2013 года . Проверено 12 апреля 2013 г.
  28. ^ Хейн, AM; и другие. (2012). «Мировые корабли: новый взгляд на архитектуру и технико-экономическое обоснование». Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 119–133. Бибкод : 2012JBIS...65..119H. Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 года . Проверено 1 ноября 2017 г.
  29. ^ Аб Хейн, AM; Смит, К.; Марин, Ф.; Стаатс, К. (2020). «Мировые корабли: осуществимость и обоснование». Акта Футура . 12 : 75–104. arXiv : 2005.04100 . дои : 10.5281/zenodo.3747333. S2CID  218571111. Архивировано из оригинала 16 мая 2021 года . Проверено 1 июня 2020 г.
  30. ^ Бонд, А.; Мартин, Арканзас (1984). «Мировые корабли - оценка технической осуществимости». Журнал Британского межпланетного общества . 37 : 254–266. Бибкод : 1984JBIS...37..254B.
  31. ^ Фрисби, Р.Х. (2009). Ограничения технологий межзвездных полетов на передовых рубежах науки о движении . Прогресс космонавтики и воздухоплавания.
  32. ^ Хейн, Андреас М. «Проект Гиперион: звездолет с полым астероидом - распространение идеи». Икар Интерстеллар . Архивировано из оригинала 10 апреля 2013 года . Проверено 12 апреля 2013 г.
  33. ^ «Различные статьи о спящем режиме» . Журнал Британского межпланетного общества . 59 : 81–144. 2006.
  34. ^ Кроул, А.; Хант, Дж.; Хейн, AM (2012). «Колонизация эмбрионального пространства для преодоления узкого места межзвездного временного расстояния». Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 283–285. Бибкод : 2012JBIS...65..283C. Архивировано из оригинала 31 июля 2020 года . Проверено 12 апреля 2013 г.
  35. ↑ Гилстер, Пол (12 февраля 2012 г.). «Путешествие по островам к звездам». Центаврианские мечты . Архивировано из оригинала 18 ноября 2021 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  36. ^ abcdef Кроуфорд, Айова (1990). «Межзвездные путешествия: обзор для астрономов». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 31 : 377–400. Бибкод : 1990QJRAS..31..377C.
  37. ^ Паркинсон, Брэдфорд В.; Спилкер, Джеймс младший; Аксельрад, Пенина ; Энге, Пер (2014). 18.2.2.1 Замедление времени. Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN 978-1-56347-106-3.
  38. ^ «Парадокс часов III» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2017 года . Проверено 31 августа 2014 г. Тейлор, Эдвин Ф.; Уилер, Джон Арчибальд (1966). «Глава 1. Упражнение 51» . Физика пространства-времени . WH Фриман, Сан-Франциско. стр. 97–98. ISBN 978-0-7167-0336-5.
  39. ^ Кроуэлл, Бенджамин (2010). «4 (Сила и движение)». Свет и Материя. Бенджамин Кроуэлл. Архивировано из оригинала 26 сентября 2022 года . Проверено 6 мая 2023 г.
  40. ^ Ягасаки, Казуюки (2008). «Инвариантные многообразия и управление гиперболическими траекториями на бесконечных или конечных интервалах времени». Динамические системы . 23 (3): 309–331. дои : 10.1080/14689360802263571. S2CID  123409581.
  41. ↑ Орт, компакт-диск (16 мая 2003 г.). VISTA - Транспортное средство для межпланетного космического транспорта на основе инерционного термоядерного синтеза (PDF) (Отчет). Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано (PDF) из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 9 апреля 2013 г.
  42. ^ Кларк, Артур К. (1951). Исследование космоса . Нью-Йорк: Харпер.
  43. ↑ « Рассвет новой эры: революционный ионный двигатель, доставивший космический корабль на Цереру», 10 марта 2015 г., заархивировано из оригинала 13 марта 2015 г. , получено 13 марта 2015 г.
  44. ^ Проект Дедал: Двигательная система, часть 1; Теоретические соображения и расчеты. 2. ОБЗОР ПЕРЕДОВЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, архивировано из оригинала 28 июня 2013 г.
  45. ^ General Dynamics Corp. (январь 1964 г.). «Краткий отчет об исследовании ядерно-импульсного корабля (General Dynamics Corp.)» (PDF) . Национальная служба технической информации Министерства торговли США. Архивировано (PDF) из оригинала 11 мая 2010 года . Проверено 7 июля 2017 г.
  46. ^ Фриман Дж. Дайсон (октябрь 1968 г.). «Межзвездный транспорт». Физика сегодня . 21 (10): 41. Бибкод : 1968PhT....21j..41D. дои : 10.1063/1.3034534.
  47. ^ Космос Карла Сагана
  48. ^ Ленард, Роджер X.; Эндрюс, Дана Г. (июнь 2007 г.). «Использование Mini-Mag Orion и сверхпроводящих катушек для краткосрочной межзвездной транспортировки» (PDF) . Акта Астронавтика . 61 (1–6): 450–458. Бибкод : 2007AcAau..61..450L. doi :10.1016/j.actaastro.2007.01.052. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2014 года . Проверено 24 ноября 2013 г.
  49. ^ Винтерберг, Фридвардт (2010). Высвобождение термоядерной энергии путем инерционного удержания . Всемирная научная. ISBN 978-981-4295-91-8.
  50. ^ ab DF Спенсер; Л. Д. Яффе (1963). «Возможность межзвездного путешествия». Астронавтика Акта . 9 : 49–58. Архивировано из оригинала 4 декабря 2017 года.
  51. ^ PDF CR Williams и др., «Реализация «2001: Космическая одиссея»: пилотируемый сферический тор, работающий на термоядерном синтезе», 2001, 52 страницы, Исследовательский центр Гленна НАСА
  52. ^ «Хранение антиматерии - ЦЕРН». home.web.cern.ch. _ Архивировано из оригинала 28 августа 2015 года . Проверено 5 августа 2015 г.
  53. ^ «АЛЬФА хранит атомы антиматерии более четверти часа - и все еще считает - Лаборатория Беркли» . 5 июня 2011 года. Архивировано из оригинала 6 сентября 2015 года . Проверено 5 августа 2015 г.
  54. ^ Руо, Матье (2020). Межзвездные путешествия и антиматерия (PDF) . Матье Руо. ISBN 9782954930930. Архивировано (PDF) из оригинала 10 сентября 2021 года . Проверено 10 сентября 2021 г.
  55. ^ Винтерберг, Ф. (21 августа 2012 г.). «Материя-антивещество, гигаэлектронвольтный гамма-лазерный ракетный двигатель». Акта Астронавтика . 81 (1): 34–39. Бибкод : 2012AcAau..81...34W. doi :10.1016/j.actaastro.2012.07.001.
  56. ↑ Лэндис, Джеффри А. (29 августа 1994 г.). Межзвездный зонд с лазерным двигателем. Конференция по практическим роботизированным межзвездным полетам. Нью-Йоркский университет, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Архивировано из оригинала 2 октября 2013 года.
  57. ^ Ленард, Роджер X.; Эндрюс, Дана Г. (июнь 2007 г.). «Использование Mini-Mag Orion и сверхпроводящих катушек для краткосрочной межзвездной транспортировки» (PDF) . Акта Астронавтика . 61 (1–6): 450–458. Бибкод : 2007AcAau..61..450L. doi :10.1016/j.actaastro.2007.01.052. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2014 года . Проверено 24 ноября 2013 г.
  58. ^ А. Болонкин (2005). Неракетный космический запуск и полет . Эльзевир. ISBN 978-0-08-044731-5 
  59. ^ «Команда НАСА заявляет о« невозможных »работах космических двигателей - получите факты» . Национальные географические новости . 21 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 12 ноября 2019 г. . Проверено 12 ноября 2019 г. .
  60. ^ "Роджер ШОЙЕР - Космический привод ЭМ - Статьи и патент" . rexresearch.com . Архивировано из оригинала 14 сентября 2019 года . Проверено 12 ноября 2019 г. .
  61. ↑ Макрей, Майк (24 мая 2018 г.). «Последние испытания «невозможного» ЭМ-привода пришли к выводу, что он не работает» . НаукаАлерт . Архивировано из оригинала 12 ноября 2019 года . Проверено 12 ноября 2019 г. .
  62. ↑ Старр, Мишель (15 октября 2019 г.). «Инженер НАСА утверждает, что концепция« винтового двигателя »может достичь 99% скорости света без топлива» . НаукаАлерт . Архивировано из оригинала 30 ноября 2019 года . Проверено 12 ноября 2019 г. .
  63. ^ Вперед, RL (1984). «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием световых парусов с лазерным приводом». J Космический корабль . 21 (2): 187–195. Бибкод : 1984JSpRo..21..187F. дои : 10.2514/3.8632.
  64. ^ «Альфа Центавра: наша первая цель для межзвездных зондов» - через go.galegroup.com.
  65. ↑ Делберт, Кэролайн (9 декабря 2020 г.). «Радикальный космический корабль, который может отправить людей на обитаемую экзопланету». Популярная механика . Архивировано из оригинала 11 декабря 2020 года . Проверено 12 декабря 2020 г.
  66. ^ Эндрюс, Дана Г.; Зубрин, Роберт М. (1990). «Магнитные паруса и межзвездные путешествия» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 43 : 265–272. Архивировано из оригинала (PDF) 12 октября 2014 года . Проверено 8 октября 2014 г.
  67. ^ Зубрин, Роберт; Мартин, Эндрю (11 августа 1999 г.). «Исследование магнитного паруса NIAC» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 24 мая 2015 года . Проверено 8 октября 2014 г.
  68. ^ Лэндис, Джеффри А. (2003). «Идеальное исследование: обзор концепций движения для межзвездных полетов». В Йоджи Кондо; Фредерик Брювайлер; Джон Х. Мур, Чарльз Шеффилд (ред.). Межзвездные путешествия и космические корабли нескольких поколений . Книги Апогея. п. 52. ИСБН 978-1-896522-99-9.
  69. ^ Хеллер, Рене; Хиппке, Майкл; Кервелла, Пьер (2017). «Оптимизированные траектории к ближайшим звездам с использованием легких высокоскоростных фотонных парусов». Астрономический журнал . 154 (3): 115. arXiv : 1704.03871 . Бибкод : 2017AJ....154..115H. дои : 10.3847/1538-3881/aa813f . S2CID  119070263.
  70. ^ Роджер X. Ленард; Рональд Дж. Липински (2000). «Межзвездные миссии сближения с использованием двигательных установок деления». Материалы конференции AIP . 504 : 1544–1555. Бибкод : 2000AIPC..504.1544L. дои : 10.1063/1.1290979.
  71. ↑ Макрэ, Майк (6 декабря 2022 г.). «Трюк с динамическим парением может ускорить космический корабль в межзвездном пространстве» . НаукаАлерт . Архивировано из оригинала 6 декабря 2022 года . Проверено 6 декабря 2022 г.
  72. ^ Ларрутуро, Матиас Н.; Хиггс, Эндрю Дж.; Грисон, Джеффри К. (28 ноября 2022 г.). «Динамическое парение как средство превышения скорости солнечного ветра». Границы космических технологий . 3 . arXiv : 2211.14643 . Бибкод : 2022FrST....317442L. дои : 10.3389/frspt.2022.1017442 .
  73. ^ «Митио Каку предсказывает необыкновенное будущее человечества». Новости Эн-Би-Си . 2 марта 2018 г. Архивировано из оригинала 20 декабря 2021 г. Проверено 20 декабря 2021 г. Я думаю, что проект «Человеческий коннектом» нанесет на карту человеческий мозг до конца этого столетия. Мы собираемся поместить коннектом на лазерный луч и отправить его на Луну. В одну секунду наше сознание оказывается на Луне. Через 20 минут мы на Марсе, восемь часов на Плутоне, за четыре года наше сознание достигло ближайшей звезды.
  74. ^ Аб Кроуфорд, Ян А. (1995). «Некоторые мысли о последствиях межзвездных космических путешествий со скоростью, превышающей скорость света». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 36 : 205–218. Бибкод : 1995QJRAS..36..205C.
  75. ^ Фейнберг, Г. (1967). «Возможность частиц со скоростью, превышающей скорость света». Физический обзор . 159 (5): 1089–1105. Бибкод : 1967PhRv..159.1089F. doi : 10.1103/physrev.159.1089.
  76. ^ аб Алькубьерре, Мигель (1994). «Варп-двигатель: сверхбыстрое путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация . 11 (5): Л73–Л77. arXiv : gr-qc/0009013 . Бибкод : 1994CQGra..11L..73A. CiteSeerX 10.1.1.338.8690 . дои : 10.1088/0264-9381/11/5/001. S2CID  4797900. 
  77. ^ Крейн, Луи; Уэстморленд, Шон (2009). «Возможны ли звездолеты с черной дырой». arXiv : 0908.1803 [gr-qc].
  78. ↑ Чоун, Маркус (25 ноября 2009 г.). «Темная сила: грандиозные проекты межзвездных путешествий». Новый учёный (2736). Архивировано из оригинала 26 апреля 2015 года . Проверено 1 сентября 2017 г.(требуется подписка)
  79. ↑ Баррибо, Тим (4 ноября 2009 г.). «Двигатель черной дыры, который мог бы питать космические корабли». ио9 . Архивировано из оригинала 22 ноября 2015 года . Проверено 11 августа 2016 г.
  80. ^ «Идеи, основанные на том, чего мы хотели бы достичь: транспортировка червоточины» . Исследовательский центр Гленна НАСА. 11 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2013 г. . Проверено 4 сентября 2012 г.
  81. ^ Джон Г. Крамер; Роберт Л. Форвард; Майкл С. Моррис; Мэтт Виссер; Грегори Бенфорд; Джеффри А. Лэндис (15 марта 1995 г.). «Природные червоточины как гравитационные линзы». Физический обзор D . 51 (3117): 3117–3120. arXiv : тел./9409051 . Бибкод : 1995PhRvD..51.3117C. doi :10.1103/PhysRevD.51.3117. PMID  10018782. S2CID  42837620.
  82. ^ Виссер, М. (1995). Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . AIP Press, Вудбери, штат Нью-Йорк. ISBN 978-1-56396-394-0.
  83. ^ "Икар Интерстеллар - Проект Гиперион" . Архивировано из оригинала 20 апреля 2013 года . Проверено 13 апреля 2013 г.
  84. ^ Хейн, Андреас; и другие. (январь 2012 г.). Мировые корабли – новый взгляд на архитектуру и технико-экономическое обоснование (отчет). Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 года . Проверено 7 февраля 2013 г.
  85. ^ Смит, Кэмерон М (2014). «Оценка генетически жизнеспособной популяции для межзвездных путешествий нескольких поколений: обзор и данные для проекта Гиперион». Акта Астронавтика . 97 : 16–29. Бибкод : 2014AcAau..97...16S. doi :10.1016/j.actaastro.2013.12.013.
  86. ↑ Гилстер, Пол (1 апреля 2007 г.). «Заметка о звездолете Энцмана». Центаврианские мечты . Архивировано из оригинала 30 июня 2011 года . Проверено 18 ноября 2010 г.
  87. ^ Беннетт, Гэри; Нападающий, Роберт; Фрисби, Роберт (10 июля 1995 г.). «Отчет о семинаре НАСА/Лаборатории реактивного движения по передовым двигателям квантовой теории относительности». 31-я совместная конференция и выставка по двигательной технике . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.1995-2599 . Проверено 8 сентября 2020 г.
  88. ^ Проект «Прорыв в физике движения» в Исследовательском центре Гленна НАСА, 19 ноября 2008 г.
  89. ^ "Варп-двигатель, когда?". Прорывные технологии НАСА . 26 января 2009 г. Архивировано из оригинала 7 июля 2008 г. Проверено 2 апреля 2010 г.
  90. ^ «Путешествие к звездам: секс и общество на борту первых звездолетов». Space.com . Архивировано из оригинала 27 марта 2009 года . Проверено 3 апреля 2009 г.Малик, Тарик, «Секс и общество на борту первых звездолетов». Science Tuesday, Space.com, 19 марта 2002 г.
  91. ^ "Доктор Гарольд "Сонни" Уайт - Икар Интерстеллар" . icarusinterstellar.org . Архивировано из оригинала 1 июня 2015 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  92. ^ «Icarus Interstellar - некоммерческий фонд, занимающийся достижением межзвездных полетов к 2100 году» . icarusinterstellar.org . Архивировано из оригинала 2 декабря 2013 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  93. ↑ Московиц, Клара (17 сентября 2012 г.). «Варп-двигатель может оказаться более реальным, чем предполагалось, говорят ученые». space.com . Архивировано из оригинала 17 августа 2013 года . Проверено 29 декабря 2012 г.
  94. ^ Форвард, RL (май – июнь 1985 г.). «Звездный огонь – сверхлегкий межзвездный зонд». Журнал космических кораблей и ракет . 22 (3): 345–350. Бибкод : 1985JSpRo..22..345F. дои : 10.2514/3.25754.
  95. ^ Бенфорд, Джеймс; Бенфорд, Грегори (2003). «Ближайшие миссии с лучевым парусным движением: Космос-1 и Sun-Diver» (PDF) . Движение лучевой энергии . Кафедра физики Калифорнийского университета в Ирвайне. 664 : 358. Бибкод : 2003AIPC..664..358B. дои : 10.1063/1.1582124. Архивировано из оригинала (PDF) 24 октября 2014 года.
  96. ^ "Прорыв Старшота". Прорывные инициативы . 12 апреля 2016 года. Архивировано из оригинала 12 апреля 2016 года . Проверено 12 апреля 2016 г.
  97. ^ Starshot – Концепция. Архивировано 3 сентября 2016 года в Wayback Machine .
  98. ^ «Прорывные инициативы». www.breakinitiatives.org . Архивировано из оригинала 28 апреля 2017 года . Проверено 14 апреля 2016 г.
  99. ^ «Solar One - концепция межзвездных путешествий» . Сеть новостей инноваций . 22 мая 2020 года. Архивировано из оригинала 7 января 2023 года . Проверено 7 декабря 2020 г.
  100. ^ Вебполе Bt. «Инициатива межзвездных исследований». i4is.org . Архивировано из оригинала 1 июня 2015 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  101. ^ "Новаторский межзвездный полет - Фонд Тау Зеро" . Архивировано из оригинала 19 апреля 2018 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
  102. ^ "Институт безграничного космоса". Архивировано из оригинала 7 сентября 2022 года . Проверено 7 сентября 2022 г.
  103. ^ "Межзвездная исследовательская группа". Архивировано из оригинала 23 апреля 2023 года . Проверено 22 апреля 2023 г.
  104. ^ Аб О'Нил, Ян (19 августа 2008 г.). «Межзвездные путешествия могут остаться в области научной фантастики». Вселенная сегодня . Архивировано из оригинала 26 января 2009 года . Проверено 25 августа 2009 г.
  105. ↑ Оденвальд, Стен (2 апреля 2015 г.). «Межзвездное путешествие: Куда нам отправиться?». Блог Huffington Post . Архивировано из оригинала 22 февраля 2017 года . Проверено 20 февраля 2020 г.
  106. ↑ Реджис, Эд (3 октября 2015 г.). «Межзвездное путешествие как бредовая фантазия [Отрывок]». Научный американец . Архивировано из оригинала 18 января 2021 года . Проверено 24 января 2021 г.
  107. ^ Кулкарни, Нирадж; Любин, Филип; Чжан, Цичэн (2017). «Релятивистский космический корабль, приводимый в движение направленной энергией». Астрономический журнал . 155 (4): 155. arXiv : 1710.10732 . Бибкод : 2018AJ....155..155K. дои : 10.3847/1538-3881/aaafd2 . S2CID  62839612.
  108. ^ Грос, Клавдий (5 сентября 2016 г.). «Развитие экосфер на временно обитаемых планетах: проект генезиса». Астрофизика и космическая наука . 361 (10): 324. arXiv : 1608.06087 . Бибкод : 2016Ap&SS.361..324G. дои : 10.1007/s10509-016-2911-0. S2CID  6106567.
  109. ↑ Андерсен, Росс (25 августа 2016 г.). «Как начать жизнь в других частях нашей галактики». Атлантический океан . Архивировано из оригинала 18 июня 2022 года . Проверено 29 января 2018 г.
  110. ↑ Ромеро, Джеймс (13 ноября 2017 г.). «Должны ли мы посеять жизнь в космосе с помощью кораблей с лазерным приводом?». Новый учёный . Архивировано из оригинала 14 ноября 2017 года . Проверено 16 ноября 2017 г.
  111. ^ «Выпуск 17-015: Телескоп НАСА обнаружил крупнейшую партию планет размером с Землю с обитаемой зоной вокруг одиночной звезды» . НАСА . 22 февраля 2017 года. Архивировано из оригинала 5 марта 2017 года . Проверено 25 февраля 2017 г. .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки