stringtranslate.com

Межзвездные путешествия

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бассарда , один из многих возможных методов, которые могли бы использоваться для приведения в движение космических аппаратов.

Межзвездное путешествие — гипотетическое путешествие космического корабля между звездными системами . Из-за огромных расстояний между Солнечной системой и близлежащими звездами межзвездное путешествие нецелесообразно с использованием современных технологий движения .

Чтобы путешествовать между звездами в течение разумного периода времени (десятилетия или столетия), межзвездный космический корабль должен достичь значительной доли скорости света , что требует огромной энергии. Связь с таким межзвездным кораблем будет испытывать годы задержки из-за скорости света. Столкновения с космической пылью и газом на таких скоростях могут быть катастрофическими для таких космических кораблей. Межзвездные путешествия с экипажем, возможно, можно было бы проводить медленнее (намного за пределами масштабов человеческой жизни), создав корабль поколений . Гипотетические межзвездные двигательные установки включают ядерный импульсный двигатель , ракету на осколках деления , термоядерную ракету , лучевой солнечный парус и ракету на антиматерии .

Преимущества межзвездных путешествий включают в себя подробные исследования пригодных для жизни экзопланет и далеких звезд, всесторонний поиск внеземного разума и колонизацию космоса . Несмотря на то, что пять беспилотных космических кораблей покинули нашу Солнечную систему , они не являются «межзвездными кораблями», поскольку они не предназначены специально для исследования других звездных систем. Таким образом, по состоянию на 2020-е годы межзвездные космические полеты остаются популярным тропом в спекулятивных исследованиях будущего и научной фантастике . Цивилизация, освоившая межзвездные путешествия, называется межзвездным видом.

Вызовы

Межзвездные расстояния

Расстояния между планетами в Солнечной системе часто измеряются в астрономических единицах (а. е.), определяемых как среднее расстояние между Солнцем и Землей, около 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 от Солнца планета, находится на расстоянии 29,8 а. е. По состоянию на 20 января 2023 года Вояджер-1 , самый дальний от Земли объект, созданный человеком, находится на расстоянии 163 а. е., покидая Солнечную систему со скоростью 17 км/с (0,006% от скорости света). [1]

Ближайшая известная звезда, Проксима Центавра , находится примерно в 268 332 а.е., или в 9000 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 составляет ровно одну угловую секунду , отсюда и название). Свет в вакууме проходит около 300 000 километров (186 000 миль) в секунду, поэтому 1 световой год составляет около 9,461 × 10 12 километров (5,879 триллиона миль) или 63 241 а. е. Таким образом, Проксима Центавра находится примерно в 4,243 световых годах от Земли.

Другой способ понять масштаб межзвездных расстояний — масштабирование: одну из ближайших к Солнцу звезд, Альфу Центавра А (звезду, похожую на Солнце и являющуюся одним из двух спутников Проксимы Центавра), можно изобразить, уменьшив расстояние от Земли до Солнца до одного метра (3,28 фута). В этом масштабе расстояние до Альфы Центавра А составит 276 километров (171 милю).

Самый быстрый из когда-либо отправленных космических аппаратов, Voyager 1 , преодолел 1/390 светового года за 46 лет и в настоящее время движется со скоростью 1/17600 скорости света. При такой скорости путешествие к Проксиме Центавра займет 75000 лет. [2] [1]

Требуемая энергия

Существенным фактором, усугубляющим сложность, является энергия, которая должна быть предоставлена ​​для получения разумного времени путешествия. Нижняя граница требуемой энергии — это кинетическая энергия, где — конечная масса. Если замедление по прибытии желательно и не может быть достигнуто никакими другими способами, кроме двигателей корабля, то нижняя граница требуемой энергии удваивается до . [ необходима цитата ]

Скорость для пилотируемого путешествия туда и обратно в течение нескольких десятилетий даже до ближайшей звезды в несколько тысяч раз больше, чем у 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 [3] ( мировое потребление энергии в 2008 году составило 143 851 тераватт-час), [4] без учета эффективности двигательного механизма. Эта энергия должна быть выработана на борту из хранящегося топлива, собрана из межзвездной среды или спроецирована 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. [5] Основная проблема с путешествием на чрезвычайно высоких скоростях заключается в том, что из-за требуемых высоких относительных скоростей и больших кинетических энергий столкновения с межзвездной пылью могут нанести значительный ущерб кораблю. Были предложены различные методы экранирования для смягчения этой проблемы. [6] Более крупные объекты (такие как макроскопические пылинки) встречаются гораздо реже, но были бы гораздо более разрушительными. Риски столкновения с такими объектами и методы смягчения обсуждались в литературе, но остается много неизвестных. [7] Дополнительное соображение заключается в том, что из-за неоднородного распределения межзвездной материи вокруг Солнца эти риски будут различаться между различными траекториями. [5] Хотя высокая плотность межзвездной среды может вызвать трудности для многих концепций межзвездных путешествий, межзвездные прямоточные воздушно-реактивные двигатели и некоторые предлагаемые концепции замедления межзвездных космических аппаратов на самом деле выиграли бы от более плотной межзвездной среды. [5]

Опасности

Экипаж межзвездного корабля столкнется с несколькими значительными опасностями, включая психологические эффекты длительной изоляции , физиологические эффекты экстремального ускорения, эффекты воздействия ионизирующего излучения и физиологические эффекты невесомости для мышц, суставов, костей, иммунной системы и глаз. Существует также риск столкновения с микрометеоритами и другим космическим мусором . Эти риски представляют собой проблемы, которые еще предстоит преодолеть. [8]

Ожидание 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 растущей кривой скорости двигательной системы и еще не достигла предела, ресурсы следует инвестировать в проектирование лучшей двигательной системы. Это связано с тем, что медленный космический корабль, вероятно, будет обойден другой миссией, отправленной позже с более совершенным двигателем (постулат непрерывного устаревания). [9] В 2006 году Эндрю Кеннеди рассчитал идеальные даты отправления для путешествия к звезде Барнарда, используя более точную концепцию расчета ожидания, где для заданного пункта назначения и темпа роста мощности двигателя есть точка отправления, которая обгоняет более ранние запуски и не будет обгоняться более поздними, и пришел к выводу, что «межзвездное путешествие длиной в 6 световых лет лучше всего может быть совершено примерно за 635 лет, если рост продолжится примерно на 1,4% в год», или примерно в 2641 году нашей эры. [10] Это может быть наиболее значимым расчетом для конкурирующих культур, населяющих галактику. [11]

Главные цели для межзвездных путешествий

В радиусе 40 световых лет от Солнца известно 59 звездных систем , содержащих 81 видимую звезду. Следующие могут считаться главными целями для межзвездных миссий: [9]

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

Предлагаемые методы

Медленные, непилотируемые зонды

«Медленные» межзвездные миссии (все еще быстрые по другим стандартам), основанные на современных и будущих технологиях движения, связаны со временем путешествия, начинающимся примерно от нескольких десятилетий до тысяч лет. Эти миссии состоят из отправки роботизированного зонда к ближайшей звезде для исследования, аналогичного межпланетным зондам, подобным тем, что использовались в программе Voyager . [17] При отсутствии экипажа стоимость и сложность миссии значительно снижаются, как и масса, которую необходимо ускорить, хотя срок службы технологии по-прежнему является существенной проблемой наряду с получением разумной скорости путешествия. Предлагаемые концепции включают Project Daedalus , Project Icarus , Project Dragonfly , Project Longshot , [18] и совсем недавно Breakthrough Starshot . [19]

Быстрые, непилотируемые зонды

Нанозонды

Нанокосмический корабль, работающий со скоростью, близкой к скорости света, может стать возможным в ближайшем будущем, построенный на существующей технологии микрочипов с недавно разработанным наномасштабным двигателем. Исследователи из Мичиганского университета разрабатывают двигатели, которые используют наночастицы в качестве топлива. Их технология называется «двигатель извлечения поля наночастиц», или nanoFET . Эти устройства действуют как ускорители малых частиц, выстреливающие проводящими наночастицами в космос. [20]

Физик-теоретик Мичио Каку предположил, что облака «умной пыли» могут быть 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 того, что хотя бы один нанозонд переживет путешествие и достигнет пункта назначения. [21]

В качестве краткосрочного решения в рамках проекта Dragonfly были предложены небольшие межзвездные зонды с лазерным приводом, основанные на современной технологии CubeSat . [18]

Медленные, пилотируемые миссии

В пилотируемых миссиях продолжительность медленного межзвездного путешествия представляет собой серьезное препятствие, и существующие концепции решают эту проблему по-разному. [22] Их можно различить по «состоянию», в котором люди транспортируются на борту космического корабля.

Корабли поколения

Корабль поколений (или мировой корабль ) — это тип межзвездного ковчега , в котором команда, прибывающая в пункт назначения, происходит от тех, кто начал путешествие. Корабли поколений в настоящее время невозможны из-за сложности строительства корабля огромного требуемого масштаба и больших биологических и социологических проблем, которые возникают при жизни на таком корабле. [23] [24] [25] [26] [27]

Приостановленная анимация

Ученые и писатели выдвинули различные методы для приостановленной жизнедеятельности . К ним относятся человеческая гибернация и крионическая консервация . Хотя ни один из них в настоящее время не является практичным, они предлагают возможность создания спящих кораблей , в которых пассажиры лежат инертными в течение длительного времени путешествия. [28]

Замороженные эмбрионы

Другая теоретическая возможность — это роботизированная межзвездная миссия, перевозящая некоторое количество замороженных эмбрионов человека на ранней стадии. Этот метод космической колонизации требует , среди прочего, разработки искусственной матки , предварительного обнаружения пригодной для жизни планеты земного типа и достижений в области полностью автономных мобильных роботов и образовательных роботов, которые заменят родителей-людей. [29]

Путешествие по островам через межзвездное пространство

Межзвездное пространство не полностью пусто; оно содержит триллионы ледяных тел, начиная от небольших астероидов ( облако Оорта ) и заканчивая возможными планетами-изгоями . Могут быть способы воспользоваться этими ресурсами на протяжении значительной части межзвездного путешествия, медленно перескакивая с тела на тело или устанавливая промежуточные станции по пути. [30]

Быстрые, пилотируемые миссии

Если бы космический корабль мог развивать в среднем 10 процентов скорости света (и замедляться в пункте назначения для пилотируемых миссий), этого было бы достаточно, чтобы достичь Проксимы Центавра за сорок лет. Было предложено несколько концепций двигателей [31] , 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 стоимости.

Замедление времени

Физики обычно считают, что путешествия со скоростью, превышающей скорость света, невозможны. Релятивистское замедление времени позволяет путешественнику ощущать время тем медленнее, чем ближе его скорость к скорости света. [32] Это кажущееся замедление становится заметным, когда достигаются скорости, превышающие 80% скорости света. Часы на борту межзвездного корабля будут идти медленнее земных часов, поэтому, если бы двигатели корабля были способны непрерывно генерировать ускорение около 1 g (что комфортно для людей), корабль мог бы достичь практически любой точки галактики и вернуться на Землю в течение 40 лет по корабельному времени (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 в 32 световых годах от нас, сначала ускоряясь с постоянным ускорением 1,03g (т. е. 10,1 м/с2 ) в течение 1,32 года (по времени корабля), затем останавливая двигатели и двигаясь по инерции в течение следующих 17,3 лет (по времени корабля) с постоянной скоростью, затем снова замедляясь в течение 1,32 корабельных лет и останавливаясь в пункте назначения. После короткого визита астронавт может вернуться на Землю тем же путем. После полного кругового путешествия часы на борту корабля показывают, что прошло 40 лет, но, по словам тех, кто находится на Земле, корабль возвращается через 76 лет после запуска.

С точки зрения астронавта бортовые часы, похоже, идут нормально. Звезда впереди, кажется, приближается со скоростью 0,87 световых лет за год корабля. Вселенная будет казаться сжатой вдоль направления движения до половины размера, который она имела, когда корабль находился в состоянии покоя; расстояние между этой звездой и Солнцем будет казаться равным 16 световым годам, как измерено астронавтом.

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

Постоянное ускорение

На этом графике показано, что корабль, способный развивать «ощутимое» или собственное ускорение в 1 g (10 м/с2 или около 1,0 светового года/год2 ) [33] , может далеко продвинуться, если не считать проблемы ускорения бортового топлива.

Независимо от того, как это достигается, двигательная система, которая может непрерывно создавать ускорение от отправления до прибытия, будет самым быстрым способом путешествия. Путешествие с постоянным ускорением — это путешествие, в котором двигательная система ускоряет корабль с постоянной скоростью в течение первой половины путешествия, а затем замедляет во второй половине, так что он прибывает в пункт назначения неподвижным относительно того, где он начал. Если бы это было выполнено с ускорением, аналогичным тому, которое испытывается на поверхности Земли, это имело бы дополнительное преимущество в создании искусственной «гравитации» для экипажа. Однако поставка необходимой энергии была бы непомерно дорогой при современных технологиях. [34]

С точки зрения планетарного наблюдателя, корабль будет сначала ускоряться равномерно, но затем более постепенно по мере приближения к скорости света (которую он не может превзойти). Он будет совершать гиперболическое движение . [35] Корабль приблизится к скорости света примерно через год ускорения и будет сохранять эту скорость, пока не затормозит в конце путешествия.

С точки зрения бортового наблюдателя, экипаж будет ощущать гравитационное поле , противоположное ускорению двигателя, и вселенная впереди будет казаться падающей в это поле, совершая гиперболическое движение. В рамках этого, расстояния между объектами в направлении движения корабля будут постепенно сокращаться, пока корабль не начнет замедляться, и в этот момент восприятие гравитационного поля бортовым наблюдателем будет обратным.

Когда корабль достигнет пункта назначения, если он обменяет сообщение с планетой отправления, то обнаружит, что на борту прошло меньше времени, чем для планетарного наблюдателя, из-за замедления времени и сокращения длины .

Результатом стало впечатляюще быстрое путешествие для экипажа.

Движение

Концепции ракет

Все концепции ракет ограничены уравнением ракеты , которое устанавливает характеристическую скорость как функцию скорости истечения и массового отношения, отношения начальной ( M 0 , включая топливо) к конечной ( M 1 , без топлива) массе.

Для достижения межзвездных целей в течение менее столетия требуется очень высокая удельная мощность — отношение тяги к общей массе транспортного средства. [36] 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 теплопередачи от выхлопного потока обратно в транспортное средство. [37]

Ионный двигатель

Тип электрического движения, космические аппараты, такие как Dawn, используют ионный двигатель . В ионном двигателе электрическая энергия используется для создания заряженных частиц топлива, обычно газа ксенона, и их ускорения до чрезвычайно высоких скоростей. Скорость истечения обычных ракет ограничена примерно 5 км/с химической энергией, запасенной в молекулярных связях топлива. Они создают большую тягу (около 10 6 Н), но у них низкий удельный импульс, и это ограничивает их максимальную скорость. Напротив, ионные двигатели имеют низкую силу, но максимальная скорость в принципе ограничена только электрической мощностью, доступной на космическом аппарате и на ускоряемых ионах газа. Скорость истечения заряженных частиц колеблется от 15 км/с до 35 км/с. [38]

Работающий на ядерном делении

Расщепление-электрический

Ядерно-электрические или плазменные двигатели, работающие в течение длительного времени на малой тяге и питаемые реакторами деления, имеют потенциал для достижения скоростей, намного больших, чем химические транспортные средства или ядерно-термические ракеты. Такие транспортные средства, вероятно, имеют потенциал для исследования солнечной системы с разумным временем полета в текущем столетии. Из-за их малой тяги они были бы ограничены внепланетной работой в дальнем космосе. Электрическому движению космического корабля, работающему от портативного источника энергии, скажем, ядерного реактора , производящему только небольшие ускорения, потребовались бы столетия, чтобы достичь, например, 15% скорости света , поэтому они не подходят для межзвездных полетов в течение одной человеческой жизни. [39]

осколок деления

Ракеты с осколками деления используют ядерное деление для создания высокоскоростных струй осколков деления, которые выбрасываются со скоростью до 12 000 км/с (7 500 миль/с). При делении выход энергии составляет приблизительно 0,1% от общей массы-энергии топлива реактора и ограничивает эффективную скорость истечения примерно 5% от скорости света. Для максимальной скорости реакционная масса должна оптимально состоять из продуктов деления, «золы» первичного источника энергии, поэтому в массовом соотношении не нужно учитывать дополнительную реакционную массу.

Ядерный импульс
Современная концепция импульсного ядерного двигателя

На основе работ конца 1950-х - начала 1960-х годов стало технически возможным построить космические корабли с ядерными импульсными двигателями, то есть приводимыми в движение серией ядерных взрывов. Эта двигательная система содержит перспективу очень высокого удельного импульса и высокой удельной мощности . [40]

Член команды проекта Orion Фримен Дайсон предложил в 1968 году межзвездный космический корабль, использующий ядерный импульсный двигатель, который использовал бы детонацию чистого дейтериевого синтеза с очень высокой долей выгорания топлива . Он вычислил скорость истечения 15 000 км/с и 100 000-тонный космический корабль, способный достичь дельта -v 20 000 км/с, что позволило бы пролететь до Альфа Центавра 130 лет. [41] Более поздние исследования показывают, что максимальная крейсерская скорость, которая теоретически может быть достигнута звездолетом Orion, работающим на термоядерном блоке Теллера-Улама, при условии, что топливо не экономится для замедления, составляет около 8–10 % скорости света (0,08–0,1 с). [42] Атомный (делительный) Orion может достичь, возможно, 3–5 % скорости света. Звездолет с ядерным импульсным приводом, работающий на ядерных импульсных двигательных установках, катализируемых термоядерным синтезом и антиматерией, будет также находиться в диапазоне 10%, а ракеты с аннигиляцией чистой материи и антиматерии теоретически смогут развивать скорость от 50% до 80% от скорости света. В каждом случае экономия топлива для замедления вдвое уменьшает максимальную скорость. Концепция использования магнитного паруса для замедления космического корабля по мере приближения к месту назначения обсуждалась как альтернатива использованию топлива, это позволило бы кораблю двигаться с близкой к максимальной теоретической скоростью. [43] Альтернативные проекты, использующие схожие принципы, включают Project Longshot , Project Daedalus и Mini-Mag Orion . Принцип внешнего ядерного импульсного движения для максимизации выживательной мощности остался распространенным среди серьезных концепций межзвездного полета без внешнего энергетического луча и для очень высокопроизводительного межпланетного полета.

В 1970-х годах концепция ядерного импульсного движения была дополнительно усовершенствована проектом «Дедал» с использованием внешне инерционного удержания термоядерного синтеза , в этом случае производя термоядерные взрывы посредством сжатия топливных гранул термоядерного синтеза мощными электронными пучками. С тех пор предлагалось использовать лазеры , ионные пучки , пучки нейтральных частиц и гиперкинетические снаряды для создания ядерных импульсов в целях движения. [44]

Текущим препятствием для разработки любого космического корабля с ядерным взрывом является Договор о частичном запрещении испытаний 1963 года , который включает запрет на детонацию любых ядерных устройств (даже не основанных на оружии) в космическом пространстве. Поэтому этот договор необходимо будет пересмотреть, хотя проект масштаба межзвездной миссии с использованием нынешних предвидимых технологий, вероятно, потребует международного сотрудничества по крайней мере в масштабе Международной космической станции .

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

Ракеты с ядерным синтезом

Ракетные корабли на основе термоядерного синтеза , работающие на реакциях ядерного синтеза , должны, по идее, достигать скорости порядка 10% от скорости света, исходя только из энергетических соображений. Теоретически большое количество ступеней может разогнать транспортное средство до скорости, произвольно близкой к скорости света. [45] Они будут «сжигать» такие легкие элементы топлива, как дейтерий, тритий, 3 He, 11 B и 7 Li. Поскольку термоядерный синтез дает около 0,3–0,9% массы ядерного топлива в качестве высвобождаемой энергии, он энергетически более выгоден, чем деление, которое высвобождает <0,1% массы-энергии топлива. Максимальные скорости истечения, потенциально энергетически доступные, соответственно выше, чем для деления, обычно 4–10% от скорости света. Однако наиболее легко достижимые реакции термоядерного синтеза высвобождают большую часть своей энергии в виде нейтронов высокой энергии, которые являются значительным источником потери энергии. Таким образом, хотя эти концепции, по-видимому, предлагают наилучшие (ближайшие) перспективы для путешествия к ближайшим звездам в течение (длительной) человеческой жизни, они по-прежнему связаны с огромными технологическими и инженерными трудностями, которые могут оказаться непреодолимыми в течение десятилетий или столетий.

Межзвездный зонд «Дедал»

Ранние исследования включают проект «Дедал» , выполненный Британским межпланетным обществом в 1973–1978 годах, и проект «Длинный выстрел », студенческий проект, спонсируемый НАСА и Военно-морской академией США , завершенный в 1988 году. Другая довольно подробная система транспортного средства, «Дискавери II», [46], разработанная и оптимизированная для пилотируемого исследования Солнечной системы, основанная на реакции D 3 He, но использующая водород в качестве реакционной массы, была описана командой из Исследовательского центра Гленна НАСА . Она достигает характерных скоростей >300 км/с с ускорением ~1,7•10−3 g , с начальной массой корабля ~1700 метрических тонн и долей полезной нагрузки более 10%. Хотя они все еще далеки от требований для межзвездных путешествий в человеческих временных масштабах, исследование, по-видимому, представляет собой разумный ориентир по направлению к тому, что может быть достижимо в течение нескольких десятилетий, что не является невозможным за пределами текущего состояния дел. Исходя из концепции, предполагающей выгорание в 2,2% , можно достичь скорости истечения чистых продуктов термоядерного синтеза около ~3000 км/с.

Ракеты на антиматерии

Ракета на антиматерии будет иметь гораздо более высокую плотность энергии и удельный импульс, чем любой другой предлагаемый класс ракет. [31] Если будут найдены энергетические ресурсы и эффективные методы производства, позволяющие производить антиматерию в требуемых количествах и хранить [47] [48] ее безопасно, теоретически возможно будет достичь скорости в несколько десятков процентов от скорости света. [31] Сомнительно, что движение на антиматерии может привести к более высоким скоростям (>90% от скорости света), при которых релятивистское замедление времени станет более заметным, тем самым заставляя время идти медленнее для путешественников, как это воспринимается внешним наблюдателем. [31] [49]

Предполагая, что производство и хранение антиматерии должны стать осуществимыми, необходимо рассмотреть еще два вопроса. Во-первых, при аннигиляции антиматерии большая часть энергии теряется в виде высокоэнергетического гамма-излучения , и особенно в виде нейтрино , так что только около 40% mc2 фактически было бы доступно, если бы антиматерии просто позволили аннигилировать в излучения термически. [31] Даже в этом случае энергия, доступная для движения, была бы существенно выше, чем выход ~1% mc2 ядерного синтеза, следующего лучшего кандидата-конкурента.

Во-вторых, передача тепла от выхлопных газов к транспортному средству, по-видимому, переносит огромную бесполезную энергию в корабль (например, для ускорения корабля 0,1 g , приближаясь к 0,3 триллиона ватт на тонну массы корабля), учитывая большую долю энергии, которая уходит на проникающие гамма-лучи. Даже если предположить, что экранирование было предусмотрено для защиты полезной нагрузки (и пассажиров на транспортном средстве с экипажем), часть энергии неизбежно нагреет транспортное средство и, таким образом, может оказаться ограничивающим фактором, если должны быть достигнуты полезные ускорения.

Совсем недавно Фридвардт Винтерберг предположил, что ракета с гамма-лазерным фотоном на основе материи-антиматерии с энергией ГэВ возможна с помощью релятивистского протон-антипротонного пинч-разряда, в котором отдача от лазерного луча передается космическому кораблю с помощью эффекта Мёссбауэра . [50]

Ракеты с внешним источником энергии

Ракеты, получающие энергию от внешних источников, таких как лазер , могли бы заменить свой внутренний источник энергии коллектором энергии, что потенциально значительно уменьшило бы массу корабля и позволило бы развивать гораздо более высокую скорость полета. Джеффри А. Лэндис предложил межзвездный зонд , приводимый в движение ионным двигателем, питаемым энергией, передаваемой ему лазером базовой станции. [51] Ленард и Эндрюс предложили использовать лазер базовой станции для ускорения ядерных топливных гранул в направлении космического корабля Mini-Mag Orion , который воспламеняет их для движения. [52]

Неракетные концепции

Проблема всех традиционных методов ракетного движения заключается в том, что космическому кораблю необходимо нести с собой топливо, что делает его очень массивным, в соответствии с уравнением ракеты . Несколько концепций пытаются обойти эту проблему: [31] [53]

РЧ резонансный двигатель

Радиочастотный (РЧ) резонансный полостной двигатель — это устройство, которое, как утверждается, является космическим двигателем . В 2016 году Лаборатория физики передовых двигателей в НАСА сообщила о наблюдении небольшой кажущейся тяги в ходе одного из таких испытаний, результат с тех пор не был воспроизведен. [54] Одна из конструкций называется EMDrive. В декабре 2002 года компания Satellite Propulsion Research Ltd описала рабочий прототип с предполагаемой общей тягой около 0,02 ньютона, работающий от магнетрона с полостью мощностью 850 Вт . Устройство могло работать всего несколько десятков секунд, прежде чем магнетрон выходил из строя из-за перегрева. [55] Последнее испытание EMDrive пришло к выводу, что он не работает. [56]

Винтовой двигатель

Предложенная в 2019 году ученым НАСА доктором Дэвидом Бернсом концепция спирального двигателя 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 достичь 99% скорости света. [57]

Межзвездные прямоточные воздушно-реактивные двигатели

В 1960 году Роберт В. Буссард предложил прямоточный воздушно-реактивный двигатель Буссарда , термоядерную ракету, в которой огромный ковш собирал бы диффузный водород в межзвездном пространстве, «сжигал» бы его на лету с помощью протон-протонной цепной реакции и выбрасывал бы его сзади. Более поздние расчеты с более точными оценками показывают, что генерируемая тяга была бы меньше, чем сопротивление, вызванное любой мыслимой конструкцией ковша. [ необходима цитата ] Тем не менее, идея привлекательна, потому что топливо собиралось бы по пути (соизмеримо с концепцией сбора энергии ), поэтому корабль теоретически мог бы разогнаться до скорости, близкой к скорости света. Ограничение связано с тем, что реакция может разогнать топливо только до 0,12c. Таким образом, сопротивление захвата межзвездной пыли и тяга ускорения этой же пыли до 0,12c будут одинаковыми, когда скорость составляет 0,12c, что предотвращает дальнейшее ускорение.

Лучевая тяга

На этой диаграмме представлена ​​схема Роберта Л. Форварда по замедлению межзвездного светового паруса в точке назначения звездной системы.

Легкий парус или магнитный парус, работающий от массивного лазера или ускорителя частиц в домашней звездной системе, потенциально может достигать даже больших скоростей, чем методы ракетного или импульсного движения, поскольку ему не нужно будет нести собственную реактивную массу , а, следовательно, нужно будет только ускорять полезную нагрузку корабля . Роберт Л. Форвард предложил способ замедления межзвездного корабля с помощью легкого паруса длиной 100 километров в целевой звездной системе без необходимости присутствия лазерной решетки в этой системе. В этой схеме вторичный парус длиной 30 километров развертывается в задней части космического корабля, в то время как большой первичный парус отделяется от корабля, чтобы продолжать двигаться вперед самостоятельно. Свет отражается от большого первичного паруса на вторичный парус, который используется для замедления вторичного паруса и полезной нагрузки космического корабля. [58] В 2002 году Джеффри А. Лэндис из исследовательского центра NASA в Глене также предложил парусный корабль с лазерным приводом, который будет оснащен алмазным парусом (толщиной в несколько нанометров), работающим на солнечной энергии . [59] С этим предложением этот межзвездный корабль теоретически сможет достичь 10 процентов скорости света. Также было предложено использовать лучевой привод для ускорения космического корабля и электромагнитный привод для его замедления; таким образом, устраняя проблему, с которой сталкивается прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бассарда, связанную с сопротивлением, возникающим во время ускорения. [60]

Магнитный парус также может замедляться в пункте назначения, не завися от перевозимого топлива или ведущего луча в системе назначения, взаимодействуя с плазмой, находящейся в солнечном ветре звезды назначения и межзвездной среде. [61] [62]

В следующей таблице перечислены некоторые примеры концепций, использующих лазерное тяговое движение, предложенные физиком Робертом Л. Форвардом : [63]

Каталог межзвездных путешествий будет использовать фотогравитационную помощь для полной остановки

Следующая таблица основана на работе Хеллера, Хиппке и Кервеллы. [64]

Предварительно ускоренное топливо

Достижение времени старт-стоп межзвездного путешествия менее человеческой жизни требует массовых соотношений от 1000 до 1000000, даже для более близких звезд. Это может быть достигнуто многоступенчатыми транспортными средствами в огромных масштабах. [45] В качестве альтернативы большие линейные ускорители могли бы толкать топливо к космическим аппаратам, работающим на делении, избегая ограничений уравнения Ракеты . [65]

Динамическое парение

Было предложено использовать динамическое парение как способ путешествия через межзвездное пространство . [66] [67]

Теоретические концепции

Передача мыслей с помощью света

Загруженные человеческие разумы или ИИ могут передаваться с помощью лазера или радиосигналов со скоростью света . [68] Для этого необходим приемник в пункте назначения, который сначала должен быть настроен, например, людьми, зондами, самовоспроизводящимися машинами (потенциально вместе с ИИ или загруженными людьми) или инопланетной цивилизацией (которая также может находиться в другой галактике, возможно, цивилизацией типа Кардашева III ).

Искусственная черная дыра

Теоретическая идея для обеспечения межзвездных путешествий заключается в том, чтобы приводить в движение звездолет, создав искусственную черную дыру и используя параболический отражатель для отражения ее излучения Хокинга . Хотя это выходит за рамки современных технологических возможностей, звездолет на черной дыре предлагает некоторые преимущества по сравнению с другими возможными методами. Чтобы заставить черную дыру действовать как источник энергии и двигатель, также требуется способ преобразования излучения Хокинга в энергию и тягу. Один из потенциальных методов заключается в размещении отверстия в фокусной точке параболического отражателя, прикрепленного к кораблю, создавая прямую тягу. Немного более простой, но менее эффективный метод заключается в простом поглощении всего гамма-излучения, направляющегося к носу корабля, чтобы подтолкнуть его вперед, и позволить остальному вылететь сзади. [69] [70] [71]

Путешествия со скоростью, превышающей скорость света

Художественное изображение гипотетического космического корабля с индукционным двигателем с червоточинами , основанное на статье Мигеля Алькубьерре 1994 года о «варп-двигателе»

Ученые и авторы выдвинули ряд предположений, с помощью которых можно было бы превзойти скорость света, но даже самые серьезные из них носят весьма спекулятивный характер. [72]

Также спорным является вопрос о том, возможно ли физически путешествие со скоростью, превышающей скорость света, отчасти из-за проблем причинности : путешествие со скоростью, превышающей скорость света, может при определенных условиях позволить путешествие назад во времени в контексте специальной теории относительности . [73] Предлагаемые механизмы для путешествий со скоростью, превышающей скорость света, в рамках общей теории относительности требуют существования экзотической материи [72] , и неизвестно, можно ли ее производить в достаточных количествах, если вообще можно.

Алькубьерре привод

В физике двигатель Алькубьерре основан на аргументе, в рамках общей теории относительности и без введения червоточин , что возможно модифицировать пространство-время таким образом, чтобы позволить космическому кораблю перемещаться с произвольно большой скоростью посредством локального расширения пространства-времени позади космического корабля и противоположного сжатия перед ним. [74] Тем не менее, эта концепция потребовала бы, чтобы космический корабль включал область экзотической материи , или гипотетическое понятие отрицательной массы . [74]

Червоточины

Червоточины — это предполагаемые искажения в пространстве-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 Эйнштейна общей теории относительности, которые допускают существование червоточин, все известные в настоящее время решения предполагают некоторые предположения, например, существование отрицательной массы , которая может быть нефизической. [75] Однако Крамер и др. утверждают, что такие червоточины могли быть созданы в ранней Вселенной, стабилизированные космическими струнами . [76] Общая теория червоточин обсуждается Виссером в книге Лоренцовы червоточины . [77]

Проекты и исследования

Проект Гиперион

Проект Hyperion рассмотрел различные вопросы осуществимости пилотируемых межзвездных путешествий. [78] [79] [80] Известные результаты проекта включают оценку архитектуры мировой системы кораблей и адекватной численности населения. [81] [82] [83] [84] Его участники продолжают публиковать статьи о пилотируемых межзвездных путешествиях в сотрудничестве с Инициативой по межзвездным исследованиям . [24]

звездолет Энцманна

Звездолет Энцмана, подробно описанный Г. Гарри Стайном в выпуске Analog за октябрь 1973 года , был проектом будущего звездолета , основанного на идеях Роберта Дункана-Энцмана. Сам космический корабль, как предполагалось, использовал 12 000 000-тонный шар замороженного дейтерия для питания 12–24 термоядерных импульсных двигательных установок. В два раза длиннее Эмпайр -стейт-билдинг и собирался на орбите, космический корабль был частью более крупного проекта, которому предшествовали межзвездные зонды и телескопическое наблюдение за целевыми звездными системами. [85]

Исследования НАСА

НАСА занимается исследованием межзвездных путешествий с момента своего основания, переводя важные статьи на иностранных языках и проводя ранние исследования по применению термоядерного двигателя в 1960-х годах и лазерного двигателя в 1970-х годах для межзвездных путешествий.

В 1994 году НАСА и JPL совместно спонсировали «Семинар по усовершенствованной квантовой/релятивистской теории движения» с целью «установления и использования новых систем отсчета для размышлений о вопросе сверхсветовых (БС) летательных аппаратов» [86] .

Программа NASA Breakthrough Propulsion Physics Program (завершена в 2003 финансовом году после 6-летнего исследования стоимостью 1,2 миллиона долларов, поскольку «никаких прорывов не предвидится») [87] выявила некоторые прорывы, необходимые для того, чтобы межзвездные путешествия стали возможными. [88]

Джеффри А. Лэндис из Исследовательского центра Гленна НАСА утверждает, что межзвездный парусный корабль с лазерным приводом может быть запущен в течение 50 лет, используя новые методы космических путешествий. «Я думаю, что в конечном итоге мы это сделаем, вопрос только в том, когда и кто», — сказал Лэндис в интервью. Ракеты слишком медленные, чтобы отправлять людей в межзвездные миссии. Вместо этого он представляет себе межзвездный корабль с обширными парусами, приводимый в движение лазерным светом примерно до одной десятой скорости света. Такому кораблю потребовалось бы около 43 лет, чтобы достичь Альфы Центавра, если бы он прошел через систему без остановки. Замедление для остановки на Альфе Центавра могло бы увеличить путешествие до 100 лет, [89] тогда как путешествие без замедления поднимает вопрос о проведении достаточно точных и полезных наблюдений и измерений во время пролета.

100-летнее исследование Starship

Исследование 100 Year Starship (100YSS) было названием годичного проекта по оценке характеристик и созданию основы для организации, способной реализовать видение 100 Year Starship. Симпозиумы, связанные с 100YSS, были организованы в период с 2011 по 2015 год.

Гарольд («Сонни») Уайт [90] из Космического центра имени Джонсона НАСА является членом Icarus Interstellar, [91] некоммерческого фонда, чья миссия заключается в реализации межзвездных полетов до 2100 года. На встрече 100YSS в 2012 году он сообщил об использовании лазера для попытки искривить пространство-время на 1 часть из 10 миллионов с целью сделать межзвездные путешествия возможными. [92]

Другие проекты

Некоммерческие организации

Несколько организаций, занимающихся исследованиями межзвездного движения и пропагандой этого дела, существуют по всему миру. Они все еще находятся в зачаточном состоянии, но уже подкреплены членством широкого круга ученых, студентов и профессионалов.

Осуществимость

Энергетические потребности делают межзвездные путешествия очень сложными. Сообщалось, что на конференции Joint Propulsion Conference 2008 года несколько экспертов высказали мнение, что маловероятно, что люди когда-либо будут исследовать пространство за пределами Солнечной системы. [103] Брайс Н. Кассенти, доцент кафедры инженерии и науки в Политехническом институте Ренсселера, заявил, что для отправки зонда к ближайшей звезде потребуется по крайней мере в 100 раз больше энергии, чем весь мир [за данный год]. [103]

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 обнаруживают планет земного типа в обитаемых зонах звезды. [104] Учитывая многотриллионные расходы некоторых из предлагаемых технологий, путешественникам придется потратить до 200 лет, путешествуя со скоростью 20% от скорости света, чтобы достичь наиболее известных пунктов назначения. Более того, как только путешественники прибудут в пункт назначения (любым способом), они не смогут спуститься на поверхность целевого мира и основать колонию, если только атмосфера не будет нелетальной. Перспектива совершить такое путешествие, только чтобы провести остаток жизни колонии внутри герметичной среды обитания и выходить наружу в скафандре, может исключить многие потенциальные цели из списка.

Двигаясь со скоростью, близкой к скорости света, и сталкиваясь даже с крошечным неподвижным объектом, таким как песчинка, это будет иметь фатальные последствия. Например, грамм материи, движущийся со скоростью 90% от скорости света, содержит кинетическую энергию, соответствующую небольшой ядерной бомбе (около 30 кт ТНТ).

Одним из главных препятствий является отсутствие достаточного количества запасных частей и ремонтных сооружений на борту для такого длительного путешествия, при условии, что все остальные соображения решены, без доступа ко всем ресурсам, имеющимся на Земле. [105]

Межзвездные миссии не на благо человечества

Исследовательские высокоскоростные миссии к Альфа Центавра , запланированные в рамках инициативы Breakthrough Starshot , как ожидается, будут реализованы в 21 веке. [106] В качестве альтернативы можно запланировать беспилотные медленные крейсерские миссии, прибытие которых займет тысячелетия. Эти зонды не будут полезны для человечества в том смысле, что невозможно предвидеть, будет ли кто-нибудь на Земле заинтересован в переданных тогда научных данных. Примером может служить миссия Genesis, [107] которая направлена ​​на то, чтобы принести одноклеточную жизнь, в духе направленной панспермии , на пригодные для жизни, но в остальном бесплодные планеты. [108] Сравнительно медленные крейсерские зонды Genesis с типичной скоростью , соответствующей примерно , могут быть замедлены с помощью магнитного паруса . Беспилотные миссии, не предназначенные для человечества, поэтому были бы осуществимы. [109]

Открытие планет, подобных Земле

24 августа 2016 года было объявлено о существовании экзопланеты размером с Землю Проксима Центавра b, вращающейся в обитаемой зоне Проксимы Центавра , на расстоянии 4,2 световых лет от нас. Это ближайшая известная потенциально обитаемая экзопланета за пределами нашей Солнечной системы.

В феврале 2017 года NASA объявило, что его космический телескоп Spitzer обнаружил семь планет размером с Землю в системе TRAPPIST-1 , вращающихся вокруг сверххолодной карликовой звезды в 40 световых годах от Солнечной системы. [110] Три из этих планет прочно расположены в обитаемой зоне, области вокруг родительской звезды, где каменистая планета, скорее всего, имеет жидкую воду. Открытие устанавливает новый рекорд по наибольшему количеству планет в обитаемой зоне, найденных вокруг одной звезды за пределами Солнечной системы. Все эти семь планет могут иметь жидкую воду — ключ к жизни, какой мы ее знаем — при правильных атмосферных условиях, но шансы наиболее высоки у трех в обитаемой зоне.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Voyager - Статус миссии". nasa.gov . Получено 22 марта 2024 г. .
  2. ^ "Взгляд на масштабирование". nasa.gov . Исследовательский центр имени Гленна в НАСА. 11 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 8 июля 2013 г. Получено 28 июня 2013 г.
  3. ^ Zirnstein, EJ (2013). «Моделирование эффекта Комптона для измерений потока водорода: последствия для наблюдений IBEX-Hi и -Lo». Astrophysical Journal . 778 (2): 112–127. Bibcode :2013ApJ...778..112Z. doi : 10.1088/0004-637x/778/2/112 .
  4. ^ Badescu, Viorel; Zacny, Kris (28 апреля 2018 г.). Внешняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы . Cham, Швейцария. ISBN 9783319738451. OCLC  1033673323.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  5. ^ abc Crawford, IA (2011). «Проект Икар: обзор свойств локальной межзвездной среды, имеющих значение для космических миссий к ближайшим звездам». Acta Astronautica . 68 (7–8): 691–699. arXiv : 1010.4823 . Bibcode : 2011AcAau..68..691C. doi : 10.1016/j.actaastro.2010.10.016. S2CID  101553.
  6. ^ Вестовер, Шейн (27 марта 2012 г.). Активная радиационная защита с использованием высокотемпературных сверхпроводников (PDF) . Симпозиум NIAC. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2014 г.
  7. ^ Гарретт, Генри (30 июля 2012 г.). Туда и обратно: руководство для неспециалистов по сверхнадежности межзвездных миссий (PDF) (Отчет). Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2014 г.
  8. ^ Гибсон, Дирк К. (2015). Земные и внеземные космические опасности: опасности космического пространства, ракетные риски и последствия для здоровья космической среды. Издательство Bentham Science. стр. 1. ISBN 978-1-60805-991-1.
  9. ^ ab Forward, Robert L. (1996). "Ad Astra!". Журнал Британского межпланетного общества . 49 (1): 23–32. Bibcode : 1996JBIS...49...23F.
  10. ^ Кеннеди, Эндрю (июль 2006 г.). «Межзвездные путешествия: расчет ожидания и ловушка стимулов прогресса» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 59 (7): 239–246. Bibcode :2006JBIS...59..239K . Получено 9 июня 2023 г. .
  11. ^ Кеннеди, А., «Расчет ожидания: более широкие последствия минимального времени от настоящего момента до межзвездных пунктов назначения и его значение для космической экономики». JBIS, 66:96-109, 2013
  12. ^ "Planet eps Eridani b". Энциклопедия внесолнечных планет . 16 декабря 1995 г. Получено 9 августа 2023 г.
  13. ^ "Planet eps Eridani c". Энциклопедия внесолнечных планет . 16 декабря 1995 г. Получено 9 августа 2023 г.
  14. ^ «Астрономы обнаружили ближайшую потенциально обитаемую планету». Yahoo! News . 18 декабря 2015 г. Архивировано из оригинала 14 февраля 2021 г. Получено 6 мая 2023 г.
  15. ^ Робертсон, Пол; Махадеван, Суврат (октябрь 2014 г.). «Распутывание планет и звездной активности для Глизе 667C». The Astrophysical Journal . 793 (2): L24. arXiv : 1409.0021 . Bibcode :2014ApJ...793L..24R. doi :10.1088/2041-8205/793/2/L24. S2CID  118404871.
  16. ^ Кросвелл, Кен (3 декабря 2012 г.). "ScienceShot: Older Vega Mature Enough to Nurture Life". Science . doi :10.1126/article.26684 (неактивен 11 сентября 2024 г.). Архивировано из оригинала 4 декабря 2012 г.{{cite web}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на сентябрь 2024 г. ( ссылка )
  17. ^ Voyager. Университет штата Луизиана: ERIC Clearing House. 1977. стр. 12. Получено 26 октября 2015 г.
  18. ^ ab Gilster, Paul (5 сентября 2014 г.). «Project Dragonfly: The case for small, laser-propelled, distributed probes». Centauri Dreams . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 г. Получено 12 июня 2015 г.
  19. ^ Ногради, Бьянка (4 октября 2016 г.). «Мифы и реальность межзвездных путешествий». BBC Future . Архивировано из оригинала 12 июля 2017 г. Получено 16 июня 2017 г.
  20. ^ Уилсон, Дэниел Х. (8 июля 2009 г.). «Нанокосмический корабль со скоростью, близкой к световой», может быть близок». NBC News . Архивировано из оригинала 15 апреля 2016 г. Получено 13 ноября 2019 г.
  21. ^ Каку, Мичио (2008). Физика невозможного . Anchor Books.
  22. ^ Хайн, Андреас (17 апреля 2012 г.). «Как люди полетят к звездам?». Centauri Dreams . Архивировано из оригинала 20 января 2013 г. Получено 12 апреля 2013 г.
  23. ^ Hein, AM; et al. (2012). «World Ships: Architectures & Feasibility Revisited». Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 119–133. Bibcode : 2012JBIS...65..119H. Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 г. Получено 1 ноября 2017 г.
  24. ^ ab Hein, AM; Smith, C.; Marin, F.; Staats, K. (2020). «World Ships: Feasibility and Rationale». Acta Futura . 12 : 75–104. arXiv : 2005.04100 . doi : 10.5281/zenodo.3747333. S2CID  218571111. Архивировано из оригинала 16 мая 2021 г. Получено 1 июня 2020 г.
  25. ^ Бонд, А.; Мартин, А. Р. (1984). «Мировые корабли – оценка инженерной осуществимости». Журнал Британского межпланетного общества . 37 : 254–266. Bibcode : 1984JBIS...37..254B.
  26. ^ Фрисби, Р. Х. (2009). Ограничения технологии межзвездных полетов на рубежах науки о двигателестроении . Прогресс в астронавтике и аэронавтике.
  27. ^ Хайн, Андреас М. «Проект Гиперион: Полый астероидный звездолет – Распространение идеи». Icarus Interstellar . Архивировано из оригинала 10 апреля 2013 года . Получено 12 апреля 2013 года .
  28. ^ «Различные статьи о спячке». Журнал Британского межпланетного общества . 59 : 81–144. 2006.
  29. ^ Crowl, A.; Hunt, J.; Hein, AM (2012). «Embryo Space Colonisation to Overcome the Interstellar Time Distance Bottleneck». Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 283–285. Bibcode : 2012JBIS...65..283C. Архивировано из оригинала 31 июля 2020 г. Получено 12 апреля 2013 г.
  30. ^ Гилстер, Пол (12 февраля 2012 г.). «Прыжок с острова на звезд». Centauri Dreams . Архивировано из оригинала 18 ноября 2021 г. Получено 12 июня 2015 г.
  31. ^ abcdef Кроуфорд, IA (1990). «Межзвездные путешествия: обзор для астрономов». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 31 : 377–400. Bibcode : 1990QJRAS..31..377C.
  32. ^ Паркинсон, Брэдфорд В.; Спилкер, Джеймс Дж. Мл.; Аксельрад, Пенина ; Энге, Пер (2014). 18.2.2.1Замедление времени. Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN 978-1-56347-106-3.
  33. ^ "Clock paradox III" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2017 года . Получено 31 августа 2014 года . Тейлор, Эдвин Ф.; Уилер, Джон Арчибальд (1966). "Глава 1 Упражнение 51" . Физика пространства-времени . WH Freeman, Сан-Франциско. стр. 97–98. ISBN 978-0-7167-0336-5.
  34. ^ Кроуэлл, Бенджамин (2010). "4 (Сила и движение)". Свет и материя. Бенджамин Кроуэлл. Архивировано из оригинала 26 сентября 2022 года . Получено 6 мая 2023 года .
  35. ^ Ягасаки, Казуюки (2008). «Инвариантные многообразия и управление гиперболическими траекториями на бесконечных или конечных интервалах времени». Динамические системы . 23 (3): 309–331. doi :10.1080/14689360802263571. S2CID  123409581.
  36. ^ Orth, CD (16 мая 2003 г.). VISTA – транспортное средство для межпланетного космического транспорта, работающее на инерциальном термоядерном синтезе (PDF) (Отчет). Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса. Архивировано (PDF) из оригинала 21 декабря 2016 г. Получено 9 апреля 2013 г.
  37. ^ Кларк, Артур С. (1951). Исследование космоса . Нью-Йорк: Harper.
  38. ↑ Рассвет новой эры: революционный ионный двигатель, доставивший космический аппарат к Церере, 10 марта 2015 г., архивировано из оригинала 13 марта 2015 г. , извлечено 13 марта 2015 г.
  39. ^ Проект Дедал: Двигательная система Часть 1; Теоретические соображения и расчеты. 2. ОБЗОР ПЕРЕДОВЫХ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ, архивировано из оригинала 28 июня 2013 г.
  40. ^ General Dynamics Corp. (январь 1964 г.). "Краткий краткий отчет по исследованию ядерного импульсного транспортного средства (General Dynamics Corp.)" (PDF) . Национальная техническая информационная служба Министерства торговли США. Архивировано (PDF) из оригинала 11 мая 2010 г. . Получено 7 июля 2017 г. .
  41. ↑ Freeman J. Dyson (октябрь 1968 г.). «Межзвездный транспорт». Physics Today . 21 (10): 41. Bibcode : 1968PhT....21j..41D. doi : 10.1063/1.3034534.
  42. ^ Космос Карла Сагана
  43. ^ Lenard, Roger X.; Andrews, Dana G. (июнь 2007 г.). «Использование Mini-Mag Orion и сверхпроводящих катушек для ближнесрочной межзвездной транспортировки» (PDF) . Acta Astronautica . 61 (1–6): 450–458. Bibcode :2007AcAau..61..450L. doi :10.1016/j.actaastro.2007.01.052. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2014 г. . Получено 24 ноября 2013 г. .
  44. ^ Винтерберг, Фридвардт (2010). Высвобождение термоядерной энергии путем инерционного удержания . World Scientific. ISBN 978-981-4295-91-8.
  45. ^ ab DF Spencer; LD Jaffe (1963). «Возможность межзвездных путешествий». Astronautica Acta . 9 : 49–58. Архивировано из оригинала 4 декабря 2017 г.
  46. ^ PDF CR Williams et al., «Осуществление «2001: Космической одиссеи»: пилотируемый сферический торовый ядерный термоядерный двигатель», 2001, 52 страницы, NASA Glenn Research Center
  47. ^ "Хранение антиматерии - ЦЕРН". home.web.cern.ch . Архивировано из оригинала 28 августа 2015 . Получено 5 августа 2015 .
  48. ^ "ALPHA хранит атомы антиматерии более четверти часа – и продолжает подсчитывать – Berkeley Lab". 5 июня 2011 г. Архивировано из оригинала 6 сентября 2015 г. Получено 5 августа 2015 г.
  49. ^ Руо, Матье (2020). Межзвездные путешествия и антиматерия (PDF) . Матье Руо. ISBN 9782954930930. Архивировано (PDF) из оригинала 10 сентября 2021 г. . Получено 10 сентября 2021 г. .
  50. ^ Винтерберг, Ф. (21 августа 2012 г.). «Материя–антиматерия гигаэлектрон-вольтный гамма-лазерный ракетный двигатель». Acta Astronautica . 81 (1): 34–39. Bibcode : 2012AcAau..81...34W. doi : 10.1016/j.actaastro.2012.07.001.
  51. ^ Лэндис, Джеффри А. (29 августа 1994 г.). Лазерный межзвездный зонд. Конференция по практическим роботизированным межзвездным полетам. Нью-Йоркский университет, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Архивировано из оригинала 2 октября 2013 г.
  52. ^ Lenard, Roger X.; Andrews, Dana G. (июнь 2007 г.). «Использование Mini-Mag Orion и сверхпроводящих катушек для ближнесрочной межзвездной транспортировки» (PDF) . Acta Astronautica . 61 (1–6): 450–458. Bibcode :2007AcAau..61..450L. doi :10.1016/j.actaastro.2007.01.052. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2014 г. . Получено 24 ноября 2013 г. .
  53. ^ А. Болонкин (2005). Неракетный космический запуск и полет . Elsevier. ISBN 978-0-08-044731-5 
  54. ^ "Команда NASA заявляет о «невозможности» работы космического двигателя — узнайте факты". National Geographic News . 21 ноября 2016 г. Архивировано из оригинала 12 ноября 2019 г. Получено 12 ноября 2019 г.
  55. ^ "Roger SHAWYER -- EM Space Drive -- Статьи и патент". rexresearch.com . Архивировано из оригинала 14 сентября 2019 года . Получено 12 ноября 2019 года .
  56. ^ Макрей, Майк (24 мая 2018 г.). «Последние испытания „невозможного“ электромагнитного привода показали, что он не работает». ScienceAlert . Архивировано из оригинала 12 ноября 2019 г. . Получено 12 ноября 2019 г. .
  57. ^ Старр, Мишель (15 октября 2019 г.). «Инженер НАСА утверждает, что концепция «винтового двигателя» может достигать 99% скорости света без топлива». ScienceAlert . Архивировано из оригинала 30 ноября 2019 г. . Получено 12 ноября 2019 г. .
  58. ↑ Форвард, Р. Л. (1984). «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием лазерных световых парусов». J Spacecraft . 21 (2): 187–195. Bibcode : 1984JSpRo..21..187F. doi : 10.2514/3.8632.
  59. ^ «Альфа Центавра: наша первая цель для межзвездных зондов» – через go.galegroup.com.
  60. ^ Делберт, Кэролайн (9 декабря 2020 г.). «Радикальный космический корабль, который мог бы отправить людей на обитаемую экзопланету». Popular Mechanics . Архивировано из оригинала 11 декабря 2020 г. Получено 12 декабря 2020 г.
  61. ^ 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 г. . Получено 8 октября 2014 г. .
  62. ^ Зубрин, Роберт; Мартин, Эндрю (11 августа 1999 г.). "NIAC Study of the Magnetic Sail" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 24 мая 2015 г. . Получено 8 октября 2014 г. .
  63. ^ Лэндис, Джеффри А. (2003). «Окончательное исследование: обзор концепций движения для межзвездных полетов». В Yoji Kondo; Frederick Bruhweiler; John H. Moore, Charles Sheffield (ред.). Межзвездные путешествия и многопоколенческие космические корабли . Apogee Books. стр. 52. ISBN 978-1-896522-99-9.
  64. ^ Хеллер, Рене; Хиппке, Михаэль; Кервелла, Пьер (2017). «Оптимизированные траектории к ближайшим звездам с использованием легких высокоскоростных фотонных парусов». The Astronomical Journal . 154 (3): 115. arXiv : 1704.03871 . Bibcode : 2017AJ....154..115H. doi : 10.3847/1538-3881/aa813f . S2CID  119070263.
  65. ^ Роджер X. Ленард; Рональд Дж. Липински (2000). «Межзвездные миссии сближения с использованием систем деления». Труды конференции AIP . 504 : 1544–1555. Bibcode : 2000AIPC..504.1544L. doi : 10.1063/1.1290979.
  66. ^ Макрэ, Майк (6 декабря 2022 г.). «Трюк с динамическим парением может ускорить космический корабль через межзвездное пространство». ScienceAlert . Архивировано из оригинала 6 декабря 2022 г. . Получено 6 декабря 2022 г. .
  67. ^ Ларроутуру, Матиас Н.; Хиггнс, Эндрю Дж.; Грисон, Джеффри К. (28 ноября 2022 г.). «Динамическое парение как средство превышения скорости солнечного ветра». Frontiers in Space Technologies . 3. arXiv : 2211.14643 . Bibcode : 2022FrST....317442L. doi : 10.3389/frspt.2022.1017442 .
  68. ^ "Мичио Каку предсказывает необычайное будущее человечества". NBC News . 2 марта 2018 г. Архивировано из оригинала 20 декабря 2021 г. Получено 20 декабря 2021 г. Я думаю, что до конца этого столетия мы запустим проект Human Connectome Project, который составит карту человеческого мозга. Мы поместим коннектом на лазерный луч и запустим его на Луну. Через секунду наше сознание будет на Луне. Через 20 минут мы будем на Марсе, через восемь часов мы будем на Плутоне, через четыре года наше сознание достигнет ближайшей звезды.
  69. ↑ Крейн, Луис; Уэстморленд, Шон (2009). «Возможны ли звездолеты из черной дыры». arXiv : 0908.1803 [gr-qc].
  70. ↑ Чоун, Маркус (25 ноября 2009 г.). «Темная сила: Великие планы межзвездных путешествий». New Scientist (2736). Архивировано из оригинала 26 апреля 2015 г. Получено 1 сентября 2017 г.(требуется подписка)
  71. ^ Баррибо, Тим (4 ноября 2009 г.). «Двигатель черной дыры, способный приводить в действие космические корабли». io9 . Архивировано из оригинала 22 ноября 2015 г. . Получено 11 августа 2016 г. .
  72. ^ ab Crawford, Ian A. (1995). «Некоторые мысли о последствиях сверхсветовых межзвездных космических путешествий». Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society . 36 : 205–218. Bibcode : 1995QJRAS..36..205C.
  73. ^ Файнберг, Г. (1967). «Возможность частиц, движущихся быстрее света». Physical Review . 159 (5): 1089–1105. Bibcode : 1967PhRv..159.1089F. doi : 10.1103/physrev.159.1089.
  74. ^ ab Алькубьерре, Мигель (1994). «Двигатель искривления пространства: сверхбыстрое путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация . 11 (5): L73–L77. arXiv : gr-qc/0009013 . Bibcode : 1994CQGra..11L..73A. CiteSeerX 10.1.1.338.8690 . doi : 10.1088/0264-9381/11/5/001. S2CID  4797900. 
  75. ^ «Идеи, основанные на том, чего мы хотели бы достичь: транспортировка через червоточину». Исследовательский центр имени Гленна в НАСА. 11 марта 2015 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2013 г. Получено 4 сентября 2012 г.
  76. ^ Джон Г. Крамер; Роберт Л. Форвард; Майкл С. Моррис; Мэтт Виссер; Грегори Бенфорд; Джеффри А. Лэндис (15 марта 1995 г.). «Естественные червоточины как гравитационные линзы». Physical Review D. 51 ( 3117): 3117–3120. arXiv : ph/9409051 . Bibcode : 1995PhRvD..51.3117C. doi : 10.1103/PhysRevD.51.3117. PMID  10018782. S2CID  42837620.
  77. ^ Виссер, М. (1995). Лоренцевы червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . AIP Press, Woodbury NY. ISBN 978-1-56396-394-0.
  78. ^ "Icarus Interstellar – Project Hyperion". Архивировано из оригинала 20 апреля 2013 года . Получено 13 апреля 2013 года .
  79. ^ Хайн, Андреас и др. (январь 2012 г.). World Ships – Architectures & Feasibility Revisited (отчет). Архивировано из оригинала 16 декабря 2021 г. Получено 7 февраля 2013 г.
  80. ^ Смит, Кэмерон М (2014). «Оценка генетически жизнеспособной популяции для многопоколенческих межзвездных путешествий: обзор и данные для проекта Hyperion». Acta Astronautica . 97 : 16–29. Bibcode : 2014AcAau..97...16S. doi : 10.1016/j.actaastro.2013.12.013.
  81. ^ Хайн, Андреас М.; Пак, Михаил; Пютц, Даниэль; Бюлер, Кристиан; Рейсс, Филипп (2012). «Мировые корабли — архитектура и осуществимость пересмотрены». Журнал Британского межпланетного общества . 65 (4): 119.
  82. ^ Смит, Кэмерон М. (2014). «Оценка генетически жизнеспособной популяции для многопоколенческих межзвездных путешествий: обзор и данные для проекта Hyperion». Acta Astronautica . 97 : 16–29. Bibcode : 2014AcAau..97...16S. doi : 10.1016/j.actaastro.2013.12.013.
  83. ^ Фехт, Сара (2 апреля 2014 г.). «Сколько людей нужно, чтобы колонизировать другую звездную систему?». Popular Mechanics . Получено 24 февраля 2021 г.
  84. ↑ Уолл, Майк (28 июля 2014 г.). «Хотите колонизировать инопланетную планету? Отправьте 40 000 человек». Space.com . Получено 24 февраля 2021 г. .
  85. ^ Gilster, Paul (1 апреля 2007 г.). «Заметка о звездолете Энцманна». Centauri Dreams . Архивировано из оригинала 30 июня 2011 г. Получено 18 ноября 2010 г.
  86. ^ Беннетт, Гэри; Форвард, Роберт; Фрисби, Роберт (10 июля 1995 г.). «Отчет о семинаре NASA/JPL по усовершенствованной квантовой/релятивистской теории движения». 31-я совместная конференция и выставка по движению . Американский институт аэронавтики и астронавтики. doi :10.2514/6.1995-2599 . Получено 8 сентября 2020 г.
  87. ^ Проект «Прорыв в физике движения» в Исследовательском центре имени Гленна в НАСА, 19 ноября 2008 г.
  88. ^ "Warp Drive, When?". NASA Breakthrough Technologies . 26 января 2009 г. Архивировано из оригинала 7 июля 2008 г. Получено 2 апреля 2010 г.
  89. ^ "Sailing to the Stars: Sex and Society Aboard the First Starships". Space.com . Архивировано из оригинала 27 марта 2009 года . Получено 3 апреля 2009 года .Малик, Тарик, «Секс и общество на борту первых звездолетов». Science Tuesday, Space.com, 19 марта 2002 г.
  90. ^ "Доктор Гарольд "Сонни" Уайт – Икар Интерстеллар". icarusinterstellar.org . Архивировано из оригинала 1 июня 2015 года . Получено 12 июня 2015 года .
  91. ^ "Icarus Interstellar – некоммерческий фонд, посвященный достижению межзвездных полетов к 2100 году". icarusinterstellar.org . Архивировано из оригинала 2 декабря 2013 года . Получено 12 июня 2015 года .
  92. ^ Московиц, Клара (17 сентября 2012 г.). «Ученые говорят, что варп-двигатель может быть более осуществимым, чем предполагалось». space.com . Архивировано из оригинала 17 августа 2013 г. . Получено 29 декабря 2012 г. .
  93. ↑ Форвард, Р. Л. (май–июнь 1985 г.). «Starwisp – сверхлегкий межзвездный зонд». Журнал космических аппаратов и ракет . 22 (3): 345–350. Bibcode : 1985JSpRo..22..345F. doi : 10.2514/3.25754.
  94. ^ Бенфорд, Джеймс; Бенфорд, Грегори (2003). "Near-Term Beamed Sail Propulsion Missions: Cosmos-1 and Sun-Diver" (PDF) . Beamed Energy Propulsion . 664 . Физический факультет Калифорнийского университета в Ирвайне: 358. Bibcode :2003AIPC..664..358B. doi :10.1063/1.1582124. Архивировано из оригинала (PDF) 24 октября 2014 г.
  95. ^ "Breakthrough Starshot". Breakthrough Initiatives . 12 апреля 2016 г. Архивировано из оригинала 12 апреля 2016 г. Получено 12 апреля 2016 г.
  96. ↑ Starshot – Concept Архивировано 3 сентября 2016 г. на Wayback Machine .
  97. ^ "Breakthrough Initiatives". breakinginitiatives.org . Архивировано из оригинала 28 апреля 2017 г. . Получено 14 апреля 2016 г. .
  98. ^ "Solar One – концепция межзвездных путешествий". Innovation News Network . 22 мая 2020 г. Архивировано из оригинала 7 января 2023 г. Получено 7 декабря 2020 г.
  99. ^ Webpole Bt. "Initiative For Interstellar Studies". i4is.org . Архивировано из оригинала 1 июня 2015 г. . Получено 12 июня 2015 г. .
  100. ^ "Pioneering Interstellar Flight - Tau Zero Foundation". Архивировано из оригинала 19 апреля 2018 года . Получено 18 апреля 2018 года .
  101. ^ "Limitless Space Institute". Архивировано из оригинала 7 сентября 2022 г. Получено 7 сентября 2022 г.
  102. ^ "Interstellar Research Group". Архивировано из оригинала 23 апреля 2023 г. Получено 22 апреля 2023 г.
  103. ^ ab O'Neill, Ian (19 августа 2008 г.). «Межзвездные путешествия могут остаться в научной фантастике». Universe Today . Архивировано из оригинала 26 января 2009 г. Получено 25 августа 2009 г.
  104. ^ Оденвальд, Стен (2 апреля 2015 г.). «Межзвездные путешествия: куда нам следует отправиться?». Блог Huffington Post . Архивировано из оригинала 22 февраля 2017 г. Получено 20 февраля 2020 г.
  105. ^ Реджис, Эд (3 октября 2015 г.). «Межзвездное путешествие как бредовая фантазия [Отрывок]». Scientific American . Архивировано из оригинала 18 января 2021 г. . Получено 24 января 2021 г. .
  106. ^ Кулкарни, Нирадж; Любин, Филипп; Чжан, Цичэн (2017). «Релятивистский космический корабль, приводимый в движение направленной энергией». The Astronomical Journal . 155 (4): 155. arXiv : 1710.10732 . Bibcode : 2018AJ....155..155K. doi : 10.3847/1538-3881/aaafd2 . S2CID  62839612.
  107. ^ Грос, Клавдий (5 сентября 2016 г.). «Развитие экосфер на временно обитаемых планетах: проект генезиса». Астрофизика и космическая наука . 361 (10): 324. arXiv : 1608.06087 . Bibcode : 2016Ap&SS.361..324G. doi : 10.1007/s10509-016-2911-0. S2CID  6106567.
  108. ^ Андерсен, Росс (25 августа 2016 г.). «Как запустить жизнь в другом месте нашей Галактики». The Atlantic . Архивировано из оригинала 18 июня 2022 г. Получено 29 января 2018 г.
  109. ^ Ромеро, Джеймс (13 ноября 2017 г.). «Стоит ли нам засевать космос жизнью с помощью кораблей с лазерным приводом?». New Scientist . Архивировано из оригинала 14 ноября 2017 г. Получено 16 ноября 2017 г.
  110. ^ "Выпуск 17-015: Телескоп NASA обнаружил крупнейшую партию планет размером с Землю, пригодных для жизни, вокруг одной звезды". NASA . 22 февраля 2017 г. Архивировано из оригинала 5 марта 2017 г. Получено 25 февраля 2017 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки