Отправлено: 17.10.18 13:44. Заголовок: ЗВЕЗДОЛЁТЫ

Один из самых известных проектов кораблей поколений был создан на основе «Ориона». Этот «взрыволет» (ядерно-импульсный корабль) разрабатывали в США в середине ХХ века. Двигаться он должен был за счет серии ядерных зарядов, приводимых в действие на небольшом расстоянии позади корабля. Часть продуктов взрыва ударяла в «хвост» космического судна, где массивная плита-отражатель принимала энергию на себя и с помощью системы амортизаторов передавала ее кораблю. Масштабы проекта Energy Limited Orion Starship поражают воображение: диаметр корабля составлял 20 километров. По расчетам разработчиков, это судно могло бы добраться до ближайшей к нам звездной системы Альфа Центавра за 1330 лет. Размеры судна вполне позволяли разместить на нем самый настоящий корабль поколений – по сути, небольшой космический город. Однако NASA сделало ставку на более дешевые проекты, и «Орион» так и остался теорией.

400 000-тонный корабль планировалось разогнать до 3,3% скорости света — тогда полёт до системы Альфы Центавра продлился бы 133 года. Однако, согласно нынешним оценкам, подобным способом можно разогнать корабль до 10% скорости света. В таком случае полёт продлится примерно 45 лет, что позволит экипажу дожить до прибытия в пункт назначения.

На первый взгляд подобная схема кажется безумной, но она вполне жизнеспособна. Во время одного из ядерных испытаний на атолле Эниветок в 9 метрах от центра взрыва были размещены покрытые графитом стальные сферы. После испытания они были найдены неповреждёнными, что доказывает эффективность графитовой защиты для корабля. Но подписанный в 1963 году «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой» поставил крест на этой идее.

Дальнейшим развитием идей «Ориона» стал проект беспилотного корабля «Дедал», который разрабатывался в 1970-х годах группой учёных из Британского межпланетного общества. Исследователи задались целью спроектировать беспилотный космический аппарат, способный в течение человеческой жизни достичь одной из ближайших звёзд, провести научные исследования и передать на Землю полученную информацию. Главным условием исследования было использование в проекте либо существующих, либо предвидимых в ближайшее время технологий.

Целью полёта была выбрана находящаяся от нас на расстоянии 5,91 светового года звезда Барнарда — в 1970-е годы считалось, что вокруг этой звезды вращается несколько планет. Сейчас мы знаем, что в данной системе нет планет. Разработчики «Дедала» нацелились на создание двигателя, который мог бы доставить корабль до пункта назначения за время, не превышающее 50 лет. В итоге они пришли к идее двухступенчатого аппарата.

Необходимое ускорение обеспечивала серия маломощных ядерных взрывов, происходящих внутри специальной двигательной установки. В качестве топлива использовались микроскопические гранулы из смеси дейтерия с гелием-3, облучаемые потоком высокоэнергетических электронов. Согласно проекту, в двигателе должно было происходить до 250 взрывов в секунду. Соплом служило мощное магнитное поле, создаваемое силовыми установками корабля.

По плану первая ступень корабля работала в течение двух лет, разгоняя корабль до 7% скорости света. После этого «Дедал» сбрасывал отработанную двигательную установку, избавляясь от большей части своей массы, и запускал вторую ступень, которая позволяла ему разогнаться до окончательной скорости в 12,2% световой. Это позволило бы достичь звезды Барнарда через 49 лет после запуска. Ещё 6 лет ушло бы на передачу сигнала на Землю.

Полная масса «Дедала» составляла 54 тысячи тонн, из которых 50 тысяч приходилось на термоядерное горючее. Однако предполагаемый гелий-3 чрезвычайно редко встречается на Земле — зато его полно в атмосферах газовых гигантов. Поэтому авторы проекта предполагали добыть гелий-3 на Юпитере с помощью «плавающего» в его атмосфере автоматизированного завода; на весь процесс добычи ушло бы примерно 20 лет. На той же орбите Юпитера предполагалось осуществить окончательную сборку корабля, который бы затем стартовал к другой звёздной системе.

Самым сложным элементом во всей концепции «Дедала» была именно добыча гелия-3 из атмосферы Юпитера. Для этого нужно было долететь до Юпитера (что тоже не так-то легко и быстро), основать базу на одном из спутников, построить завод, где-то хранить топливо… И это уже не говоря о мощных радиационных поясах вокруг газового гиганта, которые дополнительно усложнили бы жизнь технике и инженерам.

Ещё одна проблема состояла в том, что «Дедал» не имел возможности погасить скорость и выйти на орбиту звезды Барнарда. Корабль и выпущенные им зонды просто бы прошли мимо звезды по пролётной траектории, преодолев всю систему за несколько дней.

Сейчас международная группа из двадцати учёных и инженеров, действующая под эгидой Британского межпланетного сообщества, работает над проектом корабля «Икар». «Икар» — своеобразный «римейк» Дедала, учитывающий накопленные за последние 30 лет знания и технологии. Одно из основных направлений работы — поиск других видов топлива, которое можно было бы добыть и на Земле.

 Отправлено: 17.10.18 14:05. Заголовок: Один из самых впечат..

Один из самых впечатляющих проектов – солнечный (фотонный) парус. Он использует давление света на зеркальную поверхность. В Солнечной системе парус может работать за счет солнечного света, и такая технология уже существует. В 2010 году в космос отправился японский аппарат IKAROS (англ. Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun). Он снабжен квадратным парусом со стороной 14 метров, состоящим из четырех «лепестков». На них закреплены солнечные батареи. Задача IKAROS заключалась в том, чтобы успешно раскрыть солнечный парус и двигаться с его помощью, и с этим японский аппарат справился в полной мере. Однако давление солнечного света сравнительно небольшое, поэтому для выхода за пределы нашей системы придется использовать иные источники. Существуют проекты разгона такого устройства с помощью лазера. У солнечного паруса есть неоспоримые плюсы: он не требует топлива и сам по себе может быть сравнительно легким. Однако пока для запуска межзвездного парусника у человечества недостаточно ресурсов. Потребуются очень мощные лазерные установки высокой точности либо принципиально новое решение этой проблемы.
Правда, по расчётам инженеров, чтобы придать пилотируемому кораблю массой 78 500 тонн скорость в половину световой, потребуется солнечный парус диаметром в 1000 километров.

 Отправлено: 17.10.18 14:05. Заголовок: Другой уже существую..

Другой уже существующий перспективный двигатель – ионный. Его рабочим телом служит ионизированный инертный газ (аргон, ксенон) или ртуть. Ионизированное вещество разгоняется в электростатическом поле до очень высоких скоростей. Система извлечения положительных ионов «вытягивает» их из вещества и выбрасывает в пространство, обеспечивая движение. Ионные двигатели использовались в аппаратах Hayabusa (в 2010 году доставил на Землю образцы грунта астероида Итокава) и Dawn (запущен в 2007 году для исследования Весты и Цереры).

Такой двигатель достигает большого удельного импульса и малого расхода топлива. Недостаток современных ионных двигателей – крайне небольшая тяга, поэтому такой корабль не сможет стартовать с Земли, строить его придется за пределами планеты.

 Отправлено: 17.10.18 14:06. Заголовок: Еще одна интересная ..

Еще одна интересная концепция – межзвездный прямоточный двигатель Бассарда. Корабль, оснащенный таким двигателем, захватывает вещество межзвездной среды (включая водород) с помощью «воронки» мощного электромагнитного поля. Диаметр воронки должен составлять тысячи, а то и десятки тысяч километров. Собранный водород используется в термоядерном ракетном двигателе корабля. Это обеспечивает топливную автономность судна.

Увы, у такого двигателя тоже есть немало технических ограничений. Его скорость не так уж высока, потому что при улавливании каждого атома водорода корабль теряет определенный импульс, и компенсировать это за счет тяги можно только на сравнительно небольшой скорости. Чтобы преодолеть это ограничение, нужно найти способы как можно более полного использования захваченных атомов.

 Отправлено: 17.10.18 14:07. Заголовок: В СССР в 1968–1972 г..

В СССР в 1968–1972 годах был построен «БИОС-3». Ученые Красноярского Академгородка создали в подвале Института биофизики герметичное помещение размером 14×9×2.5 м и объемом около 315 м³, состоящее из четырех отсеков. «Каюты экипажа» и оборудование занимали всего один из них, в остальных работали камеры-фитотроны для выращивания растений и культиваторы микроводорослей. Использовались особые сорта: например, специально выведенная карликовая пшеница с укороченным стеблем. В «БИОС-3» провели 10 экспериментов, самый долгий длился 180 дней. Участникам удалось создать полностью замкнутую систему потребления газа и воды. Питанием они обеспечивали себя на 80%.

 Отправлено: 17.10.18 14:08. Заголовок: В начале 1990-х прош..

В начале 1990-х прошел, пожалуй, самый известный эксперимент по созданию закрытой системы – «Биосфера-2». Комплекс из нескольких зданий и оранжерей на площади около 1,5 га возвели в Аризоне. Внутри смоделировали несколько природных зон: тропические заросли, саванна, мангровые леса и даже океан. В «Биосфере-2» обитали около 3000 видов растений и животных. В команду проекта вошли восемь человек – поровну мужчин и женщин. Они поддерживали работу техники, обеспечивающей циркуляцию воды и воздуха, занимались натуральным хозяйством и проводили различные опыты.

Первый этап эксперимента длился два года. За год «колонисты» смогли наладить производство продуктов: в первые месяцы люди постоянно ощущали голод. Позже они адаптировались к новому рациону, и многие показатели здоровья участников по итогам эксперимента улучшились, например, снизилось давление. Самой большой проблемой стало падение уровня кислорода. Участница проекта Джейн Пойнтер вспоминает: «Когда теряешь много кислорода, – а у нас его уровень значительно упал, он опустился с 21% до 14,2%, – чувствуешь себя ужасно. <…> Ты просыпаешься, хватая ртом воздух, потому что состав крови меняется. Во сне ты перестаешь дышать, потом наконец вдыхаешь и просыпаешься. Это ужасно раздражает. А снаружи все были уверены, что мы умираем».

Считается, что уровень кислорода начал падать, потому что микроорганизмы «Биосферы-2» размножались активнее, чем ожидалось. То же происходило и с насекомыми. Уничтожать их с помощью ядохимикатов было запрещено: это могло нарушить баланс искусственной биосферы. В итоге организаторам проекта пришлось пойти на фальсификацию данных: внутрь системы закачали недостающий кислород. Когда об этом стало известно, на участников эксперимента обрушилась критика. Но уровень кислорода по-прежнему падал, даже несмотря на поставки газа снаружи, и ровно через два года после начала первый этап проекта прекратили. В целом эксперимент был признан неудачным. Но не стоит умалять значение таких экспериментов. Во-первых, они показывают множество «подводных камней» в расчетах, помогают создавать более реалистичные модели. Во-вторых, эти проекты напоминают: для колонизации космоса нужны не только мощные двигатели. Чтобы когда-нибудь добраться до других планет, человечеству потребуются самые разнообразные знания и умения.

 Отправлено: 18.10.18 11:14. Заголовок: Чтобы покинуть Землю..

Чтобы покинуть Землю и занять её орбиту, необходимо разогнаться примерно до 8 км/c — эта скорость называется первой космической. А чтобы окончательно вырваться из оков земной гравитации и отправиться к другим планетам, необходимо набрать 11 км/c — это уже вторая космическая скорость). Но есть ещё и третья космическая скорость в 16,6 км/с — её нужно достичь, если вам захочется навсегда покинуть Солнечную систему.

В большинстве фантастических фильмов и сериалов это, конечно, не проблема. Там космические корабли бороздят просторы Вселенной, преодолевая огромные расстояния за время рекламной паузы. Увы, в реальности всё обстоит куда сложнее. В космосе человечество по-прежнему использует в основном химические двигатели, которые не могут похвастаться большими скоростями. Те же «Новые горизонты», вошедшие в историю как аппарат, покинувший окрестности Земли с наибольшей скоростью, после старта смог набрать только 16,26 км/c.

При нынешнем развитии техники, чтобы вырваться из Солнечной системы, аппарату нужна дополнительная помощь со стороны. К счастью, к нашим услугам есть газовые гиганты. Инженеры могут выстроить траекторию космического аппарата так, чтобы при пролёте планеты он воспользовался её гравитацией для дополнительного ускорения. Для этого обычно используется Юпитер. Все созданные человеком объекты, покинувшие Солнечную систему, вначале побывали у него в гостях.

Первым в истории аппаратом, развившим третью космическую скорость, стал запущенный в 1972 году «Пионер-10». Одной из его целей было изучение Юпитера, и, пролетев вблизи газового гиганта в декабре 1973 года, он успешно с этим справился. Затем гравитация планеты ускорила космический аппарат, и он смог вырваться за пределы Солнечной системы. Хотя «Пионер-10» был рассчитан на 21 месяц работы, связь с ним поддерживали более 30 лет — последний раз сигнал удалось поймать в январе 2003 года. Сейчас станция движется в направлении звезды Альдебаран, окрестностей которой достигнет примерно через два миллиона лет.

В 1973 году в космос отправился «Пионер-11». По плану он должен был пройти по той же траектории, что и «Пионер-10». Но уже после запуска учёные решили после Юпитера направить аппарат ещё и к Сатурну. «Пионер-11» пролетел мимо планеты в 1979 году, после чего отправился в бесконечное путешествие в сторону созвездия Щита. Связь с ним потерялась раньше, чем с первой станцией, — в 1995 году.

Полёты «Пионеров» были прелюдией к более грандиозной миссии. В конце 1970-х Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун образовали редкую конфигурацию, выстроившись в огромную дугу. Это давало возможность запустить аппарат, который бы последовательно посетил все четыре газовых гиганта, а затем отправился в путешествие за пределы Солнечной системы. Программа получила название «Вояджер».

С технической точки зрения «Вояджеры» были намного сложнее предшественников. Аппараты весили в три раза больше «Пионеров», имели намного более мощные инструменты и источники питания. Станции были запущены в 1977 году и успешно выполнили свою задачу. Перечисление списка их открытий и рекордов займёт не одну страницу.

При этом оба «Вояджера» до сих пор в строю и всё ещё передают данные с дальних рубежей Солнечной системы. Через 40 тысяч лет «Вояджер-1» пройдёт на расстоянии 1,6 светового года от красного карлика Глизе-445. Что касается «Вояджера-2», то через 300 тысяч лет он будет находиться на расстоянии 4,3 светового года от Сириуса. Куда занесёт аппараты потом, никто не знает.

Последний на данный момент аппарат, которому суждено покинуть Солнечную систему, был запущен в 2006 году. Речь идёт о миссии «Новые горизонты». Станция уже прошла Плутон, передав массу поразительных сведений об уже-не-планете, и сейчас движется к одному из объектов пояса Койпера. После его пролёта «Новые горизонты» отправятся в путешествие к центру Млечного пути.

 Отправлено: 18.10.18 11:26. Заголовок: В первую очередь на ..

В первую очередь на ум приходят традиционные двигатели на химической тяге. В настоящий момент четырём земным аппаратам (все они были запущены ещё в 1970-х) удалось развить третью космическую скорость, достаточную для того, чтобы навсегда покинуть Солнечную систему.

Наиболее быстрый из них, «Вояджер-1», за прошедшие с момента запуска 37 лет удалился от Земли на расстояние в 130 а.е. (астрономических единиц, то есть 130 расстояний от Земли до Солнца). Каждый год аппарат преодолевает примерно 3,5 а.е. Расстояние до Альфы Центавра — 4,36 световых лет, или 275 725 а.е. С такой скоростью аппарату потребуется почти 79 тысяч лет, чтобы добраться до соседней звезды. Мягко говоря, ждать придётся долго.

Тогда конечной точки достигнут лишь далёкие потомки тех, кто отправился в путешествие. Именно в этом заключается идея так называемого корабля поколений — космического ковчега, представляющего собой рассчитанную на длительное путешествие замкнутую экосистему.
В фантастике есть множество различных сюжетов о кораблях поколений. О них писали Гарри Гаррисон («Пленённая Вселенная»), Клиффорд Саймак («Поколение, достигшее цели»), Брайан Олдисс («Без остановки»), из более современных писателей — Бернард Вербер («Звёздная бабочка»). Довольно часто далёкие потомки первых обитателей вообще забывают о том, откуда они вылетели и в чём цель их путешествия. Или даже начинают считать, что весь существующий мир сводится к кораблю, как, например, рассказывается в романе Роберта Хайнлайна «Пасынки Вселенной». Другой интересный сюжет показан в восьмом эпизоде третьего сезона классического «Звёздного пути», где экипаж «Энтерпрайза» пытается предотвратить столкновение корабля поколений, чьи обитатели забыли о своей миссии, и обитаемой планеты, к которой он направлялся.

Плюс корабля поколений заключается в том, что этот вариант не потребует принципиально новых двигателей. Однако нужно будет разработать самодостаточную экосистему, которая сможет существовать без поставок извне в течение многих тысяч лет. И не стоит забывать о том, что люди могут попросту поубивать друг друга.

Проведённый в начале 1990-х под замкнутым куполом эксперимент «Биосфера-2» продемонстрировал ряд опасностей, которые могут подстерегать людей при таких путешествиях. Это и быстрое разделение коллектива на несколько группировок, враждебно настроенных друг к другу, и неконтролируемое размножение вредителей, которое вызвало недостаток кислорода в воздухе. Даже обычный ветер, как оказалось, играет важнейшую роль — без регулярного раскачивания деревья становятся хрупкими и ломаются.

С темой корабля поколений связан весьма интересный парадокс под названием Wait Calculation («Расчётное ожидание»), описанный учёным Эндрю Кеннеди. Согласно этому парадоксу, в течение некоторого времени после отправки первого корабля поколений на Земле могут быть открыты новые, более быстрые способы передвижения, что позволит стартующим позже кораблям обогнать первоначальных поселенцев. Так что не исключено, что к моменту прибытия пункт назначения уже будет перенаселён далёкими потомками колонизаторов, которые отправились позднее.

 Отправлено: 18.10.18 11:38. Заголовок: Второй, более доступ..

Второй, более доступный вариант — «растягивание» пространства. В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре предположил, что можно изменить его геометрию, создав волну, сжимающую пространство впереди корабля и расширяющую его сзади. Таким образом звездолёт окажется в «пузыре» искривлённого пространства, которое само будет двигаться быстрее света, благодаря чему корабль не нарушит фундаментальных физических принципов. По словам самого Алькубьерре, идея пришла ему в голову после просмотра одного из эпизодов «Звёздного пути».

Правда, сам учёный счёл, что реализовать подобную технологию на практике будет невозможно, так как для этого потребуется колоссальное количестве массы-энергии. Первые вычисления давали значения, превышающие массу всей существующей Вселенной, последующие уточнения уменьшили её до «всего лишь» юпитерианской.

Но в 2011 году Гарольд Уайт, возглавляющий исследовательскую группу Eagleworks при NASA, провёл расчёты, которые показали, что если изменить некоторые параметры, то для создания пузыря Алькубьерре может потребоваться куда меньше энергии, чем считалось ранее, и перерабатывать целую планету уже не потребуется. Сейчас группа Уайта прорабатывает возможность «пузыря Алькубьерре» на практике.

Если у экспериментов будут результаты, то это станет первым маленьким шажком к тому, чтобы создать двигатель, позволяющий путешествовать в 10 раз быстрее скорости света. Разумеется, космический аппарат, использующий пузырь Алькубьерре, отправится в путешествие через много десятков, а то и сотен лет. Но сама перспектива того, что такое действительно возможно, уже захватывает дух.

 Отправлено: 18.10.18 11:40. Заголовок: В 1990-х годах писат..

В 1990-х годах писатель Чарльз Пелегрино и физик Джим Пауэлл предложили проект звездолёта, известный как «Валькирия». Его можно описать как нечто вроде космического тягача. Корабль представляет собой связку из двух аннигиляционных двигателей, соединённых между собой сверхпрочным тросом длиной 20 километров. В центре связки находятся несколько отсеков для экипажа. Корабль использует первый двигатель, чтобы набрать скорость, близкую к световой, а второй — чтобы погасить её при выходе на орбиту вокруг звезды. Благодаря использованию троса вместо жёсткой конструкции масса корабля составляет всего 2100 тонн (для сравнения, масса МКС — 400 тонн), из которых 2000 тонн приходятся на двигатели. Теоретически такой корабль может разогнаться до скорости в 92% от скорости света.

Модифицированный вариант данного корабля, названный Venture Star, показан в фильме «Аватар» (2011), одним из научных консультантов которого был как раз Чарльз Пелегрино. Venture Star отправляется в путешествие, разгоняясь при помощи лазеров и 16-километрового солнечного паруса, после чего тормозит у Альфы Центавра с помощью двигателя на антиматерии. На обратном пути последовательность меняется. Корабль способен разогнаться до 70% скорость света и долететь до Альфа Центавра менее чем за 7 лет.

 Отправлено: 06.03.20 10:32. Заголовок: Ученые нашли способ,..

Ученые нашли способ, с помощью которого можно достичь скорости света

Для того, чтобы достичь скорости света, можно использовать источники невероятно мощной энергии внешнего характера, сообщает портал WWW.PLANETANOVOSTI.COM.

Ученые Гарвардского университета нашли новый способ того, как можно передвигаться на космических кораблях со скоростью света. Исследователи заявили, что в данной ситуации вполне можно воспользоваться энергией, получаемой от сверхновых. За счет того, что космические корабли будут улавливать энергию, выделяемую электромагнитным полем звезды, им не потребуется топливо для передвижения.

Еще одним вариантом стало использование лазерного луча. За счет этого можно достичь большой скорости. Стоит отметить, что энергия и яркость, которые удается получить в результате генерации сверхновой, настолько огромная, что ее можно сравнить с тем количеством энергии, которую выделяет миллиард Солнц за месяц. С помощью солнечного ветра можно разогнать солнечный парус, установленный на космический корабль, до одной тысячной скорости, которую развивает свет. В случае со сверхновой, скорость будет увеличена до одной десятой. Также ученые добавили, что заранее нужно продумывать траекторию полета, чтобы корабль не столкнулся ни с какими твердыми частицами.

 Отправлено: 13.04.21 19:45. Заголовок: В США стартовал прое..

В США стартовал проект по разработке ядерного двигателя для космической ракеты. 11 апреля 2021 года портал spacenews.com сообщил, что Агентство перспективных оборонных проектов (DARPA) Минобороны США заказало компании General Atomics разработку ядерного реактора для путешествий в космосе.

Контракт стоимостью $22 млн включает в себя работы в рамках первого этапа создания ядерного реактора для космической тяги. Работы ведутся в рамках проекта «Демонстрационная ракета для гибких окололунных операций» (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, DRACO). Этот проект был официально запущен в прошлом году, а сейчас в DARPA определились с подрядчиком.

«Космическая область имеет важное значение для современной торговли, научных открытий и национальной обороны. Сохранение осведомлённости о космической области в окололунном пространстве — объёме пространства между Землёй и Луной — потребует рывка в двигательных технологиях», — указано в описании проекта DRACO.

Итогом программы DRACO должен стать действующий образец ядерной тепловой силовой установки (nuclear thermal propulsion, NTP). Ядерный реактор будет использоваться для нагрева топлива до экстремальных температур перед выбросом через сопло для создания тяги.

«По сравнению с традиционными космическими двигательными установками NTP предлагает высокое отношение тяги к массе, примерно в 10 000 раз большее, чем электрическая силовая установка, и в два-пять раз больший удельный импульс (КПД топлива), чем химическая двигательная установка», — сообщают в DARPA.

В рамках первого этапа в DARPA намерены провести обзор проекта. Вторая фаза программы DRACO будет включать проработку миссии и запуск в космос опытного образца ядерного двигателя. Если программа будет развиваться согласно плану, то ядерный космолёт отправится на орбиту уже в 2025 году.