Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Bussard ПВРД , один из многих возможных методов , которые могли бы служить для приведения в движение космического аппарата.

Межзвездное путешествие - это гипотетическое путешествие межзвездных зондов или космических кораблей с экипажем между звездами или планетными системами в галактике. Межзвездные путешествия будут намного сложнее, чем межпланетные космические полеты . В то время как расстояния между планетами в Солнечной системе меньше 30 астрономических единиц (а.е.), расстояния между звездами обычно составляют сотни тысяч а.е. и обычно выражаются в световых годах . Из-за огромных расстояний практические межзвездные путешествия, основанные на известной физике, должны будут происходить с высокой скоростью в процентах от скорости света.; даже в этом случае время в пути будет долгим, по крайней мере, десятилетиями, а может быть, тысячелетиями или больше. [1]

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

Для решения этих проблем был предложен ряд стратегий, начиная от гигантских ковчегов, на которых можно было бы перевозить целые общества и экосистемы , до микроскопических космических зондов . Было предложено множество различных двигательных систем космических кораблей , чтобы придать космическим кораблям требуемые скорости, включая ядерные двигательные установки , силовые установки на пучке и методы, основанные на умозрительной физике. [2]

Для межзвездных путешествий как с экипажем, так и без экипажа необходимо решить значительные технологические и экономические проблемы. Даже самые оптимистичные взгляды на межзвездные путешествия считают, что это возможно только через десятилетия. Однако, несмотря на проблемы, если или когда будет осуществлено межзвездное путешествие, ожидается получение широкого спектра научных преимуществ. [3]

Большинство концепций межзвездных путешествий требуют развитой системы космической логистики, способной перемещать миллионы тонн к месту строительства / эксплуатации, и большинству из них потребуется мощность в гигаваттном масштабе для строительства или питания (например, концепции типа Star Wisp или Light Sail ). Такая система могла бы расти органически, если бы солнечная энергия из космоса стала важным компонентом энергобаланса Земли. Потребительский спрос на мульти тераваттную систему создаст необходимую логистическую систему с многомиллионными тоннами в год. [4]

Проблемы [ править ]

Межзвездные расстояния [ править ]

Расстояния между планетами Солнечной системы часто измеряются в астрономических единицах (а.е.), определяемых как среднее расстояние между Солнцем и Землей, примерно 1,5 × 10 8 километров (93 миллиона миль). Венера , ближайшая к Земле планета, находится (при самом близком приближении) на расстоянии 0,28 а.е. Нептун , самая дальняя планета от Солнца, находится на расстоянии 29,8 астрономических единиц. По состоянию на 19 января 2021 года космический зонд "Вояджер" , самый удаленный от Земли объект , созданный руками человека, находится на расстоянии 152 астрономических единиц от Земли. [5]

Ближайшая из известных звезд, Проксима Центавра , находится примерно в 268332 астрономических единицах, что в 9000 раз дальше, чем Нептун.

ОбъектРасстояние
(AU)		Светлое время
Луна0,00261,3 секунды
солнце18 минут
Венера (ближайшая планета)0,282.41 мин.
Нептун (самая дальняя планета)29,84,1 часов
Вояджер 1148,720:41 часов
Проксима Центавра (ближайшая звезда и экзопланета)   268,332 4,24 года

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 распространяется примерно на 300 000 километров (186 000 миль) в секунду, поэтому 1 световой год составляет примерно 9,461 × 10 12 километров (5,879 триллионов миль) или 63 241 а.е. Проксима Центавра, ближайшая (хотя и не видимая невооруженным глазом) звезда, находится от нас на расстоянии 4,243 световых года.

Другой способ понять необъятность межзвездных расстояний - это масштабирование: одну из ближайших к Солнцу звезд, Альфа Центавра A (звезда, похожая на Солнце), можно изобразить, уменьшив расстояние Земля-Солнце до одного метра (3,28 фута). ). В этом масштабе расстояние до Альфы Центавра A будет 276 километров (171 миля).

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

Требуемая энергия [ править ]

Существенным фактором, усугубляющим трудности, является энергия, которую необходимо подвести для получения разумного времени в пути. Нижняя граница требуемой энергии - это кинетическая энергия, где - конечная масса. Если замедление по прибытии желательно и не может быть достигнуто никакими средствами, кроме двигателей корабля, то нижняя граница требуемой энергии удваивается . [7]

Скорость полета с экипажем туда и обратно на несколько десятилетий даже к ближайшей звезде 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 [8] ( мировое потребление энергии в 2008 году составляло 143 851 тераватт-час) [9] без учета эффективности. двигательного механизма. Эта энергия должна вырабатываться на борту из хранимого топлива, собираться из межзвездной среды или проецироваться на огромные расстояния.

Межзвездная среда [ править ]

Знание свойств межзвездного газа и пыли, через которые должен пройти аппарат, необходимо для разработки любой межзвездной космической миссии. [10] Основная проблема, связанная с перемещением на чрезвычайно высоких скоростях, заключается в том, что межзвездная пыль может нанести значительный ущерб аппарату из-за высоких относительных скоростей и большой кинетической энергии. Были предложены различные методы экранирования для смягчения этой проблемы. [11] Более крупные объекты (например, макроскопические пылинки) встречаются гораздо реже, но могут быть гораздо более разрушительными. Риски воздействия на такие объекты и методы снижения этих рисков обсуждались в литературе, но остается много неизвестного [12]и из-за неоднородного распределения межзвездной материи вокруг Солнца будет зависеть от пройденного направления. [10] Хотя межзвездная среда с высокой плотностью может вызвать трудности для многих концепций межзвездных путешествий, межзвездные прямоточные воздушные двигатели и некоторые предлагаемые концепции замедления межзвездных космических аппаратов на самом деле выиграют от более плотной межзвездной среды. [10]

Опасности [ править ]

Экипаж межзвездного корабля столкнется с несколькими серьезными опасностями, включая психологические эффекты длительной изоляции , последствия воздействия ионизирующего излучения и физиологические эффекты невесомости для мышц, суставов, костей, иммунной системы и глаз. Также существует опасность столкновения с микрометеороидами и другим космическим мусором . Эти риски представляют собой проблемы, которые еще предстоит преодолеть. [13]

Расчет ожидания [ править ]

Физик Роберт Л. Форвард утверждал, что межзвездную миссию, которая не может быть завершена в течение 50 лет, вообще не следует начинать. Вместо этого, предполагая, что цивилизация все еще находится на возрастающей кривой скорости двигательной установки и еще не достигла предела, ресурсы следует инвестировать в разработку лучшей двигательной установки. Это связано с тем, что медленный космический корабль, вероятно, будет пропущен другой миссией, посланной позже с более продвинутой двигательной установкой (постулат о непрерывном устаревании). [14]

С другой стороны, Эндрю Кеннеди показал, что если вычислить время в пути до данного пункта назначения по мере увеличения скорости движения, полученной в результате роста (даже экспоненциального роста), существует явный минимум общего времени до этого пункта назначения с настоящего момента. . [15] Рейсы, предпринятые до минимума, будут обгонять те, которые ушли после минимума, тогда как рейсы, которые отправляются после минимума, никогда не будут обгонять те, которые ушли после минимума.

Основные цели для межзвездных путешествий [ править ]

В радиусе 40 световых лет от Солнца находится 59 известных звездных систем , содержащих 81 видимую звезду. Следующие объекты могут считаться основными целями для межзвездных миссий: [14]

СистемаРасстояние (ly)Замечания
Альфа Центавра4.3Ближайшая система. Три звезды (G2, K1, M5). Компонент A похож на Солнце (звезда G2). 24 августа 2016 года было объявлено об открытии экзопланеты размером с Землю ( Проксима Центавра b ), вращающейся в обитаемой зоне Проксимы Центавра .
Звезда Барнарда6Маленький красный карлик M5 с низкой светимостью  . Второй по близости к Солнечной системе.
Сириус8,7Большая и очень яркая звезда A1 с белым карликом- компаньоном.
Эпсилон Эридана10,8Одиночная звезда K2 немного меньше и холоднее Солнца. Он имеет два пояса астероидов, может иметь гигантскую планету и одну гораздо меньшую планету [16] и может обладать планетной системой типа Солнечной системы.
Тау Кита11,8Одиночная звезда G8, похожая на Солнце. Высокая вероятность обладания планетной системой типа Солнечной системы: текущие данные показывают 5 планет, потенциально две из которых находятся в обитаемой зоне.
Волк 1061~ 14Wolf 1061 c в 4,3 раза больше Земли; местность может быть каменистой. Он также находится в зоне «Златовласки», где может существовать жидкая вода. [17]
Планетарная система Gliese 58120,3Многопланетная система. Неподтвержденная экзопланета Gliese 581g и подтвержденная экзопланета Gliese 581d находятся в обитаемой зоне звезды .
Gliese 667C22Система, по крайней мере, с шестью планетами. Рекордные три из этих планет являются суперземлями, лежащими в зоне вокруг звезды, где может существовать жидкая вода, что делает их возможными кандидатами на присутствие жизни. [18]
Вега25Очень молодая система, возможно, в процессе формирования планет. [19]
TRAPPIST-139Недавно обнаруженная система, которая может похвастаться 7 планетами земного типа, некоторые из которых могут иметь жидкую воду. Это открытие является крупным достижением в поиске пригодной для жизни планеты и планеты, которая могла бы поддерживать жизнь.

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

Предлагаемые методы [ править ]

Медленные, открученные зонды [ править ]

Основная статья: Межзвездный зонд

Медленные межзвездные миссии, основанные на современных и ближайших технологиях движения, связаны со временем полета от ста до тысяч лет. Эти миссии состоят в отправке роботизированного зонда к ближайшей звезде для исследования, подобного межпланетным зондам, подобным тем, которые используются в программе « Вояджер» . [20] Отсутствие экипажа позволяет значительно снизить стоимость и сложность миссии, хотя срок службы технологий по-прежнему является серьезной проблемой после получения разумной скорости передвижения. Предлагаемые концепции включают Project Daedalus , Project Icarus , Project Dragonfly , Project Longshot , [21] и совсем недавно.Прорыв Starshot . [22]

Быстрые невинтовые зонды [ править ]

Основная статья: Межзвездный зонд

Нанозонды [ править ]

В ближайшем будущем может появиться возможность создания нанокосмических кораблей, близких к скорости света, на базе существующей микрочиповой технологии с недавно разработанным наноразмерным двигателем. Исследователи из Мичиганского университета разрабатывают двигатели, использующие наночастицы в качестве топлива. Их технология называется «двигатель для извлечения поля наночастиц» или nanoFET . Эти устройства действуют как небольшие ускорители частиц, выбрасывая проводящие наночастицы в космос. [23]

Мичио Каку , физик-теоретик, предложил послать к звездам облака «умной пыли», что может стать возможным с развитием нанотехнологий . Каку также отмечает, что необходимо будет отправить большое количество нанозондов из-за уязвимости очень маленьких зондов, которые могут легко отклоняться магнитными полями, микрометеоритами и другими опасностями, чтобы гарантировать шансы, что хотя бы один нанозонды выживет в путешествии и достигнет пункт назначения. [24]

Учитывая легкий вес этих зондов, для их ускорения потребуется гораздо меньше энергии. Благодаря встроенным солнечным элементам они могли постоянно ускоряться, используя солнечную энергию. Можно представить себе день, когда флот из миллионов или даже миллиардов этих частиц устремится к далеким звездам почти со скоростью света и ретранслирует сигналы обратно на Землю через обширную межзвездную сеть связи.

В качестве краткосрочного решения в контексте проекта Dragonfly были предложены небольшие межзвездные зонды с лазерным двигателем, основанные на современной технологии CubeSat . [21]

Медленные миссии с экипажем [ править ]

В миссиях с экипажем продолжительность медленного межзвездного путешествия представляет собой серьезное препятствие, и существующие концепции решают эту проблему по-разному. [25] Их можно отличить по «состоянию», в котором люди перевозятся на борту космического корабля.

Корабли поколения [ править ]

Основная статья: Корабль поколений

Корабль поколения (или мировое судно ) является одним из видов межзвездного ковчега , в котором экипаж , который прибывает в пункте назначения происходит от тех , кто начал путешествие. Корабли-генераторы в настоящее время неосуществимы из-за сложности постройки корабля необходимого огромного размера и больших биологических и социологических проблем, возникающих на борту такого корабля. [26] [27] [28] [29] [30]

Приостановленная анимация [ править ]

Основная статья: Спальный корабль

Ученые и писатели предложили различные методы приостановки анимации . К ним относятся гибернация человека и крионирование . Хотя ни то, ни другое в настоящее время не практично, они предлагают возможность спальных судов, в которых пассажиры лежат в неподвижности в течение длительного периода рейса. [31]

Замороженные эмбрионы [ править ]

Основная статья: Колонизация эмбрионов

Еще одна теоретическая возможность - это межзвездная миссия роботов, несущая некоторое количество замороженных человеческих эмбрионов на ранней стадии . Этот метод космической колонизации требует, среди прочего, создания искусственной матки , предварительного обнаружения пригодной для жизни планеты земной группы и достижений в области полностью автономных мобильных роботов и образовательных роботов, которые заменят человеческих родителей. [32]

Остров, прыгающий в межзвездном пространстве [ править ]

Межзвездное пространство не совсем пусто; он содержит триллионы ледяных тел, от небольших астероидов ( облако Оорта ) до возможных планет-изгоев . Могут быть способы использовать эти ресурсы в течение значительной части межзвездного путешествия, медленно переходя от тела к телу или устанавливая путевые станции по пути. [33]

Быстрые миссии [ править ]

Если бы космический корабль мог иметь в среднем 10% скорости света (и замедляться в пункте назначения для миссий с экипажем человека), этого было бы достаточно, чтобы достичь Проксимы Центавра за сорок лет. Было предложено несколько концепций силовых установок [34], которые в конечном итоге могут быть разработаны для достижения этой цели (см. § "Двигательные установки" ниже), но ни одна из них не готова к краткосрочным (несколько десятилетий) разработкам по приемлемой цене.

Замедление времени [ править ]

Основная статья: замедление времени

Физики обычно считают, что путешествие со скоростью выше скорости света невозможно. Релятивистское замедление времени позволяет путешественнику воспринимать время медленнее, чем ближе его скорость к скорости света. [35] Это кажущееся замедление становится заметным, когда достигается скорость выше 80% скорости света. Часы на борту межзвездного корабля будут работать медленнее, чем часы Земли, поэтому, если бы двигатели корабля были способны непрерывно генерировать ускорение около 1 g (что удобно для людей), корабль мог бы достичь почти любой точки галактики и вернуться на Землю за 40 минут. лет отгрузки (см. диаграмму). По возвращении будет разница между временем, прошедшим на корабле астронавта, и временем, прошедшим на Земле.

Например, космический корабль может отправиться к звезде на расстоянии 32 световых лет от нас, первоначально ускоряясь с постоянной скоростью 1,03g (т.е. 10,1 м / с 2 ) в течение 1,32 года (время корабля), затем останавливая двигатели и двигаясь по инерции в течение следующих 17,3 лет. (судовое время) с постоянной скоростью, затем снова замедляется на 1,32 корабл-года и останавливается в пункте назначения. После непродолжительного визита космонавт мог вернуться на Землю тем же путем. После полного обхода часы на борту корабля показывают, что прошло 40 лет, но, по словам землян, корабль возвращается через 76 лет после запуска.

С точки зрения космонавта бортовые часы вроде как идут нормально. Звезда впереди, кажется, приближается со скоростью 0,87 световых лет за корабельный год. Вселенная будет казаться сжатой в направлении движения до половины размера, который был, когда корабль находился в состоянии покоя; Расстояние между этой звездой и Солнцем, по данным астронавта, составляет 16 световых лет.

На 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 обратно за 40 лет межпланетного полета. Но скорость по земным часам всегда будет меньше 1 светового года за земной год, поэтому, вернувшись домой, космонавт обнаружит, что на Земле прошло более 60 тысяч лет.

Постоянное ускорение [ править ]

На этом графике показано, что корабль, способный к 1 г (10 м / с 2 или около 1,0 л / г 2 ) «войлочного» или собственного ускорения [36], может уйти далеко, за исключением проблемы ускорения бортового топлива.
Смотрите также: Космические путешествия с использованием постоянного ускорения

Независимо от того, как это достигается, двигательная установка, которая могла бы непрерывно производить ускорение от вылета до прибытия, была бы самым быстрым способом передвижения. Путешествие с постоянным ускорением - это путешествие, при котором двигательная установка ускоряет корабль с постоянной скоростью в течение первой половины пути, а затем замедляется во второй половине, так что он достигает пункта назначения, находящегося в неподвижном состоянии относительно того места, где он начал. Если бы это было выполнено с ускорением, аналогичным тому, которое испытывается на поверхности Земли, это имело бы дополнительное преимущество в виде создания искусственной «гравитации» для экипажа. Однако снабжение необходимой энергией было бы чрезмерно дорогостоящим при существующих технологиях. [37]

С точки зрения планетарного наблюдателя будет казаться, что корабль сначала ускоряется постоянно, но затем постепенно, по мере приближения к скорости света (которую он не может превышать). Он будет совершать гиперболическое движение . [38] Корабль будет близок к скорости света примерно через год ускорения и останется на этой скорости, пока не затормозит до конца путешествия.

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

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

Результат - впечатляюще быстрое путешествие для экипажа.

Двигательная установка [ править ]

Концепции ракет [ править ]

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

Очень высокая удельная мощность , отношение тяги к общей массе аппарата, требуется для достижения межзвездных целей в течение менее чем столетия. [39] Некоторая теплопередача неизбежна, и необходимо адекватно справляться с огромной тепловой нагрузкой.

Таким образом, для концепций межзвездных ракет всех технологий ключевой инженерной проблемой (редко обсуждаемой в явном виде) является ограничение передачи тепла от выхлопного потока обратно в транспортное средство. [40]

Ионный двигатель [ править ]

Космические корабли, такие как Dawn, - это тип электрического двигателя, использующий ионный двигатель . В ионном двигателе электроэнергия используется для создания заряженных частиц топлива, обычно газового ксенона, и ускорения их до чрезвычайно высоких скоростей. Скорость истечения обычных ракет ограничена химической энергией, хранящейся в молекулярных связях топлива, что ограничивает тягу примерно до 5 км / с. Они производят большую тягу (около 10⁶ Н), но имеют низкий удельный импульс, что ограничивает их максимальную скорость. Ионные двигатели, напротив, имеют низкую мощность, но максимальная скорость в принципе ограничена только электрической мощностью, доступной на космическом корабле, и ускоряемыми ионами газа. Скорость истечения заряженных частиц колеблется от 15 до 35 км / с. [41]

Ядерное деление [ править ]

Деление-электрический [ править ]

Ядерно-электрические или плазменные двигатели, длительное время работающие на малой тяге и приводимые в действие реакторами деления, потенциально могут развивать скорость, намного превышающую скорость транспортных средств с химическим приводом или ядерно-тепловых ракет. У таких транспортных средств, вероятно, есть потенциал для исследования солнечной системы с разумным временем поездки в текущем столетии. Из-за их двигательной установки с малой тягой они будут ограничены работой в дальнем космосе за пределами планеты. Движущая сила космического корабля с электроприводом, приводимая в действие переносным источником энергии, скажем, ядерным реактором , производящим лишь небольшие ускорения, потребовались бы столетия, чтобы достичь, например, 15% скорости света , что непригодно для межзвездного полета в течение одной человеческой жизни. [42]

Осколок деления [ править ]

Ракеты осколков деления используют ядерное деление для создания высокоскоростных струй осколков деления, которые выбрасываются со скоростью до 12000 км / с (7500 миль / с). При делении выходная энергия составляет примерно 0,1% от общей массы-энергии топлива реактора и ограничивает эффективную скорость истечения примерно до 5% скорости света. Для максимальной скорости реакционная масса должна оптимально состоять из продуктов деления, «золы» первичного источника энергии, поэтому не нужно учитывать дополнительную реакционную массу в соотношении масс.

Ядерный импульс [ править ]
Основная статья: Ядерная импульсная тяга
Современная концепция импульсной двигательной установки деления.

На основе работ конца 1950-х - начала 1960-х годов было технически возможно построить космические корабли с ядерными импульсными двигательными установками , то есть приводимыми в действие серией ядерных взрывов. Эта двигательная установка имеет очень высокий удельный импульс (эквивалент экономии топлива в космическом путешествии) и высокую удельную мощность . [43]

Член команды проекта «Орион » Фримен Дайсон предложил в 1968 году межзвездный космический корабль, в котором использовалась бы ядерная импульсная тяга, в которой использовались бы детонации синтеза чистого дейтерия с очень высокой долей выгорания топлива . Он вычислил скорость истечения 15 000 км / с и 100 000-тонный космический аппарат, способный достичь дельта-v 20 000 км / с, что дает время полета до Альфы Центавра 130 лет. [44] Более поздние исследования показывают, что максимальная крейсерская скорость, которую теоретически может достичь звездолет Орион с термоядерной установкой Теллера-Улама, при условии отсутствия экономии топлива для замедления, составляет от 8% до 10% скорости света ( 0,08-0,1в). [45]Атомный (деление) Орион может достичь примерно 3% -5% скорости света. Звездный корабль с ядерным импульсным приводом, работающий на ядерных импульсных двигательных установках, катализируемых синтезом антивещества, будет аналогичным образом находиться в диапазоне 10%, а ракеты аннигиляции чистого вещества и антивещества теоретически будут способны развивать скорость от 50% до 80% скорости света. В каждом случае экономия топлива на замедление снижает максимальную скорость вдвое. Концепция использования магнитного паруса для замедления космического корабля по мере его приближения к месту назначения обсуждалась в качестве альтернативы использованию топлива, это позволило бы кораблю двигаться со скоростью, близкой к максимальной теоретической. [46] Альтернативные проекты, использующие аналогичные принципы, включают Project Longshot , Project Daedalus., и Mini-Mag Orion . Принцип внешнего ядерного импульсного движения для максимизации выживаемости остается распространенным среди серьезных концепций межзвездного полета без внешнего энергетического излучения и для межпланетного полета с очень высокими характеристиками.

В 1970-х годах концепция ядерно-импульсной двигательной установки была дополнительно доработана в рамках проекта «Дедал» за счет использования управляемого извне термоядерного синтеза с инерционным удержанием , в данном случае создания термоядерных взрывов путем сжатия таблеток термоядерного топлива мощными электронными лучами. С тех пор было предложено, чтобы лазеры , ионные пучки , пучки нейтральных частиц и гиперкинетические снаряды производили ядерные импульсы для двигательных целей. [47]

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

Другой вопрос, который следует рассмотреть, - это перегрузки, передаваемые быстро ускоряющемуся космическому кораблю, грузу и пассажирам внутри (см. Отрицание инерции ).

Ракеты ядерного синтеза [ править ]

Звездолеты с ракетами на термоядерном синтезе , приводимые в действие реакциями ядерного синтеза , по всей видимости, должны иметь возможность развивать скорость порядка 10% скорости света, исходя только из соображений энергии. Теоретически, большое количество ступеней может привести транспортное средство сколь угодно близко к скорости света. [48] Они будут «сжигать» такие легкие топлива, как дейтерий, тритий, 3 He, 11 B и 7.Ли. Поскольку при синтезе выделяется около 0,3–0,9% массы ядерного топлива в виде высвобождаемой энергии, он энергетически более выгоден, чем деление, при котором выделяется <0,1% массы-энергии топлива. Максимальные скорости истечения потенциально энергетически доступные соответственно выше, чем для деления, обычно 4–10% от c. Однако наиболее легко достижимые реакции синтеза выделяют значительную часть своей энергии в виде нейтронов высокой энергии, которые являются значительным источником потерь энергии. Таким образом, хотя эти концепции, кажется, предлагают наилучшие (ближайшие) перспективы путешествия к ближайшим звездам в течение (долгой) человеческой жизни, они все же связаны с огромными технологическими и инженерными трудностями, которые могут оказаться неразрешимыми в течение десятилетий или столетий. .

Межзвездный зонд Дедал.

Ранние исследования включают проект «Дедал» , выполненный Британским межпланетным обществом в 1973–1978 гг., И проект «Лонгшот» , студенческий проект, спонсируемый НАСА и Военно-морской академией США , завершенный в 1988 г. Еще одна довольно подробная система транспортного средства, «Дискавери II», [49 ], разработанный и оптимизированный для исследования Солнечной системы с экипажем на основе реакции D 3 He, но с использованием водорода в качестве реакционной массы, был описан группой из Исследовательского центра Гленна НАСА . Он достигает характерных скоростей> 300 км / с с ускорением ~ 1,7 • 10 -3 g., с начальной массой корабля ~ 1700 тонн и долей полезной нагрузки более 10%. Хотя они по-прежнему далеки от требований к межзвездным путешествиям в человеческих временных масштабах, исследование, похоже, представляет собой разумный ориентир для того, что может быть достигнуто в течение нескольких десятилетий, что не является невозможным за пределами нынешнего уровня развития техники. Основываясь на доле выгорания 2,2%, можно достичь скорости истечения чистого термоядерного продукта ~ 3000 км / с.

Ракеты на антивеществе [ править ]

Основная статья: Ракета на антивеществе

Ракета антивещества будет иметь гораздо более высокую плотность энергии и удельный импульс , чем любой другой намечаемый класс ракеты. [34] Если будут найдены энергоресурсы и эффективные методы производства, позволяющие производить антивещество в необходимых количествах и безопасно хранить [50] [51] его, теоретически можно было бы достичь скорости в несколько десятков процентов от скорости света. [34] Может ли движение антивещества привести к более высоким скоростям (> 90% скорости света), при которых релятивистское замедление времениможет стать более заметным, и, таким образом, замедлить ход времени для путешественников, как это воспринимается сторонним наблюдателем, сомнительно из-за того, что потребуется большое количество антивещества. [34]

Предполагая, что производство и хранение антивещества станет возможным, необходимо рассмотреть еще два вопроса. Во-первых, при аннигиляции антивещества большая часть энергии теряется в виде гамма-излучения высоких энергий , и особенно в виде нейтрино , так что только около 40% mc 2 было бы фактически доступно, если бы антивеществу просто позволить аннигилировать в излучения. термически. [34] Даже в этом случае энергия, доступная для движения, будет значительно выше, чем ~ 1% от mc 2 выхода ядерного синтеза, следующего лучшего кандидата-конкурента.

Во-вторых, передача тепла от выхлопа к транспортному средству, вероятно, приведет к передаче огромных потерь энергии в корабль (например, для ускорения корабля 0,1 g , приближающегося к 0,3 триллиона ватт на тонну массы корабля), учитывая большую долю энергии, которая идет на проникновение. гамма излучение. Даже если предположить, что для защиты полезной нагрузки (и пассажиров транспортного средства с экипажем) была предусмотрена защита, часть энергии неизбежно нагреет транспортное средство и, таким образом, может оказаться ограничивающим фактором, если необходимо достичь полезного ускорения.

Совсем недавно Фридвардт Винтерберг предположил, что ракета с гамма-лазерными фотонами на энергии материи и антивещества с ГэВ возможна с помощью релятивистского протон-антипротонного пинчевого разряда, когда отдача от лазерного луча передается на космический корабль посредством эффекта Мессбауэра . [52]

Ракеты с внешним источником энергии [ править ]

Ракеты, получающие энергию от внешних источников, таких как лазер , могли бы заменить свой внутренний источник энергии на коллектор энергии, потенциально значительно уменьшая массу корабля и позволяя гораздо более высокие скорости движения. Джеффри А. Лэндис предложил межзвездный зонд с энергией, поступающей от внешнего лазера от базовой станции, питающей ионный двигатель . [53]

Нераакетные концепции [ править ]

Проблема со всеми традиционными ракетными методами движения заключается в том, что космический корабль должен будет нести с собой топливо, что делает его очень массивным в соответствии с уравнением ракеты . Некоторые концепции пытаются избежать этой проблемы: [34] [54]

ВЧ-резонаторный двигатель [ править ]

Радиочастотный (РЧ) двигатель малой тяги с резонансным резонатором - это устройство, которое заявлено как двигатель малой тяги космического корабля . В 2016 году лаборатория физики Advanced Propulsion в НАСА сообщили о наблюдении небольшой кажущуюся тяги от одного такого теста, результат не так реплицировать. [55] Один из дизайнов называется EMDrive. В декабре 2002 года компания Satellite Propulsion Research Ltd описала рабочий прототип с предполагаемой общей тягой около 0,02 ньютона, питаемый от магнетрона с резонатором мощностью 850 Вт . Устройство могло проработать всего несколько десятков секунд, прежде чем магнетрон вышел из строя из-за перегрева. [56] Последний тест EMDrive показал, что он не работает. [57]

Винтовой двигатель [ править ]

Предложенная в 2019 году ученым НАСА доктором Дэвидом Бернсом, концепция винтового 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 вызвать ускорение. По словам Бернса, космический корабль теоретически может достичь 99% скорости света. [58]

Межзвездные ПВРД [ править ]

В 1960 году Роберт В. Бюссар предложил прямоточный воздушно-реактивный двигатель Бюссарда , термоядерную ракету, в которой огромный черпак собирал диффузный водород в межзвездном пространстве, «сжигал» его на лету, используя протон-протонную цепную реакцию , и изгонял его из космоса. назад. Более поздние расчеты с более точными оценками показывают, что создаваемая тяга будет меньше сопротивления, вызванного любой мыслимой конструкцией ковша. [ необходима цитата ] Тем не менее, идея привлекательна, потому что топливо будет собираться в пути (соизмеримо с концепцией сбора энергии), поэтому аппарат теоретически может разгоняться до скорости, близкой к скорости света. Ограничение связано с тем, что реакция может ускорить пропеллент только до 0,12c. Таким образом, сопротивление улавливания межзвездной пыли и тяга ускорения той же пыли до 0,12c будут одинаковыми при скорости 0,12c, предотвращая дальнейшее ускорение.

Лучевая силовая установка [ править ]

Эта диаграмма иллюстрирует схему Роберта Л. Форварда для замедления межзвездного светового паруса в месте назначения звездной системы.

Свет парус или магнитный парус питается от массивного лазера или ускорителя частиц в домашней звездной системы потенциально может достичь еще большей скорости , чем импульсные или ракетно методы приведения в движение, потому что не нужно будет выполнять свою собственную массу реакции и , следовательно, нужно всего лишь ускорить ремеслу в полезную нагрузку . Роберт Л. Нападающийпредложил средство для замедления межзвездного светового паруса длиной 30 километров в звездной системе назначения без необходимости наличия в этой системе лазерной решетки. В этой схеме вторичный парус длиной 100 километров размещен в задней части космического корабля, в то время как большой первичный парус отделяется от корабля, чтобы продолжать движение вперед самостоятельно. Свет отражается от большого первичного паруса к вторичному парусу, который используется для замедления вторичного паруса и полезной нагрузки космического корабля. [59] В 2002 году Джеффри А. Лэндис из исследовательского центра НАСА в Глене также предложил пропульсивный парусный корабль с лазерным приводом, на котором будет установлен алмазный парус (толщиной в несколько нанометров), работающий на солнечной энергии . [60]Согласно этому предложению, этот межзвездный корабль теоретически сможет развивать скорость до 10 процентов от скорости света. Было также предложено использовать силовую установку с лучевой системой управления для ускорения космического корабля и электромагнитную силовую установку для его замедления; Таким образом, устраняется проблема ПВРД Bussard с сопротивлением, возникающим при разгоне. [61]

Магнитный парус также может замедлиться в место назначения вне зависимости от проводимой топлива или дальнего света в целевой системе, путем взаимодействия с плазмой найдены в солнечном ветре звезды назначения и межзвездной среды. [62] [63]

В следующей таблице перечислены некоторые примеры концепций использования лучевой лазерной тяги, предложенные физиком Робертом Л. Форвардом : [64]

МиссияМощность лазераМасса автомобиляУскорениеДиаметр парусаМаксимальная скорость
(% скорости света)
1. Пролет - Альфа Центавра, 40 лет.
исходящий этап65 ГВт1 т0,036 г3.6 км11% @ 0,17 св. Лет
2. Свидание - Альфа Центавра, 41 год.
исходящий этап7200 ГВт785 т0,005 г100 км21% @ 4,29 св. Лет [ сомнительно - обсудить ]
стадия замедления26000 ГВт71 т0,2 г30 км21% @ 4,29 св. Лет
3. В команде - Эпсилон Эридани, 51 год (включая 5 лет изучения звездной системы).
исходящий этап75 000 000 ГВт78500 т0,3 г1000 км50% @ 0,4 св. Лет
стадия замедления21 500 000 ГВт7850 т0,3 г320 км50% @ 10,4 св. Лет
этап возврата710 000 ГВт785 т0,3 г100 км50% @ 10,4 св. Лет
стадия замедления60,000 ГВт785 т0,3 г100 км50% @ 0,4 св. Лет
Каталог межзвездных путешествий, чтобы использовать фотографические ассистенты для полной остановки [ править ]

Следующая таблица основана на работе Хеллера, Хиппке и Кервеллы. [65]

ИмяВремя в пути
(лет)		Расстояние
(ly)		Светимость
( L ☉ )
Сириус А68,908,5824.20
α Центавра A101,254,361,52
α Центавра B147,584,360,50
Процион А154,0611,446,94
Вега167,3925.0250,05
Альтаир176,6716,6910,70
Фомальгаут А221,3325,1316,67
Денебола325,5635,7814,66
Кастор А341,3550,9849,85
Эпсилон Эридиани363,3510,500,50
  • Последовательные помощи в α Cen A и B могут позволить время полета до 75 лет к обеим звездам.
  • LightSail имеет номинальное отношение массы к поверхности (σ ном ) 8,6 × 10 -4 г м -2 за номинальным графен классом парус.
  • Площадь светового паруса, около 10 5 м 2 = (316 м) 2
  • Скорость до 37300 км с -1 (12,5% с)

Предварительно ускоренное топливо [ править ]

Для того, чтобы время межзвездного путешествия было меньше, чем продолжительность человеческой жизни, требуется соотношение масс от 1000 до 1000000, даже для самых близких звезд. Этого можно добиться с помощью многоступенчатых транспортных средств в огромных масштабах. [48] ​​В качестве альтернативы, большие линейные ускорители могут подавать топливо в космические аппараты, приводимые в движение делением, без ограничений уравнения Ракеты . [66]

Теоретические концепции [ править ]

Путешествие быстрее света [ править ]

Художественное изображение гипотетического космического корабля с индукционным приводом из червоточины , основанное на бумаге Мигеля Алькубьерре о "варп-двигателе" 1994 года .
Основная статья: Быстрее света

Ученые и авторы постулировали несколько способов, с помощью которых можно было бы превзойти скорость света, но даже самые серьезные из них весьма умозрительны. [67]

Это также спорно быстрее, чем свет ли путешествия физически возможно, отчасти из - за причинные проблемы: двигаться быстрее , чем свет может, при определенных условиях, разрешение на поездку назад во время в контексте специальной теории относительности . [68] Предлагаемые механизмы для путешествий со скоростью, превышающей скорость света в рамках общей теории относительности, требуют существования экзотической материи [67], и неизвестно, может ли она быть произведена в достаточном количестве.

Alcubierre drive [ править ]
Основная статья: Алькубьерре драйв

В физике двигатель Алькубьерре основан на аргументе в рамках общей теории относительности и без введения кротовых нор , что можно изменить пространство-время таким образом, чтобы космический корабль мог путешествовать с произвольно большой скоростью за счет локального расширения. пространства-времени за космическим кораблем и противоположное сжатие перед ним. [69] Тем не менее, эта концепция требует, чтобы космический корабль включал в себя область экзотической материи или гипотетическую концепцию отрицательной массы . [69]

Искусственная черная дыра [ править ]
Основная статья: Звездолет Черная дыра

Теоретическая идея обеспечения межзвездных путешествий состоит в том, чтобы запустить космический корабль, создав искусственную черную дыру и используя параболический отражатель для отражения ее излучения Хокинга . Хотя космический корабль с черной дырой выходит за рамки современных технологических возможностей, он предлагает некоторые преимущества по сравнению с другими возможными методами. Чтобы черная дыра действовала как источник энергии и двигатель, также требуется способ преобразования излучения Хокинга в энергию и тягу. Один из возможных методов заключается в размещении отверстия в фокусе параболического отражателя, прикрепленного к кораблю, что создает прямую тягу. Немного более простой, но менее эффективный метод заключался бы в простом поглощении всего гамма-излучения, направляемого в носовую часть корабля, чтобы подтолкнуть его вперед и позволить остальным вылететь назад. [70] [71][72]

Червоточины [ править ]

Кротовые норы - это предположительные искажения в пространстве-времени, которые теоретики постулируют, могут соединить две произвольные точки во Вселенной через мост Эйнштейна – Розена . Неизвестно, возможны ли червоточины на практике. Хотя есть решения уравнения Эйнштейна общей теории относительности, которые допускают наличие кротовых нор, все известные в настоящее время решения включают некоторые предположения, например существование отрицательной массы , что может быть нефизичным. [73] Однако Cramer et al. утверждают, что такие червоточины могли быть созданы в ранней Вселенной, стабилизированные космическими струнами . [74] Общая теория кротовых нор обсуждается Виссером в книге.Лоренцианские червоточины . [75]

Проекты и исследования [ править ]

Звездолет Энцмана [ править ]

Основная статья: Звездолет Энцмана

Звездный корабль Энцмана, как подробно описал Дж. Гарри Стайн в октябрьском выпуске « Аналога» за 1973 год , был проектом будущего звездолета , основанным на идеях Роберта Дункана-Энцмана. Сам космический корабль, как предлагалось, использовал шар замороженного дейтерия массой 12 000 000 тонн для питания 12–24 термоядерных импульсных силовых установок. Космический корабль, который был вдвое длиннее Эмпайр-стейт-билдинг и собирался на орбите, был частью более крупного проекта, которому предшествовали межзвездные зонды и телескопические наблюдения за целевыми звездными системами. [76]

Проект Гиперион [ править ]

Проект Hyperion , один из проектов Icarus Interstellar , рассматривает различные вопросы осуществимости межзвездных путешествий с экипажем. [77] [78] [79] Его члены продолжают публиковать материалы о межзвездных путешествиях с экипажем в сотрудничестве с Инициативой межзвездных исследований . [27]

Исследования НАСА [ править ]

НАСА изучает межзвездные путешествия с момента своего создания, переводит важные документы на иностранные языки и проводит 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 Лаборатория реактивного движения совместно спонсировали "Семинар по продвинутой квантовой теории движения и теории относительности", чтобы "установить и использовать новые системы отсчета для размышлений о проблеме сверхсветовой (FTL)". [80]

Программа НАСА по физике прорывных двигателей (завершенная в 2003 финансовом году после 6-летнего исследования стоимостью 1,2 миллиона долларов, потому что «никаких прорывов не предвидится») [81] определила некоторые прорывы, которые необходимы для возможного межзвездного путешествия. [82]

Джеффри А. Лэндис из Исследовательского центра Гленна НАСА заявляет, что межзвездный парусный корабль с лазерным двигателем может быть запущен в течение 50 лет с использованием новых методов космических путешествий. «Я думаю, что в конечном итоге мы это сделаем, вопрос лишь в том, когда и кто», - сказал Ландис в интервью. Ракеты слишком медленные, чтобы отправлять людей в межзвездные миссии. Вместо этого он представляет себе межзвездный корабль с широкими парусами, движущийся с помощью лазерного света примерно до одной десятой скорости света. Такому кораблю потребуется около 43 лет, чтобы достичь Альфы Центавра, если он пройдет через систему без остановки. Замедление и остановка на Альфе Центавра может увеличить время полета до 100 лет, [83] тогда как путешествие без замедления поднимает вопрос о проведении достаточно точных и полезных наблюдений и измерений во время пролета.

100-летнее исследование звездолета [ править ]

100 Год Starship (100YSS) это имя общих усилий , которые будут, в течение следующего столетия, работа в направлении достижения межзвездных путешествий. Усилие также будет носить название 100YSS. Исследование 100 Year Starship - это проект, рассчитанный на один год, чтобы оценить характеристики и заложить основу для организации, которая может реализовать видение 100 Year Starship.

Гарольд ( «Сынок») Белый [84] из космического центра Джонсона НАСА является членом Icarus Interstellar , [85] некоммерческий фонд , чья миссия состоит в том, чтобы реализовать межзвездный полет до 2100 года В 2012 году заседании 100YSS, он сообщил , используя лазер , чтобы попытаться искривления пространства - времени на 1 часть в 10 миллионов с целью помочь сделать межзвездное путешествие возможно. [86]

Другой дизайн [ править ]

  • Проект Орион , межзвездный корабль с экипажем человека (1958–1968).
  • Проект «Дедал» , беспилотный межзвездный зонд (1973–1978).
  • Starwisp, межзвездный зонд без экипажа (1985). [87]
  • Проект " Лонгшот", межзвездный зонд без экипажа (1987–1988).
  • Starseed / Launcher , флот беспилотных межзвездных зондов (1996)
  • Проект Валькирия , межзвездный корабль с человеческим экипажем (2009)
  • Проект «Икар» , беспилотный межзвездный зонд (2009–2014 гг.).
  • Солнечной ныряльщик, беспилотный межзвездный зонд [88]
  • Проект Dragonfly , небольшой межзвездный зонд с лазерным двигателем (2013-2015).
  • Breakthrough Starshot , флот беспилотных межзвездных зондов, объявлен 12 апреля 2016 года. [89] [90] [91]

Некоммерческие организации [ править ]

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

  • Инициатива межзвездных исследований (Великобритания) [92]
  • 100-летний звездолет [93]
  • Икар Межзвездный [85]
  • Фонд Тау Зеро (США) [94]
  • Фонд четвертого тысячелетия (Бельгия) [95]
  • Кооператив космических разработок (Канада) [96]

Осуществимость [ править ]

Энергетические потребности очень затрудняют межзвездные путешествия. Сообщалось, что на конференции по совместному движению в 2008 году несколько экспертов высказали мнение, что маловероятно, что люди когда-либо будут исследовать за пределами Солнечной системы. [97] Брайс Н. Кассенти, доцент кафедры инженерии и науки Политехнического института Ренсселера, заявил, что для отправки зонда потребуется по крайней мере в 100 раз больше общей выработки энергии всего мира [в данный год]. до ближайшей звезды. [97]

Астрофизик Стен Оденвальд заявил, что основная проблема заключается в том, что благодаря интенсивным исследованиям тысяч обнаруженных экзопланет большинство ближайших пунктов назначения в пределах 50 световых лет не дают планет, похожих на Землю, в обитаемых зонах звезды. [98]Учитывая многомиллионные расходы на некоторые из предлагаемых технологий, путешественникам придется потратить до 200 лет, путешествуя со скоростью 20% от скорости света, чтобы добраться до наиболее известных мест. 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 смертельной. Перспектива совершить такое путешествие только для того, чтобы провести остаток жизни колонии в закрытой среде обитания и выйти на улицу в скафандре, может исключить многие предполагаемые цели из списка.

Движение со скоростью, близкой к скорости света, и столкновение даже с крошечным неподвижным объектом, например песчинкой, приведет к фатальным последствиям. Например, грамм вещества, движущегося со скоростью 90% от скорости света, содержит кинетическую энергию, соответствующую небольшой ядерной бомбе (около 30 кт в тротиловом эквиваленте).

Одним из основных препятствий является наличие достаточного количества бортовых запасных частей и средств для ремонта для такого длительного путешествия во времени при условии, что все другие соображения будут решены, без доступа ко всем ресурсам, доступным на Земле. [99]

Межзвездные миссии не во благо человека [ править ]

Согласно прогнозам, исследовательские высокоскоростные миссии к Альфе Центавра , запланированные в рамках инициативы Breakthrough Starshot , станут реальностью в 21 веке. [100] В качестве альтернативы можно спланировать медленные крейсерские миссии без экипажа, на выполнение которых уйдут тысячелетия. Эти зонды не принесут пользы человеку в том смысле, что нельзя предвидеть, будет ли кто-нибудь на Земле, заинтересованный в переданных назад научных данных. Примером может служить миссия Genesis [101], цель которой - принести одноклеточную жизнь в духе направленной панспермии на обитаемые, но в остальном бесплодные планеты. [102] Сравнительно медленные крейсерские зонды Genesis с типичной скоростью, что соответствует примерно , можно замедлить с помощью магнитного паруса . Следовательно, миссии без экипажа, не предназначенные для людей, были бы осуществимы. [103] Для биотической этики и их распространения на космос в качестве панбиотической этики человеческая цель состоит в том, чтобы защищать и распространять жизнь, а также использовать пространство для максимизации жизни.

Открытие планет, похожих на Землю [ править ]

В феврале 2017 года НАСА объявило, что его космический телескоп Спитцер обнаружил семь планет размером с Землю в системе TRAPPIST-1, вращающихся вокруг сверххолодной карликовой звезды в 40 световых годах от Солнечной системы. [104] Три из этих планет прочно расположены в обитаемой зоне, области вокруг родительской звезды, где на каменистой планете, скорее всего, будет жидкая вода. Открытие устанавливает новый рекорд по наибольшему количеству планет в обитаемых зонах, обнаруженных вокруг одной звезды за пределами Солнечной системы. На всех этих семи планетах может быть жидкая вода - ключ к жизни в том виде, в каком мы ее знаем - при правильных атмосферных условиях, но шансы наиболее высоки, если три находятся в обитаемой зоне.

См. Также [ править ]

  • Влияние космического полета на организм человека  - медицинские последствия космического полета
  • Угроза здоровью от космических лучей
  • Человеческий космический полет  - Космические путешествия людей
  • Межгалактическое путешествие
  • Межзвездная связь  - связь между планетными системами
  • Межзвездный объект
  • Список ближайших кандидатов на экзопланеты земного типа  - статья о списке в Википедии
  • Движение космического корабля  - метод, используемый для ускорения космического корабля
  • Загружен космонавт

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Молдин, Джон Х. (май 1992 г.). Перспективы межзвездных путешествий . Опубликовано Univelt для Американского астронавтического общества. Межзвездные путешествия.
  2. ^ "Межзвездное путешествие" . www.bis-space.com . Проверено 16 июня 2017 .
  3. Перейти ↑ Crawford, IA (2009). «Астрономические, астробиологические и планетарные исследования межзвездного космического полета». Журнал Британского межпланетного общества . 62 : 415–421. arXiv : 1008,4893 . Bibcode : 2009JBIS ... 62..415C .
  4. ↑ Заключение рабочего курса по исследованию космической солнечной энергии в Tennessee Valley Interstellar Workshop, проведенном Питером Гарретсоном и Робертом Кеннеди.
  5. ^ JPL.NASA.GOV. «Где вояджеры - НАСА Вояджер» . voyager.jpl.nasa.gov . Проверено 5 июля 2017 .
  6. ^ «Взгляд на масштабирование» . nasa.gov . Исследовательский центр Гленна НАСА. 2015-03-11.
  7. ^ Миллис, Марк Г. (2011). «Энергия, непрекращающееся устаревание и первые межзвездные миссии». arXiv : 1101.1066 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ Zirnstein, EJ (2013). «Моделирование эффекта комптона для измерений потока водорода: последствия для наблюдений IBEX-Hi и -Lo» . Астрофизический журнал . 778 (2): 112–127. Bibcode : 2013ApJ ... 778..112Z . DOI : 10,1088 / 0004-637x / 778/2/112 .
  9. ^ Внешняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы . Бадеску, Виорел, Закны, Крис. Чам, Швейцария. 2018-04-28. ISBN 9783319738451. OCLC  1033673323 .CS1 maint: другие ( ссылка )
  10. ^ а б в Кроуфорд, ИА (2011). «Проект Икар: обзор свойств местной межзвездной среды, имеющих отношение к космическим полетам 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 . 
  11. ^ Уэстовер, Шэйн (27 марта 2012). Активная радиационная защита с использованием высокотемпературных сверхпроводников (PDF) . Симпозиум NIAC.
  12. ↑ Гаррет, Генри (30 июля 2012 г.). «Туда и обратно: Руководство непрофессионала по сверхнадежности межзвездных миссий» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 8 мая 2014 года. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  13. ^ Гибсон, Дирк С. (2015). Наземные и внеземные космические опасности: опасности космического пространства, ракетные риски и последствия для здоровья космической среды . Издательство Bentham Science. п. 1. ISBN 978-1-60805-991-1.
  14. ^ a b Нападающий, Роберт Л. (1996). «Ad Astra!». Журнал Британского межпланетного общества . 49 (1): 23–32. Bibcode : 1996JBIS ... 49 ... 23F .
  15. ^ Кеннеди, Эндрю (июль 2006 г.). «Межзвездное путешествие: расчет ожидания и побудительная ловушка прогресса» . Журнал Британского межпланетного общества . 59 (7): 239–246. Bibcode : 2006JBIS ... 59..239K .
  16. ^ "Планета eps Eridani b" . exoplanet.eu . Проверено 15 января 2011 .
  17. ↑ Астрономы обнаружили ближайшую потенциально обитаемую планету . Yahoo News . 18 декабря 2015 года.
  18. ^ "Три планеты в обитаемой зоне близкой звезды" . eso.org .
  19. ^ Croswell, Кен (3 декабря 2012). "ScienceShot: Старые Vega, достаточно зрелые, чтобы питать жизнь" . sciencemag.org . Архивировано из оригинала 4 декабря 2012 года.
  20. ↑ Вояджер . Государственный университет Луизианы: Информационный центр ERIC. 1977. с. 12 . Проверено 26 октября 2015 .
  21. ^ a b «Проект Стрекоза: Случай для малых, лазерных, распределенных зондов» . Центаврианские мечты . Дата обращения 12 июня 2015 .
  22. ^ Ногради, Бьянка. «Мифы и реальность о межзвездных путешествиях» . Проверено 16 июня 2017 .
  23. ^ Дэниел Х. Уилсон. Возможно, близок к нам космический нано-космический корабль со скоростью, близкой к скорости света . msnbc.msn.com .
  24. ↑ Каку, Мичио. Физика невозможного . Якорные книги.
  25. ^ Хайн, AM "Как люди полетят к звездам?" . Проверено 12 апреля 2013 года .
  26. ^ Хайн, AM; и другие. (2012). «Мировые корабли: пересмотр архитектуры и технико-экономического обоснования» . Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 119–133. Bibcode : 2012JBIS ... 65..119H .
  27. ^ а б Хайн, AM; Smith, C .; Марин, Ф .; Стаац, К. (2020). «Мировые корабли: осуществимость и обоснование» . Acta Futura . 12 : 75–104. arXiv : 2005.04100 . DOI : 10.5281 / zenodo.3747333 . S2CID 218571111 . 
  28. ^ Бонд, А .; Мартин, AR (1984). «Мировые корабли - оценка технической осуществимости». Журнал Британского межпланетного общества . 37 : 254–266. Bibcode : 1984JBIS ... 37..254B .
  29. Перейти ↑ Frisbee, RH (2009). Пределы технологий межзвездных полетов на передовых рубежах науки о двигательных установках . Успехи в космонавтике и воздухоплавании.
  30. ^ Хайн, Андреас М. «Проект Гиперион: космический корабль с полым астероидом - распространение идеи» . Проверено 12 апреля 2013 года .
  31. ^ "Различные статьи о спячке". Журнал Британского межпланетного общества . 59 : 81–144. 2006 г.
  32. ^ Crowl, A .; Hunt, J .; Хайн, AM (2012). «Колонизация эмбриона в космосе для преодоления узкого места в межзвездном времени» . Журнал Британского межпланетного общества . 65 : 283–285. Bibcode : 2012JBIS ... 65..283C .
  33. ^ « „ Остров-Hopping“к звездам» . Центаврианские мечты . Дата обращения 12 июня 2015 .
  34. ^ Б с д е е Crawford, IA (1990). «Межзвездные путешествия: обзор для астрономов». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 31 : 377–400. Bibcode : 1990QJRAS..31..377C .
  35. ^ Паркинсон, Брэдфорд В .; Спилкер, Джеймс Дж. Мл .; Аксельрад, Пенина ; Энге, Пер (2014). 18.2.2.1 Расширение времени . Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN 978-1-56347-106-3. Проверено 27 октября 2015 года .
  36. ^ "Парадокс часов III" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2017 года . Проверено 31 августа 2014 . Тейлор, Эдвин Ф .; Уиллер, Джон Арчибальд (1966). «Глава 1 Упражнение 51» . Физика пространства-времени . WH Freeman, Сан-Франциско. С.  97–98 . ISBN 978-0-7167-0336-5.
  37. Перейти ↑ Crowell, Benjamin (2011), Light and Matter Section 4.3
  38. ^ Yagasaki, Kazuyuki (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 . 
  39. ↑ Orth, CD (16 мая 2003 г.). "VISTA - Транспортное средство для межпланетного космического транспорта, работающее на термоядерном синтезе с инерционным удержанием" (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  40. ^ Кларк, Артур С. (1951). Исследование космоса . Нью-Йорк: Харпер.
  41. ↑ Рассвет новой эры: революционный ионный двигатель, доставивший космический корабль на Цереру
  42. ^ Проект Дедал: Двигательная установка Часть 1; Теоретические соображения и расчеты. 2. ОБЗОР УЛУЧШЕННЫХ СИСТЕМ ДВИЖЕНИЯ , заархивировано из оригинала 28.06.2013.
  43. ↑ General Dynamics Corp. (январь 1964 г.). «Краткий сводный отчет по исследованию ядерно-импульсных транспортных средств (General Dynamics Corp.)» (PDF) . Национальная служба технической информации Министерства торговли США.
  44. ^ Фримен Дж. Дайсон (октябрь 1968 г.). «Межзвездный транспорт». Физика сегодня . 21 (10): 41. Полномочный код : 1968PhT .... 21j..41D . DOI : 10.1063 / 1.3034534 .
  45. ^ Космос Карла Сагана
  46. ^ Ленард, Роджер X .; Эндрюс, Дана Г. (июнь 2007 г.). «Использование Mini-Mag Orion и сверхпроводящих катушек для краткосрочного межзвездного транспорта» (PDF) . Acta Astronautica . 61 (1–6): 450–458. Bibcode : 2007AcAau..61..450L . DOI : 10.1016 / j.actaastro.2007.01.052 .
  47. ^ Фридвардт Винтерберг (2010). Высвобождение термоядерной энергии при инерционном удержании . World Scientific. ISBN 978-981-4295-91-8.
  48. ^ а б Д.Ф. Спенсер; Л.Д. Яффе (1963). «Возможность межзвездного путешествия» . Astronautica Acta . 9 : 49–58.
  49. ^ PDF CR Williams et al., 'Realizing "2001: A Space Odyssey": Piloted Spherical Torus Nuclear Fusion Propulsion', 2001, 52 страницы, NASA Glenn Research Center
  50. ^ "Хранение антивещества - ЦЕРН" . home.web.cern.ch .
  51. ^ «АЛЬФА хранит атомы антиматерии более четверти часа - и все еще считает - лаборатория Беркли» . 5 июня 2011 г.
  52. ^ Винтерберг, Ф. (21 августа 2012 г.). "Гигээлектронвольтный гамма-лазерный ракетный двигатель на веществе-антивеществе". Acta Astronautica . 81 (1): 34–39. Bibcode : 2012AcAau..81 ... 34W . DOI : 10.1016 / j.actaastro.2012.07.001 .
  53. ↑ Лэндис, Джеффри А. (29 августа 1994 г.). Межзвездный зонд с лазерным питанием . Конференция по практическому межзвездному полету роботов. Нью-Йоркский университет, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Архивировано из оригинального 2 -го октября 2013 года .
  54. ^ А. Болонкин (2005). Запуск и полет неракетного космоса . Эльзевир. ISBN 978-0-08-044731-5 
  55. ^ «Команда НАСА заявляет, что« невозможно »работает с космическим двигателем - узнайте факты» . National Geographic News . 2016-11-21 . Проверено 12 ноября 2019 .
  56. ^ «Роджер ШОЙЕР - EM Space Drive - Статьи и Патенты» . rexresearch.com . Проверено 12 ноября 2019 .
  57. ^ Макрей, Майк. «Последний тест« Невозможного »ЭМ-привода показал, что он не работает» . ScienceAlert . Проверено 12 ноября 2019 .
  58. ^ Старр, Мишель. «Инженер НАСА утверждает, что концепция« винтового двигателя »может достичь 99% скорости света без топлива» . ScienceAlert . Проверено 12 ноября 2019 .
  59. ^ Вперед, RL (1984). «Межзвездное путешествие туда и обратно с использованием лазерных световых парусов». J Космический аппарат . 21 (2): 187–195. Bibcode : 1984JSpRo..21..187F . DOI : 10.2514 / 3.8632 .
  60. ^ «Альфа Центавра: наша первая цель для межзвездных зондов» - через go.galegroup.com.
  61. ^ Делберт, Кэролайн (2020-12-09). «Радикальный космический корабль, который может отправить людей на обитаемую экзопланету» . Популярная механика . Проверено 12 декабря 2020 .
  62. ^ Эндрюс, Дана G .; Зубрин, Роберт М. (1990). «Магнитные паруса и межзвездные путешествия» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 43 : 265–272. Архивировано из оригинального (PDF) 12 октября 2014 года . Проверено 8 октября 2014 .
  63. ^ Зубрин, Роберт; Мартин, Эндрю (1999-08-11). "Исследование магнитного паруса NIAC" (PDF) . Проверено 8 октября 2014 .
  64. ^ Лэндис, Джеффри А. (2003). "Окончательное исследование: обзор концепций движения для межзвездного полета". В Ёдзи Кондо; Фредерик Брювайлер; Джон Х. Мур, Чарльз Шеффилд (ред.). Межзвездные путешествия и космические корабли разных поколений . Книги Апогея. п. 52. ISBN 978-1-896522-99-9.
  65. ^ Хеллер, Рене; Хиппке, Майкл; Кервелла, Пьер (2017). «Оптимизированные траектории к ближайшим звездам с использованием легких высокоскоростных фотонных парусов». Астрономический журнал . 154 (3): 115. arXiv : 1704.03871 . Bibcode : 2017AJ .... 154..115H . DOI : 10,3847 / 1538-3881 / aa813f . S2CID 119070263 . 
  66. ^ Роджер X. Ленард; Рональд Дж. Липински (2000). «Межзвездные миссии сближения с использованием силовых установок деления». Материалы конференции AIP . 504 : 1544–1555. Bibcode : 2000AIPC..504.1544L . DOI : 10.1063 / 1.1290979 .
  67. ^ a b Кроуфорд, Ян А. (1995). «Некоторые мысли о последствиях межзвездных путешествий на сверхсветовых скоростях». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 36 : 205–218. Bibcode : 1995QJRAS..36..205C .
  68. ^ Файнберг, Г. (1967). «Возможность частиц быстрее света». Физический обзор . 159 (5): 1089–1105. Bibcode : 1967PhRv..159.1089F . DOI : 10.1103 / Physrev.159.1089 .
  69. ^ a b Алькубьерре, Мигель (1994). «Варп-двигатель: 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 .  
  70. ^ "Возможны ли космические корабли с черной дырой?" , Луи Крейн, Шон Уэстморленд, 2009
  71. ^ Чаун, Marcus (25 ноября 2009). «Темная сила: великие замыслы для межзвездных путешествий» . Новый ученый (2736). (требуется подписка)
  72. ^ Двигатель черной дыры, который может привести в действие космические корабли . Тим Баррибо, 4 ноября 2009 г.
  73. ^ «Идеи, основанные на том, чего мы хотели бы достичь: транспортировка через червоточину» . Исследовательский центр Гленна НАСА.
  74. ^ Джон Г. Крамер; Роберт Л. Форвард; Майкл С. Моррис; Мэтт Виссер; Грегори Бенфорд; Джеффри А. Лэндис (15 марта 1995 г.). «Природные червоточины как гравитационные линзы». Physical Review D . 51 (3117): 3117–3120. arXiv : тел. / 9409051 . Bibcode : 1995PhRvD..51.3117C . DOI : 10.1103 / PhysRevD.51.3117 . PMID 10018782 . S2CID 42837620 .  
  75. Перейти ↑ Visser, M. (1995). Лоренцианские червоточины: от Эйнштейна до Хокинга . AIP Press, Вудбери, штат Нью-Йорк. ISBN 978-1-56396-394-0.
  76. ^ Gilster, Павел (1 апреля 2007). «Заметка о звездолете Энцмана» . Центаврианские мечты .
  77. ^ "Icarus Interstellar - Project Hyperion" . Проверено 13 апреля 2013 года .
  78. ^ Хайн, Андреас; и другие. «Мировые корабли - пересмотр архитектуры и технико-экономического обоснования» . Проверено 7 февраля 2013 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  79. Перейти ↑ Smith, Cameron M (2014). «Оценка генетически жизнеспособной популяции для межзвездных путешествий из нескольких поколений: обзор и данные для проекта Hyperion». Acta Astronautica . 97 : 16–29. Bibcode : 2014AcAau..97 ... 16S . DOI : 10.1016 / j.actaastro.2013.12.013 .
  80. ^ Беннетт, Гэри; Нападающий Роберт; Фрисби, Роберт (10 июля 1995 г.). «Отчет о семинаре НАСА / Лаборатории реактивного движения по продвинутой квантовой теории движителей и теории относительности» . 31-я совместная конференция и выставка по двигательным установкам . Американский институт аэронавтики и астронавтики. DOI : 10.2514 / 6.1995-2599 . Проверено 8 сентября 2020 .
  81. ^ http://www.grc.nasa.gov/WWW/bpp Проект «Прорыв в физике движения» в Исследовательском центре Гленна НАСА, 19 ноября 2008 г.
  82. ^ http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/warp.html Warp Drive, когда? Breakthrough Technologies 26 января 2009 г.
  83. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2009-03-27 . Проверено 3 апреля 2009 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )Малик, Тарик, «Секс и общество на первых звездолетах». Вторник науки, Space.com, 19 марта 2002 г.
  84. ^ "Доктор Гарольд" Сонни "Белый - Icarus Interstellar" . icarusinterstellar.org . Архивировано из оригинала на 1 июня 2015 года . Дата обращения 12 июня 2015 .
  85. ^ a b «Icarus Interstellar - некоммерческий фонд, посвященный достижению межзвездного полета к 2100 году» . icarusinterstellar.org . Дата обращения 12 июня 2015 .
  86. ^ Московиц, Клара (17 сентября 2012). «Варп-двигатель может быть более осуществимым, чем предполагалось, - говорят ученые» . space.com .
  87. ↑ Forward, RL (май – июнь 1985 г.). «Звездный огонь - сверхлегкий межзвездный зонд». Журнал космических аппаратов и ракет . 22 (3): 345–350. Bibcode : 1985JSpRo..22..345F . DOI : 10.2514 / 3.25754 .
  88. ^ Бенфорд, Джеймс; Бенфорд, Грегори (2003). «Ближайшие полеты с использованием лучевого паруса: Космос-1 и Sun-Diver» (PDF) . Лучевая энергия движения . Физический факультет Калифорнийского университета в Ирвине. 664 : 358. Bibcode : 2003AIPC..664..358B . DOI : 10.1063 / 1.1582124 . Архивировано из оригинального (PDF) 24.10.2014.
  89. ^ "Прорыв Starshot" . Прорывные инициативы . 12 апреля 2016 . Проверено 12 апреля 2016 .
  90. ^ Старшот - Концепция .
  91. ^ «Инициативы прорыва» . breakthroughinitiatives.org .
  92. ^ Webpole Bt. «Инициатива межзвездных исследований» . i4is.org . Дата обращения 12 июня 2015 .
  93. ^ «Карта» . 100yss.org .
  94. ^ https://tauzero.aero
  95. ^ "Дом" . 4thmillenniumfoundation.org . Дата обращения 12 июня 2015 .
  96. ^ "Space Habitat Cooperative" . Дата обращения 12 июня 2015 .
  97. ↑ a b О'Нил, Ян (19 августа 2008 г.). «Межзвездные путешествия могут остаться в научной фантастике» . Вселенная сегодня .
  98. Рианна Оденвальд, Стен (2 апреля 2015 г.). «Межзвездное путешествие: куда мы должны отправиться?» . Блог Huffington Post .
  99. ^ https://www.scientificamerican.com/article/interstellar-travel-as-delusional-fantasy-excerpt/
  100. ^ Кулкарни, Нирадж; Любин, Филипп; Чжан, Цичэн (2017). «Релятивистский космический аппарат, приводимый в движение направленной энергией». Астрономический журнал . 155 (4): 155. arXiv : 1710.10732 . Bibcode : 2018AJ .... 155..155K . DOI : 10.3847 / 1538-3881 / aaafd2 . S2CID 62839612 . 
  101. ↑ Гро, Клавдий (5 сентября 2016 г.). «Развивающиеся экосферы на временно пригодных для жизни 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 . 
  102. ↑ Как начать жизнь в другом месте нашей Галактики , Атлантика, 25 августа 2017 года.
  103. ^ Следует ли нам сеять жизнь в космосе с помощью кораблей с лазерным приводом? , New Scientist, 11-13-17.
  104. ^ "Пресс-релиз НАСА 22 февраля 2017" .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кроуфорд, Ян А. (1990). «Межзвездные путешествия: обзор для астрономов». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 31 : 377–400. Bibcode : 1990QJRAS..31..377C .
  • Хайн AM (сентябрь 2012 г.). «Оценка технологических, социальных и политических прогнозов на следующие 100-300 лет и их значение для межзвездной миссии» . Журнал Британского межпланетного общества . 33 (9/10): 330–340. Bibcode : 2012JBIS ... 65..330H .
  • Лонг, Кельвин (2012). Движение в глубоком космосе: дорожная карта к межзвездному полету . Springer. ISBN 978-1-4614-0606-8.
  • Маллов, Юджин (1989). Справочник по звездному полету . ISBN компании John Wiley & Sons, Inc. 978-0-471-61912-3.
  • Оденвальд, Стен (2015). Межзвездное путешествие: Руководство астронома . ISBN 978-1-5120-5627-3.
  • Вудворд, Джеймс (2013). Создание звездолетов и звездных ворот: наука о межзвездном транспорте и абсурдно доброкачественных червоточинах . Springer. ISBN 978-1-4614-5622-3.
  • Зубрин, Роберт (1999). Выход в космос: создание космической цивилизации . Tarcher / Putnam. ISBN 978-1-58542-036-0.

Внешние ссылки [ править ]

  • Леонард Дэвид - Достижение межзвездного полета (2003) - MSNBC (веб-страница MSNBC)
  • Программа НАСА по физике прорывных двигателей (веб-страница НАСА)
  • Библиография Interstellar Flight (список источников)
  • DARPA обращается за помощью к межзвездному кораблю
  • Как построить звездолет - и почему мы должны думать об этом сейчас (статья из The Conversation , 2016)