حيث تموت الرياح الشمسية في المؤخرة والخلود يقف بجانبنا.. ماذا ينتظر أولئك الذين تمكنوا من اختراق الغلاف الشمسي ولمس ضوء النجوم البعيدة؟ الوهج الشبحي لجزيئات حزام كويبر. عقود من الطيران دون إمكانية استبدال الوحدات الفاشلة. محاولات للاتصال بالأرض من مسافة 200 وحدة فلكية.
هل سيكون من الممكن مع التقنيات الحديثة أن تتخذ مثل هذه الحدود البعيدة؟ هل تطير إلى حيث تأتي إشارات الراديو بتأخير يوم واحد؟ حتى الضوء يفسح المجال لمسافة كبيرة ، لكن العقل البشري يمضي قدمًا.
القفز في وضح النهار
30 مليار كيلومتر. 70 عامًا من الطيران باستخدام المراحل العليا الحالية بمحركات تعمل بالوقود السائل. المحطات الحديثة بين الكواكب ليست مصممة لمثل هذه الرحلات الاستكشافية. بعد ثلاثة إلى أربعة عقود ، تموت بطارية النظائر المشعة. إن إمدادات الهيدرازين في محركات التوجيه AMC آخذة في النفاد. تم قطع الاتصال ، ويذوب المسبار ، الذي نام إلى الأبد ، في مساحة لا نهاية لها.
حتى الآن ، تمكنت البشرية من بناء ست "سفن فضائية" تجاوزت السرعة الكونية الثالثة وتركت النظام الشمسي إلى الأبد.
ها هي أسماء الأبطال.
المحطات الآلية بين الكواكب من سلسلة بايونير المرقمة 10 و 11. وتم إطلاقها في 1972-1973. وصل "الرواد" إلى منطقة الكواكب الخارجية ، ونقلوا صورًا وبيانات علمية من جوار كوكب المشتري وزحل إلى الأرض لأول مرة. بعد أن قاموا بمناورة في مجال الجاذبية للكواكب العملاقة ، غادروا منطقة الكسوف إلى الأبد ودخلوا في معركة غير متكافئة مع المكان والزمان.
انقطع الاتصال بـ Pioneer 11 في عام 1995 ، عندما كان بالفعل بعيدًا عن مدار بلوتو. حتى الآن ، ابتعد المسبار عن الشمس بمقدار 90 وحدة فلكية. وتستمر في طريقها نحو كوكبة الدرع.
استمر التوأم لمدة ثلاثين عامًا بالضبط في الفضاء الخارجي: تم نقل أحدث البيانات العلمية من بايونير 10 إلى الأرض في عام 2002. وفقًا للحسابات ، في عام 2012 كان يجب أن يكون عند 100 AU. من الشمس. يطير مسبار نائم إلى الأبد مع لوحة ذهبية على متنه نحو Alpha Taurus. الوقت المقدر للوصول 2،000،000 م.
الأبطال القادمون هم المشاركون في مهمة Voyager المذهلة ، وهي أكبر رحلة استكشافية على الإطلاق على متن رحلات بين الكواكب. ضرب مسباران الطريق في عام 1977 على أمل زيارة المناطق المجاورة لجميع الكواكب الخارجية. انتهت مهمة Voyager الرئيسية بانتصار كامل: درس المسبار كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وحلقاتهم و 48 قمراً صناعياً للكواكب العملاقة من مسار الطيران. في لحظة عبور الطبقة السحابية العليا لنبتون ، بعد 12 عامًا من الطيران و 4 مليارات كيلومتر من المسافة المقطوعة ، كان انحراف فوييجر 2 عن المسار المحسوب 200 مترًا مذهلاً!
اليوم ، بعد 37 عامًا من إطلاقهم ، يواصلون رحلتهم في المحيط بين النجوم ، مبتعدة عن الأرض على مسافة 107 و 130 وحدة فلكية. تأخر إشارة الراديو من لوحة Voyager 1 هي 17 ساعة و 36 دقيقة. تبلغ قوة المرسل 26 واط فقط ، لكن إشاراته ما زالت تصل إلى الأرض.
تبلغ سعة ذاكرة كمبيوتر Voyager الموجود على متن الطائرة 100 مرة أقل من سعة ذاكرة مشغل mp3 الحديث. تواصل المعدات القديمة الفريدة عملها ، من خلال زوابع العواصف الكهرومغناطيسية وعقود من العمل في الفضاء المفتوح. هناك عدة لترات من الهيدرازين الثمين متبقية في الخزانات ، ولا تزال طاقة مولد النظائر المشعة تصل إلى 270 واط.بالفعل خارج مدار نبتون ، تمكن مبرمجو ناسا من "إعادة تحميل" كمبيوتر Voyager الموجود على متن الطائرة: الآن بيانات المسبار مشفرة برمز Reed-Solomon مزدوج آمن للغاية (من الغريب ، أثناء إطلاق Voyagers ، لم يكن مثل هذا الرمز بعد تم استخدامه في الممارسة). بحلول بداية القرن الجديد ، تحولت المجسات إلى مجموعة احتياطية من محركات التحكم في الموقف (كانت المجموعة الرئيسية قد أجرت 353 ألف تصحيح بحلول ذلك الوقت) ، ولكن كل يوم يصعب على مستشعر الشمس العثور على ضوءه الخافت مقابل خلفية آلاف النجوم الساطعة. هناك تهديد بفقدان التوجه وفقدان التواصل مع الأرض.
في صيف عام 2012 ، سجلت معدات Voyager 1 انخفاضًا حادًا في شدة الجسيمات المشحونة للرياح الشمسية - عبر المسبار حدود النظام الشمسي ، وخرج من الغلاف الجوي للشمس. الآن يتم تشويه إشارات المسبار بواسطة صوت جديد لم يُسجل من قبل - بلازما الوسط بين النجوم.
للسنة التاسعة الآن ، تطفو المحطة الأوتوماتيكية "نيو هورايزونز" ، التي انطلقت في يناير 2006 ، على سطح الفضاء ، وهدف المهمة هو بلوتو ، الذي لا نعرف شيئًا عن مظهره تقريبًا. الوقت المقدر للوصول إلى الوجهة - 14 يوليو 2015. تسع سنوات ونصف من الطيران - وثلاثة أيام فقط للتعرف عن كثب على الكوكب الأبعد.
غادرت نيو هورايزونز المدار القريب من الأرض بأعلى سرعة بين جميع المركبات الفضائية - 16 ، 26 كم / ثانية بالنسبة للأرض أو 45 كم / ثانية بالنسبة للشمس ، مما جعل نيو هورايزونز تلقائيًا مركبة فضائية.
من المتوقع أنه بعد مرور بلوتو ، سيواصل المسبار عمله في الفضاء المفتوح حتى منتصف العقد المقبل ، بعد أن تقاعد بحلول ذلك الوقت من الشمس بمقدار 50-55 AU. ترجع مدة المهمة الأقصر مقارنةً بـ Voyagers إلى قصر مدة تشغيل "بطارية" النظائر المشعة - بحلول صيف 2015 ، سيكون إطلاق طاقة RTGs 174 واط فقط.
خلف "نيوهورايزونز" بقليل ، يطير جسم رائع آخر - مرحلة عليا تعمل بالوقود الصلب من ATK STAR-48B. المرحلة الثالثة من مركبة الإطلاق Atlas-5 ، التي أوصلت مسبار New Horizons إلى مسار مغادرته إلى بلوتو ، اكتسبت أيضًا سرعة مركزية الشمس وستترك الآن بالتأكيد حدود النظام الشمسي. سويًا معها ، لنفس السبب ، سوف يطير وزنان متوازنان إلى النجوم. المرحلة الثانية (المرحلة العليا "Centaurus") بقيت في مدار حول الشمس مع فترة مدارية تبلغ 2.83 سنة.
وفقًا للحسابات ، في أكتوبر 2015 ، سيمر STAR-48B 200 مليون كيلومتر من بلوتو ، ثم يختفي إلى الأبد في أعماق الفضاء.
سوف تغفو السفن وسيخسر الوقت معناها. في مئات الآلاف ، وربما ملايين السنين ، ستصل كل هذه الأجسام التي من صنع الإنسان إلى النجوم. لكن العلماء مهتمون بإمكانية إنشاء مركبة فضائية عملية قادرة على الاستمرار في العمل في الفضاء بين النجوم لفترة طويلة من الزمن ، والابتعاد عن الشمس على مسافة مئات الوحدات الفلكية.
مشروع TAU
TAU (ألف وحدة فلكية). مفهوم عام 1987 ، الذي تضمن إرسال محطة آلية على مسافة 1/60 سنة ضوئية من الشمس. وقت السفر المقدر 50 سنة. الغرض من الرحلة الاستكشافية: بناء أداة تحديد المدى الفخمة بأساس 1000 وحدة فلكية ، وقياس عالي الدقة للمسافات إلى النجوم ، بما في ذلك تلك الموجودة خارج مجرتنا. المهام الثانوية: دراسة منطقة الغلاف الشمسي ، حل مشكلة الاتصالات الفضائية بعيدة المدى ، التحقق من افتراضات نظرية النسبية.
مصدر الطاقة للمسبار هو مفاعل نووي صغير الحجم بطاقة حرارية 1 ميغاواط. محرك أيون بعمر خدمة 10 سنوات. انطلق مؤلفو مشروع TAU حصريًا من التقنيات الموجودة في ذلك الوقت.
حاليًا ، المشروع الأكثر تفصيلاً وجدوى للرحلات الاستكشافية بين النجوم هو المستكشف المبتكر بين النجوم. مسبار صغير الحجم يحمل 35 كجم من المعدات العلمية على متنه ومجهز بثلاث مجموعات RTG ونظام اتصالات فضائي قادر على توفير اتصال مستقر مع الأرض من مسافة 200 AU.
التسارع باستخدام مسرع الصواريخ التقليدي على الوقود الكيميائي ، مناورة الجاذبية بالقرب من المشتري ودوافع الأيونات ، حيث يكون سائل العمل هو الزينون. كل هذه التقنيات الثلاثة موجودة ومثبتة جيدًا في الممارسة.
زحف المحرك الأيوني لمسبار Deep Space-1
يتطلب المحرك الأيوني شيئين: سائل عامل (غاز) وعدة كيلووات من الكهرباء. نظرًا للاستهلاك الضئيل لوسط العمل ، يمكن للمحرك الأيوني أن يعمل بشكل مستمر لمدة عشر سنوات. للأسف ، فإن توجهه أيضًا ضئيل - أعشار نيوتن. هذا غير كافٍ تمامًا للإطلاق من سطح الأرض ، ولكن في حالة انعدام الجاذبية ، نظرًا للتشغيل المستمر طويل المدى والنبضات النوعية العالية ، فإن مثل هذا المحرك قادر على تسريع المسبار إلى سرعات عالية.
في مهمة المستكشف المبتكر بين النجوم ، باستخدام ثلاث طرق تسريع ، يأمل العلماء في تسريع المسبار إلى سرعة 35-40 كم / ثانية (أكثر من 4 وحدات فلكية في السنة). هذا مرتفع للغاية وفقًا لمعايير رواد الفضاء الحديثين (فوييجر 1 لديها سجل 17 كم / ثانية) ، ولكن من الممكن جدًا في الممارسة العملية باستخدام محركات الدفع الكهربائية الحديثة ومولدات الطاقة عالية السعة للنظائر المشعة.
أجرى متخصصو ناسا الأبحاث في إطار برنامج Innovtive Interstellar Explorer من قبل متخصصين في وكالة ناسا منذ عام 2003. في البداية ، كان من المفترض أن يتم إطلاق المسبار في عام 2014 والوصول إلى هدفه (نقل 200 AU من الشمس) في عام 2044.
للأسف ، ضاعت أقرب نافذة انطلاق. برنامج المسبار بين النجوم ليس برنامجًا ذا أولوية لناسا (على عكس مركبات المريخ الأكثر واقعية والمحطات بين الكواكب والتلسكوب الفضائي Webb قيد الإنشاء).
تتكرر الظروف المواتية لإطلاق مسبار بين النجوم كل 12 عامًا (بسبب الحاجة إلى إجراء مناورة في مجال جاذبية المشتري). في المرة القادمة ستفتح "النافذة" في عام 2026 ، لكن هذا بعيد كل البعد عن حقيقة أن هذه الفرصة ستُستخدم للغرض المقصود منها. ربما سيتم تحديد شيء ما بحلول عام 2038 ، ولكن من المحتمل أن يكون مفهوم المستكشف المبتكر بين النجوم قد عفا عليه الزمن إلى ما لا نهاية بحلول ذلك الوقت.
يعمل المهندسون بالفعل على مسرعات البلازما الكهروحرارية (VASIMR) والمحركات الديناميكية المغناطيسية والبلازما ومحرك هول. هذه الاختلافات في محرك الصاروخ الكهربائي لها أيضًا دفعة محددة عالية ، يمكن مقارنتها بالدقات. عفريت. الدافعات الأيونية ، لكنها قادرة على تطوير قوة دفع أكبر بترتيب من حيث الحجم - أي تسريع السفينة إلى السرعات المحددة في وقت أقصر.
