أبناء وبنات الكوكب الأزرق
حلق إلى أعلى ، مزعجًا نجوم السلام.
تم إنشاء الطريق إلى الفضاء بين النجوم
للأقمار الصناعية والصواريخ والمحطات العلمية.
كان رجل روسي يطير في صاروخ ،
رأيت الأرض كلها من فوق.
كان جاجارين هو الأول من نوعه في الفضاء.
كيف ستكون؟
في عام 1973 ، بدأت مجموعة عمل تابعة لجمعية الكواكب البريطانية بتصميم مظهر مركبة فضائية بين النجوم قادرة على السفر لمدة 6 سنوات ضوئية في وضع غير مأهول وإجراء استكشاف قصير للمنطقة المجاورة لنجم بارنارد.
كان الاختلاف الأساسي بين المشروع البريطاني وأعمال الخيال العلمي هو شروط التصميم الأصلية: في عملهم ، اعتمد العلماء البريطانيون حصريًا على تقنيات الحياة الواقعية أو تقنيات المستقبل القريب ، والتي لا شك في أن ظهورها الوشيك أمر لا شك فيه. تم رفض "مكافحة الجاذبية" الرائعة ، و "النقل عن بعد" غير المعروف و "المحركات فائقة اللمعان" باعتبارها أفكارًا غريبة ومن المعروف أنها مستحيلة.
وفقًا لشروط المشروع ، كان على المطورين التخلي حتى عن "محرك الفوتون" المشهور في ذلك الوقت. على الرغم من الاحتمال النظري لوجود تفاعل إبادة مادة ، فإن حتى الفيزيائيين الأكثر جرأة الذين يختبرون بانتظام مع الهلوسة القنب غير قادرين على شرح كيفية وضع تخزين "المادة المضادة" موضع التنفيذ وكيفية جمع الطاقة المنبعثة.
حصل المشروع على الاسم الرمزي "Daedalus" - تكريما للبطل الذي يحمل اسم الأسطورة اليونانية ، والذي تمكن من التحليق فوق البحر ، على عكس إيكاروس ، الذي طار عاليا جدا.
كان لمركبة Daedalus الأوتوماتيكية بين النجوم تصميم على مرحلتين.
معنى مشروع ديدالوس:
دليل على إمكانية إنشاء البشرية لمركبة فضائية غير مأهولة لدراسة الأنظمة النجمية الأقرب إلى الشمس.
الجانب الفني للمشروع:
التحقيق من مسار الطيران في نظام النجوم بارنارد (قزم أحمر من النوع الطيفي M5V على مسافة 5 ، 91 سنة ضوئية ، وهو أحد الأقرب إلى الشمس ، وفي الوقت نفسه ، "أسرع" النجوم في سماء الأرض: إن المكون العمودي لسرعة النجم على اتجاه رؤية مراقب الأرض هو 90 كم / ث ، والذي يقترن بمسافة "قريبة" نسبيًا يحول "فلاينج بارنارد" إلى "مذنب" حقيقي). تم اختيار الهدف من خلال نظرية وجود نظام كوكبي في نجم بارنارد (تم دحض النظرية لاحقًا). في عصرنا ، "الهدف المرجعي" هو أقرب نجم إلى الشمس ، Proxima Centauri (المسافة 4 ، 22 سنة ضوئية).
تتحرك نجمة بارنارد في سماء الأرض
شروط المشروع:
سفينة فضاء بدون طيار. فقط التقنيات الواقعية في المستقبل القريب. أقصى مدة طيران إلى النجم هي 49 عامًا! وفقًا لشروط مشروع Daedalus ، كان من المفترض أن يتمكن أولئك الذين أنشأوا السفينة البينجمية من معرفة نتائج المهمة خلال حياتهم. بعبارة أخرى ، للوصول إلى Barnard's Star في 49 عامًا ، ستحتاج سفينة الفضاء إلى سرعة إبحار تصل إلى 0.1 ضعف سرعة الضوء.
البيانات الأولية:
كان لدى العلماء البريطانيين "مجموعة" رائعة إلى حد ما من جميع الإنجازات الحديثة للحضارة البشرية: التكنولوجيا النووية ، والتفاعل النووي الحراري غير المنضبط ، والليزر ، وفيزياء البلازما ، وعمليات الإطلاق الفضائية المأهولة في مدار قريب من الأرض ،تقنيات الانضمام وتنفيذ أعمال التجميع للأجسام كبيرة الحجم في الفضاء الخارجي ، وأنظمة الاتصالات الفضائية بعيدة المدى ، والإلكترونيات الدقيقة ، والأتمتة والهندسة الدقيقة. هل هذا يكفي "لتلمس يدك" بالنجوم؟
ليس بعيدًا عن هنا - محطة واحدة لسيارات الأجرة
يفيض القارئ بالأحلام الجميلة والفخر بإنجازات العقل البشري ، وهو يركض بالفعل لشراء تذكرة على متن سفينة بين النجوم. للأسف ، فرحه سابق لأوانه. أعد الكون استجابته المرعبة لمحاولات البشر المثيرة للشفقة للوصول إلى أقرب النجوم.
إذا قمت بتقليص حجم نجم مثل الشمس إلى حجم كرة التنس ، فإن النظام الشمسي بأكمله سيكون مناسبًا للمربع الأحمر. سيتم تقليص أبعاد الأرض ، في هذه الحالة ، بشكل عام إلى حجم حبة الرمل.
في نفس الوقت ، ستقع أقرب "كرة تنس" (Proxima Centauri) في منتصف ميدان Alexanderplatz في برلين ، ونجم Barnard الأبعد قليلاً - في ميدان Piccadilly في لندن!
موقع فوييجر 1 في 8 فبراير 2012. المسافة 17 ساعة ضوئية من الشمس.
ألقت المسافات البشعة بظلال من الشك على فكرة السفر بين النجوم. استغرقت محطة فوييجر 1 غير المأهولة ، التي تم إطلاقها في عام 1977 ، 35 عامًا لعبور النظام الشمسي (تجاوز المسبار في 25 أغسطس 2012 - في ذلك اليوم ذابت آخر أصداء "للرياح الشمسية" خلف مؤخرة المحطة ، في حين أن كثافة الإشعاع المجري). استغرق الأمر 35 عاما للطيران "الميدان الأحمر". ما المدة التي تستغرقها فوييجر للطيران "من موسكو إلى لندن"؟
حولنا كوادريليون كيلومتر من الهاوية السوداء - هل لدينا فرصة للطيران إلى أقرب نجم في نصف قرن على الأقل من الأرض؟
سأرسل لك سفينة …
لم يشك أحد في أن Dedalus سيكون لها أبعاد وحشية - فقط "الحمولة" يمكن أن تصل إلى مئات الأطنان. بالإضافة إلى الأدوات الفيزيائية الفلكية الخفيفة نسبيًا ، وأجهزة الكشف وكاميرات التلفزيون ، هناك حاجة إلى مقصورة كبيرة للتحكم في أنظمة السفينة ، ومركز حوسبة ، والأهم من ذلك ، نظام اتصال مع الأرض على متن السفينة.
تتمتع التلسكوبات الراديوية الحديثة بحساسية هائلة: جهاز الإرسال الخاص بـ Voyager 1 ، الموجود على مسافة 124 وحدة فلكية (124 مرة أبعد من الأرض إلى الشمس) ، لديه قوة 23 واط فقط - أقل من مصباح كهربائي في ثلاجتك. والمثير للدهشة أن هذا اتضح أنه كافٍ لضمان اتصال غير منقطع بالجهاز على مسافة 18.5 مليار كيلومتر! (شرط أساسي - موضع فوييجر في الفضاء معروف بدقة 200 متر)
تقع نجمة بارنارد على بعد 5.96 سنة ضوئية من الشمس - وهي تبعد 3000 مرة عن فوييجر. من الواضح ، في هذه الحالة ، أنه لا يمكن الاستغناء عن معترض 23 واط - المسافة المذهلة والخطأ الكبير في تحديد موقع المركبة الفضائية في الفضاء سيتطلبان قوة إشعاعية تبلغ مئات الكيلوواط. مع كل ما يترتب على ذلك من متطلبات أبعاد الهوائي.
حدد العلماء البريطانيون رقمًا محددًا للغاية: ستبلغ حمولة المركبة الفضائية ديدالوس (كتلة حجرة التحكم والأدوات العلمية ونظام الاتصالات) حوالي 450 طنًا. للمقارنة ، تجاوزت كتلة محطة الفضاء الدولية حتى الآن 417 طنًا.
الحمولة المطلوبة للمركبة الفضائية ضمن حدود واقعية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للتقدم في الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا الفضاء على مدار الأربعين عامًا الماضية ، فقد ينخفض هذا الرقم قليلاً.
المحرك والوقود. أصبح الاستهلاك المفرط للطاقة للسفر بين النجوم عائقًا رئيسيًا لمثل هذه الرحلات الاستكشافية.
تمسك العلماء البريطانيون بمنطق بسيط: أي من الطرق المعروفة للحصول على الطاقة هي الأكثر إنتاجية؟ الجواب واضح - الاندماج النووي الحراري.هل نحن قادرون على إنشاء "مفاعل نووي حراري" مستقر اليوم؟ للأسف ، لا ، كل المحاولات لإنشاء "قلب نووي حراري مضبوط" تنتهي بالفشل. انتاج؟ سيتعين علينا استخدام رد فعل متفجر. سفينة الفضاء "ديدالوس" تتحول إلى "تنفجر" بمحرك صاروخ نووي حراري نابض.
مبدأ العملية من الناحية النظرية بسيط: يتم إدخال "أهداف" من خليط متجمد من الديوتيريوم والهيليوم -3 إلى غرفة العمل. يتم تسخين الهدف بواسطة نبضة من الليزر - يتبعه انفجار نووي حراري صغير - وفويلا ، إطلاق الطاقة لتسريع السفينة!
أظهر الحساب أنه من أجل التسريع الفعال لـ Daedalus ، سيكون من الضروري إنتاج 250 انفجارًا في الثانية - لذلك ، يجب إدخال الأهداف في غرفة الاحتراق لمحرك نووي حراري نابض بسرعة 10 كم / ثانية!
هذا محض خيال - في الواقع لا توجد عينة عملية واحدة لمحرك نووي حراري نابض. علاوة على ذلك ، فإن الخصائص الفريدة للمحرك والمتطلبات العالية لموثوقيته (يجب أن يعمل محرك المركبة الفضائية بشكل مستمر لمدة 4 سنوات) تحول الحديث حول المركبة الفضائية إلى قصة لا معنى لها.
من ناحية أخرى ، لا يوجد عنصر واحد في تصميم محرك نووي حراري نابض لم يتم اختباره عمليًا - ملفات لولبية فائقة التوصيل ، وأشعة ليزر عالية الطاقة ، ومدافع إلكترونية … غالبًا ما يتم جلبه إلى الإنتاج الضخم. لدينا نظرية متطورة وتطورات عملية غنية في مجال فيزياء البلازما - إنها مجرد مسألة إنشاء محرك نابض يعتمد على هذه الأنظمة.
الكتلة المقدرة لهيكل المركبة الفضائية (المحرك ، الخزانات ، الجمالونات الداعمة) هي 6170 طنًا باستثناء الوقود. في الأساس ، يبدو الشكل واقعيًا. لا أعشار الدرجات وعدد لا يحصى من الأصفار. لإيصال مثل هذه الكمية من الهياكل المعدنية إلى مدار أرضي منخفض ، سوف يتطلب الأمر 44 عملية إطلاق "فقط" لصاروخ Saturn-5 العظيم (حمولة 140 طنًا بوزن إطلاق يبلغ 3000 طن).
مركبة الإطلاق فائقة الثقل H-1 ، وزن الإطلاق 2735 … 2950 طنًا
حتى الآن ، تتناسب هذه الأرقام من الناحية النظرية مع قدرات الصناعة الحديثة ، على الرغم من أنها تتطلب بعض تطوير التقنيات الحديثة. حان الوقت لطرح السؤال الرئيسي: ما هي كتلة الوقود المطلوبة لتسريع المركبة الفضائية إلى 0 ، 1 سرعة الضوء؟ تبدو الإجابة مخيفة وفي نفس الوقت مشجعة - 50000 طن من الوقود النووي. على الرغم من أن هذا الرقم يبدو غير محتمل ، إلا أنه "فقط" نصف إزاحة حاملة الطائرات النووية الأمريكية. شيء آخر هو أن رواد الفضاء الحديثين ليسوا مستعدين بعد للعمل مع مثل هذه الهياكل الضخمة.
لكن المشكلة الرئيسية كانت مختلفة: المكون الرئيسي لوقود محرك نووي حراري نابض هو نظير هيليوم 3 النادر والمكلف. لا يتجاوز حجم الإنتاج الحالي للهيليوم 3 500 كجم سنويًا. في الوقت نفسه ، سيتعين صب 30000 طن من هذه المادة المحددة في خزانات ديدالوس.
التعليقات غير ضرورية - لا توجد مثل هذه الكمية من الهليوم 3 على الأرض. اقترح "علماء بريطانيون" (هذه المرة يمكنك أخذ التعبير بجدارة بين علامتي اقتباس) بناء "ديدالوس" في مدار كوكب المشتري وتزويده بالوقود هناك ، واستخراج الوقود من الطبقة السحابية العليا للكوكب العملاق.
المستقبل الخالص مضروب في العبثية.
على الرغم من الصورة المخيبة للآمال بشكل عام ، أظهر مشروع ديدالوس أن المعرفة العلمية الحالية كافية لإرسال رحلة استكشافية إلى أقرب النجوم. تكمن المشكلة في حجم العمل - لدينا عينات عملية من "Tokamaks" ، والمغناطيسات الكهربائية فائقة التوصيل ، وأجهزة التبريد ، وأوعية ديوار في ظروف معملية مثالية ، ولكن ليس لدينا أي فكرة على الإطلاق عن كيفية عمل نسخها الضخمة التي تزن مئات الأطنان.كيفية ضمان التشغيل المستمر لهذه الهياكل الرائعة لسنوات عديدة - كل هذا في الظروف القاسية للفضاء الخارجي ، دون أي إمكانية للإصلاح والصيانة من قبل البشر.
أثناء العمل على مظهر المركبة الفضائية "ديدالوس" ، واجه العلماء العديد من المشاكل الصغيرة ، ولكن ليس أقل أهمية. بالإضافة إلى الشكوك التي سبق ذكرها حول موثوقية المحرك النووي الحراري النبضي ، واجه مبتكرو المركبة الفضائية البينجمية مشكلة موازنة السفينة العملاقة وتسارعها الصحيح واتجاهها في الفضاء. كانت هناك أيضًا لحظات إيجابية - على مدار الأربعين عامًا التي مرت منذ بدء العمل في مشروع Daedalus ، تم حل مشكلة مجمع الحوسبة الرقمية على متن السفينة بنجاح. التقدم الهائل في الإلكترونيات الدقيقة ، وتكنولوجيا النانو ، وظهور مواد ذات خصائص فريدة - كل هذا ساهم بشكل كبير في تبسيط شروط إنشاء مركبة فضائية. أيضًا ، تم حل مشكلة الاتصال في الفضاء السحيق بنجاح.
ولكن حتى الآن لم يتم العثور على حل للمشكلة الكلاسيكية - سلامة الرحلات الاستكشافية بين النجوم. عند سرعة 0 ، 1 من سرعة الضوء ، تصبح أي ذرة من الغبار عقبة خطيرة للسفينة ، ويمكن أن يكون نيزك صغير بحجم محرك أقراص فلاش نهاية الرحلة الاستكشافية بأكملها. وبعبارة أخرى ، فإن كل فرصة للسفينة أن تحترق قبل أن تصل إلى هدفها. تقترح النظرية حلين: أول "خط دفاع" - سحابة واقية من الجسيمات الدقيقة يحتفظ بها مجال مغناطيسي قبل مائة كيلومتر من مسار السفينة. أما "خط الدفاع" الثاني فهو عبارة عن درع معدني أو خزفي أو مركب ليعكس شظايا من النيازك المتعفنة. إذا كان كل شيء واضحًا إلى حد ما حول تصميم الدرع ، فعندئذٍ حتى الحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء لا يعرفون كيفية تنفيذ "سحابة واقية من الجسيمات الدقيقة" عمليًا على مسافة كبيرة من السفينة. من الواضح أنه بمساعدة مجال مغناطيسي ، ولكن إليك كيف بالضبط …
… السفينة تبحر في فراغ جليدي. لقد مرت 50 عامًا منذ أن ترك النظام الشمسي ورحلة طويلة تمتد خلف "ديدالوس" لست سنوات ضوئية. تم عبور حزام كايبر الخطير وسحابة أورت الغامضة بأمان ، وقد صمدت الأدوات الهشة في وجه تيارات أشعة المجرة والبرد القاسي في الفضاء المفتوح … الموعد المخطط له قريبًا مع نظام نجوم بارنارد … لكن ما فائدة هذه الفرصة اجتماع في وسط المحيط النجمي الذي لا نهاية له وعد رسول الأرض البعيدة؟ مخاطر جديدة من الاصطدام بالنيازك الكبيرة؟ المجالات المغناطيسية والأحزمة الإشعاعية القاتلة في محيط "بارنارد الجري"؟ انفجارات غير متوقعة من protruberans؟ سيخبر الوقت … "ديدالوس" في غضون يومين سوف يندفع متجاوزًا النجم ويختفي إلى الأبد في اتساع الكون.
ديدالوس مقابل مبنى إمباير ستيت المكون من 102 طابق
مبنى إمباير ستيت ، معلم رئيسي في أفق نيويورك. الارتفاع بدون برج 381 م ، الارتفاع مع برج 441 متر
Daedalus مقابل مركبة الإطلاق الثقيلة للغاية Saturn V
Saturn V على منصة الإطلاق
