Filhos e filhas do planeta azul
Suba, perturbando as estrelas da paz.
O caminho para o espaço interestelar foi estabelecido
Para satélites, foguetes, estações científicas.
Um cara russo estava voando em um foguete, Eu vi toda a terra de cima.
Gagarin foi o primeiro no espaço.
Como você vai ficar?
Em 1973, um grupo de trabalho da Sociedade Interplanetária Britânica começou a projetar a aparência de uma espaçonave interestelar capaz de viajar 6 anos-luz em modo não tripulado e conduzir uma breve exploração das proximidades da Estrela de Barnard.
A diferença fundamental entre o projeto britânico e as obras de ficção científica eram as condições originais do design: em seu trabalho, os cientistas britânicos confiaram exclusivamente em tecnologias da vida real ou em tecnologias de um futuro próximo, cujo aparecimento iminente está fora de dúvida. Fantástica "antigravidade", "teletransporte" desconhecido e "motores superluminais" foram descartados como ideias exóticas e notoriamente impossíveis.
De acordo com os termos do projeto, os desenvolvedores tiveram que abandonar até mesmo o então popular "motor de fóton". Apesar da possibilidade teórica da existência de uma reação de aniquilação de uma substância, mesmo os físicos mais ousados que regularmente experimentam os canabinóides alucinógenos não conseguem explicar como colocar em prática o armazenamento da "antimatéria" e como coletar a energia liberada.
O projeto recebeu o nome simbólico de "Dédalo" - em homenagem ao herói homônimo do mito grego, que conseguiu voar sobre o mar, em contraste com Ícaro, que voou muito alto.
A espaçonave interestelar automática Daedalus tinha um projeto de dois estágios.
O significado do projeto Daedalus:
Prova da possibilidade de criação pela humanidade de uma espaçonave não tripulada para o estudo dos sistemas estelares mais próximos do sol.
Lado técnico do projeto:
Investigação da trajetória de voo do sistema estelar de Barnard (uma anã vermelha do tipo espectral M5V a uma distância de 5, 91 anos-luz, uma das mais próximas do Sol e, ao mesmo tempo, a "mais rápida" das estrelas em o céu da terra. O componente perpendicular da velocidade da estrela à direção de visão do observador terrestre é de 90 km / s, o que, juntamente com uma distância relativamente "próxima", transforma "Flying Barnard" em um verdadeiro "cometa"). A escolha do alvo foi ditada pela teoria da existência de um sistema planetário na estrela de Barnard (a teoria foi posteriormente refutada). Em nosso tempo, o "alvo de referência" é a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri (distância 4, 22 anos-luz).
Movendo a estrela de Barnard nos céus terrestres
Condições do projeto:
Nave espacial não tripulada. Apenas tecnologias realistas do futuro próximo. O tempo máximo de voo até a estrela é de 49 anos! De acordo com os termos do Projeto Daedalus, aqueles que criaram a nave interestelar deveriam ter sido capazes de descobrir os resultados da missão durante sua vida. Em outras palavras, para alcançar a Estrela de Barnard em 49 anos, a espaçonave precisaria de uma velocidade de cruzeiro da ordem de 0,1 vezes a velocidade da luz.
Dados iniciais:
Cientistas britânicos tiveram um "conjunto" bastante impressionante de todas as conquistas modernas da civilização humana: tecnologia nuclear, reação termonuclear não controlada, lasers, física de plasma, lançamentos espaciais tripulados em órbita próxima à Terra,tecnologias de união e execução de trabalhos de montagem de objetos de grande porte no espaço sideral, sistemas de comunicação espacial de longo alcance, microeletrônica, automação e engenharia de precisão. Isso é suficiente para "tocar sua mão" nas estrelas?
Não muito longe daqui - uma parada de táxi
Transbordando de bons sonhos e orgulho pelas conquistas da Mente Humana, o leitor já corre para comprar uma passagem em um navio interestelar. Infelizmente, sua alegria é prematura. O universo preparou sua terrível resposta às tentativas patéticas dos humanos de alcançar as estrelas mais próximas.
Se você reduzir o tamanho de uma estrela como o Sol ao tamanho de uma bola de tênis, todo o sistema solar caberá no Quadrado Vermelho. As dimensões da Terra, neste caso, geralmente serão reduzidas ao tamanho de um grão de areia.
Ao mesmo tempo, a "bola de tênis" mais próxima (Proxima Centauri) estará no meio da Alexanderplatz em Berlim, e um pouco mais distante a estrela de Barnard - em Piccadilly Circus em Londres!
Posição da Voyager 1 em 8 de fevereiro de 2012. Distância 17 horas-luz do sol.
As distâncias monstruosas lançam dúvidas sobre a própria ideia de viagem interestelar. A estação não tripulada Voyager 1, lançada em 1977, levou 35 anos para cruzar o sistema solar (a sonda foi além em 25 de agosto de 2012 - naquele dia os últimos ecos do "vento solar" derreteram atrás da popa da estação, enquanto o radiação galáctica de intensidade). Demorou 35 anos para voar "Praça Vermelha". Quanto tempo levará para a Voyager voar “de Moscou a Londres”?
Ao nosso redor estão quatrilhões de quilômetros de abismo negro - temos a chance de voar para a estrela mais próxima em pelo menos meio século terrestre?
Vou mandar um navio para você …
Ninguém duvidava de que o Dédalo teria dimensões monstruosas - apenas a "carga útil" poderia atingir centenas de toneladas. Além de instrumentos astrofísicos comparativamente leves, detectores e câmeras de televisão, um compartimento bastante grande para controlar os sistemas da nave, um centro de computação e, mais importante, um sistema de comunicação com a Terra é necessário a bordo da nave.
Radiotelescópios modernos têm uma sensibilidade tremenda: o transmissor da Voyager 1, localizado a uma distância de 124 unidades astronômicas (124 vezes mais longe da Terra ao Sol), tem uma potência de apenas 23 watts - menos do que uma lâmpada em sua geladeira. Surpreendentemente, isso acabou sendo o suficiente para garantir uma comunicação ininterrupta com o dispositivo a uma distância de 18,5 bilhões de quilômetros! (um pré-requisito - a posição da Voyager no espaço é conhecida com uma precisão de 200 metros)
A estrela de Barnard está a 5,96 anos-luz do Sol - 3.000 vezes mais distante que a Voyager. Obviamente, neste caso, um interceptor de 23 watts não pode ser dispensado - a distância incrível e o erro significativo na determinação da posição da nave no espaço exigirão uma potência de radiação de centenas de quilowatts. Com todos os requisitos decorrentes para as dimensões da antena.
Cientistas britânicos nomearam um número muito definido: a carga útil da espaçonave Daedalus (a massa do compartimento de controle, instrumentos científicos e sistema de comunicação) será de cerca de 450 toneladas. Para efeito de comparação, a massa da Estação Espacial Internacional até agora excedeu 417 toneladas.
A carga útil necessária da nave estelar está dentro de limites realistas. Além disso, dado o progresso da microeletrônica e da tecnologia espacial nos últimos 40 anos, esse número pode diminuir ligeiramente.
Motor e combustível. O extremo consumo de energia das viagens interestelares está se tornando uma barreira importante para essas expedições.
Os cientistas britânicos aderiram a uma lógica simples: qual dos métodos conhecidos de obtenção de energia é o mais produtivo? A resposta é óbvia - fusão termonuclear. Somos capazes de criar um "reator termonuclear" estável hoje? Infelizmente, não, todas as tentativas de criar um "núcleo termonuclear controlado" terminam em fracasso. Saída? Teremos que usar uma reação explosiva. A nave espacial "Daedalus" se transforma em "explodir" com um motor de foguete termonuclear pulsado.
O princípio de operação em teoria é simples: “alvos” de uma mistura congelada de deutério e hélio-3 são alimentados na câmara de trabalho. O alvo é aquecido por um pulso de lasers - segue-se uma pequena explosão termonuclear - e, voilà, a liberação de energia para acelerar a nave!
O cálculo mostrou que, para a aceleração efetiva do Dédalo, seria necessário produzir 250 explosões por segundo - portanto, os alvos deveriam ser alimentados na câmara de combustão de um motor termonuclear pulsado a uma velocidade de 10 km / s!
Isso é pura fantasia - na realidade, não há uma única amostra viável de um motor termonuclear pulsado. Além disso, as características únicas do motor e os altos requisitos para sua confiabilidade (o motor de uma nave deve operar continuamente por 4 anos) transformam a conversa sobre a nave em uma história sem sentido.
Por outro lado, não há um único elemento no projeto de um motor termonuclear pulsado que não tenha sido testado na prática - solenóides supercondutores, lasers de alta potência, canhões de elétrons … tudo isso há muito tempo é dominado pela indústria e é frequentemente trazido para a produção em massa. Temos uma teoria bem desenvolvida e ricos desenvolvimentos práticos no campo da física do plasma - é apenas uma questão de criar um motor pulsado baseado nesses sistemas.
A massa estimada da estrutura da espaçonave (motor, tanques, treliças de suporte) é de 6.170 toneladas, excluindo o combustível. Basicamente, a figura parece realista. Sem décimos de grau e zeros incontáveis. Para entregar tal quantidade de estruturas metálicas à órbita terrestre, seriam necessários "apenas" 44 lançamentos do poderoso foguete Saturn-5 (carga útil de 140 toneladas com peso de lançamento de 3.000 toneladas).
Veículo de lançamento superpesado H-1, peso de lançamento 2735 … 2950 toneladas
Até agora, esses números se encaixam teoricamente nas capacidades da indústria moderna, embora tenham exigido algum desenvolvimento de tecnologias modernas. É hora de fazer a pergunta principal: qual é a massa necessária de combustível para acelerar a nave a 0,1 da velocidade da luz? A resposta parece assustadora e, ao mesmo tempo, encorajadora - 50.000 toneladas de combustível nuclear. Apesar da aparente improbabilidade deste número, é "apenas" metade do deslocamento do porta-aviões nuclear americano. Outra coisa é que a cosmonáutica moderna ainda não está pronta para trabalhar com estruturas tão volumosas.
Mas o problema principal era diferente: o principal componente do combustível de um motor termonuclear pulsado é o raro e caro isótopo Hélio-3. O volume de produção atual de hélio-3 não ultrapassa 500 kg por ano. Ao mesmo tempo, 30.000 toneladas dessa substância específica precisarão ser despejadas nos tanques Daedalus.
Os comentários são supérfluos - não existe essa quantidade de hélio-3 na Terra. "Cientistas britânicos" (desta vez você pode merecidamente pegar a expressão entre aspas) sugeriram construir "Daedalus" na órbita de Júpiter e reabastecê-lo lá, extraindo combustível da camada superior de nuvens do planeta gigante.
Futurismo puro multiplicado pelo absurdo.
Apesar do quadro geral decepcionante, o projeto Daedalus mostrou que o conhecimento científico existente é suficiente para enviar uma expedição às estrelas mais próximas. O problema está na escala de trabalho - temos amostras de trabalho de "Tokamaks", eletroímãs supercondutores, criostatos e vasos Dewar em condições ideais de laboratório, mas não temos absolutamente nenhuma ideia de como suas cópias hipertrofiadas pesando centenas de toneladas irão funcionar. Como garantir o funcionamento contínuo destas fantásticas estruturas durante muitos anos - tudo isto nas duras condições do espaço sideral, sem qualquer possibilidade de reparação e manutenção pelo homem.
Enquanto trabalhavam no surgimento da nave "Daedalus", os cientistas enfrentaram muitos problemas menores, mas não menos importantes. Além das já mencionadas dúvidas sobre a confiabilidade do motor termonuclear pulsado, os criadores da espaçonave interestelar enfrentaram o problema de equilibrar a nave gigante, sua correta aceleração e orientação no espaço. Também houve momentos positivos - ao longo dos 40 anos que se passaram desde o início dos trabalhos no projeto Daedalus, o problema com o complexo de computação digital a bordo do navio foi resolvido com sucesso. O progresso colossal na microeletrônica, nanotecnologia, o surgimento de substâncias com características únicas - tudo isso simplificou significativamente as condições para a criação de uma nave estelar. Além disso, o problema de comunicação no espaço profundo foi resolvido com sucesso.
Mas até agora nenhuma solução foi encontrada para o problema clássico - a segurança de uma expedição interestelar. A uma velocidade de 0,1 da velocidade da luz, qualquer partícula de poeira se torna um obstáculo perigoso para o navio, e um minúsculo meteorito do tamanho de um pen drive pode ser o fim de toda a expedição. Em outras palavras, o navio tem todas as chances de ser queimado antes de atingir seu alvo. A teoria propõe duas soluções: a primeira "linha de defesa" - uma nuvem protetora de micropartículas mantida por um campo magnético cem quilômetros à frente do curso do navio. A segunda "linha de defesa" é um escudo de metal, cerâmica ou composto para refletir fragmentos de meteoritos em decomposição. Se tudo está mais ou menos claro sobre o desenho do escudo, então mesmo os ganhadores do Prêmio Nobel de Física não sabem como implementar na prática uma "nuvem protetora de micropartículas" a uma distância considerável da nave. É claro que com a ajuda de um campo magnético, mas aqui está como exatamente …
… O navio está navegando em um vazio gelado. Já se passaram 50 anos desde que ele deixou o sistema solar e uma longa jornada se estende atrás da "Daedalus" por seis anos-luz. O perigoso cinturão de Kuiper e a misteriosa nuvem de Oort foram cruzados com segurança, instrumentos frágeis resistiram aos fluxos de raios galácticos e ao frio cruel do espaço aberto … O encontro planejado logo com o sistema estelar de Barnard … mas o que esta chance encontro no meio do oceano estelar sem fim promete o mensageiro da Terra distante? Novos perigos da colisão com grandes meteoritos? Campos magnéticos e cinturões de radiação mortais nas proximidades de "Barnard em execução"? Explosões inesperadas de protruberans? O tempo dirá … "Daedalus" em dois dias passará pela estrela e desaparecerá para sempre na vastidão do Cosmos.
Daedalus versus o Empire State Building de 102 andares
O Empire State Building, um marco importante no horizonte de Nova York. Altura sem pináculo 381 m, altura com pináculo 441 metros
Dédalo contra o veículo de lançamento superpesado Saturno V
Saturno V na plataforma de lançamento
