Synowie i córki niebieskiej planety
Wznieś się w górę, niepokojąc gwiazdy pokoju.
Droga do przestrzeni międzygwiezdnej została wytyczona
Do satelitów, rakiet, stacji naukowych.
Rosjanin leciał rakietą, Widziałem całą ziemię z góry.
Gagarin był pierwszym w kosmosie.
Jak będziesz?
W 1973 roku grupa robocza Brytyjskiego Towarzystwa Międzyplanetarnego zaczęła projektować wygląd międzygwiezdnego statku kosmicznego zdolnego do podróży 6 lat świetlnych w trybie bezzałogowym i przeprowadzenia krótkiej eksploracji sąsiedztwa Gwiazdy Barnarda.
Zasadniczą różnicą między projektem brytyjskim a dziełami science fiction były pierwotne warunki projektowe: w swojej pracy brytyjscy naukowcy opierali się wyłącznie na technologiach rzeczywistych lub technologiach niedalekiej przyszłości, których rychłe pojawienie się nie budzi wątpliwości. Fantastyczna „antygrawitacja”, nieznana „teleportacja” i „silniki nadświetlne” zostały odrzucone jako egzotyczne i notorycznie niemożliwe pomysły.
Zgodnie z warunkami projektu twórcy musieli zrezygnować nawet z popularnego wówczas „silnika fotonowego”. Pomimo teoretycznej możliwości zaistnienia reakcji anihilacji substancji, nawet najodważniejsi fizycy, którzy regularnie eksperymentują z halucynogennymi kannabinoidami, nie są w stanie wyjaśnić, jak w praktyce zastosować magazynowanie „antymaterii” i jak zbierać uwalnianą energię.
Projekt otrzymał symboliczną nazwę „Daedalus” – na cześć tytułowego bohatera greckiego mitu, któremu udało się przelecieć nad morzem, w przeciwieństwie do Ikara, który latał zbyt wysoko.
Automatyczny międzygwiezdny statek kosmiczny Daedalus miał konstrukcję dwustopniową.
Znaczenie projektu Dedal:
Dowód na możliwość stworzenia przez ludzkość bezzałogowego statku kosmicznego do badania układów gwiezdnych najbliższych Słońcu.
Techniczna strona projektu:
Badanie trajektorii przelotu przez układ gwiazd Barnarda (czerwony karzeł typu widmowego M5V w odległości 5,91 lat świetlnych, jeden z najbliższych Słońcu i jednocześnie „najszybszy” z gwiazd w ziemskiego nieba Składowa prostopadła prędkości gwiazdy do kierunku patrzenia ziemskiego obserwatora wynosi 90 km/s, co w połączeniu ze stosunkowo „bliską” odległością zamienia „Latającego Barnarda” w prawdziwą „kometę”). Wybór celu był podyktowany teorią istnienia układu planetarnego na gwieździe Barnarda (teoria ta została później obalona). W naszych czasach „celem odniesienia” jest najbliższa Słońcu gwiazda, Proxima Centauri (odległość 4, 22 lata świetlne).
Poruszająca się gwiazda Barnarda na ziemskim niebie
Warunki projektu:
Bezzałogowy statek kosmiczny. Tylko realistyczne technologie niedalekiej przyszłości. Maksymalny czas lotu do gwiazdy to 49 lat! Zgodnie z warunkami Projektu Dedal ci, którzy stworzyli statek międzygwiezdny, powinni byli być w stanie poznać wyniki misji za życia. Innymi słowy, aby dotrzeć do Gwiazdy Barnarda w ciągu 49 lat, statek kosmiczny potrzebowałby prędkości przelotowej rzędu 0,1 razy większej od prędkości światła.
Wstępne dane:
Brytyjscy naukowcy dysponowali dość imponującym „zestawem” wszystkich współczesnych osiągnięć cywilizacji ludzkiej: technologii jądrowej, niekontrolowanej reakcji termojądrowej, laserów, fizyki plazmy, załogowych lotów kosmicznych na orbitę ziemską,technologie łączenia i prowadzenia prac montażowych obiektów wielkogabarytowych w przestrzeni kosmicznej, systemy komunikacji kosmicznej dalekiego zasięgu, mikroelektronika, automatyka i inżynieria precyzyjna. Czy to wystarczy, aby „dotknąć dłonią” gwiazd?
Niedaleko stąd - jeden postój taksówek?
Przepełniony słodkimi snami i dumą z osiągnięć Ludzkiego Umysłu czytelnik już biegnie po bilet na międzygwiezdny statek. Niestety, jego radość jest przedwczesna. Wszechświat przygotował swoją przerażającą odpowiedź na żałosne próby ludzi dotarcia do najbliższych gwiazd.
Jeśli zmniejszysz rozmiar gwiazdy takiej jak Słońce do rozmiaru piłki tenisowej, cały Układ Słoneczny zmieści się w Placu Czerwonym. Wymiary Ziemi w tym przypadku zostaną na ogół zredukowane do wielkości ziarenka piasku.
W tym samym czasie najbliższa „piłka tenisowa” (Proxima Centauri) będzie leżała na środku berlińskiego Alexanderplatz, a nieco bardziej odległa gwiazda Barnarda – na Piccadilly Circus w Londynie!
Pozycja Voyagera 1 w dniu 8 lutego 2012 r. Odległość 17 godzin świetlnych od Słońca.
Potworne odległości poddają w wątpliwość samą ideę podróży międzygwiezdnych. Bezzałogowa stacja Voyager 1, wystrzelona w 1977 roku, potrzebowała 35 lat na przejście przez Układ Słoneczny (sonda wyszła poza niego 25 sierpnia 2012 r. - tego dnia za rufą stacji stopiły ostatnie echa „wiatra słonecznego”, a intensywność promieniowania galaktycznego). Latanie „Placu Czerwonego” zajęło 35 lat. Jak długo zajmie Voyagerowi przelot „z Moskwy do Londynu”?
Wokół nas biliardy kilometrów czarnej otchłani – czy za pół wieku mamy szansę polecieć do najbliższej gwiazdy?
Wyślę po ciebie statek…
Nikt nie wątpił, że Dedal będzie miał monstrualne wymiary - tylko „ładowność” może osiągnąć setki ton. Oprócz stosunkowo lekkich instrumentów astrofizycznych, detektorów i kamer telewizyjnych, na pokładzie statku potrzebny jest dość duży przedział do sterowania systemami statku, centrum obliczeniowe i, co najważniejsze, system komunikacji z Ziemią.
Nowoczesne radioteleskopy mają ogromną czułość: nadajnik Voyagera 1, znajdujący się w odległości 124 jednostek astronomicznych (124 razy dalej od Ziemi do Słońca), ma moc zaledwie 23 watów - mniej niż żarówka w lodówce. O dziwo okazało się to wystarczające do zapewnienia nieprzerwanej komunikacji z urządzeniem na odległość 18,5 miliarda kilometrów! (warunek wstępny - pozycja Voyagera w kosmosie znana jest z dokładnością do 200 metrów)
Gwiazda Barnarda znajduje się 5,96 lat świetlnych od Słońca - 3000 razy dalej niż Voyager. Oczywiście w tym przypadku nie można zrezygnować z 23-watowego przechwytywacza - niesamowita odległość i znaczny błąd w określaniu pozycji statku kosmicznego w kosmosie będą wymagały mocy promieniowania setek kilowatów. Ze wszystkimi wynikającymi z tego wymaganiami dotyczącymi wymiarów anteny.
Brytyjscy naukowcy podali bardzo konkretną liczbę: ładowność statku kosmicznego Dedal (masa przedziału kontrolnego, instrumentów naukowych i systemu łączności) wyniesie około 450 ton. Dla porównania, dotychczasowa masa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przekroczyła 417 ton.
Wymagana ładowność statku kosmicznego mieści się w realistycznych granicach. Ponadto, biorąc pod uwagę postęp w mikroelektronice i technologii kosmicznej w ciągu ostatnich 40 lat, liczba ta może się nieznacznie zmniejszyć.
Silnik i paliwo. Ekstremalne zużycie energii podczas podróży międzygwiezdnych staje się kluczową barierą dla takich wypraw.
Brytyjscy naukowcy trzymali się prostej logiki: która ze znanych metod pozyskiwania energii jest najbardziej produktywna? Odpowiedź jest oczywista - fuzja termojądrowa. Czy jesteśmy dziś w stanie stworzyć stabilny „reaktor termojądrowy”? Niestety nie, wszystkie próby stworzenia „kontrolowanego rdzenia termojądrowego” kończą się niepowodzeniem. Wyjście? Będziemy musieli użyć reakcji wybuchowej. Statek kosmiczny „Daedalus” zamienia się w „wybuch” z pulsacyjnym silnikiem rakietowym termojądrowym.
Zasada działania w teorii jest prosta: „cele” z zamrożonej mieszaniny deuteru i helu-3 są podawane do komory roboczej. Cel jest podgrzewany przez impuls laserów - następuje niewielka eksplozja termojądrowa - i voila, uwalniana jest energia, która przyspiesza statek!
Obliczenia wykazały, że dla skutecznego przyspieszenia Dedala konieczne byłoby wytworzenie 250 eksplozji na sekundę - dlatego cele muszą być wprowadzane do komory spalania pulsacyjnego silnika termojądrowego z prędkością 10 km / s!
To czysta fantazja - w rzeczywistości nie ma ani jednej działającej próbki pulsacyjnego silnika termojądrowego. Co więcej, unikalne cechy silnika i wysokie wymagania dotyczące jego niezawodności (silnik statku musi pracować nieprzerwanie przez 4 lata) sprawiają, że rozmowa o statku kosmicznym staje się bezsensowna.
Z drugiej strony w konstrukcji pulsacyjnego silnika termojądrowego nie ma ani jednego elementu, który nie został przetestowany w praktyce - nadprzewodnikowe solenoidy, lasery dużej mocy, działa elektronowe … wszystko to od dawna jest opanowane przez przemysł i jest często wprowadzane do masowej produkcji. Mamy dobrze rozwiniętą teorię i bogate rozwiązania praktyczne w dziedzinie fizyki plazmy – to tylko kwestia stworzenia silnika pulsacyjnego opartego na tych układach.
Szacunkowa masa konstrukcji statku kosmicznego (silnik, zbiorniki, kratownice nośne) to 6170 ton, bez paliwa. Zasadniczo postać brzmi realistycznie. Żadnych dziesiątych stopni i niezliczonych zer. Dostarczenie takiej ilości konstrukcji metalowych na niską orbitę okołoziemską wymagałoby „tylko” 44 startów potężnej rakiety Saturn-5 (ładowność 140 ton przy masie startowej 3000 ton).
Super ciężki pojazd nośny H-1, masa startowa 2735 … 2950 ton
Do tej pory liczby te teoretycznie mieściły się w możliwościach współczesnego przemysłu, choć wymagały pewnego rozwoju nowoczesnych technologii. Czas zadać główne pytanie: jaka jest wymagana masa paliwa, aby przyspieszyć statek do 0, 1 prędkości światła? Odpowiedź brzmi przerażająco i jednocześnie zachęcająco - 50 000 ton paliwa jądrowego. Pomimo pozornej nieprawdopodobieństwa tej liczby, jest to „tylko” połowa przemieszczenia amerykańskiego lotniskowca nuklearnego. Inną rzeczą jest to, że współczesna kosmonautyka nie jest jeszcze gotowa do pracy z tak nieporęcznymi konstrukcjami.
Ale główny problem był inny: głównym składnikiem paliwa do pulsacyjnego silnika termojądrowego jest rzadki i drogi izotop Hel-3. Obecna wielkość produkcji helu-3 nie przekracza 500 kg rocznie. Jednocześnie do zbiorników Dedala trzeba będzie wlać 30 000 ton tej specyficznej substancji.
Komentarze są zbędne - na Ziemi nie ma takiej ilości helu-3. „Brytyjscy naukowcy” (tym razem można zasłużenie wziąć to wyrażenie w cudzysłowie) zaproponowali zbudowanie „Dedala” na orbicie Jowisza i zatankowanie go tam, wydobywając paliwo z górnej warstwy chmur gigantycznej planety.
Czysty futuryzm pomnożony absurdem.
Pomimo ogólnie rozczarowującego obrazu, projekt Dedal wykazał, że istniejąca wiedza naukowa jest wystarczająca, aby wysłać ekspedycję do najbliższych gwiazd. Problem tkwi w skali pracy – mamy działające próbki „Tokamaków”, elektromagnesów nadprzewodzących, kriostatów i naczyń Dewara w idealnych warunkach laboratoryjnych, ale absolutnie nie mamy pojęcia, jak sprawdzą się ich przerośnięte kopie ważące setki ton. Jak zapewnić nieprzerwaną eksploatację tych fantastycznych konstrukcji przez wiele lat - wszystko to w trudnych warunkach kosmosu, bez możliwości naprawy i konserwacji przez człowieka.
Podczas pracy nad wyglądem statku kosmicznego „Daedalus” naukowcy napotkali wiele drobnych, ale nie mniej ważnych problemów. Oprócz wspomnianych już wątpliwości co do niezawodności pulsacyjnego silnika termojądrowego, twórcy międzygwiezdnego statku kosmicznego stanęli przed problemem wyważenia gigantycznego statku, jego prawidłowego przyspieszenia i orientacji w przestrzeni. Były też pozytywne momenty – przez 40 lat, które minęły od rozpoczęcia prac nad projektem Daedalus, udało się pomyślnie rozwiązać problem z cyfrowym kompleksem obliczeniowym na pokładzie statku. Kolosalny postęp w mikroelektronice, nanotechnologii, pojawienie się substancji o unikalnych właściwościach - wszystko to znacznie uprościło warunki do stworzenia statku kosmicznego. Pomyślnie rozwiązano również problem komunikacji w przestrzeni kosmicznej.
Ale do tej pory nie znaleziono rozwiązania klasycznego problemu - bezpieczeństwa wyprawy międzygwiezdnej. Przy prędkości 0,1 prędkości światła każdy pyłek staje się niebezpieczną przeszkodą dla statku, a maleńki meteoryt wielkości pendrive'a może być końcem całej wyprawy. Innymi słowy, statek ma wszelkie szanse na spalenie, zanim dotrze do celu. Teoria proponuje dwa rozwiązania: pierwszą "linię obrony" - ochronną chmurę mikrocząstek utrzymywanych przez pole magnetyczne sto kilometrów przed kursem statku. Druga „linia obrony” to metalowa, ceramiczna lub kompozytowa tarcza odbijająca fragmenty zbutwiałych meteorytów. Jeśli wszystko jest mniej więcej jasne w konstrukcji osłony, to nawet nobliści z fizyki nie wiedzą, jak w praktyce zaimplementować „ochronną chmurę mikrocząstek” w znacznej odległości od statku. Oczywiste jest, że za pomocą pola magnetycznego, ale oto jak dokładnie …
… Statek płynie w lodowatej pustce. Minęło 50 lat, odkąd opuścił Układ Słoneczny, a za „Dedalem” ciągnie się długa podróż przez sześć lat świetlnych. Niebezpieczny pas Kuipera i tajemniczy obłok Oorta zostały bezpiecznie przekroczone, delikatne instrumenty wytrzymały strumienie promieni galaktycznych i okrutny chłód otwartej przestrzeni… Planowane wkrótce spotkanie z układem gwiezdnym Barnarda… ale co to za szansa spotkanie w środku bezkresnego gwiezdnego oceanu obiecuje posłańcowi odległej Ziemi? Nowe niebezpieczeństwa związane z kolizją z dużymi meteorytami? Pola magnetyczne i śmiercionośne pasy promieniowania w pobliżu „biegnącego Barnarda”? Niespodziewane wybuchy protruberanów? Czas pokaże… „Dedal” za dwa dni przemknie obok gwiazdy i zniknie na zawsze w bezmiarze Kosmosu.
Dedal kontra 102-piętrowy Empire State Building
Empire State Building, kluczowy punkt orientacyjny na panoramie Nowego Jorku. Wysokość bez iglicy 381 m, wysokość z iglicą 441 metrów
Daedalus kontra superciężki pojazd nośny Saturn V
Saturn V na wyrzutni
