Jak kosmické lodě plynou, hvězdný prostor se rozšiřuje. Jak funguje běžná kosmická raketa


Jakou rychlostí raketa letí do vesmíru?

  1. abstraktní věda - udeří v diváka iluze
  2. Pokud se blíží k oběžné dráze Země, pak 8 km za sekundu.
    Pokud je venku, pak 11 km za sekundu. Takhle.
  3. 33000 km / h
  4. Přesný - když odchází rychlostí 7,9 km / s, bude se to (raketa) točit kolem Země, pokud při rychlosti 11 km / s, pak je to již parabola, to znamená, že bude jíst trochu dále, existuje možnost, že se nemusí vrátit
  5. 3-5 km / s, zvažte rychlost rotace Země kolem Slunce
  6. Rychlostní záznam kosmické lodi (240 tisíc km / h) byl stanoven americko-německou sluneční sondou Helios-B, která byla zahájena 15. ledna 1976.

    Nejrychlejší rychlost, jakou osoba kdy cestovala (39897 km / h), byla vyvinuta hlavním modulem Apollo 10 v nadmořské výšce 121,9 km od zemského povrchu, když se výprava vrátila 26. května 1969. Kosmická loď byla velena plukovníkem amerických vzdušných sil (nyní brigádní generál) Thomas Patten Stafford (narozen v Weatherfordu, Oklahoma, USA, 17. září 1930), kapitán 3. pozice, americké námořnictvo Eugene Andrew Cernan (narozen v Chicagu, Illinois, USA, 14. března 1934) John Watt Young (narozený v San Franciscu, Kalifornie, USA, 24. září 1930) a kapitán US Navy (3. kapitán) (nyní kapitán 1st Rank Ret.).

    Žen nejvyšší rychlost (28115 km / h) dosáhl juniorský poručík letectva SSSR (nyní poručík plukovník, pilot-kosmonaut SSSR) Valentina Vladimirovna Tereshkova (narozen 6. března 1937) na sovětské vesmírné lodi Vostok 6. června 1963

  7. 8 km / s k překonání gravitace Země
  8. v černé díře můžete zrychlit na podsvětelnou rychlost
  9. Nesmysl, bezmyšlenkovitě se poučil ze školy.
    8 nebo přesněji 7,9 km / s - to je první kosmická rychlost - rychlost horizontálního pohybu těla přímo nad zemským povrchem, na které tělo nespadá, ale zůstává satelitem Země s kruhovou oběžnou dráhou v této výšce, tj. Nad zemským povrchem ( a to bez ohledu na odpor vzduchu). PCS je tedy abstraktní veličina, která spojuje parametry kosmického těla: poloměr a zrychlení gravitace na povrchu těla, a nemá žádný praktický význam. V nadmořské výšce 1000 km bude rychlost kruhového orbitálního pohybu různá.

    Raketa postupně zvedá rychlost. Například startovací vozidlo Sojuz má rychlost 1,8 km / s za 117,6 s po startu v nadmořské výšce 47,0 km, po 286,4 s po letu v nadmořské výšce 171,4 km, 3,9 km / s. Asi po 8,8 min. po startu v nadmořské výšce 198,8 km je rychlost kosmické lodi 7,8 km / s.
    A vypuštění orbitální lodi na orbitu Země z horního bodu letu startovacího vozidla se provádí aktivním manévrováním samotného OR. A jeho rychlost závisí na parametrech orbity.

  10. To vše je nesmysl. Důležitou roli nehraje rychlost, ale tahová síla rakety. V nadmořské výšce 35 km začíná plné zrychlení na PKS (první kosmická rychlost) až do 450 km nadmořské výšky, což postupně dává směr ke směru rotace Země. Tímto způsobem se udržuje nadmořská výška a tahová síla při překonávání hustých slov atmosféry. Stručně řečeno - není nutné zrychlovat jak horizontální, tak vertikální rychlosti, k významné odchylce v horizontálním směru dochází při 70% požadované výšky.
  11. co
    kosmická loď letí vysoko.

Průzkum vesmíru je pro lidstvo dlouho běžný. Lety na orbitu blízkou Zemi a na jiné hvězdy jsou však nemyslitelné bez zařízení, která umožňují překonat gravitaci Země - rakety. Kolik z nás ví: jak je vozidlo uspořádáno a jak funguje, odkud vzlet vychází a jaká je jeho rychlost, což umožňuje překonat gravitaci planety ve vzdušném prostoru. Podívejme se blíže na tyto problémy.

přístroj

Abyste pochopili, jak startovací vozidlo funguje, musíte pochopit jeho strukturu. Začněme popisem uzlů shora dolů.

CAC

Kosmická loď, která vypouští satelit nebo nákladový prostor na oběžné dráze, vždy odlišuje svou konfiguraci od nosiče, který je určen k přepravě posádky. Ten má na samém vrcholu speciální záchranný systém, který slouží k evakuaci prostoru z kosmonautů v případě poruchy startovacího vozidla. Tato nepravidelně tvarovaná věžička, která se nachází na samém vrcholu, je miniaturní raketa, která vám za mimořádných okolností umožňuje „vytáhnout“ kapsli s lidmi vzhůru a přesunout ji do bezpečné vzdálenosti od místa nehody. To je důležité v počáteční fázi letu, kde je stále možné kapsulu padákem. V bezvzduchovém prostoru se role SAS stává méně důležitou. V prostoru blízkém Zemi funkce, která umožňuje oddělit sestupní vozidlo od spouštěcího vozidla, umožní astronautům zachránit se.

Nákladní prostor

Pod SAS je prostor nesoucí užitečné zatížení: vozidlo s posádkou, satelit, nákladový prostor. Hmotnost nákladu, který má být vypuštěn na oběžné dráze, se může v závislosti na typu a třídě spouštěcího vozidla pohybovat od 1,95 do 22,4 tun. Veškerý náklad přepravovaný lodí je chráněn kapotáží hlavy, která je po průchodu atmosférickými vrstvami upuštěna.

Cestovní motor

Lidé daleko od vesmíru si myslí, že pokud je raketa v bezvzduchovém prostoru, v nadmořské výšce sto kilometrů, kde začíná nulová gravitace, je její mise ukončena. Ve skutečnosti, v závislosti na úkolu, může být cílová dráha nákladu vypuštěného do vesmíru mnohem dále. Například telekomunikační satelity musí být přepraveny na oběžné dráze umístěné ve výšce více než 35 tisíc kilometrů. K dosažení požadované vzdálenosti je třeba pomocný motor, nebo jak se nazývá jiným způsobem - horní stupeň. K dosažení plánované meziplanetární nebo odletové trajektorie je nutné změnit vysokorychlostní letový režim více než jednou a provést určité akce, proto musí být tento motor opakovaně spouštěn a vypnut, to je jeho odlišnost vůči jiným podobným raketovým uzlům.

Vícestupňové

Ve startovacím vozidle je jen malá část jeho hmotnosti obsazena přepravovaným užitečným zatížením, všechno ostatní je obsazeno motory a palivové nádrže, které jsou umístěny v různých krocích zařízení. Konstrukčním rysem těchto jednotek je možnost jejich oddělení po vyčerpání paliva. Poté spálí v atmosféře, aniž by dosáhl na zem. Podle zpravodajského portálu reaktoru.space však v posledních letech byla vyvinuta technologie, která umožňuje, aby byly oddělené kroky vráceny na určené místo bez zranění a znovu spuštěny do vesmíru. V raketové technice se při vytváření vícestupňových lodí používají dvě schémata:

  • První - podélný, umožňuje umístění několika identických motorů s palivem kolem těla, současného zapnutí a synchronního vypuštění po použití.

  • Druhý je příčný, umožňuje uspořádat kroky ve vzestupném pořadí, jeden nad druhým. V tomto případě k jejich aktivaci dochází výhradně po vybití nižší, vyčerpané fáze.

Návrháři však často dávají přednost kombinaci příčného a podélného schématu. Může existovat mnoho raketových stupňů, ale jejich počet je racionální až do určité hranice. Jejich růst znamená nárůst hmotnosti motorů a adaptérů, které fungují pouze v určité fázi letu. Moderní spouštěcí vozidla proto nejsou vybavena více než čtyřmi stupni. V zásadě se palivové nádrže v etapě skládají ze zásobníků, ve kterých jsou čerpány různé komponenty: oxidační činidlo (kapalný kyslík, oxid dusičitý) a palivo (kapalný vodík, heptyl). Pouze jejich vzájemným působením může být raketa zrychlena na požadovanou rychlost.

Jak rychle letí raketa ve vesmíru?

V závislosti na úkolech, které musí odpalovací vozidlo plnit, se jeho rychlost může lišit a může být rozdělena do čtyř hodnot:


  • První prostor. To vám umožní vylézt na oběžnou dráhu, kde se stane satelitem Země. Pokud je převeden na obvyklé hodnoty, rovná se 8 km / s.

  • Druhý prostor. Rychlost je 11,2 km / s. umožňuje lodi překonat gravitaci a prozkoumat planety naší sluneční soustavy.

  • Třetí prostor. Udržování rychlosti 16,650 km / s. můžete překonat gravitaci sluneční soustavy a nechat její hranice.

  • Čtvrtý prostor. Po vyvinutí rychlosti 550 km / s. raketa je schopná létat z galaxie.

Ale bez ohledu na to, jak vysoké jsou rychlosti kosmické lodi, jsou příliš malé na meziplanetární cestování. Při takových hodnotách bude trvat nejbližší hvězdu 18 000 let.

Jak se jmenuje místo, kde jsou rakety vypuštěny do vesmíru?

Pro úspěšné dobytí vesmíru jsou zapotřebí speciální odpalovací místa, odkud můžete odpalovat rakety do vesmíru. V každodenním životě se nazývají kosmodromy. Ale toto jednoduché jméno zahrnuje celý komplex budov, které zabírají obrovská území: odpalovací rampa, místnosti pro závěrečný test a montáž rakety, budovy pro související služby. To vše se nachází ve vzájemné vzdálenosti, takže by při nehodě nedošlo k poškození jiných struktur kosmodromu.

Závěr

Čím více vesmírných technologií je vylepšeno, tím složitější je struktura a provoz rakety. Možná za pár let budou vytvořena nová zařízení k překonání zemské gravitace. A další článek bude věnován principům pokročilejší rakety.

Jedním z největších přínosů lidstva je Mezinárodní kosmická stanice (ISS). Pro jeho vytvoření a operaci na oběžné dráze se spojilo několik států: Rusko, některé evropské země, Kanada, Japonsko a USA. Tento aparát ukazuje, že toho, čeho země budou neustále spolupracovat, lze dosáhnout mnoho. Všichni lidé na této planetě o této stanici vědí a mnozí se ptají, v jaké nadmořské výšce ISS letí a na jaké orbitě. Kolik kosmonautů tam bylo? Je pravda, že tam turisté mají povolení? A to není všechno, co je pro lidstvo zajímavé.

Struktura stanice

ISS se skládá ze čtrnácti modulů, v nichž jsou umístěny laboratoře, sklady, odpočívárny, ložnice, technické místnosti. Stanice má dokonce posilovnu s cvičebním vybavením. Celý tento komplex je poháněn solárními panely. Jsou obrovské, velikost stadionu.

Fakta ISS

Během provozu stanice vyvolala velký obdiv. Tento přístroj je největší úspěch lidské mysli. Svým designem, účelem a vlastnostmi lze nazvat dokonalostí. Samozřejmě, možná za 100 let na Zemi začnou stavět kosmické lodě jiného plánu, ale zatím je dnes tento aparát vlastnictvím lidstva. Důkazem toho jsou následující fakta o ISS:

  1. Během své existence navštívilo ISS asi dvě stě kosmonautů. Byli také turisté, kteří právě letěli, aby se podívali na vesmír z orbitální výšky.
  2. Stanici lze vidět pouhým okem ze Země. Tato struktura je největší mezi umělými satelity a lze ji snadno vidět z povrchu planety bez jakéhokoli zvětšovacího zařízení. Existují mapy, na kterých můžete vidět, kdy a kdy zařízení letí nad městy. Je snadné najít pomocí nich informace o vašem sídle: podívejte se na letový řád v regionu.
  3. Aby sestavili stanici a udrželi ji v provozuschopném stavu, šli kosmonauti do otevřeného prostoru více než 150krát a strávili tam asi tisíc hodin.
  4. Přístroj je ovládán šesti astronauty. Systém podpory života zajišťuje nepřetržitou přítomnost lidí na stanici od prvního spuštění.
  5. Mezinárodní kosmická stanice je jedinečným místem pro řadu laboratorních experimentů. Vědci dělají jedinečné objevy v oblasti medicíny, biologie, chemie a fyziky, fyziologie a meteorologických pozorování, jakož i v dalších vědních oborech.
  6. Zařízení využívá obří solární panely, jejichž velikost dosahuje koncových zón území fotbalového hřiště. Jejich hmotnost je téměř tři sta tisíc kilogramů.
  7. Baterie jsou schopny plně zajistit provoz stanice. Jejich práce je pečlivě sledována.
  8. Stanice má mini dům vybavený dvěma koupelnami a posilovnou.
  9. Let je sledován ze Země. Pro kontrolu byly vyvinuty programy, které se skládají z milionů řádků kódu.

Kosmonauti

Od prosince 2017 se posádka ISS skládá z následujících astronomů a kosmonautů:

  • Anton Shkaplerov - velitel ISS-55. Byl na stanici dvakrát - v letech 2011-2012 a 2014-2015. Pro 2 lety žil na stanici 364 dní.
  • Skeet Tingle - letecký inženýr, NASA Astronaut. Tento kosmonaut nemá zkušenosti s vesmírným letem.
  • Norishige Kanai je letecký inženýr a astronaut v Japonsku.
  • Alexander Misurkin. První let byl proveden v roce 2013 v délce 166 dnů.
  • Macr Wande Hai nemá žádné zkušenosti s létáním.
  • Joseph Aqaba. První let byl proveden v roce 2009 v rámci Discovery a druhý let byl proveden v roce 2012.

Země z vesmíru

Z vesmíru na Zemi se otevírají jedinečné pohledy. Svědčí o tom fotografie, videa astronautů a kosmonautů. Pokud sledujete online vysílání ze stanice ISS, můžete vidět práci stanice, kosmické krajiny. Některé kamery jsou však kvůli údržbě vypnuty.

Pro pozornost čtenářů jsou prezentovány nejrychlejší rakety na světěv celé historii stvoření.

Rychlost 3,8 km / s

Nejrychlejší balistická střela středního doletu s maximální rychlostí 3,8 km za sekundu odemkne hodnocení nejrychlejších raket na světě. R-12U byla upravená verze R-12. Raketa se od prototypu lišila tím, že v okysličovací nádrži nebylo vloženo mezilehlé dno a došlo k několika drobným konstrukčním změnám - v dole nebyly žádné zatížení větrem, což umožnilo odlehčit nádrže a suché části rakety a opustit stabilizátory. Od roku 1976 začaly být rakety R-12 a R-12U vyřazovány z provozu a nahrazovány mobilními pozemními systémy Pioneer. V červnu 1989 byly staženy ze služby a mezi 21. květnem 1990 bylo zničeno 149 raket na základně Lesnaya v Bělorusku.

Rychlost 5,8 km / s

Jedno z nejrychlejších amerických startovacích vozidel s maximální rychlostí 5,8 km za sekundu. Je to první vyvinutá mezikontinentální balistická raketa přijatá Spojenými státy. Vyvinutý v rámci programu MX-1593 od roku 1951. V letech 1959-1964 tvořila páteř jaderného arzenálu amerických vzdušných sil, ale poté byla rychle stažena z provozu v souvislosti s výskytem vyspělejší rakety Minuteman. Sloužil jako základ pro vytvoření řady kosmických nosných raket Atlas, která je v provozu od roku 1959 do současnosti.

Rychlost 6 km / s

UGM-133 A Trojzubec II je americká třístupňová balistická raketa, jedna z nejrychlejších na světě. Jeho maximální rychlost je 6 km / s. "Trident-2" byl vyvinut od roku 1977 paralelně se zapalovačem "Trident-1". Uveden do provozu v roce 1990. Startovací váha je 59 tun. Max. házet váhu - 2,8 tuny s dosahem startu 7800 km. Maximální dosah letu se sníženým počtem hlavic je 11 300 km.

Rychlost 6 km / s

Jedna z nejrychlejších balistických raket na pevné palivo na světě, ve službě s Ruskem. Má minimální poloměr zasažení 8000 km, přibližná rychlost 6 km / s. Vývoj rakety provádí od roku 1998 Moskevský institut tepelné techniky, který se vyvíjel v letech 1989-1997. pozemní raketa „Topol-M“. K dnešnímu dni bylo provedeno 24 spuštění Bulavy, patnáct z nich bylo uznáno jako úspěšné (při prvním spuštění byl spuštěn model hmotnosti a velikosti rakety), dva (sedmý a osmý) - částečně úspěšné. Poslední spuštění raketového testu proběhlo 27. září 2016.

Rychlost 6,7 km / s

Minuteman LGM-30 G je jednou z nejrychlejších pozemních mezikontinentálních balistických raket na světě. Jeho rychlost je 6,7 km za sekundu. LGM-30G Minuteman III má konstrukční rozsah od 6 000 km do 10 000 km, v závislosti na typu bojové hlavice. Minuteman 3 je ve službách se Spojenými státy od roku 1970 do současnosti. Je to jediná raketa na bázi sila ve Spojených státech. První odpálení rakety se uskutečnilo v únoru 1961, modifikace II a III byly zahájeny v roce 1964 a 1968. Raketa váží asi 34 473 kilogramů a je poháněna třemi motory na tuhá paliva. Plánuje se, že raketa bude v provozu do roku 2020.

Rychlost 7 km / s

Nejrychlejší protiraketová střela na světě určená k ničení vysoce ovladatelných cílů a hypersonických raket ve vysokých nadmořských výškách. Testy série 53T6 komplexu Amur začaly v roce 1989. Jeho rychlost je 5 km / s. Raketa je 12 metrů špičatý kužel bez vyčnívajících částí. Jeho tělo je vyrobeno z vysoce pevných ocelí pomocí kompozitního vinutí. Raketa je navržena tak, aby vydržela velké přetížení. Interceptor začíná 100x akcelerací a je schopen zachytit cíle létající rychlostí až 7 km za sekundu.

Rychlost 7,3 km / s

Nejsilnější a nejrychlejší jaderná raketa na světě rychlostí 7,3 km za sekundu. Jeho cílem je především zničit nejpevnější velitelská stanoviště, balistická sila a letecké základny. Jaderné výbušniny z jedné rakety mohou zničit velké město, velmi velkou část Spojených států. Přesnost zásahu je asi 200 - 250 metrů. Raketa je umístěna v nejtěžších silech světa. SS-18 nese 16 platforem, z nichž jedna je nabita návnadami. Pokud jde o vysokou oběžnou dráhu, všechny „satanské“ hlavy jdou „v oblaku“ falešných cílů a radary nejsou prakticky identifikovány. “

Rychlost 7,9 km / s

Mezikontinentální balistická raketa (DF-5A) s maximální rychlostí 7,9 km za sekundu otevírá tři nejrychlejší tři na světě. Čínský DF-5 ICBM vstoupil do služby v roce 1981. Může nést obrovskou 5 mt hlavici a má dosah přes 12 000 km. DF-5 má odchylku přibližně 1 km, což znamená, že raketa má jeden cíl - zničit města. Velikost hlavice, vychýlení a skutečnost, že úplná příprava na spuštění trvá jen hodinu, to vše znamená, že DF-5 je trestná zbraň určená k potrestání potenciálních útočníků. Verze 5A má zvýšený dosah, zlepšení vychylování 300 metrů a schopnost nést více hlavic.

P-7 Rychlost 7,9 km / s

P-7 - Sovět, první mezikontinentální balistická raketa, jedna z nejrychlejších na světě. Jeho maximální rychlost je 7,9 km za sekundu. Vývoj a výroba prvních kopií rakety provedl v letech 1956-1957 podnik OKB-1 z Moskevského regionu. Po úspěšném vypuštění byl použit v roce 1957 k vypuštění prvních umělých pozemských satelitů na světě. Od té doby se nosné rakety rodiny R-7 aktivně používají k vypouštění kosmických lodí pro různé účely, a od roku 1961 se tyto nosné rakety široce používají v astronautice s posádkou. Na základě R-7 byla vytvořena celá rodina startovacích vozidel. Od roku 1957 do roku 2000 bylo na základě modelu R-7 vypuštěno více než 1800 nosných vozidel, z nichž více než 97% bylo úspěšných.

Rychlost 7,9 km / s

RT-2PM2 "Topol-M" (15Zh65) - nejrychlejší mezikontinentální balistická raketa na světě s maximální rychlostí 7,9 km / s. Maximální dosah je 11 000 km. Nese jednu 550 kt termonukleární hlavici. V důlní verzi byla uvedena do provozu v roce 2000. Metoda vypuštění je malta. Udržovací raketový motor s pevným pohonem mu umožňuje rychleji zrychlovat než předchozí typy raket podobné třídy vytvořené v Rusku a Sovětském svazu. Toto velmi komplikuje jeho zachycení systémy protiraketové obrany v aktivní fázi letu.

Moderní technologie a objevy posouvají průzkum vesmíru na úplně jinou úroveň, ale mezihvězdné cestování je stále snem. Ale je to tak neskutečné a nedosažitelné? Co můžeme udělat teď a co můžeme očekávat v blízké budoucnosti?

Studiem dat získaných z Keplerova dalekohledu astronomové objevili 54 potenciálně obyvatelných exoplanet. Tyto vzdálené světy jsou v obytné zóně, tj. v určité vzdálenosti od centrální hvězdy, což umožňuje udržovat tekutou vodu na povrchu planety.

Odpověď na hlavní otázkaAť už jsme ve vesmíru sami, je obtížné se dostat - kvůli velké vzdálenosti oddělující sluneční soustavu od našich nejbližších sousedů. Například „slibná“ planeta Gliese 581g je vzdálená 20 světelných let - dostatečně blízko kosmickým standardům, ale příliš daleko od pozemských nástrojů.

Množství exoplanet v okruhu 100 a méně světelných let od Země a obrovský vědecký a dokonce i civilizační zájem, který představují pro lidstvo, nás nutí znovu se podívat na dosud fantastickou představu mezihvězdného cestování.

Létání k jiným hvězdám je samozřejmě věcí technologie. Navíc existuje několik možností, jak dosáhnout tak vzdáleného cíle, a volba ve prospěch jedné nebo druhé metody dosud nebyla provedena.

Lidstvo již vyslalo mezihvězdná vozidla do vesmíru: sondy Pioneer a Voyager. V současné době opustili hranice sluneční soustavy, ale jejich rychlost nám neumožňuje mluvit o rychlém dosažení cíle. Takže Voyager 1, pohybující se rychlostí asi 17 km / s, dokonce k nejbližší hvězdě Proxima Centauri (4,2 světelných let) bude létat neuvěřitelně dlouhou dobu - 17 tisíc let.

Je zřejmé, že s moderními raketovými motory se nikam nedostaneme za sluneční soustavu: k přepravě 1 kg nákladu dokonce do nedalekého Proxima Centauri je zapotřebí desítek tisíc tun paliva. Současně s tím, jak se zvyšuje hmotnost lodi, se zvyšuje potřebné množství paliva a pro přepravu je potřeba další palivo. Začarovaný kruh, který ukončuje nádrže s chemickým palivem - stavba kosmické lodi vážící miliardy tun je naprosto neuvěřitelný podnik. Jednoduché výpočty za použití Tsiolkovského vzorce ukazují, že zrychlení kosmické lodi poháněné raketovým pohonem na asi 10% bude vyžadovat více světla, než je dostupné ve známém vesmíru.

Termonukleární fúzní reakce produkuje energii na jednotku hmotnosti, v průměru miliónkrát více než procesy chemického spalování. Proto v sedmdesátých letech NASA upozornila na možnost použití termonukleárních raketových motorů. Projekt bezpilotních kosmických lodí Daedalus zahrnoval vytvoření motoru, ve kterém by malé pelety termonukleárního paliva byly přiváděny do spalovací komory a zapáleny elektronovými paprsky. Produkty termonukleární reakce vylétají z trysky motoru a urychlují loď.

Kosmická loď Daedalus ve srovnání s Empire State Building

Daedalus měl vzít na palubu 50 tisíc tun palivových pelet o průměru 4 a 2 mm. Granule se skládají z jádra s deuteriem a tritiem a skořápky helia-3. Ten je pouze 10-15% hmotnosti palivové pelety, ale ve skutečnosti je to palivo. Hélium-3 je hojné na Měsíci a deuterium je široce používáno v jaderném průmyslu. Jádro deuteria působí jako detonátor k zapálení fúzní reakce a vyvolává silnou reakci s uvolněním tryskového plazmového paprsku, který je řízen silným magnetickým polem. Hlavní spalovací komora molybdenu motoru Daedalus měla vážit více než 218 tun, druhá komora - 25 tun. Magnetické supravodivé cívky jsou rovněž přizpůsobeny obrovskému reaktoru: první váží 124,7 tun a druhý - 43,6 tun. Pro srovnání: suchá hmotnost raketoplánu je menší než 100 tun.

Let společnosti Daedalus byl plánován ve dvou fázích: motor první fáze musel pracovat déle než 2 roky a spálit 16 milionů palivových pelet. Po oddělení první fáze pracoval motor druhé fáze téměř dva roky. Za 3,81 let nepřetržitého zrychlení by tedy Daedalus dosáhl maximální rychlost při 12,2% rychlost světla. Taková loď pokryje vzdálenost k Barnardově hvězdě (5,96 světelných let) za 50 let a bude schopna letět vzdáleným hvězdným systémem přenášet výsledky svých pozorování rádiovou komunikací na Zemi. Celá mise tedy bude trvat asi 56 let.

Navzdory velkým potížím při zajišťování spolehlivosti řady systémů Daedalus a jeho obrovským nákladům se tento projekt realizuje na moderní úrovni technologie. V roce 2009 navíc tým nadšenců oživil práci na projektu termonukleární lodi. V současné době projekt Icarus zahrnuje 20 vědeckých témat o teoretickém vývoji systémů a materiálů pro mezihvězdnou loď.

Dnes jsou tedy již možné bezpilotní mezihvězdné lety do vzdálenosti 10 světelných let, což bude trvat asi 100 let letu plus čas, po který se rádiový signál vrátí zpět na Zemi. Tento poloměr zahrnuje hvězdné systémy Alpha Centauri, Barnardova hvězda, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 a 248, CN Leo, WISE 1541-2250. Jak vidíte, v blízkosti Země je dost objektů, které by mohly studovat pomocí bezpilotních misí. Ale co když roboti najdou něco opravdu neobvyklého a jedinečného, \u200b\u200bjako složitá biosféra? Bude expedice s lidskou účastí schopna jít na vzdálené planety?

Celý život

Pokud můžeme začít budovat bezpilotní kosmickou loď již dnes, pak s kosmickou lodí s posádkou je situace komplikovanější. V první řadě je otázka doby letu akutní. Vezměte Barnardovu hvězdu. Astronauti budou muset být připraveni na let s posádkou ze školy, protože i když ke startu ze Země dojde na jejich 20. výročí, kosmická loď dosáhne letového cíle do 70. nebo dokonce 100. výročí (s ohledem na potřebu brzdění, která nevyžaduje let bez posádky) ... Výběr posádky v dospívání je plný psychologické neslučitelnosti a mezilidských konfliktů a věk 100 nedává naději pro plodnou práci na povrchu planety a pro návrat domů.

Má však smysl vrátit se? Četné studie NASA vedou k neuspokojivému závěru: prodloužený pobyt v nulové gravitaci nezvratně zničí zdraví astronautů. Například práce profesora biologie Robert Fitts s astronauty ISS ukazuje, že i přes aktivní fyzické cvičení na palubě kosmické lodi, po tříleté misi na Mars, budou velké svaly, jako jsou lýtkové svaly, o 50% slabší. Hustota kostních minerálů se také snižuje. V důsledku toho se schopnost práce a přežití v extrémních situacích významně snižuje a období přizpůsobení normální gravitaci bude nejméně rok. Let bez nulové gravitace po celá desetiletí zpochybní samotný život astronautů. Možná se lidské tělo bude moci zotavit například v procesu zpomalení s postupně rostoucí gravitací. Riziko úmrtí je však stále příliš vysoké a vyžaduje radikální řešení.

Stanford Tor je kolosální struktura s celými městy uvnitř rotujícího ráfku.

Řešení problému beztíže na mezihvězdné kosmické lodi bohužel není tak snadné. Příležitost, kterou máme k dispozici k vytvoření umělé gravitace otáčením živé jednotky, má řadu obtíží. K vytvoření zemské gravitace by i kolo o průměru 200 m muselo rotovat rychlostí 3 otáček za minutu. S tak rychlou rotací vytvoří síla Karyolisu zatížení, která jsou pro lidský vestibulární aparát zcela nesnesitelná, což způsobuje nevolnost a akutní útoky na mořskou nemoc. Jediným řešením tohoto problému je Stanford Tor vyvinutý vědci na Stanfordské univerzitě v roce 1975. Jedná se o obrovský prsten o průměru 1,8 km, v němž by mohlo žít 10 tisíc astronautů. Díky své velikosti poskytuje gravitaci na úrovni 0,9-1,0 ga poměrně pohodlné bydlení pro lidi. Avšak i při rotačních rychlostech nižších než 1 ot / min budou mít lidé stále malé, ale patrné nepohodlí. Navíc, pokud je takový obří obytný prostor postaven, i malé posuny v rozložení hmotnosti torusu ovlivní rychlost rotace a způsobí vibrace celé struktury.

Problém záření také zůstává obtížný. Ani v blízkosti Země (na palubě ISS) nejsou kosmonauti z důvodu nebezpečí radiační expozice delší než šest měsíců. Meziplanetární loď bude muset být vybavena silnou ochranou, ale přesto zůstává otázkou vlivu záření na lidské tělo. Zejména o riziku onkologických chorob, jejichž vývoj v nulové gravitaci nebyl prakticky studován. Počátkem tohoto roku vědec Krasimir Ivanov z německého leteckého centra v Kolíně nad Rýnem zveřejnil výsledky zajímavé studie chování melanomových buněk (nejnebezpečnější formy rakoviny kůže) při nulové gravitaci. Ve srovnání s rakovinnými buňkami pěstovanými za normální gravitace jsou buňky, které strávily 6 a 24 hodin v nulové gravitaci, méně náchylné k metastázám. Zdá se, že to jsou dobré zprávy, ale pouze na první pohled. Faktem je, že taková „kosmická“ rakovina je schopna zůstat v klidu po celá desetiletí a při narušení imunitního systému se neočekávaně rozšíří ve velkém měřítku. Studie navíc objasňuje, že o reakci lidského těla na dlouhodobý pobyt ve vesmíru stále víme jen velmi málo. Dnes zde astronauti, zdraví silní lidé, tráví příliš málo času na to, aby své zkušenosti přenesli na dlouhý mezihvězdný let.

V každém případě je loď pro 10 tisíc lidí pochybným nápadem. Vytvoření spolehlivého ekosystému pro takový počet lidí, obrovské množství rostlin, 60 tisíc kuřat, 30 tisíc králíků a stádo velkých dobytek... To samo o sobě může zajistit stravu 2 400 kalorií denně. Všechny experimenty k vytvoření takových uzavřených ekosystémů však vždy končí neúspěchem. Během největšího experimentu „Biosféra-2“ tedy společnost Space Biosphere Ventures vybudovala síť uzavřených budov o celkové rozloze 1,5 ha s 3 tisíci druhy rostlin a zvířat. Celý ekosystém se měl stát soběstačnou malou „planetou“, v níž žilo 8 lidí. Experiment trval 2 roky, ale po několika týdnech začaly vážné problémy: mikroorganismy a hmyz se začaly nekontrolovatelně množit, konzumovaly příliš mnoho kyslíku a rostlin a ukázalo se také, že bez větru se rostliny staly příliš křehkými. V důsledku místní ekologické katastrofy lidé začali zhubnout, množství kyslíku se snížilo z 21% na 15% a vědci museli porušovat podmínky experimentu a zásobovat osm „kosmonautů“ kyslíkem a jídlem.

Vytváření komplexních ekosystémů se tedy jeví jako mylný a nebezpečný způsob, jak poskytnout posádce mezihvězdné lodi kyslíkem a jídlem. K vyřešení tohoto problému potřebujete speciálně navržené organismy se změněnými geny, které se mohou živit světlem, plýtváním a jednoduchými látkami. Například velké moderní výrobní závody na výrobu řas chlorelly mohou produkovat až 40 tun kalu denně. Jeden plně autonomní bioreaktor vážící několik tun může produkovat až 300 litrů suspenze chlorelly denně, což je dostatečné množství pro krmení posádky několika desítek lidí. Geneticky modifikovaná chlorella mohla nejen uspokojit nutriční potřeby posádky, ale také recyklovat odpad, včetně oxidu uhličitého. Dnes se běžně stává proces genetického inženýrství pro mikrořasy a existuje řada návrhů vyvinutých pro čištění odpadních vod, výrobu biopaliv a další.

Zmrzlý sen

Téměř všechny výše uvedené problémy mezihvězdného letu s posádkou mohly být vyřešeny jednou velmi slibnou technologií - pozastavenou animací, nebo jak se také nazývá kryostáza. Anabióza je zpomalení životně důležitých procesů člověka alespoň několikrát. Pokud je možné ponořit člověka do takové umělé letargie, která 10krát zpomaluje metabolismus, ve sto letém věku stárne ve snu jen 10 let. To usnadňuje řešení problémů s výživou, dodávkou kyslíku, duševními poruchami a ničením těla v důsledku beztíže. Kromě toho je snazší chránit prostor s anabiotickými komorami před mikrometeority a radiace než velkoobjemová obytná zóna.

Bohužel, zpomalení procesů lidského života je extrémně obtížný úkol... V přírodě však existují organismy, které mohou stovkykrát hibernaci a prodloužit jejich životnost. Například malý ještěr zvaný sibiřský mlok je schopen hibernace v těžkých dobách a přežít po celá desetiletí, dokonce může být zamrzlý do ledového bloku s teplotou minus 35-40 ° C. Existují případy, kdy mloci strávili v hibernaci asi 100 let a, jako by se nic nestalo, rozmrazili a utekli od překvapených vědců. Zároveň obvyklá „nepřetržitá“ životnost ještěra nepřesahuje 13 let. Úžasná schopnost mloka je způsobena tím, že jeho játra syntetizuje velké množství glycerinu, téměř 40% jeho tělesné hmotnosti, což chrání buňky před nízkými teplotami.

Hlavní překážkou ponoření člověka do kryostázy je voda, jejíž 70% tvoří naše tělo. Když zamrzne, promění se v ledové krystaly a objem se zvýší o 10%, čímž dojde k porušení buněčné membrány. Navíc, když mrzne, látky rozpuštěné uvnitř buňky migrují do zbývající vody, což narušuje procesy intracelulární iontové výměny, jakož i organizaci proteinů a dalších mezibuněčných struktur. Zničení buněk během zmrazení obecně znemožňuje člověku návrat k životu.

Existuje však slibný způsob, jak tento problém vyřešit - klatrátové hydráty. Byly objeveny již v roce 1810, kdy britský vědec Sir Humphrey Davy vstřikoval do vody chlor pod vysokým tlakem a byl svědkem vytváření pevných struktur. Byly to hydráty klatrátů - jedna z forem vodního ledu, ve které je obsažen cizí plyn. Na rozdíl od ledových krystalů jsou klatrátové mřížky méně tvrdé, nemají ostré hrany, ale mají dutiny, ve kterých se mohou intracelulární látky "skrýt". Technologie animace pozastavení klatrátů by byla jednoduchá: inertní plyn, jako je xenon nebo argon, teplota je mírně pod nulou a buněčný metabolismus se začíná pomalu zpomalovat, dokud člověk nevstoupí do kryostázy. Tvorba hydrátů klatrátů bohužel vyžaduje vysoký tlak (asi 8 atmosfér) a velmi vysokou koncentraci plynu rozpuštěného ve vodě. Jak vytvořit takové podmínky v živém organismu není dosud známo, i když v této oblasti existují určité úspěchy. Klatráty jsou tedy schopny chránit tkáně srdečního svalu před mitochondriální destrukcí i při kryogenních teplotách (pod 100 stupňů Celsia) a také zabránit poškození buněčných membrán. Experimenty s anabiózou klatrátů u lidí dosud nejsou diskutovány, protože komerční poptávka po technologiích kryostázy je malá a výzkum na toto téma je hlavně malé společnostiposkytování služeb pro zmrazování těl zesnulých.

Let s vodíkem

V roce 1960 fyzik Robert Bussard navrhl originální koncept fúzního motoru s tryskami, který řeší mnoho problémů mezihvězdného cestování. Pointa je využití vodíku a mezihvězdného prachu přítomného ve vesmíru. Kosmická loď s takovým motorem nejprve zrychluje na svém vlastním palivu a poté rozkládá obrovskou nálevku s magnetickým polem o průměru tisíc kilometrů, která zachycuje vodík z kosmického prostoru. Tento vodík se používá jako nevyčerpatelný zdroj paliva pro termonukleární raketový motor.

Motor Bassard nabízí obrovské výhody. Za prvé, díky „volnému“ palivu je možné se pohybovat s konstantním zrychlením 1 g, což znamená, že všechny problémy spojené s beztížností mizí. Kromě toho vám motor umožňuje zrychlit na obrovskou rychlost - 50% rychlosti světla a ještě více. Teoreticky, loď se zrychlením 1 g, loď s Bassardovým motorem může ujet vzdálenost 10 světelných let za přibližně 12 pozemských let, a pro posádku by kvůli relativistickým účinkům trvalo jen 5 let času lodi.

Na cestě k vytvoření lodi s motorem Bassard bohužel existuje řada závažných problémů, které nelze při současné úrovni technologie vyřešit. Nejprve je třeba vytvořit obří a spolehlivou past na vodík, která vytváří magnetická pole s obrovskou silou. Současně by měla zajistit minimální ztráty a efektivní transport vodíku do fúzního reaktoru. Samotný proces termonukleární reakce transformace čtyř atomů vodíku na atom helia, navržený Bassardem, vyvolává mnoho otázek. Faktem je, že tuto nejjednodušší reakci je obtížné realizovat v průtočném reaktoru, protože jde příliš pomalu a v zásadě je možné pouze uvnitř hvězd.

Pokrok ve studiu termonukleární fúze však vede k naději, že problém lze vyřešit například použitím „exotických“ izotopů a antihmoty jako katalyzátoru reakce.

Dosud je výzkum na Bassardově motoru čistě teoretický. Vyžaduje se výpočty založené na skutečných technologiích. Nejprve je nutné vyvinout motor schopný produkovat energii dostatečnou k pohonu magnetického pasti a udržení termonukleární reakce, vytvoření antihmoty a překonání odporu mezihvězdného média, které zpomalí obrovskou elektromagnetickou „plachtu“.

Antihmota na pomoc

Může to znít divně, ale dnes je lidstvo blíže k vytvoření motoru poháněného antihmotou než k intuitivnímu a zdánlivě jednoduchému motoru Bassard.

Sonda Hbar Technologies bude mít tenkou uhlíkovou vláknitou plachtu pokrytou uranem 238. Když narazí na plachtu, antihydrogen zničí a vytvoří tryskový tah.

V důsledku zničení vodíku a antihydrogenu se vytvoří silný proud fotonů, jehož odtoková rychlost dosáhne maxima pro raketový motor, tj. rychlost světla. Toto je ideální metrika pro dosažení velmi vysokých rychlostí blízkého světla u kosmické lodi poháněné fotony. Bohužel je velmi obtížné používat antihmotu jako raketové palivo, protože během ničení dochází k výbuchům silných gama paprsků, které zabijí astronauty. I když neexistují žádné technologie pro ukládání velkého množství antihmoty a samotná skutečnost hromadění tun antihmoty, dokonce i ve vesmíru daleko od Země, je vážnou hrozbou, protože zničení dokonce jednoho kilogramu antihmoty je ekvivalentní jadernému výbuchu s kapacitou 43 megatonů (exploze takové síly může změnit třetinu území Spojených států). Náklady na antihmotu jsou dalším faktorem komplikujícím mezihvězdný let poháněný fotony. Moderní technologie výroby antihmoty umožňují vyrábět jeden gram antihydrogenu za cenu deseti bilionů dolarů.

nicméně velké projekty výzkum antihmoty přináší ovoce. V současné době byly vytvořeny speciální sklady pozitronů, „magnetické láhve“, což jsou nádoby chlazené kapalným heliem se stěnami vyrobenými z magnetických polí. V červnu letošního roku se vědcům CERN podařilo skladovat antihydrogenové atomy po dobu 2000 sekund. Na University of California (USA) se staví největší úložiště antihmoty na světě, ve kterém lze uložit více než bilion pozitronů. Jedním z cílů vědců z University of California je vytvořit přenosné kontejnery pro antihmotu, které lze použít pro vědecké účely mimo velké urychlovače. Projekt je podporován Pentagonem, který se zajímá o vojenské aplikace antihmoty, takže největší část magnetických lahví na světě nebude pravděpodobně podfinancována.

Moderní urychlovače budou schopny vyrobit jeden gram antihydrogenu za několik set let. Je to velmi dlouhá doba, takže jedinou cestou ven je rozvoj nová technologie produkce antihmoty nebo sjednotit úsilí všech zemí naší planety. Ale i v tomto případě, pro moderní technologie není co snít o výrobě desítek tun antihmoty pro mezihvězdný let s posádkou.

Všechno však není tak smutné. Experti NASA vyvinuli několik projektů kosmických lodí, které by mohly jít do hlubokého vesmíru pouze s jedním mikrogramem antihmoty. NASA věří, že vylepšení vybavení umožní výrobu antiprotonů za cenu asi 5 miliard dolarů za gram.

Americká společnost Hbar Technologies s podporou NASA vyvíjí koncept pro bezpilotní sondy poháněné antihydrogenním motorem. Prvním cílem tohoto projektu je vytvořit bezpilotní kosmickou loď, která by mohla letět na Kuiperův pás na okraji sluneční soustavy za méně než 10 let. Dnes je nemožné letět do takových vzdálených bodů za 5-7 let, zejména sonda New Horizons NASA bude létat přes Kuiperův pás 15 let po startu.

Sonda pokrývající vzdálenost 250 AU. za 10 let to bude velmi malé, s užitečným zatížením pouze 10 mg, ale také bude potřebovat trochu antihydrogenu - 30 mg. Tevatron toto množství vyrobí za několik desetiletí a vědci by mohli testovat koncept nového motoru během skutečné vesmírné mise.

Předběžné výpočty také ukazují, že je možné poslat malou sondu Alpha Centauri podobným způsobem. Na jeden gram antihydrogenu za 40 let poletí na vzdálenou hvězdu.

Může se zdát, že všechno výše uvedené je fikcí a nemá nic společného s bezprostřední budoucností. Naštěstí tomu tak není. Zatímco pozornost veřejnosti je upoutána na globální krize, selhání popových hvězd a další současné události, epochotvorné iniciativy zůstávají ve stínu. Kosmická agentura NASA zahájila ambiciózní 100letý projekt hvězdné lodi, který zahrnuje postupné a dlouhodobé vytvoření vědecké a technologické základny pro meziplanetární a mezihvězdné lety. Tento program nemá v lidské historii obdoby a měl by přitahovat vědce, inženýry a další profesionály z celého světa. Ve dnech 30. září až 2. října 2011 se v Orlandu na Floridě uskuteční sympozium, na kterém budou projednány různé technologie kosmického letu. Na základě výsledků takových událostí odborníci NASA vypracují obchodní plán na pomoc určitým odvětvím a společnostem, které vyvíjejí technologie, které stále chybí, ale jsou nezbytné pro budoucí mezihvězdné cestování. Pokud bude ambiciózní program NASA korunován úspěchem, bude lidstvo schopno za 100 let vybudovat mezihvězdnou loď a my budeme navigovat sluneční soustavu se stejnou lehkostí, jakou dnes letíme z pevniny do pevniny.