Сколько лететь до альфа центавра
Обновлено: 19.05.2024
Ближайшая к нам солнечная система, Альфа Центавра, находится в 4 световых годах от Земли.
Каким образом человечеству удастся преодолеть это колоссальное расстояние?
Поскольку сам корабль, в принципе, не может разогнаться до скорости света, людям пока недоступны технологии способные разогнать корабль хотя-бы до субсветовой скорости. С учётом вышесказанного, сколько же займёт путешествие до ближайшей звезды на современных химических реактивных движителях? По разным оценкам, от 15 до 40 тысяч лет.
Так какие есть ещё возможности гораздо быстрее долететь до системы Альфа Центавра?
И нам поможет в этом Ионный двигатель ! Ионный двигатель — разновидность реактивного двигателя, который основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Это проверенная и испытанная человечеством технология. В данный момент они используются в проекте Илона Маска Starlink. Также ионному реактивному двигателю принадлежит рекорд скорости, аппарат Dawn в 2016 году разогнался до 39 900 км/ч. Это уже гораздо быстрее чем химическим двигателем. Путешествие займёт приблизительно 1000 лет, это конечно это 40 тысяч лет, но всё равно многовато. Правда, у ионного реактивного двигателя есть ряд нюансов: крайне низкая тяга. Однако, дальнейшее развитие технологий, вероятно, увеличит мощность двигателя.
А вот ядерный реактивный двигатель , может решить проблему расстояния. По оценкам российских учёных, расстояние до Альфа Центавры космический корабль, оснащённый таким двигателем преодолеет за 12 лет! Принцип работы ЯРД устроен следующим образом, водород проходит через активную зону реактора и нагревается до огромных температур, и подаётся в сопло тем самым создаёт тягу. Способную долететь до Плутона приблизительно за 2 месяца, аппарат New Horizons летел до Плутона 15 лет и 4 месяца! Один ЯРД был построен в СССР и прошёл значительную часть испытаний, сама реактивная установка прошла все испытания. Учёные провели 250 испытаний всех узлов двигателя, также было полная отработка всех систем реактивной установки. Но увы в конце1980 годов программу ЯРД свернули. В наше время ведутся активные разработки Россией, США, Великобританией и Китаем различных вариаций данного двигателя. Россия планирует к 2030 году испытания тягача с ЯРД.
Как пользоваться световым парусом
Согласно оригинальному плану Мильнера и Хокинга, к крошечному зонду будет прикреплен компактный, размером несколько метров, световой парус, управляемый с помощью фазированной решетки лазеров. Энергии, производимой этими лазерами, теоретически будет достаточно для того, чтобы ускорить крошечный зонд до скоростей гораздо выше, чем способны показать самые быстрые на сегодняшний момент космические аппараты.
Рендер предложенной технологии светового паруса
Однако это не единственная из предложенных схема реализации этого проекта. Согласно варианту Хеллера и Хиппке, использование большего по размеру «фотонного» паруса позволит отказаться от необходимости задействовать лазерную решетку. При этом сам зонд будет размером всего в несколько сантиметров и весом всего несколько граммов. Для ускорения и выхода в межзвездное пространство аппарат будет оборудован несколькими большими, но в то же время очень легкими, тонкими и прочными парусами. По предложенному европейскими учеными сценарию в сторону Альфы Центавра зонд будет толкать излучение нашего Солнца. При достижении необходимого уровня инерции, аппарат сложит паруса и продолжит свое путешествие в сторону соседней звездной системы.
Ученые считают, что в этом случае зонд сможет развить 4,6 процента от скорости света и примерно за 95 лет достигнет Альфы Центавра. Да, это почти в пять раз дольше, чем в оригинальном плане Мильнера и Хокинга, однако в теории это серьезно упростит задачу по остановке зонда в нужном месте.
«Использование какого бы ни было топлива лишь усложнит проект в целом. Если корабль потребует наличия топлива на борту, то сам он в этом случае будет слишком тяжелым, что, в свою очередь, лишь сильнее повысит необходимость в наличии еще большего запаса топлива».
Ионный двигатель
Например, конструкторы ракет изучают возможность использования для космических полетов ионных двигателей. Еще с 1950-х годов. И упоминания об этой технологии часто встречается в произведениях научной фантастики. И на практике ее уже тоже применяли.
Deep Space-1 - первый космический аппарат, использовавший ионный двигатель в качестве основной силовой установки. Вместо кучи огня, создаваемой обыкновенными ракетами, ионный двигатель излучает лишь жуткое голубое свечение. Оно возникает тогда, когда электрически заряженные атомы ксенона выталкиваются из двигателя. Ксенон - это тот же газ, что применяется в лампах накаливания. Такой процесс создает некоторую тягу. Ионы улетают в космос со скоростью около 110 тысяч километров в час. Но Deep Space 1 двигался не так быстро. Потому что он был намного тяжелее, чем ионы.
Поэтому получаемая тяга очень невелика. Ее можно сравнить с ощущением от бумажного листа, падающего на ладонь. И с помощью такой технологии быстро разогнаться не получится. Ионные двигатели - это для терпеливых.
Однако если спешить некуда, то эта технология Вам подойдет. Расчеты и эксперименты показывают, что за одни сутки такая тяга может увеличить скорость космического корабля на 25-32 км в час. К концу миссии Deep Space-1 ионный двигатель увеличил его скорость на 11 000 километров в час.
Используя подобную технологию, половины скорости света можно достичь примерно за 4900 лет. Для путешествия к Альфе Центавра половину пути корабль будет разгоняться. А вторую половину - замедляться.
Технология ионных двигателей позволит нам долететь до Марса за 270 дней!
Сколько лететь до ближайшей звезды?
Космос непостижимо огромен. И даже самые близкие к нам звезды находятся очень далеко. Но если мы все же решимся добраться самой близкой из них, сколько времени займет подобное путешествие? Давайте посчитаем.
Используя технологии, доступные нам сейчас, и используя «гравитационную рогатку» в виде Юпитера, мы могли бы, вероятно, достичь скорости около 350 000 километров в час. Космический аппарат Parker Solar, например, сумел разогнаться до скорости 343 000 километров в час. И в настоящее время он является рекордсменом по скорости, когда-либо достигнутой искусственным телом.
Альфа Центавра находится на расстоянии около 4,3 световых лет от Земли. Это 40 триллионов километров. На такой скорости потребуется около 15 000 лет, чтобы достичь этой тройной звездной системы. Но есть ли другие технологии для межзвездных перелетов? Неужели наука топчется на месте? Наука, на самом деле, не спит. Она все время думает.
Все, что нужно знать о дорогущей миссии к Альфе Центавра (нет, это не шутка)
Миллиардер из Кремниевой долины хочет навестить ближайшую звезду. Вооружившись (или подпоясавшись?) кучей наличных денег и помощью своих друзей — включая физика Стивена Хокинга — предприниматель Юрий Мильнер разработал проект под названием Breakthrough Starshot. Наверняка с момента объявления этой загадочной инициативы у вас накопилось много вопросов. Давайте попробуем разложить все по полочкам.
Если коротко, о чем проект?
Секундочку… Что еще за лазерный парус?
Расстояния между звездами настолько велики, что для нормального межзвездного путешествия (которое не затянется на миллионы лет), вам понадобится разогнать космический аппарат до внушительной доли скорости света. Вместо того чтобы разгоняться через космос, используя мягкий толчок фотонов Солнца, подобно солнечным парусам, лазерный парус Starshot будет разгоняться лазерным массивом на 100 миллиардов ватт. Будучи на Земле, такой лазер мог бы разогнать космический аппарат весом с перышко до 20% скорости света.
Это довольно быстро, но даже с такой скоростью потребуется 20 лет, чтобы достичь системы Альфа Центавра. Корабль просвистит мимо, словит несколько фотонов и отправит их на Землю.
Что случится, если разогнавшийся наноаппарат столкнется с чем-нибудь по пути?
С космическим аппаратом, путешествующим на скорости в несколько десятков процентов световой, может произойти много плохого, если он столкнется даже с пылинкой. Хотя… На самом деле, может случиться только одно: полное уничтожение. Но космос очень пустой, поэтому группа инженеров, стоящих за проектом, оценивает шансы на столкновение не очень высоко.
Супер! Когда фоточки Альфы Центавра зальют в Instagram?
Пока непонятно. Запуск может действительно состояться в ближайшие несколько десятилетий. На данный момент проект необходимо оформить на бумаге и хорошо обдумать. Это рулетка на 100 миллионов долларов, поскольку без привлечения дополнительных ресурсов Starshot никуда не полетит. А запуск чего-то вроде StarChip будет и вовсе многомиллиардным событием.
Зачем вкладывать такие ресурсы, просто чтобы посетить Альфу Центавра?
Система Альфы Центавра — это только первый шаг в грандиозном межзвездном путешествии. Говоря космическими терминами, эта звездная система буквально за углом: всего в 4,37 светового года от нас. Триллионы километров.
Альфа Центавра состоит из трех звезд, то есть посмотреть будет на что. Из трех звезд ближайшей к Земле является тусклая красная звезда Проксима Центавра — в 4,24 светового года. Другие две звезды больше похожи на наше Солнце и более интересны с точки зрения науки. Они обращаются одна вокруг другой раз в 80 лет.
Есть ли какие-нибудь планеты возле звезд в Альфе Центавра?
Возможно. В 2012 году ученые объявили, что нашли потенциально твердую планету возле Alpha Centauri B, младшей из двух солнцеподобных звезд системы. К сожалению, доказательств этой планеты не нашли, а повторные наблюдения не позволили найти гравитационные буксиры, намекающие на присутствие планеты.
Могу ли я увидеть Альфу Центавра?
Можете, если вы в южном полушарии. Для невооруженного глаза эта система выглядит как отдельная ярко-голубая звезда рядом с Южным Крестом. Это третья по яркости звезда в небе и часть созвездия Центавра. В северном полушарии Альфу Центавра сложно увидеть, поскольку она не поднимается достаточно высоко над горизонтом, но если вы знаете, где искать и когда искать, вы сможете ее разглядеть.
Как наноаппарат увидит Альфу Центавра?
Команда Starshot работает над этим. Для начала, возможно, снимки будут одним большим мазком — в конце концов, StarChip промчится через космос с невероятной скоростью, преодолевая расстояние от Земли до Солнца в одночасье. Инженеры планируют разработать оптику, способную на такую скоростную съемку, но если не получится, зонды отправят нам лишь размытые картинки. Также придется долго ждать. Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, потребуется больше четырех лет, чтобы вернуть эти фотографии на Землю.
Можно ли все упростить и разместить лазерный массив в космосе?
Изначально план был именно таким. Концепцию давным-давно придумал Роберт Форвард. Многие из ранних работ Форварда рассматривали использование космических лазерных массивов для ускорения космического аппарата, поскольку атмосфера Земли поглощает свет и делает наземный массив менее эффективным.
Starshot предлагает наземный массив, поскольку отправка лазера на 100 миллиардов ватт на орбиту Земли будет политически проблематичной, а также чудовищно дорогой. И теперь же можно свести к минимуму воздействие атмосферы Земли, используя так называемую адаптивную оптику, систему, которая корректирует атмосферные искажения и уже широко используется астрономами. Для того чтобы максимизировать сигнал, проект в настоящее время оценивает размещение лазеров где-нибудь в сухом и высоком месте вроде пустыни Атакама в Чили.
Пригодится ли новая технология где-нибудь поближе?
Ждите нас, звезды
Однако эти разработки буксуют по многим причинам. Ионные двигатели весьма сложны по своей конструкции. И для сколько-нибудь значимых экспедиций потребуется колоссальный запас рабочего тела.
Но унывать не стоит. Есть еще проекты ракетных двигателей, работа которых основана на ядерной энергии. И по теоретическим расчетам, скорость истекания рабочего тела в ядерных двигателях может достигать 20% скорости света! Или даже выше. На таких скоростях полет к Альфе Центавра займет менее 25 лет!
А это, согласитесь, практически миг в масштабах Вселенной.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Как полететь в космос
Пара европейских ученых, кажется, нашли нужный ответ на этот вопрос. В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, физик Рене Хеллер из Института Макса Планка и компьютерный специалист Майкл Хиппке рассказывают о том, как для замедления космического аппарата можно будет использовать излучение и гравитацию звезд системы Альфа Центавра. По мнению ученых, вместо того чтобы просто пронестись мимо, крошечный космический аппарат, оборудованный световым парусом, сможет достаточно замедлиться, чтобы в деталях изучить тройную звездную систему и, возможно, даже находящуюся возле одной из звезд этой системы землеподобную планету Проксима b.
Напомним, что рамках проекта Breakthrough Starshot Initiative Мильнер планирует инвестировать 100 миллионов долларов в разработку сверхлегкого автономного космического аппарата со световым парусом, который сможет разогнаться до 1/5 скорости света (около 60 000 км/с). Благодаря этому роботизированный зонд сможет достичь Альфы Центавра – ближайшей к Земле звездной системы – всего за 20 лет, а не за 100 000, как в случае использования традиционных химических ускорителей.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Можно ли долететь до Альфа Центавры
В прошлом году знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг и российский миллиардер Юрий Мильнер объявили об амбициозном плане по запуску крошечного космического аппарата к системе Альфа Центавра. Разумеется, столь амбициозный план требует поиска не менее амбициозных решений. Например, одна из нерешенных проблем связана с тем, каким образом двигающийся с одной пятой скорости света космический аппарат сможет остановиться после того, как достигнет своей точки назначения. Будет ли он вообще способен на такой маневр?
Космические полеты даже сложнее, чем кажутся.
Зачем нужно летать в далекий космос
И все же дополнительно потраченное время, по мнению ученых, сможет окупиться сполна. Одним из самых запоминающихся открытий 2016 года стало обнаружение астрономами земплеподобной планеты возле звезды Проксима Центавра. В конечном итоге возможность «вблизи» исследовать эту планету может оказаться одним из самых (если не самым) значимых событий в современной астрономии. Пересылка собранных данных о планете, учитывая дистанцию до Земли, займет чуть более 4 лет. Однако пока это всего лишь мечты, потому что на данный момент у нас нет систем, которые одновременно были бы достаточно компактны для того, чтобы уместиться на нанозонде, и в то же время обладали достаточной мощностью для передачи сигналов на такие расстояния.
Обнаружены следы второй планеты, кружащей вокруг красного карлика Проксима Центавра
Отсутствие подходящего передатчика – это далеко не единственная проблема, которую во чтобы то ни стало необходимо решить до отправки зонда в сторону соседней звездной системы. Не менее важным являются поиск решения и разработка подходящей системы питания для зонда. Тем не менее исследователи не собираются терять оптимизма, так как наука не стоит на месте. Например, не может не радовать тот факт, что в лабораториях уже разработаны некоторые сверхлегкие материалы, которые потребуются для реализации этого проекта.
Ученый также добавляет, что поверхность паруса должна быть выполнена таким образом, чтобы отражать волны синего и красного диапазонов видимого спектра, а возможно, и дальше за их пределами.
«Такой технологии у нас пока нет, но, опять же, за последние несколько лет научные лаборатории добились очень большого прогресса, и исследователи обнаружили материалы, способные отражать до 99,9% объема света».
Хеллер и Хиппке собираются представить свою детальную концепцию руководящей группе Breakthrough Starshot Initiative на предстоящей встрече Breakthrough Discuss, которая будет проходить в американском городе Пало-Алто в апреле этого года.
Как вовремя затормозить
Учитывая эти ограничения, а также отсутствие на данный момент подходящего решения, ученые предполагают, что зонд в таком случае просто пронесется мимо Альфы Центавра, как это было с космическим аппаратом «Новые горизонты», пролетевшим в свое время мимо Плутона. Но опять же, если учесть разность скорости, зонд, в отличие от «Новых горизонтов», не сможет обеспечить хоть какие-то более-менее точные измерения этой звездной системы. К счастью, по мнению двух ученых, есть вариант, который в теории позволит не только замедлить космический аппарат до приемлемых скоростей в нужной точке, но и провести детальное исследование системы Альфы Центавра.
«Мы нашли метод, который позволяет замедлить космический аппарат с помощью энергии самой звезды. Для замедления светового паруса можно использовать световые частицы. В этом случае наличие дополнительного топлива на борту не потребуется. Да и сам план в целом вписывается в общую концепцию, предложенную инициативной группой Breakthrough Starshot Initiative».
Для успеха реализации необходимо придумать способ, при котором аппарат сможет заново распустить свои паруса по прибытии в систему. В этом случае исходящее от системы излучение создаст необходимое давление, которое замедлит зонд. Благодаря компьютерным моделям Хеллер и Хиппке высчитали, что при весе зонда в 100 граммов площадь паруса будет составлять около 100 000 квадратных метров (примерно 14 футбольных полей). По прибытии в систему тормозящая сила излучения от Альфы Центавра, воздействующая на парус, увеличится. Компьютерные модели показывают, что силы будет вполне достаточно, чтобы эффективно замедлить аппарат. Другими словами, та же самая физика, которая будет отвечать за толкание зонда в сторону соседней системы, будет также тормозить аппарат по его прибытии в нужное место.
Во время маневра замедления зонду необходимо будет приблизиться к Альфе Центавра A на расстояние пяти звездных радиусов (то есть на дистанцию, эквивалентную пяти радиусам этой звезды), или примерно на 4 миллиона километров, чтобы быть захваченным на ее орбиту. С этого момента космический аппарат начнет замедление примерно до уровня 2,5 процента от скорости света. Однако здесь важно отметить, что в случае неудачи замедления с максимальной скорости (4,6 процента от скорости света) зонд будет выброшен обратно в межзвездное пространство.
Каждое успешное путешествие начинается с создания карты. В данном случае показаны все маневры автономного космического наноаппарата в его путешествии к Альфе Центавра A, от которой путь до Альфы Центавра B составит всего четыре дня. Конечной задачей зонда может быть 46-летнее путешествие к звезде Проксима Центавра – домашнему адресу землеподобной планеты Проксимы b
Добравшись до Альфы Центавра A, космический зонд будет захвачен ее гравитацией, чью силу можно использовать для дальнейших маневров. Аналогичные маневры, например, использовались для ускорения зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», когда те еще находились внутри Солнечной системы. Теоретически автономный зонд может выйти на орбиту Альфы Центавра A и поискать возможные экзопланеты. Хеллер и Хиппке также разработали план по запуску зонда к системам других звезд – Альфе Центавра B (звезда-компаньон Альфы Центавра A) и Проксиме Центавра (удаленной третьей звезды системы, расположенной в 0,22 светового года, или в 1,2 триллиона километров) от общепринятых центров масс звезд A и B. Согласно этому плану, на полет к Альфе Центавра A уйдет около столетия, затем еще 4 дня потребуется для полета к Альфе Центавра B, а затем 46 лет на путешествие к Проксиме Центавра.
Читайте также: