Kas Hawkingi täht on võimalik?

Kas Hawkingi täht on võimalik?

Kosmilisel skaalal vaadates elab inimkond väikesel liivateral, mis ujub mõeldamatult sügavas ookeanis. Ruumi suured ruumid eraldavad isegi lähimad tähed, tagades, et kui mõni intelligentne eluvorm püüab levida kogu galaktikasse, siis kuluks see märkimisväärsetele pingutustele tähtedevaheliste merede ületamiseks.

Kui vaadata tähti, lootuses, et me neid ühel päeval külastada, väidavad paljud, et tähtedevaheline reisimine on võimatu. Lõpuks on lähim teadaolev tähesüsteem rohkem kui 4 valgusaasta kaugusel Maast.

Mõelgem hetkeks: valgus võtab aega 8 minutit ja 20 sekundit, et sõita päikese pinnalt meie planeedi atmosfääri. Seepärast, kui vaatate päikest, teate, et päikesekütus, mida tunned oma näol, on sõitnud 90 miljonit miili läbi planeetidevahelise ruumi ja saabunud nahale peaaegu 9 minutit hiljem.

Kuid valgus võtab aega umbes neli ja pool aastat, et reisida meie Päikesest Alpha Centauri, lähima tähtsüsteemi juurde väljaspool meie päikesesüsteemi, et katta 26 triljoni miili kaugusel tähtedevahelist ruumi. Nüüd on meil selline skaala; kui me saadame kosmoselaeva Alpha Centaurile, kasutades praegu meie käsutuses olevaid tõukemeetodeid, võtab see meid umbes 80 000 aastat. Seetõttu ei ole üllatav, et me tunneme kosmilise tühimiku seas karantiini.

Nagu näeme, ei ole tähtedevaheline teekond nii lihtne täita ja on ajalooline väljakutse ning globaalsed jõupingutused tuleb teha selle võimaldamiseks. Ja üha enam teadlasi mõistab, et tegelikult on see täiesti võimalik.

Niisiis, kui teisipäeval, Juri Gagarini kangelasliku avamise 55. aastapäevaks kosmosesse, tehti teade Starshoti läbimurde kohta, avastas maailm äkki, et on olemas inseneride, teadlaste, futuroloogide ja ettevõtjate rühm, kes näevad tulevikku, kus inimkond võtab selle olulise sammu tundmatute sügavuste juurde, saates sellele "võimatule" sihtkohta - Alpha Centauri - väikeste teadusrobotide laevastiku. Veelgi enam, Briti raskekaalu teoreetiline füüsika Stephen Hawking pingutab oma jõupingutusi, samas kui Vene miljardär Yuri Milner investeerib projekti alguses kuni 100 miljonit dollarit. Kuulsad isikud, nagu Mark Zuckerberg, on juhatuses ja projekti juhib NASA Amesi Uurimiskeskuse endine direktor Pete Warden. See ei ole loomulikult esimene täht, mis käsitleb tähtedevahelise reisimise küsimust. Star-to-star hüpe on olnud aastakümnete jooksul teadusliku ulme lugu pidanud, kuid esimene märkimisväärne plaan sai alguse Briti Interplanetary Society'st 1970ndatel aastatel, mis viis projekti Daedalus - koletislik mehitamata tähtedevaheline laev nii suur kui suur Empire State Building. Suur osa Daedalusi massist tekkis tänu suurele kütusekogusele, mida oleks vaja sõiduki kiirendamiseks ja selle pidurdamiseks kohe, kui see jõuab sihtkohta. Tähtedevahelise ruumi õppimisel saatis Daedalus võimsa signaali: saatke suur laev või ei mõtle isegi reisile.

Sellisel juhul käivitatakse kosmoseaparaat tuumaplahvatuste seeriaga, kasutades külma sõja ajal välja pakutud meetodit, mida tuntakse tuumapõletuste tõttu. See kontseptsioon on andnud palju, peamiselt seda, mis on muutunud läbimurdetehnoloogiaks ja suureks saavutuseks materjaliuuringute valdkonnas tulevikus ja mis võimaldas luua sellist sõidukit.

Praegu jätkas rahvusvaheline teadlaste ja inseneride meeskond Daedalusi tööd, mõeldes seda esialgset katset mittetulundusühingus Icarus Interstellar, mis algas Icarase (Daedaluse poja) projektina. Icarusil on nüüd mitmeid projekte, millel kõigil on sama lõppeesmärk: liikuda inimkonda tähtede suunas ja ületada tehnoloogilisi ja sotsiaal-majanduslikke tõkkeid.

Täheldati mitmeid tõsiselt rahastatud jõupingutusi tähtedevahelise tehnoloogia arendamiseks, kuid see muutus 2011. aastal, kui USA teadusasutus DARPA ja NASA annetasid 500 000 dollarit 100-aastase Starshipi projekti käivitamiseks, mida juhib endine NASA astronauti Mae Jemison. Kuid tähtedevaheline kogukond ei ole kunagi näinud sellist suurt rahalist toetust, mis toob Starshoti läbimurde - asjaolu, mis innustab tähtedevahelise teadusringkonna liikmeid. "See on hämmastav," ütles Andreas Tziolas, Icarus Interstellari kaasasutaja ja president Discovery News'is.

Icarus Interstellari eesmärgi võti on püüda tuua rahu tähtedevahelise uurimise rõõmule. Sellistel lugematutel ajaloolistel näidetel särab inimkond, kui see ületab piire ja võib sellistel kõrgetel eesmärkidel luua läbimurde või läbimurde tehnoloogiaid.

Märkimisväärseid näiteid on kosmoserada, kui poliitilised ideaalid surusid Ameerika Ühendriike ja Nõukogude Liitu orbiidile ja seejärel maale 1969. aastal. Lõpliku sõjalise ülemuse saavutamiseks välja töötatud tehnoloogiad on küpsenud, et anda meile kosmosetehnoloogiad, mida me täna enesestmõistetavaks peame.

Sageli on suurte eesmärkide saavutamiseks välja töötatud uutel tehnoloogiatel rakendusi, mis võivad esialgu tunduda lootustandvatena, kuid nende ootamatu kasutamine selle eesmärgi saavutamiseks võib muuta meie planeedi, alates puhtate energiaallikate arendamisest kuni võimaluste leevendamiseni ja ehk kliimamuutused.

Tavaliselt sündis probleemi lahendamiseks uute tehnoloogiate uurimine ja Tziolas suutis tuvastada tõsiseid probleeme, mida Starshoti projekt peab peaaegu kohe silmitsi seisma.

Starshoti peamine idee on kujundada väike kosmoselaev, mis kasutab laserimpulssi, et kiirendada seda 20 protsendini valguse kiirusest. Starshoti lõppeesmärk on saavutada Alpha Centauri ühele põlvkonnale. Need kosmoseaparaadid, mida tuntakse kui "nanocraft", peavad sõitma 1000 korda kiiremini kui inimkonna poolt ehitatud kiireim kosmoselaev. New Horizons - NASA kosmoselaev, mis lendas 2015. aastal Plutost mööda, purunes läbi välise päikesesüsteemi kiirusega 770 000 miili päevas. Voyager-1 kosmoselaev lendas veelgi kiiremini, ulatudes peaaegu miljon miili päevas. Kuigi Alpha Centauri on sama kiire kui New Horizons ja Voyager-1, ei ole see kümneid tuhandeid aastaid jõudnud sihtkohta. On huvitav märkida, et Voyager-1 on nüüd tähtedevaheline sond, mis on jätnud meie päikese heliosfääri magnetvälja ja on praegu ainus tähtedevaheline kosmoselaev. Kuid arvestades, et tuumaelektrijaamaga kosmosesõiduk käivitati 1977. aastal ja veetis peaaegu 4 aastakümmet ainult tähtedevahelise ruumi saavutamiseks, peame liikuma kiiremini. Palju kiiremini.

Ja Starshoti meeskond mõistab seda ja läks miniatureerimise teel, et ehitada väikese kosmoseaparaadi laevastik, mis kaalub mitte üle grammi. Loomulikult võib väikeste kosmoseaparaatide poolt sellise juhitava pilgu käitamiseks ja kontrollimiseks vajalike vahendite pakendamine sellisel piiratud massil tunduda mõttetu, kuid kõik see uurimistöö muudab paradigma enamiku teiste tähtedevaheliste mõistete vahel. Need on väikesed robotid, mis on varustatud õhukese ja kerge purjega ühendatud kaamerate, andurite ja navigatsiooniseadmetega, mis kasutavad võimas maapinnal põhinevat laserit, et lennata päikesesüsteemist Alpha Centauri.

Kuid nagu Tziolas juhib tähelepanu, on lasertehnoloogia kiiresti edasi liikudes raske ette kujutada, millist materjali nanokandja ehitatakse. Isegi kui nende laserpurjed peegeldavad enamikku nendele langevat laserenergiat, tekib tohutu kuumenemisprobleem. Ausalt öeldes põletatakse nanokraft hüpoteetilise 100-gigavati laseriga, kui soojus ei kiirusta tõhusalt. Kuid soojuse kiirgamiseks vajavad nanokandjad radiaatorid, mis suurendavad massi.

"Jahutusvedeliku puudumisel peate kiirgama (soojustama) kosmosesse ja ainus viis seda teha on kasutada mikrolaineahju, ja ainus viis tõesti seda teha on pindala suurendamine," ütles Tziolas. "Nii et teil on vaja radiaate, mis kiirgavad soojust ja mis lisavad kaalu ... radiaatorid on tõenäoliselt metalllehed." Võib-olla on see üks neist probleemidest, kus uued tehnoloogiad on sündinud? Eriti kergeid, kõrge temperatuuriga, kergesti jahtuvaid materjale, mis võivad kosmoses ja tööstuses kasutada tohutut hulka rakendusi, saab arendada. Kes teab.

Eeldades, et neid nanotarvikuid saab käivitada ja tarnida väljaspool Päikesesüsteemi, peaksid need olema väga vastupidavad ja vastupidavad. Kuid 20 aastat on kosmoses pikk aeg ja kuigi tähtedevaheline meedium on päikesesüsteemi standardite järgi üsna tühi, võivad need sõidukid kokku puutuda, isegi kui kõige väiksemad tolmuterad 20-aastase tee ääres võivad mõjutada mis tahes komponenti, nagu suure kiirusega kuuli purustab portselanist tassi. Ärgem unustagem, et need nanokandjad sõidavad 20% valguse kiirusest - rohkem kui 130 miljonit miili tunnis. Kuigi nad on väikesed, kas nad vajavad kaitset? Võibolla, kuid see suurendab veelgi nende kaalu, aeglustades neid lõpuks.

Vastavalt praegusele plaanile leevendatakse missiooni ebaõnnestumist, saates missioonile tohutu hulga nanocraft. Kuigi paljud nanokandjad võivad oma teel surra, võivad mõned jõuda sihtkohta.

Seega on ühendamiseks olemas mutrid ja poldid. Need on vajalikud asjad väikese kosmoselaeva saatmiseks teisele tärnile, aga mis mõte on, kui pilte ei näe? See nanotehnika vajab kodukandmete saatmiseks saatjaid, kuid kui tugevad peaksid need saatjad olema?

"Minu arvates on suur probleem kommunikatsioon," ütles Robert Freeland, Icarus'i projektijuht. "Mitmed Icarus projekti meeskonna liikmed veetsid eelmisel aastal mitu kuud, et kujundada Icarus laeva kommunikatsioonisüsteemi. Tuleks tunnistada, et Icarus'i andmeedastuskiirus on mitu korda kõrgem kui projektil, sest Icarus on mõeldud Alpha Centauri süsteemi täielikult aeglustama ja luua jaam pikaajaliste üksikasjalike tähelepanekute jaoks. " Freeland juhib tähelepanu sellele, et Nanocraft Starshot on mõeldud lihtsaks läbipääsuks Alpha Centauri juurest ilma orbiidile minekuta. Lennu ajal peavad nad läbi viima kiire seeria seeriat ja seejärel mõne aja pärast koju saatma. Kuid nõrgenemine (signaalikvaliteedi kadumine) suurtes tähtedevahelises kauguses võib olla probleemiks väikese võimsusega saatjaga, mis on pakitud sellesse väikestesse laevadesse.

"Kui see on nii, siis on suuremaid sonde toetavaid argumente, millel on suuremad toiteallikad," lisas ta. "Anna mulle kilogrammi kasulikku koormust ja probleem muutub veidi lihtsamaks. Kuid kasuliku koormuse suurendamine 1000 korda nõuab suuremat laserit, suuremat purjet, pikemat kiirendust või madalamat maksimaalset kiirust."

Siis tunduvad probleemid kiiresti suurenevad.

Aga navigatsiooniga? Loomulikult võib nanokandjal olla väikesed kaamerad, mis võivad toimida tähtsuunalistena, suunates need õigele teele, aga kuidas me teame, kui nad jõuavad Alpha Centauri? Kui te võtate pilte hüpoteetilistest planeetidest, mis orbiidivad tärniga, kuidas teavad need sondid, kus (ja millal) seda vaja on? Pidage alati meeles, et nanotranspordi andmete saatmine võtab aega umbes 4 aastat ja peame saatma "koosoleku" käsu 4 aastat enne, kui sondid jõuavad Alpha Centauri! Võib-olla on meil enne avamist kosmoseside teleskoobid, mis täpselt määravad Alpha Centauri süsteemis eksoplanetid ja neil nanotehnikutel on mingi tehisintellekt, mis aitab neil oma orbiidid saabumisel jõuda.

Mis on praktilised küsimused, mis puudutavad võimas laserit maa peal, särav läbi atmosfääri? Kas see võib olla ohtlik loodusele, lennuliiklusele ja (võimalik) kosmoselennudele? Võib-olla peaksime selle laseriga maapinnale paigutamise kava uuesti läbi vaatama, võib-olla peaksime leidma viisi, kuidas seda kosmosesse panna. Aga kuu? Probleemid ja ilmsed keelud on rikkad, kuid vähemalt see on algus. Esimest korda tundub olevat ülemaailmne huvi tähedeni jõudmiseks ja sellega hakkab kaasnema märkimisväärne summa raha, mida kasutatakse tähtsaimate tähtedevaheliste teadmiste saavutamisel. Lõppkokkuvõttes ei saa Starshoti missiooni isegi nimetada plaaniks, see on lähtepunkt, kuid tähtedevaheline teadus vajab seda tüüpi investeeringuid, vähemalt selleks, et katsetada teooriat ja töötada tekkivate probleemidega.

"Me peame alustama kusagilt ... huvi tähtedevahelise luure vastu, see on see, mida me võitlesime," ütles Tziolas. "See on üks Icarus Interstellar 'ülesannetest teha tähtedevahelist uurimist tavapäraseks teadlikkuse tõstmiseks."

Sellised rühmad nagu Icarus tuvastavad probleemid ja arendavad lahendusi, otsides uusi tehnoloogiaid, mis võiksid muuta meie eluviisi. Kuna äriruumide huvide kasv Ameerika Ühendriikides toetab lasti kohaletoimetamist rahvusvahelisse kosmosejaama ja satelliitide orbiidile viimist, võib näha tööstuse arengut arenenud jõuseadmetes, mis võivad meelitada ligi ettevõtteid ja innustada lapsi alustama teaduse ja tehnoloogia alast haridust.

Kuid on mitmeid peamisi põhjusi, miks inimkond peaks olema tähtedevahelistes meredes motiveeritud. Stephen Hawking on inimkonna suunda tähistava suuna toetaja, kui meie planeedi tulevik ei õnnestu. "Maa on suurepärane koht, kuid see ei kesta igavesti," ütles ta Starshoti pressiteates. "Varem või hiljem peame vaatama tähti. Starshoti läbimurre on väga põnev esimene samm teel."

Ehkki Maa hävitamine on kindlasti motivatsioonitegur, olen nõus, et oleme liikide seas motiveeritud uurima meie maailma ja meie intellekti piire. Kui me võtame initsiatiivi kosmoses, uurime uusi päevi meie päikesesüsteemis ja püüdleme tähtede poole, paljastame meie liigi parimad omadused pika teekonna jaoks, mis aitab meil mõista meie ruumi kosmoses.

Kommentaarid (0)
Otsing