4 conceptos de naves espaciales que podrían ser una realidad en el futuro

1. Explotará

Grabación de video: DrRhysy / YouTube

Todos tenemos al menos una vaga idea de lo destructivas que son las armas nucleares. Parecería que es poco probable que el uso de algo tan peligroso conduzca a algo bueno.

Pero los físicos Stanislav Ulam y Freeman Dyson decidieronGRAMO. Dyson. Proyecto Orion: la verdadera historia de la nave espacial atómicaque esta fuerza también puede dirigirse a un canal creativo. Y en los años 60 propusieron la idea de una nave interestelar que volaría impulsándose con explosiones nucleares controladas.

De hecho, ¿por qué transportar enormes tanques de combustible a través de la inmensidad del Universo, si en cambio puede llevar consigo cien o dos ojivas atómicas?

El proyecto se llamó Orion, o nave espacial de propulsión nuclear. El principio de funcionamiento de la unidad es el siguiente.

Una nave cuelga en órbita, que tiene la intención de volar a las afueras del sistema solar o incluso a otras estrellas. En el momento adecuado, lanza una bomba de hidrógeno en algún lugar a cien metros detrás de él, que explota y dirige el avión hacia adelante con una onda de choque. Cuando el impulso del empujón comienza a disminuir, se dispara la siguiente bomba, luego otra y otra. Esto es mucho más efectivo, ya sabes, de lo que es trillado volar en un cohete.

La idea en sí fue genial. Pero la "explosión", como se denominó al desarrollo, tuvo muchos problemas que no pudieron resolverse en esta etapa del desarrollo de la ciencia y la tecnología. No estaba claro cómo proteger la parte trasera de la nave del plasma relativista, los rayos gamma y los destellos de luz. Se asumió que la placa reflectante estaría cubierta con una capa ablativa de grasa de grafito, que también necesitaría renovarse después de cada explosión.

Sin embargo, existen ciertas dudas de que sea posible diseñar un escudo que pueda resistir la detonación de cientos de bombas de hidrógeno casi a quemarropa.

Además, poner en órbita un aparato con cientos de bombas atómicas a bordo era una tarea bastante arriesgada. En los 60 a radiación tratada de manera más simple que ahora: aparentemente, creían que ella mata solo a aquellos que le temen.

Inicialmente, se asumió que Orion despegaría por sí solo, es decir, haría explosiones atómicas debajo de él directamente en la atmósfera. Entonces, los científicos aún se dieron cuenta de que se emocionaron y decidieron detonar cargas nucleares solo en un espacio sin aire.

Pero incluso en este caso, si algo no sale según lo previsto y un cohete con una carga tan peligrosa no llega al espacio, se producirá una verdadera catástrofe de radiación en el lugar donde cae. Por tanto, el proyecto se pospusoGRAMO. Dyson. Proyecto Orion: la verdadera historia de la nave espacial atómica en un segundo plano, y luego, con la firma del Tratado de Prohibición Parcial de Pruebas en 1963, se cerró por completo.

Sin embargo, la idea de una nave espacial interestelar acelerada por una bomba atómica todavía resurge en la mente de los físicos.

2. Velero solar

Video: The Planetary Society / YouTube

La frase "vela solar (o fotónica)" suena bastante fantástica. Sin embargo, esta es una tecnología real e incluso ya probada. En junio de 2019, se probó con éxito la sonda LightSail-2 con dicho motor.Qué esperar cuando LightSail 2 se lanza al espacio / Sociedad planetaria en el espacio.

El hecho es que los fotones, las partículas que forman la luz, pueden ejercer presión cuando entran en contacto con una superficie. Es decir, la luz del sol en el espacio es capaz deGRAMO. Vulpetti. Navegación solar rápida: astrodinámica de trayectorias especiales de veleros empujar la vela de la misma manera que lo hace el viento en la Tierra.

Solo será necesario crear la vela a partir de un material absorbente ultrafino, por ejemplo, a partir de una película de aluminio de 30 nanómetros de espesor. Y debería tener al menos unos pocos kilómetros cuadrados de tamaño.

A modo de comparación, el área de la sonda LightSail-2 era de solo 32 metros cuadrados.

Un aparato con vela solar no tiene que llevar consigo decenas y cientos de toneladas de combustible: podrá volar dondequiera que llegue la luz del sol. Es cierto que existen posibles dificultades en la implementación del concepto.

El principal es cómo proteger la vela de daños. Después de todo, es un lienzo opaco delgados como una navaja que tiene la resistencia del papel higiénico y atraviesa vacío a una velocidad vertiginosa. Cualquier mota de polvo en el mostrador puede hacer un agujero decente.

3. Cohete de fotones

Una nave espacial de este tipo utiliza el mismo principio que un velero solar, solo que al revés. Después de todo, si los fotonesMI. GRAMO. Haug. Los límites últimos de la ecuación relativista del cohete. El cohete de fotones Planck / Acta Astronautica son capaces de presionar sobre la superficie con la que entran en contacto, también pueden desprender el motor que los produce. El resultado es un cohete propulsado no por la quema de combustible, sino por la luz.

Sí, en el vacío, incluso una simple linterna, si se le da una fuente de energía muy duradera, se acelerará gradualmente, impulsándose con los fotones emitidos. Basta con girarlo con una bombilla contra el objetivo y encender la luz.

Es cierto que la linterna volará tan lentamente que se necesitarán miles de millones de años para acelerar a velocidades notables. Pero este es un problema que se puede resolver: solo necesita hacer que el dispositivo sea más grande.

Pero alimentar un faro de este tipo será otra tarea. El físico Daniel Tommasini de la Universidad de Vigo ha calculadoD. Tommasini. Comente sobre “los límites últimos de la ecuación relativista del cohete. El cohete de fotones de Planck ”/ Acta Astronauticaque incluso el reactor nuclear más eficiente solo podrá acelerar una nave fotónica en un 0,02% de la velocidad de la luz.

Esto es alrededor de 60 km / s, lo que ya es bastante bueno para viajar a través del sistema solar. Pero para poder saludar a la estrella más cercana, necesitará fuentes de energía mejores que un reactor nuclear banal. Por ejemplo, un buen suministro de combustible de antimateria o un agujero negro de bolsillo.

Cuando la antimateria choca con la materia, libera una gran cantidad de energía pura. Es cierto que la producción de antimateria es increíble placer caro: la creación de un gramo de antihidrógeno, los científicos de la NASA han estimadoAlcanzando las estrellas / Sciense NASA $ 62,5 billones. Y se necesitarán toneladas para alimentar el reactor de aniquilación.

Los agujeros negros son fuentes de energía aún más eficientes. Se pueden utilizar para fabricar los llamados reactores singulares o colapsados, como argumentó Stephen Hawking. El agujero negro crea radiación y se evapora gradualmente.

CalculadoL. Grua. ¿Son posibles las naves estelares con agujeros negros? / Relatividad general y cosmología cuánticaese agujero que pesa 606.000 toneladas se evaporará durante unos 3,5 años, creando 160 petavatios de energía durante este tiempo. Solo una cifra salvaje: suficiente energía para acelerar al 10% la velocidad de la luz en 20 días.

Solo queda descubrir cómo hacer un agujero negro y cómo almacenarlo en la nave, y una batería compacta de increíble potencia está lista. Lo principal es no meter los dedos en él, de lo contrario se volverán singular, es decir, se encogerá hasta cierto punto. Junto con todas las demás partes del cuerpo.

4. Barco impulsado por láser

Video: Escuela de Física - Universidad de Sydney / YouTube

Los conceptos anteriores tienen un problema común: tendrán que llevar consigo sus fuentes de energía. El combustible de cohetes, el combustible nuclear, la antimateria o un agujero negro pesan mucho y reducen la carga útil. Tendremos que gastar más energía para impulsar esta economía.

Un velero solar no tendrá queGRAMO. UNA. Landis. Vuelo interestelar por haz de partículas / NASA Lleva muchas toneladas de combustible, pero también tiene una limitación: vuela solo donde sopla el viento solar, y no será tan útil en el espacio interestelar.

Sin embargo, un barco acelerado por un láser no tiene tales desventajas. Es un análogo de una nave estelar con vela, pero no será acelerada por la luz del sol, sino por una fuente de radiación direccional de gigavatios.

El principio es el siguiente: una sonda interestelar extiende la vela y un enorme acelerador láser en la Tierra o en una órbita casi solar brilla sobre ella y la empuja donde debe estar.

Digamos que aceleramos a la velocidad requerida, pero ¿cómo frenar en el punto de llegada a Proxima Centauri o Barnard's Star? De antemano, no hay forma de impulsar un segundo láser del mismo tipo; incluso construimos uno en una órbita casi solar con dificultad.

Pero no se preocupe, los físicos Jeffrey Landis y Carver Andrews pensaron en esto hace mucho tiempo.GRAMO. UNA. Landis. Consideraciones sobre la óptica y los materiales para una vela de luz / NTRS propulsada por láser. Si es necesario, el aparato no solo puede acelerar, sino también desacelerar con la ayuda de la energía de los fotones que le envía el láser.

Simplemente los pasamos más allá de la vela hacia un espejo enorme, se reflejan en la vela, pero desde el otro lado. Y tenemos la oportunidad de volar en dirección opuesta al láser. Es decir, podremos no solo conducir a estrellas distantes a la velocidad cercana a la de la luz, sino también regresar.

Este mecanismo de viaje interestelar parece ser el más factible. El 12 de abril de 2016, Stephen Hawking propusoAlcanzando las estrellas, a lo largo de 4,37 años luz / The New York Times enviar un grupo de sondas que pesan 0,5 g a Alpha Centauri, aceleradas al 20% de la velocidad de la luz por un láser desde la superficie de la Tierra. En teoría, tardarán 20 años en volar, y los datos transmitidos por las sondas al llegar al sitio viajarán de regreso en forma de transmisiones de radio durante otros 5 años.

Yo mismo Hawking No vivió para ver la realización de su idea, pero el proyecto llamado Breakthrough Starshot continúa desarrollándose. Está financiado por el empresario ruso Yuri Milner y el propietario de Meta, Mark Zuckerberg. Quizás este último simplemente esté buscando una forma de regresar a casa.