Bir Amerikan iyon itişli aracı, uzay araçları arasında hız rekoru kırdı. Uzayda hız

Yerçekimi kuvvetini yenmek ve bir uzay aracını Dünya yörüngesine fırlatmak için roketin en az 1/2 hızda uçması gerekir. saniyede 8 kilometre. Bu ilk kaçış hızıdır. İlk kozmik hız verilen cihaz, Dünya'dan havalandıktan sonra yapay bir uydu haline geliyor, yani gezegenin etrafında dairesel bir yörüngede hareket ediyor. Cihaza ilk kozmik hızdan daha düşük bir hız verilirse, o zaman dünyanın yüzeyiyle kesişen bir yörünge boyunca hareket edecektir. Yani Dünya'ya düşecek.

Ancak böyle bir uçuş çok fazla yakıt gerektirir. 3a jeti birkaç dakikalığına fırlatırsa, motor tüm demiryolu deposunu tüketir ve rokete gerekli ivmeyi kazandırmak için devasa bir demiryolu yakıt katarı gerekir.

Uzayda benzin istasyonu yok, dolayısıyla tüm yakıtınızı yanınıza almanız gerekiyor.

Yakıt depoları çok büyük ve ağırdır. Tanklar boşaldığında roket için ekstra ağırlık haline gelirler. Bilim adamları gereksiz kilolardan kurtulmanın bir yolunu buldular. Roket bir inşaat seti gibi monte edilir ve çeşitli seviyelerden veya aşamadan oluşur. Her aşamanın kendi motoru ve kendi yakıt kaynağı vardır.

İlk adım en zorudur. En güçlü motorun ve en fazla yakıtın bulunduğu yer burasıdır. Roketi bulunduğu yerden hareket ettirmeli ve ona gerekli ivmeyi vermelidir. İlk kademenin yakıtı bittiğinde roketten ayrılarak yere düşüyor, roket hafifliyor ve boş tankları taşıyarak ek yakıt israfına gerek kalmıyor.

Daha sonra, uzay aracını kaldırmak için daha az enerji harcaması gerektiğinden, birinciden daha küçük olan ikinci aşamanın motorları çalıştırılır. Yakıt depoları boş olduğunda ve bu aşama roketten "çözülür". Sonra üçüncüsü, dördüncüsü devreye girecek...

Son aşamanın tamamlanmasının ardından uzay aracı yörüngeye giriyor. Bir damla bile yakıt israf etmeden Dünya'nın etrafında çok uzun süre uçabilir.

Bu tür roketlerin yardımıyla astronotlar, uydular ve gezegenler arası otomatik istasyonlar uçuşa gönderilir.

Biliyor musun...

İlk kaçış hızı gök cisminin kütlesine bağlıdır. Kütlesi Dünya'nınkinden 20 kat daha az olan Merkür için saniyede 3,5 kilometreye eşittir ve kütlesi Dünya'nın kütlesinden 318 kat daha büyük olan Jüpiter için - saniyede neredeyse 42 kilometre!

Okuyucuların dikkatine sunuldu dünyanın en hızlı roketleri yaratılış tarihi boyunca.

Hız 3,8 km/s

Saniyede maksimum 3,8 km hıza sahip en hızlı orta menzilli balistik füze, dünyanın en hızlı füzeleri sıralamasını açıyor. R-12U, R-12'nin değiştirilmiş bir versiyonuydu. Roket, oksitleyici tankta bir ara taban bulunmaması ve bazı küçük tasarım değişiklikleri nedeniyle prototipten farklıydı - şaftta rüzgar yükü yoktu, bu da roketin tanklarını ve kuru bölmelerini hafifletmeyi ve ihtiyacı ortadan kaldırmayı mümkün kıldı stabilizatörler için. 1976'dan itibaren R-12 ve R-12U füzeleri hizmetten kaldırılmaya ve yerine Pioneer mobil yer sistemleri konulmaya başlandı. Haziran 1989'da hizmetten çekildiler ve 21 Mayıs 1990'a kadar Belarus'taki Lesnaya üssünde 149 füze imha edildi.

Hız 5,8 km/s

Saniyede maksimum 5,8 km hıza sahip en hızlı Amerikan fırlatma araçlarından biri. Amerika Birleşik Devletleri tarafından benimsenen ilk geliştirilmiş kıtalararası balistik füzedir. 1951'den beri MX-1593 programının bir parçası olarak geliştirildi. 1959-1964 yılları arasında ABD Hava Kuvvetleri'nin nükleer cephaneliğinin temelini oluşturdu ancak daha gelişmiş Minuteman füzesinin ortaya çıkması nedeniyle hızla hizmetten çekildi. 1959'dan bu yana faaliyette olan Atlas uzay fırlatma araçları ailesinin oluşturulmasının temelini oluşturdu.

Hız 6 km/s

UGM-133 A Üç dişli mızrak II- Dünyanın en hızlılarından biri olan Amerikan üç aşamalı balistik füzesi. Maksimum hızı saniyede 6 km'dir. “Trident-2”, 1977'den beri daha hafif olan “Trident-1” ile paralel olarak geliştirildi. 1990 yılında hizmete alınmıştır. Fırlatma ağırlığı - 59 ton. Maks. atış ağırlığı - 7800 km fırlatma menzili ile 2,8 ton. Azaltılmış savaş başlığı sayısıyla maksimum uçuş menzili 11.300 km'dir.

Hız 6 km/s

Rusya'nın hizmetinde olan dünyanın en hızlı katı yakıtlı balistik füzelerinden biri. Minimum hasar yarıçapı 8000 km ve yaklaşık 6 km/s hıza sahiptir. Roket, 1998'den beri onu 1989-1997'de geliştiren Moskova Isı Mühendisliği Enstitüsü tarafından geliştirildi. kara tabanlı füze "Topol-M". Bugüne kadar Bulava'nın 24 test fırlatması gerçekleştirildi, bunlardan on beşi başarılı sayıldı (ilk fırlatma sırasında roketin kütlesel boyutlu bir prototipi fırlatıldı), ikisi (yedinci ve sekizinci) kısmen başarılı oldu. Roketin son test lansmanı 27 Eylül 2016'da gerçekleşti.

Hız 6,7 km/s

Minuteman LGM-30 G- dünyanın en hızlı kara konuşlu kıtalararası balistik füzelerinden biri. Hızı saniyede 6,7 km'dir. LGM-30G Minuteman III'ün, savaş başlığının türüne bağlı olarak 6.000 ila 10.000 kilometre arasında tahmini uçuş menzili var. Minuteman 3, 1970 yılından günümüze kadar ABD hizmetinde olmuştur. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tek silo tabanlı füzedir. Roketin ilk lansmanı Şubat 1961'de gerçekleşti, II ve III modifikasyonları sırasıyla 1964 ve 1968'de başlatıldı. Roket yaklaşık 34.473 kilogram ağırlığındadır ve üç adet katı yakıtlı motorla donatılmıştır. Füzenin 2020 yılına kadar hizmette kalması planlanıyor.

Hız 7 km/s

Yüksek manevra kabiliyetine sahip hedefleri ve yüksek irtifa hipersonik füzelerini yok etmek için tasarlanmış, dünyanın en hızlı füzesavar füzesi. Amur kompleksinin 53T6 serisinin testleri 1989'da başladı. Hızı saniyede 5 km'dir. Roket, çıkıntılı parçaları olmayan 12 metrelik sivri bir konidir. Gövdesi kompozit sargı kullanılarak yüksek mukavemetli çelikten yapılmıştır. Roketin tasarımı, ağır aşırı yüklere dayanabilmesini sağlar. Önleyici, 100 kat hızlanmayla fırlatılıyor ve saniyede 7 km'ye kadar hızlarda uçan hedefleri yakalayabilme kapasitesine sahip.

Hız 7,3 km/s

Saniyede 7,3 km hızıyla dünyanın en güçlü ve en hızlı nükleer füzesi. Her şeyden önce en güçlendirilmiş komuta noktalarını, balistik füze silolarını ve hava üslerini yok etmek amaçlanıyor. Bir füzenin nükleer patlayıcıları büyük bir şehri, yani Amerika Birleşik Devletleri'nin çok büyük bir bölümünü yok edebilir. Vuruş doğruluğu yaklaşık 200-250 metredir. Füze dünyanın en güçlü silolarında bulunuyor. SS-18, biri tuzaklarla dolu olan 16 platform taşıyor. Yüksek bir yörüngeye girerken, tüm "Şeytan" kafaları, sahte hedeflerden oluşan bir "bulut" içinde hareket eder ve pratik olarak radarlar tarafından tespit edilmez.

Hız 7,9 km/s

Saniyede maksimum 7,9 km hıza sahip kıtalararası balistik füze (DF-5A), dünyanın en hızlı ilk üçünün arasını açıyor. Çin DF-5 ICBM'si 1981'de hizmete girdi. 5 MT'lik devasa bir savaş başlığı taşıyabiliyor ve 12.000 km'nin üzerinde menzile sahip. DF-5'in yaklaşık 1 km'lik bir sapması var, bu da füzenin tek bir amacı olduğu anlamına geliyor: şehirleri yok etmek. Savaş başlığının boyutu, sapması ve fırlatmaya tam olarak hazırlanmanın yalnızca bir saat sürmesi, DF-5'in olası saldırganları cezalandırmak için tasarlanmış cezalandırıcı bir silah olduğu anlamına geliyor. 5A versiyonu artırılmış menzile, geliştirilmiş 300 m sapmaya ve birden fazla savaş başlığı taşıma yeteneğine sahiptir.

R-7 Hızı 7,9 km/s

R-7- Sovyet, ilk kıtalararası balistik füze, dünyanın en hızlılarından biri. En yüksek hızı saniyede 7,9 km'dir. Roketin ilk kopyalarının geliştirilmesi ve üretimi 1956-1957'de Moskova yakınlarındaki OKB-1 işletmesi tarafından gerçekleştirildi. Başarılı fırlatmaların ardından 1957'de dünyanın ilk yapay Dünya uydularının fırlatılmasında kullanıldı. O zamandan beri, R-7 ailesinin fırlatma araçları, çeşitli amaçlarla uzay aracını fırlatmak için aktif olarak kullanıldı ve 1961'den beri bu fırlatma araçları, insanlı astronotikte yaygın olarak kullanıldı. R-7'ye dayanarak bütün bir fırlatma aracı ailesi oluşturuldu. 1957'den 2000'e kadar R-7 tabanlı 1.800'den fazla fırlatma aracı piyasaya sürüldü ve bunların %97'sinden fazlası başarılı oldu.

Hız 7,9 km/s

RT-2PM2 "Topol-M" (15Zh65)- Saniyede 7,9 km maksimum hıza sahip dünyanın en hızlı kıtalararası balistik füzesi. Maksimum menzil - 11.000 km. 550 kt güce sahip bir termonükleer savaş başlığı taşır. Silo tabanlı versiyonu 2000 yılında hizmete sunuldu. Fırlatma yöntemi harçtır. Roketin dayanıklı katı yakıtlı motoru, Rusya ve Sovyetler Birliği'nde oluşturulan benzer sınıftaki önceki roket türlerinden çok daha hızlı hız kazanmasına olanak tanıyor. Bu, füze savunma sistemlerinin uçuşun aktif aşamasında onu engellemesini çok daha zorlaştırıyor.

"Yoğunlaşma eşiğinin" üstesinden gelme mücadelesinde aerodinamik bilim adamları, genişleyen nozul kullanımından vazgeçmek zorunda kaldılar. Temelde yeni tipte süpersonik rüzgar tünelleri oluşturuldu. Böyle bir borunun girişine, ince bir plaka - bir diyafram ile ondan ayrılan yüksek basınçlı bir silindir yerleştirilir. Çıkışta boru bir vakum odasına bağlanır ve bunun sonucunda boruda yüksek bir vakum oluşturulur.

Örneğin silindirdeki basınçta keskin bir artış nedeniyle diyafram kırılırsa, gaz akışı, güçlü bir şok dalgasının ardından borunun içinden vakum odasının seyrekleştirilmiş alanına doğru akacaktır. Bu nedenle bu tesislere şok rüzgar tünelleri adı verilmektedir.

Balon tipi tüplerde olduğu gibi rüzgar tünellerinin çarpma süresi çok kısadır, saniyenin yalnızca birkaç binde biri kadardır. Bu kadar kısa sürede gerekli ölçümlerin yapılabilmesi için karmaşık, yüksek hızlı elektronik cihazların kullanılması gerekmektedir.

Şok dalgası boru içinde çok yüksek hızda ve özel bir ağızlık olmadan hareket eder. Yurt dışında oluşturulan rüzgar tünellerinde, 20.000 derecelik akış sıcaklığında saniyede 5.200 metreye kadar hava akış hızları elde etmek mümkün oldu. Bu kadar yüksek sıcaklıklarda gazın içindeki ses hızı da artar ve çok daha fazlası olur. Bu nedenle hava akışının yüksek hızına rağmen ses hızı üzerindeki fazlalığının önemsiz olduğu ortaya çıkıyor. Gaz sese göre yüksek mutlak hızda, düşük hızda hareket eder.

Yüksek süpersonik uçuş hızlarını yeniden üretmek için, ya hava akış hızını daha da artırmak ya da içindeki ses hızını azaltmak, yani hava sıcaklığını azaltmak gerekiyordu. Ve sonra aerodinamikçiler genişleyen memeyi tekrar hatırladılar: sonuçta, onun yardımıyla her ikisini de aynı anda yapabilirsiniz - gaz akışını hızlandırır ve aynı zamanda onu soğutur. Bu durumda genişleyen süpersonik nozulun, aerodinamikçilerin bir taşla iki kuşu öldürdüğü silah olduğu ortaya çıktı. Böyle bir ağızlığa sahip şok tüplerinde ses hızından 16 kat daha yüksek hava akış hızları elde etmek mümkün oldu.

UYDU HIZINDA

Şok tüpü silindirindeki basıncı keskin bir şekilde artırmanın ve böylece diyaframı yırtmanın çeşitli yolları vardır. Örneğin, güçlü bir elektrik deşarjının kullanıldığı ABD'de olduğu gibi.

Girişteki borunun içine, diğerlerinden bir diyaframla ayrılan yüksek basınçlı bir silindir yerleştirilir. Silindirin arkasında genişleyen bir nozül vardır. Testler başlamadan önce silindirdeki basınç 35-140 atmosfere yükseldi ve borunun çıkışındaki vakum odasında atmosfer basıncının milyonda birine düştü. Daha sonra silindirde bir milyon akıma sahip süper güçlü bir elektrik arkı deşarjı üretildi! Rüzgar tünelindeki yapay yıldırım, silindirdeki gazın basıncını ve sıcaklığını keskin bir şekilde artırdı, diyafram anında buharlaştı ve hava akışı vakum odasına hücum etti.

Saniyenin onda biri kadar bir sürede, saatte yaklaşık 52.000 kilometre, yani saniyede 14,4 kilometrelik bir uçuş hızının yeniden üretilmesi mümkün oldu! Böylece laboratuvarlarda hem birinci hem de ikinci kozmik hızların üstesinden gelmek mümkün oldu.

O andan itibaren rüzgar tünelleri sadece havacılık için değil aynı zamanda roketçilik için de güvenilir bir yardımcı haline geldi. Modern ve gelecekteki uzay navigasyonunun bir dizi sorununu çözmemize izin veriyorlar. Onların yardımıyla roketlerin, yapay Dünya uydularının ve uzay gemilerinin modellerini test edebilir, uçuşlarının gezegen atmosferinde geçtikleri kısmını yeniden üretebilirsiniz.

Ancak ulaşılan hızlar, hayali bir kozmik hız göstergesi ölçeğinin yalnızca başlangıcında olmalıdır. Onların gelişimi, hızla gelişen roket teknolojisinin ihtiyaçlarının hayata geçirdiği yeni bir bilim dalı olan uzay aerodinamiğinin yaratılmasına yönelik yalnızca ilk adımdır. Ve kozmik hızların daha da geliştirilmesinde halihazırda önemli yeni başarılar var.

Elektrik deşarjı sırasında hava bir dereceye kadar iyonize olduğundan, ortaya çıkan hava plazmasını daha da hızlandırmak için aynı şok tüpündeki elektromanyetik alanlar kullanılmaya çalışılabilir. Bu olasılık, ABD'de tasarlanan ve şok dalgasının hızının saniyede 44,7 kilometreye ulaştığı başka bir küçük çaplı hidromanyetik şok tüpünde pratik olarak gerçekleştirildi! Şimdiye kadar uzay aracı tasarımcıları böyle bir hareket hızını ancak hayal edebiliyorlardı.

Hiç şüphe yok ki bilim ve teknolojideki daha fazla ilerleme, geleceğin aerodinamiği için daha büyük fırsatlar yaratacaktır. Şimdiden modern fiziksel tesisler, örneğin yüksek hızlı plazma jetli tesisler, aerodinamik laboratuvarlarda kullanılmaya başlandı. Seyreltilmiş bir yıldızlararası ortamda foton roketlerinin uçuşunu yeniden üretmek ve uzay gemilerinin yıldızlararası gaz kümeleri arasından geçişini incelemek için nükleer parçacık hızlandırma teknolojisinin başarılarını kullanmak gerekli olacaktır.

Ve açıkçası, ilk uzay gemileri sınırları terk etmeden çok önce, minyatür kopyaları yıldızlara doğru uzun bir yolculuğun tüm zorluklarını rüzgar tünellerinde defalarca deneyimleyecek.

Not; İngiliz bilim adamları başka ne düşünüyor: Ancak kozmik hız yalnızca bilimsel laboratuvarlarda gerçekleşmez. Diyelim ki Saratov'da web siteleri oluşturmakla ilgileniyorsanız - http://galsweb.ru/, o zaman burada sizin için gerçekten kozmik bir hızda oluşturacaklar.

Korznikov, 0,1 C'nin üzerindeki bir hızda uzay aracının uçuş yolunu değiştirecek ve çarpışmayı önleyecek zamanı olmayacağına dair hesaplamalara değiniyor. Işık altı hızlarda uzay aracının hedefine ulaşamadan çökeceğine inanıyor. Ona göre yıldızlararası yolculuk yalnızca önemli ölçüde daha düşük hızlarda (0,01 C'ye kadar) mümkündür. 1950-60 arası ABD'de gezegenler arası uzay Orion'u keşfetmek için nükleer darbeli roket motoruna sahip bir uzay aracı geliştiriliyordu.

Yıldızlararası uçuş, insanlı araçlarla veya otomatik istasyonlarla yıldızlar arasında yapılan yolculuktur. NASA Ames Araştırma Merkezi direktörü Simon P. Warden'a göre derin uzay motoru tasarımı 15 ila 20 yıl içinde geliştirilebilir.

Oraya uçuş ve geri uçuş üç aşamadan oluşsun: eşit hızlandırılmış hızlanma, sabit hızda uçuş ve eşit hızlandırılmış yavaşlama. Uzay aracının yolun yarısını birim ivmeyle hareket etmesine ve ikinci yarıda aynı ivmeyle () yavaşlamasına izin verin. Gemi daha sonra geri döner ve hızlanma ve yavaşlama aşamalarını tekrarlar.

Her motor türü yıldızlararası uçuşa uygun değildir. Hesaplamalar, bu çalışmada ele alınan uzay sistemi kullanılarak Alpha Centauri yıldızına yaklaşık 10 yıl içinde ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor." Sorunu çözme seçeneklerinden biri olarak, bir roketin çalışma maddesi olarak ışık veya ışığa yakın hızda hareket eden temel parçacıkların kullanılması önerilmektedir.

Modern uzay aracının hızı nedir?

Egzoz partikül hızı saniyede 15 ila 35 kilometre arasındadır. Bu nedenle yıldızlararası gemilere harici bir kaynaktan enerji sağlamak için fikirler ortaya çıktı. Şu anda bu proje mümkün değil: Motorun egzoz hızı 0,073 s (özgül dürtü 2 milyon saniye) olmalı, itme kuvveti ise 1570 N'ye (yani 350 pound) ulaşmalıdır.

Yıldızlararası tozla çarpışma ışık hızına yakın hızlarda gerçekleşecek ve fiziksel etki mikro patlamalara benzeyecek. Bilim kurgu eserlerinde sıklıkla boşlukta ışık hızından daha hızlı hareket etmeye dayanan yıldızlararası seyahat yöntemlerinden bahsedilir. En büyük mürettebat, 30 Ekim 1985'te Challenger yeniden kullanılabilir uzay aracıyla fırlatılan 8 astronottan (1 kadın dahil) oluşuyordu.

En yakın yıldıza (Proxima Centauri) olan mesafe yaklaşık 4.243 ışık yılıdır, yani Dünya'dan Güneş'e olan mesafenin yaklaşık 268 bin katıdır. Uzay gemisi uçuşları bilim kurguda önemli bir yer tutar.

Bu durumda dünya referans çerçevesindeki uçuş süresi yaklaşık 12 yıl olurken, gemideki saate göre ise 7,3 yıl geçecek. Çeşitli motor türlerinin yıldızlararası uçuşa uygunluğu, Britanya Gezegenlerarası Topluluğu'nun 1973'teki toplantısında Dr. Tony Martin tarafından özellikle tartışıldı.

Çalışma sırasında sırasıyla 1800 ve 130 yılda Alpha Centauri yıldızına ulaşabilecek büyük ve küçük yıldız gemileri (“nesil gemiler”) için projeler önerildi. 1971'de G. Marx'ın Byurakan'daki bir sempozyumda sunduğu bir raporda yıldızlararası uçuşlarda X-ışını lazerlerinin kullanılması önerildi. 1985 yılında R. Forward, mikrodalga enerjisiyle hızlandırılan yıldızlararası bir sondanın tasarımını önerdi.

Uzay hızı sınırı

Modern roketlerin kütlesinin ana bileşeni, roketin hızlanma için ihtiyaç duyduğu yakıt kütlesidir. Roketi çevreleyen ortamı bir şekilde çalışma sıvısı ve yakıt olarak kullanabilirsek, roketin kütlesini önemli ölçüde azaltabilir ve böylece yüksek hızlara ulaşabiliriz.

1960'larda Bussard, yıldızlararası bir ramjet motorunun (MRJE) tasarımını önerdi. Yıldızlararası ortam esas olarak hidrojenden oluşur. 1994 yılında Geoffrey Landis, istasyondaki bir lazer ışınından enerji alacak yıldızlararası bir iyon sondası için bir tasarım önerdi.

Daedalus projesinin roket gemisinin o kadar büyük olduğu ortaya çıktı ki, uzayda inşa edilmesi gerekecekti. Yıldızlararası gemilerin dezavantajlarından biri, kütleyi artıran ve dolayısıyla hızı azaltan bir güç şebekesini yanlarında taşıma ihtiyacıdır. Yani bir elektrikli roket motorunun karakteristik hızı 100 km/s'dir, bu da uzak yıldızlara kabul edilebilir bir sürede uçmak için çok yavaştır.

Okuyucumuz Nikita Ageev soruyor: yıldızlararası yolculuğun ana sorunu nedir? gibi bir cevap uzun bir makale gerektirecektir, ancak soru tek bir sembolle cevaplanabilir: C .

Işığın boşluktaki hızı c, saniyede yaklaşık üç yüz bin kilometredir ve bunu aşmak imkansızdır. Bu nedenle yıldızlara birkaç yıldan daha hızlı ulaşmak imkansızdır (ışık Proxima Centauri'ye 4.243 yıl yol alır, dolayısıyla uzay aracı daha da hızlı ulaşamaz). İnsanlar için aşağı yukarı kabul edilebilir hızlanma ve yavaşlama sürelerini de eklerseniz, en yakın yıldıza yaklaşık on yıl kadar ulaşırsınız.

Uçmanın şartları nelerdir?

Ve bu dönem, “ışık hızına yakın bir hıza nasıl çıkılır?” sorusunu görmezden gelsek bile başlı başına önemli bir engeldir. Artık mürettebatın uzayda bu kadar uzun süre bağımsız olarak yaşamasına izin verecek bir uzay gemisi yok - astronotlara Dünya'dan sürekli olarak taze malzemeler getiriliyor. Genellikle yıldızlararası yolculuğun sorunları hakkındaki konuşmalar daha temel sorularla başlar, ancak biz tamamen uygulamalı problemlerle başlayacağız.

Gagarin'in uçuşundan yarım yüzyıl sonra bile, mühendisler uzay aracı için bir çamaşır makinesi ve yeterince pratik bir duş oluşturamadılar ve ISS'de ağırlıksızlık için tasarlanan tuvaletler kıskanılacak bir düzenlilikle bozuluyor. En azından Mars'a uçuş (4 ışık yılı yerine 22 ışık dakikası) sıhhi tesisat tasarımcıları için zaten önemsiz olmayan bir görev teşkil ediyor: bu nedenle yıldızlara bir yolculuk için en azından yirmi yıllık bir uzay tuvaleti icat etmek gerekecek. garanti ve aynı çamaşır makinesi.

Yıkama, yıkama ve içme suyunun da yanınıza alınması veya yeniden kullanılması gerekecektir. Havanın yanı sıra yiyeceklerin de gemide depolanması veya yetiştirilmesi gerekiyor. Dünya'da kapalı bir ekosistem yaratmaya yönelik deneyler zaten yapıldı, ancak bunların koşulları, en azından yerçekiminin varlığında, hala uzaydakilerden çok farklıydı. İnsanlık bir lazımlığın içindekileri nasıl temiz içme suyuna dönüştüreceğini biliyor, ancak bu durumda bunu sıfır yerçekiminde, mutlak güvenilirlikle ve bir kamyon dolusu sarf malzemesi olmadan yapabilmek gerekiyor: bir kamyon dolusu filtre kartuşunu alarak yıldızlar çok pahalı.

Çorapları yıkamak ve bağırsak enfeksiyonlarına karşı korunmak, yıldızlararası uçuşlarda çok sıradan, "fiziksel olmayan" kısıtlamalar gibi görünebilir; ancak deneyimli herhangi bir gezgin, rahatsız ayakkabılar veya otonom bir keşif gezisinde alışılmadık yiyeceklerden kaynaklanan mide rahatsızlığı gibi "küçük şeylerin" bu duruma dönüşebileceğini doğrulayacaktır. yaşamsal bir tehdit haline geldi.

Temel gündelik sorunları çözmek bile, temelde yeni uzay motorlarının geliştirilmesi kadar ciddi bir teknolojik temel gerektirir. Dünya'da tuvalet rezervuarındaki yıpranmış bir conta en yakın mağazadan iki ruble karşılığında satın alınabiliyorsa, o zaman Mars gemisinde ya bir rezerv sağlamak gerekir herkes benzer parçalar veya evrensel plastik hammaddelerden yedek parça üretimi için üç boyutlu yazıcı.

2013'te ABD Donanması'nda ciddi anlamda 3D baskıya başladım askeri teçhizatın onarımı için harcanan zamanı ve parayı sahada geleneksel yöntemlerle değerlendirdikten sonra. Ordu, on yıl önce üretimi durdurulan bir helikopter parçası için nadir bir conta basmanın, parçayı başka bir kıtadaki depodan sipariş etmekten daha kolay olduğunu düşündü.

Korolev'in en yakın ortaklarından biri olan Boris Chertok, "Roketler ve İnsanlar" adlı anılarında Sovyet uzay programının belirli bir noktada fiş bağlantısı sıkıntısıyla karşı karşıya kaldığını yazdı. Çok çekirdekli kablolar için güvenilir konektörlerin ayrı olarak geliştirilmesi gerekiyordu.

Astronotların ekipman, yiyecek, su ve hava için yedek parçaların yanı sıra enerjiye de ihtiyacı olacak. Motor ve araç üstü ekipmanın enerjiye ihtiyacı olacak, bu nedenle güçlü ve güvenilir bir kaynak sorununun ayrı olarak çözülmesi gerekecek. Güneş pilleri, uçuş halindeki yıldızlara olan uzaklık nedeniyle uygun değildir, radyoizotop jeneratörleri (Voyager'lara ve New Horizons'a güç sağlarlar) büyük insanlı bir uzay aracı için gereken gücü sağlamaz ve henüz nasıl tam güç üreteceklerini öğrenmemişlerdir. -Uzay için gelişmiş nükleer reaktörler.

Sovyet nükleer enerjili uydu programı, Cosmos 954'ün Kanada'daki kazasının ardından uluslararası bir skandalın yanı sıra daha az dramatik sonuçları olan bir dizi başarısızlıkla gölgelendi; Amerika Birleşik Devletleri'ndeki benzer çalışmalar daha da erken durduruldu. Şimdi Rosatom ve Roscosmos bir uzay nükleer santrali yaratmayı planlıyor, ancak bunlar hala kısa mesafeli uçuşlara yönelik kurulumlar ve başka bir yıldız sistemine çok yıllık bir yolculuk değil.

Belki gelecekteki yıldızlararası uzay aracı nükleer reaktör yerine tokamak kullanacak. Bu yaz MIPT'de termonükleer plazmanın parametrelerini en azından doğru bir şekilde belirlemenin ne kadar zor olduğu hakkında. Bu arada, Dünya'daki ITER projesi başarıyla ilerliyor: bugün ilk yıla girenler bile pozitif enerji dengesine sahip ilk deneysel termonükleer reaktör üzerindeki çalışmaya katılma şansına sahip.

Ne uçmalı?

Geleneksel roket motorları, yıldızlararası bir gemiyi hızlandırmak ve yavaşlatmak için uygun değildir. MIPT'de ilk yarıyılda verilen mekanik dersine aşina olanlar, bir roketin saniyede en az yüz bin kilometreye ulaşması için ne kadar yakıta ihtiyaç duyacağını bağımsız olarak hesaplayabilir. Henüz Tsiolkovsky denklemine aşina olmayanlar için sonucu hemen açıklayacağız - yakıt depolarının kütlesi Güneş sisteminin kütlesinden önemli ölçüde daha yüksek çıkıyor.

Yakıt beslemesi, motorun çalışma sıvısını, gazı, plazmayı veya başka bir şeyi yayma hızını temel parçacık ışınına kadar artırarak azaltılabilir. Şu anda, plazma ve iyon motorları, Güneş Sistemi içindeki otomatik gezegenler arası istasyonların uçuşları veya sabit uyduların yörüngesinin düzeltilmesi için aktif olarak kullanılmaktadır, ancak bir takım başka dezavantajları da vardır. Özellikle, bu tür motorların tümü çok az itme kuvveti sağlar; henüz gemiye saniye kare başına birkaç metrelik bir ivme kazandıramazlar.

MIPT Rektör Yardımcısı Oleg Gorshkov, plazma motorları alanında tanınmış uzmanlardan biridir. SPD serisi motorlar Fakel Tasarım Bürosunda üretilmektedir; bunlar iletişim uydularının yörünge düzeltmesine yönelik seri ürünlerdir.

1950'lerde nükleer patlamanın itici gücünü kullanacak bir motor projesi geliştirildi (Orion projesi), ancak yıldızlararası uçuşlar için hazır bir çözüm olmaktan çok uzaktı. Manyetohidrodinamik etkiyi kullanan, yani yıldızlararası plazma ile etkileşim nedeniyle hızlanan bir motorun tasarımı daha da az gelişmiştir. Teorik olarak, bir uzay aracı plazmayı içeri "emebilir" ve jet itme kuvveti oluşturmak için onu geri fırlatabilir, ancak bu başka bir sorun teşkil ediyor.

Hayatta nasıl kalınır?

Ağır parçacıkları dikkate alırsak, yıldızlararası plazma esas olarak protonlar ve helyum çekirdeklerinden oluşur. Saniyede yüzbinlerce kilometrelik hızlarda hareket ederken, tüm bu parçacıklar megaelektronvolt, hatta onlarca megaelektronvolt enerji elde eder; bu, nükleer reaksiyonların ürünleriyle aynı miktardadır. Yıldızlararası ortamın yoğunluğu metreküp başına yaklaşık yüz bin iyondur; bu, geminin gövdesinin bir metrekaresinin saniyede onlarca MeV enerjili yaklaşık 10 13 proton alacağı anlamına gelir.

Bir elektronvolt, eV,― Bu, bir elektronun bir elektrottan diğerine bir volt potansiyel farkla uçarken kazandığı enerjidir. Işık kuantumları bu enerjiye sahiptir ve daha yüksek enerjiye sahip ultraviyole kuantumları zaten DNA moleküllerine zarar verme kapasitesine sahiptir. Radyasyon veya megaelektronvolt enerjili parçacıklar nükleer reaksiyonlara eşlik eder ve buna ek olarak kendisi de bunlara neden olabilir.

Bu tür bir ışınlama, onlarca joule'lük emilen bir enerjiye (tüm enerjinin cilt tarafından emildiği varsayılarak) karşılık gelir. Üstelik bu enerji sadece ısı şeklinde gelmeyecek, aynı zamanda kısmen geminin malzemesinde kısa ömürlü izotopların oluşmasıyla nükleer reaksiyonları başlatmak için de kullanılabilir: başka bir deyişle, kaplama radyoaktif hale gelecektir.

Gelen protonların ve helyum çekirdeklerinin bir kısmı manyetik alan tarafından saptırılabilir; indüklenen radyasyon ve ikincil radyasyon, birçok katmandan oluşan karmaşık bir kabuk tarafından korunabilir, ancak bu sorunların da henüz bir çözümü yoktur. Ek olarak, uçuş sırasında gemiye servis verme aşamasında "ışınlandığında hangi malzemenin en az tahrip olacağı" şeklindeki temel zorluklar, belirli sorunlara dönüşecektir - "her biri elli milisievertlik bir arka plana sahip bir bölmede dört adet 25 cıvatanın nasıl söküleceği" saat."

Hubble teleskopunun son onarımı sırasında astronotların başlangıçta kameralardan birini sabitleyen dört cıvatayı sökmeyi başaramadıklarını hatırlayalım. Dünya'ya danıştıktan sonra tork sınırlayıcı anahtarı normal bir anahtarla değiştirdiler ve kaba kuvvet uyguladılar. Cıvatalar yerinden çıktı, kamera başarıyla değiştirildi. Sıkışan cıvata çıkarılmış olsaydı, ikinci seferin maliyeti yarım milyar dolara mal olacaktı. Yoksa hiç olmazdı.

Herhangi bir geçici çözüm var mı?

Bilim kurguda (çoğunlukla bilimden çok fantezi), yıldızlararası yolculuk "altuzay tünelleri" aracılığıyla gerçekleştirilir. Resmen, uzay-zamanın geometrisini bu uzay-zamanda dağıtılan kütle ve enerjiye bağlı olarak tanımlayan Einstein'ın denklemleri benzer bir şeye izin veriyor; yalnızca tahmini enerji maliyetleri, bir roket yakıtı miktarına ilişkin tahminlerden daha da moral bozucu. Proxima Centauri'ye uçuş. Sadece çok fazla enerjiye ihtiyacınız yok, aynı zamanda enerji yoğunluğunun da negatif olması gerekiyor.

Kararlı, büyük ve enerji açısından mümkün bir "solucan deliği" yaratmanın mümkün olup olmadığı sorusu, bir bütün olarak Evrenin yapısına ilişkin temel sorularla bağlantılıdır. Fizikteki çözülmemiş sorunlardan biri, temel parçacıkların davranışını ve dört temel fiziksel etkileşimden üçünü tanımlayan bir teori olan Standart Model olarak adlandırılan teoride yerçekiminin bulunmamasıdır. Fizikçilerin büyük çoğunluğu, kuantum yerçekimi teorisinde yıldızlararası "hiperuzayda sıçramalar" için bir yer olacağı konusunda oldukça şüphecidir, ancak kesin olarak konuşursak, hiç kimse yıldızlara uçuşlar için geçici bir çözüm aramayı denemeyi yasaklamaz.