Межзвездные исследования всегда были одним из самых страстных занятий человечества. Достижение Альфы Центавра, ближайшего соседа Солнца, находящегося на расстоянии 4 световых лет от нас, которое часто называют «родиной трех тел», всегда было одной из величайших мечтаний человечества. Однако большое расстояние между звездами представляет собой сложную проблему, которую человечество пытается преодолеть.
Прорыв в области межзвездных путешествий
Недавний прорыв в области межзвездных путешествий — технология ускорения солнечного луча, которая в 10 раз превышает скорость света.
Миссия солнечного луча
Недавно предложенная «Миссия солнечного луча» дала людям новую надежду на освоение дальнего космоса. Его основной принцип заключается в использовании технологии релятивистских электронно-лучевых двигателей, которые помогают космическим аппаратам пересекать межзвездное пространство.
Суть миссии заключается в уникальной двигательной установке, которая основана на релятивистских электронных пучках – потоке электронов, ускоренных до скорости, близкой к скорости света, для создания тяги космическому кораблю. Таким образом, ожидается, что человеческий космический корабль дальнего космоса достигнет Альфы Центавра, «родного города трех тел», расположенного в 4 световых годах от нас, более чем за 40 лет.
Преимущества электронно-лучевой установки
Причина, по которой была выбрана электронно-лучевая двигательная установка, заключается в ее очевидных преимуществах перед традиционными методами движения:
- Меньшая масса: Традиционная двигательная установка требует, чтобы космический корабль перевозил большое количество топлива.
- Использование внешней энергии: Миссия «Солнечный луч» использует внешнюю энергию, чтобы устранить необходимость перевозить тяжелое топливо, что делает возможным более высокое ускорение.
- Эффективность электрона: В сравнении с другими частицами электроны легче ускоряются, что также способствует более эффективному движению.
Физика, стоящая за этим, совершенно замечательна. В высокоскоростном состоянии возникают такие явления, как эффекты релятивистского сжатия.
Обычно электроны должны нести одинаковый отрицательный заряд и отталкиваться друг от друга, но при достижении скорости света эффект замедления времени может препятствовать этому, позволяя электронному лучу сохранять когерентность и фокусироваться на больших расстояниях.
Сравнение миссий
Существуют существенные различия между такими проектами, как «Миссия солнечного луча» и «Съемка прорывной звезды». «Breakthrough Star Shooting» использует лазерные лучи для приведения в движение крошечных легких детекторов со световыми парусами, которые весят всего несколько граммов и не могут нести важные научные инструменты.
В отличие от этого, миссия «Солнечный луч» нацелена на продвижение космических аппаратов массой до 1000 килограммов, что примерно соответствует размеру зонда НАСА «Вояджер». Это, безусловно, создает более благоприятные условия для исследования дальнего космоса.
Ключ к успеху
Ключ к успеху «миссии солнечного луча» лежит в геостационарных спутниках, которые расположены недалеко от Солнца. В отличие от спутников, вращающихся вокруг Земли, геостационарные спутники используют давление солнечного излучения и магнитные поля для поддержания фиксированного положения. Обладая этим уникальным преимуществом, они могут точно направлять электронный луч на космический корабль.
Чтобы функционировать в условиях палящего солнца, спутники должны полагаться на огромный солнцезащитный козырек для защиты своих чувствительных частей. Эта инновационная платформа играет ключевую роль в поддержании согласованности электронного луча с космическим аппаратом.
Проблемы и вызовы
Хотя концепция «солнечного луча» звучит захватывающе, ей сопутствуют серьезные проблемы, которые необходимо решить:
- Генерация электронных пучков: Основная проблема заключается в генерации и поддержании высокоэнергетических электронных пучков на больших расстояниях. На расстоянии 100 астрономических единиц от Солнца электронному лучу может потребоваться достичь уровня энергии в 19 миллиардов электронвольт.
- Космические аппараты: Космический корабль «солнечный луч» должен быть способен выдерживать непрерывную внешнюю тягу от электронного луча. Это требует наличия усовершенствованной навигационной системы и долговечности материалов.
- Расхождение пучков: Даже небольшое расхождение электронных пучков на межзвездных расстояниях может привести к потере движущей силы.
Несмотря на множество проблем, эта концепция остается возможной с использованием современных технологий или технологий ближайшего будущего.
Заключение
Успех этой миссии требует междисциплинарного сотрудничества, объединяя экспертов в области физики элементарных частиц, материаловедения и аэрокосмической инженерии. «Миссия солнечного луча» основана на десятилетиях научного прогресса и технологических инноваций.
Солнечный зонд Parker
Например, солнечный зонд Parker, запущенный в 2018 году, стал ближе к Солнцу, чем любая предыдущая миссия. Он выдержал экстремальные условия и расширил понимание состояния Солнца, тем самым продемонстрировав возможность работы вблизи Солнца и открыв новые горизонты для «Миссии солнечного луча».
В области физики элементарных частиц такие установки, как Большой адронный коллайдер, расширили границы применения пучков высоких энергий, что также является основой для реализуемости «миссии солнечного луча». Короче говоря, далеко идущие последствия «Миссии солнечного луча» связаны не только с космическими полетами, но и имеют великое значение для понимания физических, материаловедческих и энергетических систем.
