Zijn interstellaire reizen echt?
Zijn interstellaire reizen echt?

Video: Zijn interstellaire reizen echt?

Video: Zijn interstellaire reizen echt?
Video: Nikola Tesla's Vibrational Healing Device: Sound & Vibrational Medicine 2024, Maart
Anonim

De auteur van het artikel vertelt in detail over vier veelbelovende technologieën die mensen de mogelijkheid geven om gedurende één mensenleven elke plek in het heelal te bereiken. Ter vergelijking: met moderne technologie duurt het pad naar een ander sterrenstelsel ongeveer 100 duizend jaar.

Sinds de mens voor het eerst naar de nachtelijke hemel keek, hebben we gedroomd om andere werelden te bezoeken en het heelal te zien. En hoewel onze door chemicaliën aangedreven raketten al vele planeten, manen en andere lichamen in het zonnestelsel hebben bereikt, heeft het ruimtevaartuig dat het verst van de aarde verwijderd is, de Voyager 1, slechts 22,3 miljard kilometer afgelegd. Dit is slechts 0,056% van de afstand tot het dichtstbijzijnde bekende stersysteem. Met behulp van moderne technologie zal het pad naar een ander sterrenstelsel ongeveer 100 duizend jaar duren.

Het is echter niet nodig om te handelen zoals we altijd hebben gedaan. De efficiëntie van het sturen van voertuigen met een groot laadvermogen, zelfs met mensen aan boord, over ongekende afstanden in het universum kan sterk worden verbeterd als de juiste technologie wordt gebruikt. Meer specifiek zijn er vier veelbelovende technologieën die ons in veel minder tijd naar de sterren kunnen brengen. Daar zijn ze.

een). Nucleaire technologie. Tot dusverre in de menselijke geschiedenis hebben alle ruimtevaartuigen die in de ruimte zijn gelanceerd één ding gemeen: een motor op chemische brandstof. Ja, raketbrandstof is een speciale mix van chemicaliën die is ontworpen om maximale stuwkracht te bieden. De uitdrukking "chemicaliën" is hier belangrijk. De reacties die energie geven aan de motor zijn gebaseerd op de herverdeling van bindingen tussen atomen.

Dit beperkt ons handelen fundamenteel! De overgrote meerderheid van de massa van een atoom valt op zijn kern - 99, 95%. Wanneer een chemische reactie begint, worden de elektronen die rond de atomen draaien herverdeeld en geven ze gewoonlijk ongeveer 0,0001% van de totale massa van de atomen die aan de reactie deelnemen als energie vrij, volgens de beroemde vergelijking van Einstein: E = mc2. Dit betekent dat je voor elke kilogram brandstof die tijdens de reactie in de raket wordt geladen, energie ontvangt die overeenkomt met ongeveer 1 milligram.

Als echter raketten met kernbrandstof worden gebruikt, zal de situatie drastisch anders zijn. In plaats van te vertrouwen op veranderingen in de configuratie van elektronen en hoe atomen zich met elkaar verbinden, kun je relatief veel energie vrijmaken door te beïnvloeden hoe de kernen van atomen met elkaar zijn verbonden. Wanneer je een uraniumatoom splijt door het te bombarderen met neutronen, stoot het veel meer energie uit dan welke chemische reactie dan ook. 1 kilogram uranium-235 kan een hoeveelheid energie vrijgeven die gelijk is aan 911 milligram massa, wat bijna duizend keer efficiënter is dan chemische brandstof.

We zouden motoren nog efficiënter kunnen maken als we kernfusie onder de knie zouden krijgen. Bijvoorbeeld een systeem van traagheidsgestuurde thermonucleaire fusie, met behulp waarvan het mogelijk zou zijn om waterstof in helium te synthetiseren, zo'n kettingreactie vindt plaats op de zon. De synthese van 1 kilogram waterstofbrandstof tot helium zal 7,5 kilogram massa omzetten in pure energie, wat bijna 10.000 keer efficiënter is dan chemische brandstof.

Het idee is om voor een raket dezelfde versnelling te krijgen voor een veel langere periode: honderden of zelfs duizenden keren langer dan nu, waardoor ze zich honderden of duizenden keren sneller zouden kunnen ontwikkelen dan conventionele raketten nu. Een dergelijke methode zou de tijd van interstellaire vluchten tot honderden of zelfs tientallen jaren verkorten. Dit is een veelbelovende technologie die we tegen 2100 kunnen gebruiken, afhankelijk van het tempo en de richting van de wetenschappelijke ontwikkeling.

2). Een straal van kosmische lasers. Dit idee vormt de kern van het Breakthrough Starshot-project, dat een paar jaar geleden bekendheid kreeg. In de loop der jaren heeft het concept zijn aantrekkelijkheid niet verloren. Terwijl een conventionele raket brandstof met zich meedraagt en deze uitgeeft aan acceleratie, is het kernidee van deze technologie een straal krachtige lasers die het ruimtevaartuig de nodige impuls zullen geven. Met andere woorden, de bron van versnelling wordt ontkoppeld van het schip zelf.

Dit concept is in veel opzichten zowel opwindend als revolutionair. Lasertechnologieën ontwikkelen zich met succes en worden niet alleen krachtiger, maar ook in hoge mate gecollimeerd. Dus als we een zeilachtig materiaal maken dat een voldoende hoog percentage laserlicht reflecteert, kunnen we een laserschot gebruiken om het ruimteschip kolossale snelheden te laten ontwikkelen. Het "sterrenschip" met een gewicht van ~ 1 gram zal naar verwachting een snelheid van ~ 20% van de lichtsnelheid bereiken, waardoor het in slechts 22 jaar naar de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, kan vliegen.

Hiervoor zullen we natuurlijk een enorme laserstraal moeten maken (ongeveer 100 km2), en dit moet in de ruimte gebeuren, hoewel dit meer een kostenprobleem is dan technologie of wetenschap. Er zijn echter een aantal uitdagingen die overwonnen moeten worden om een dergelijk project te kunnen uitvoeren. Onder hen:

  • een niet-ondersteund zeil gaat draaien, een soort (nog niet ontwikkeld) stabilisatiemechanisme is vereist;
  • het niet kunnen remmen wanneer het bestemmingspunt is bereikt, aangezien er geen brandstof aan boord is;
  • zelfs als het apparaat voor het vervoeren van mensen blijkt te schalen, zal een persoon niet kunnen overleven met een enorme versnelling - een aanzienlijk snelheidsverschil in korte tijd.

Misschien zullen technologieën ons ooit naar de sterren kunnen brengen, maar er is nog steeds geen succesvolle methode voor een persoon om een snelheid te bereiken die gelijk is aan ~ 20% van de snelheid van het licht.

3). Antimaterie brandstof. Als we brandstof toch bij ons willen hebben, kunnen we dat zo efficiënt mogelijk maken: het zal gebaseerd zijn op de vernietiging van deeltjes en antideeltjes. In tegenstelling tot chemische of nucleaire brandstof, waarbij slechts een fractie van de massa aan boord wordt omgezet in energie, gebruikt de annihilatie van deeltjes en antideeltjes 100% van de massa van zowel deeltjes als antideeltjes. Het vermogen om alle brandstof om te zetten in pulsenergie is het hoogste niveau van brandstofefficiëntie.

In drie hoofdrichtingen doen zich moeilijkheden voor bij de toepassing van deze methode in de praktijk. specifiek:

  • creatie van stabiele neutrale antimaterie;
  • het vermogen om het te isoleren van gewone materie en het nauwkeurig te beheersen;
  • produceren antimaterie in voldoende grote hoeveelheden voor interstellaire vlucht.

Gelukkig wordt er al aan de eerste twee zaken gewerkt.

Bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN), waar de Large Hadron Collider staat, bevindt zich een enorm complex dat bekend staat als de "antimateriefabriek". Daar onderzoeken zes onafhankelijke teams van wetenschappers de eigenschappen van antimaterie. Ze nemen antiprotonen en vertragen ze, waardoor het positron zich eraan bindt. Zo ontstaan anti-atomen of neutrale antimaterie.

Ze isoleren deze anti-atomen in een container met variërende elektrische en magnetische velden die ze op hun plaats houden, weg van de wanden van een container gemaakt van materie. Inmiddels, medio 2020, hebben ze met succes verschillende anti-atomen een uur lang geïsoleerd en gestabiliseerd. In de komende jaren zullen wetenschappers in staat zijn om de beweging van antimaterie binnen het zwaartekrachtsveld te beheersen.

Deze technologie zal in de nabije toekomst niet voor ons beschikbaar zijn, maar het zou kunnen dat onze snelste manier van interstellaire reizen een antimaterieraket is.

4). Sterrenschip op donkere materie. Deze optie is zeker gebaseerd op de veronderstelling dat elk deeltje dat verantwoordelijk is voor donkere materie zich gedraagt als een boson en zijn eigen antideeltje is. In theorie heeft donkere materie, dat zijn eigen antideeltje is, een kleine, maar niet nul kans om te vernietigen met elk ander deeltje donkere materie dat ermee in botsing komt. De energie die vrijkomt bij de botsing kunnen we eventueel gebruiken.

Hiervoor is mogelijk bewijs. Als resultaat van waarnemingen is vastgesteld dat de Melkweg en andere sterrenstelsels een onverklaarbare overmaat aan gammastraling hebben die uit hun centra komt, waar de concentratie van donkere energie het hoogst zou moeten zijn. Er is altijd de mogelijkheid dat hier een simpele astrofysische verklaring voor is, bijvoorbeeld pulsars. Het is echter mogelijk dat deze donkere materie nog steeds met zichzelf aan het vernietigen is in het centrum van de melkweg en ons zo een ongelooflijk idee geeft: een ruimteschip op donkere materie.

Het voordeel van deze methode is dat donkere materie letterlijk overal in de melkweg voorkomt. Hierdoor hoeven we geen brandstof mee te nemen op reis. In plaats daarvan kan de donkere energiereactor eenvoudig het volgende doen:

  • neem elke donkere materie die in de buurt is;
  • de vernietiging ervan versnellen of op natuurlijke wijze laten vernietigen;
  • omleid de ontvangen energie om momentum te krijgen in elke gewenste richting.

Een mens kan de grootte en het vermogen van de reactor regelen om de gewenste resultaten te bereiken.

Zonder de noodzaak om brandstof aan boord te vervoeren, zullen veel van de problemen van voortstuwingsgestuurde ruimtevaart verdwijnen. In plaats daarvan zullen we in staat zijn om de gekoesterde droom van elke reis te verwezenlijken - onbeperkte constante acceleratie. Dit geeft ons het meest ondenkbare vermogen - het vermogen om elke plaats in het universum te bereiken gedurende één mensenleven.

Als we ons beperken tot bestaande rakettechnologieën, dan hebben we zeker tienduizenden jaren nodig om van de aarde naar het dichtstbijzijnde sterrenstelsel te reizen. Er zijn echter aanzienlijke vorderingen op het gebied van motortechnologie nabij en zullen de reistijden terugbrengen tot één mensenleven. Als we het gebruik van nucleaire brandstof, kosmische laserstralen, antimaterie of zelfs donkere materie kunnen beheersen, zullen we onze eigen droom vervullen en een ruimtebeschaving worden zonder het gebruik van ontwrichtende technologieën zoals warp-drives.

Er zijn veel mogelijke manieren om op wetenschap gebaseerde ideeën om te zetten in haalbare, realistische motortechnologieën van de volgende generatie. Het is heel goed mogelijk dat tegen het einde van de eeuw het ruimteschip, dat nog niet is uitgevonden, de plaats zal innemen van New Horizons, Pioneer en Voyager als de meest verre door mensen gemaakte objecten van de aarde. De wetenschap is al klaar. Het blijft aan ons om verder te kijken dan onze huidige technologie en deze droom waar te maken.

Aanbevolen: