Människor har länge drömt om att resa till avlägsna planeter; samma fråga har täckts i science fiction i över ett sekel. I verkligheten finns det många problem som hindrar oss från att göra detta, inklusive bristen på adekvat teknik. Men detta hindrar inte forskare från att teoretisera möjliga sätt att utforska rymden, som en dag kan bli ganska verkliga.
Jonmotorer
Ion Thrusters är troligtvis inte nya för Star Wars-fans, eftersom de flögs av TIE Fighters. Det är också en väletablerad teknologi som används av Dawn-sonden, som lanserades i september 1997, för att studera dvärgplaneterna Vesta och Ceres.
Jonmotorer fungerar när xenonatomer bombarderas med elektroner för att bilda joner. På baksidan av motorn är metallnät, laddade med 1000 volt, som avfyrar joner med en enorm hastighet. Drivkraften är ganska liten, men eftersom rymden är en friktionsfri miljö med noll tyngdkraft ökar den ständigt. Dawns toppfart är 38 600 km / h.
Jonmotorer kräver minimalt bränsle. De är tio gånger effektivare än kemiska motorer. De får sin energi från stora solpaneler, så det finns inget behov av att bygga en bränslelagringsanläggning. Det ger i teorin också jonstrusterare en outtömlig energikälla.
Det aktuella problemet med jonmotorer är att de är för långsamma för att transportera människor. De kan till exempel användas för att transportera utrustning och förnödenheter till de Martiska kolonierna.
Kampanjvideo:
Bussard ramjet
Som nämnts ovan är en av de största utmaningarna för rymdresan hur mycket bränsle som behövs. För att lösa detta problem på 1960-talet föreslogs man att skapa den så kallade Bussard Interstellar Ramjet.
Tanken är att rymdskeppet tar upp protonerna utspridda över hela universumet när det reser. Om dessa protoner sedan kan syntetiseras, flyger rymdskeppet i huvudsak en kärnraket.
Det är sant att det finns ett antal problem med Ramjet-konceptet. Du kan bara höja ett visst antal protoner, och när protonerna plockas upp, kommer också betydande motstånd att föds. Dessutom finns det en liten fråga om att skapa en stabil fungerande kärnfusionsenhet.
Rörelse på en kärnkraftsimpuls
Idén att använda kärnkraft för att starta rymdfarkoster går tillbaka till 1950-talet. Orion-projektet var ett initiativ från NASA, som beslutade att bygga ett fartyg i storlek som en fin skyskrapa, som startades från explosionen av en kärnbombe under. Du börjar redan gissa om problemen med projektet. Till att börja med, efter detta projekt, bör en enorm mängd strålning kvarstå, och astronauterna själva kommer att få strålningsförgiftning.
När bomben exploderar kommer den att skapa en elektromagnetisk puls som förstör elektronik ombord. Och detta om lanseringen fortfarande är framgångsrik och inte leder till dödliga förluster. Orion-projektet övervägdes främst för att det kunde komma oss till Mars på tre månader. Ett vanligt fartyg skulle ta arton.
Naturligtvis är Project Orion död, men idén bakom det lever vidare. Voyager 1, Voyager 2 och Cassini använde en form av kärnenergi baserad på förfall av plutonium och omvandlade den till el för sina flygningar. Tyvärr har reserverna för det nödvändiga plutoniumet på vår planet slutat, och det är ganska svårt att starta återproduktion, eftersom det är en biprodukt av att skapa kärnbomber.
Rörelse på laserstrålar
Flyg- och rymdingenjör Leic Mirabeau kom på idén att använda laserrörelse 1988 när han arbetade med Star Wars-missilförsvarsprojektet. Mirabeau-apparaten skulle vara konisk. En kraftfull laserstråle skulle avfyras från den smala änden av konen som innehåller den paraboliska reflektorn.
Detta skulle värma upp luften till 30 000 grader, vilket skulle leda till explosioner som skapar drivkraft. Mirabeau trodde att en sådan enhet skulle dyka upp under de kommande 20 åren, men hans kamrater tittade på denna idé med skepsis.
Interstellar rymdskepp "Daedalus"
Det brittiska interplanetära samhället har forskat i fem år, med början 1973 och undersökt möjligheten att skicka människor till Barnards stjärna, som ligger sex ljusår bort. Deras lösning var det interplanetära rymdskeppet "Daedalus". Daedalus var ett gigantiskt rymdskepp, också storleken på en bra skyskrapa, och skulle definitivt monteras i jorden omloppsbana.
Liksom Project Orion var det tvungen att använda fusionsmotorer. Bränslepelletsen skulle injiceras med hög hastighet i reaktionskammaren, där strålar av högenergi-elektroner skulle antända dem. Det första steget skulle lyfta jorden 46 000 ton bränsle, den andra - en liten del av fartyget med 4 000 ton bränsle. Bränslet skulle vara helium-3.
Helium-3 är oerhört sällsynt på jorden, men det tros vara mycket rikligare på månen; det finns också i kosmiska moln. Det skulle ta 20 år att samla in det nödvändiga beloppet. Helium-3 är också mycket svårt att antända som bränsle eftersom det kräver mycket värme. Men om projektet brann ut skulle enheten accelerera till 12,2% ljusets hastighet och nå Barnard's Star på 50 år.
Under 2009 inleddes forskning inom ramen för Icarus-projektet, vilket skulle visa vilka interstellära resor som kan bli efter så många års vetenskapliga framsteg.
Rider en asteroid
Ett av de största problemen med rymdresor är fortfarande påverkan av kosmiska strålar. Om en person tar 1000 dagar att komma till Mars kommer de att få sådan strålning att chansen att utveckla cancer kommer att öka från 1 till 19 procent.
Rymdskeppet är tillverkat av lätta material och strålskydden är för tunga. Därför anser en fysikprofessor vid Massachusetts Institute of Technology att det bästa sättet att resa långa avstånd är att landa på en asteroid och skapa en tunnel under ytan.
Asteroiden måste vara 10 meter bred och inom flera miljoner kilometer från Jorden och Mars för att planen ska fungera. Hittills är fem sådana asteroider kända, och alla kommer att passera nära jorden år 2100. Resan kommer att vara enkelriktad, eftersom det inte finns några asteroider som flyger fram och tillbaka. Men nya upptäckter sker ständigt, därför kanske vi hittar en asteroid som flyger från Mars till oss vid rätt tidpunkt.
Sol segel
Även om seglen knappast är högteknologiska enligt dagens standard, fick de i rymdsammanhanget en bra uppdatering. Istället för att använda vinden kommer dessa segel att använda solens energi. Solen seglar ger rymdskeppet lite tryck, men eftersom det inte finns någon friktion i rymden, kommer dessa segel gradvis att öka hastigheten.
Till exempel kan ett solsegla som är 400 meter bredt färdas mer än två miljarder kilometer per år. Detta är snabbare än ett kemiskt drevet fartyg kan passera. Det skulle också vara billigare.
Projekt med solseglar är inte heller ovanliga. En från NASA heter Sunjammer, uppkallad efter en novell av Arthur Clarke. Sunjammer-seglet kan vara tillverkat av Kapton-material och kan vara fem mikron tjockt, väga mindre än 20 kilo och när det är packat kan det vara lika stort som en tvättmaskin.
En annan variant, skapad för att hedra Carl Sagan, bör gå in i bana mycket snart. Det finns också en teori om att ett solsegla kan ta ett rymdskepp till ett annat solsystem. Ett sådant segel kommer att vara storleken på en stor stad och dess aktiva centrum kommer att vara en kraftfull laser.
Magnetiskt segel
De flesta protoner och elektroner som släpps ut från solen sträcker sig från 400 till 600 kilometer per sekund. Ett magnetiskt segel kunde använda sin energi och skjuta bort från dem. En slinga med ledande material kan producera ett magnetfält som är vinkelrätt mot solvinden, och detta kommer att pressa farkosten i önskad riktning.
Problemet är att det magnetiska seglet måste vara 100 kilometer långt. Teknologier som gör det möjligt att segla från ett supraledande material av denna storlek och bibehålla den erforderliga temperaturen är helt enkelt inte tillgängliga nu. Magnetiska segel förblir teori tills tekniken har utvecklats.
Maskhål
Ursprungligen från science fiction har maskhål inspirerat människor sedan starten i teorin 1921. Även om deras existens är tillåtet, har inga direkta bevis för detta hittats ännu. Maskhål är i huvudsak tunnlar i rymden genom vilket ett objekt, i teorin, kan passera. Samtidigt är maskhål instabila - om någon vill gå igenom en av dessa kan dess väggar kollapsa.
För säker passage genom maskhålen måste apparaten använda tyngdkraften. Fysiker tror att vi helt enkelt inte kommer att samla in tillräckligt med energi. Om det finns ett maskhål genom vilket människor kan passera, är det definitivt inte i naturen; en tillräckligt avancerad civilisation skulle dock kunna bygga den. Därför kommer maskhål förbli en vetenskaplig fiktion tills vi träffas eller bygger den.
Warpdrift
Idéen om en varp-enhet, som är populariserad av Star Trek, låter dig resa bokstavligen snabbare än ljusets hastighet utan att bryta fysikens lagar. Ändå tror forskare på möjligheten att genomföra det. Fysikern Miguel Alcubierre föreslog först idén: att skapa ett rymdskepp i form av en rugbyboll med en platt ring runt den. Det är riktigt, för att fartyget ska flyga behöver du en boll med antimateria på Jupiters storlek.
För att möjliggöra ett sådant rymdskepp gjorde NASA: s Harold White ändringar i projektet. I teorin skulle hans modifierade fartyg kräva mycket mindre antimateria, i storleksordningen 500 kg. Han kommer att kunna böja rymdtid och nå en hastighet 10 gånger snabbare än ljusets hastighet. Resan till närmaste stjärna kommer att ta fyra till fem månader.
Tyvärr är antimatter extremt instabilt. Bara en tredjedel av ett gram antimateria kan släppa så mycket energi som släpptes vid bombningen av Hiroshima. Antimateria i White projekt kommer att dras av 1,5 miljoner Hiroshima, vilket kommer att räcka för att förstöra jorden.
