Dotarcie do przestrzeni międzygwiezdnej może być znacznie prostsze niż myśleliśmy, dzięki nowemu pomysłowi o nazwie Tars lub „Akcelerator Accelerator z wykorzystaniem promieniowania od słońca”. Zasadniczo jest to wirówka zasilana energią słoneczną, która może zawiesić małe sondy do prędkości większych niż prędkość ucieczki wymagana do opuszczenia układu słonecznego.
Podejmowanie międzygwiezdny Misja „jest jednym z najtrudniejszych problemów, z którymi ludzkość kiedykolwiek zmierzy się” – powiedział David Kipping, naukowca pomysł na smoły.
Tars, nazwany na cześć robota z filmu „Interstellar” z 2014 roku, może potencjalnie być sposobem na podróż do innych gwiazdy. Tars wymaga nie połączenie reaktory, brak lasera gigawat Ziemia). Zamiast tego piękno smołów polega na jego prostocie. Oto jak ma to pracować.
Kipping, który jest profesorem astronomii na Columbia University w Nowym Jorku, przewidział smoły z dwoma łopatkami, z każdym wiosłem z refleksyjną powłoką z jednej strony i ciemnej powłoki z drugiej. Płynki znajdowałyby się 180 stopni w stosunku do siebie, więc boki odblaskowe wskazują w przeciwnych kierunkach. Byłyby połączeni przez uwięzi.
Jak z Słoneczny żagielŚwiatło słoneczne pchnęło się po odblaskowych bokach, powodując obrócenie smołów – szybciej i szybciej, aż osiągnie krytyczną prędkość, w której niewielki statek kosmiczny, być może nie większy niż telefon komórkowy, odsuwa się z dużą prędkością. Tars działałyby również trochę jak bateria, ładując energię słoneczną, dopóki nie będą gotowe uwolnić całą energię słoneczną jako energię kinetyczną.
W swoim artykule, napisanym z Kathryn Lampo, studentką inżynierii Columbia, Kipping daje przykład dwóch łopatek o grubości zaledwie 2,8 mikronów, ale 23 stóp (7 metrów), oddzielone przez uwięzi o długości 207 stóp (63 metry), które można obrócić na trzy lata, zanim zrzucają mały statek kosmiczny z odległości 7,5 mil (12,1 kby) na sekundę. Dodaj jego ruch orbitalny do prędkości prędkości, a to urządzenie powinno przekroczyć 26 mil (42 kilometry) na sekundę wymagane do ucieczki Układ słoneczny i wprowadź przestrzeń międzygwiezdną.
Podróżowanie z tą ostateczną prędkością zajęłoby jednak ponad 30 000 lat Alpha Centauriczyli 4,3 lata świetlne z dala. Z drugiej strony są rzeczy, które można zrobić, aby jeszcze bardziej przyspieszyć.
Jeśli chodzi o podstawowy projekt, Kipping twierdzi, że istnieją dwa czynniki, które rządzą prędkością uwalniania: „Jednym z nich jest to, jak długo ją naładujesz, ale najważniejsza jest specyficzna wytrzymałość na rozciąganie, która jest wytrzymałością na rozciąganie względem masy”.
Wytrzymałość na rozciąganie opisuje maksymalne obciążenie, jakie materiał może przenieść przed złamaniem, i jest określany przez zastosowany materiał. Najsilniejszymi materiałami, które można znaleźć, mogły znaleźć dostępne w handlu arkusze nanorurek węglowych, na których oparte są obliczenia w jego artykule. Jednak w przyszłości możemy znaleźć sposób na produkcję grafenu w skali przemysłowej, co byłoby znacznie lepszym materiałem, ponieważ ma znacznie większą wytrzymałość na rozciąganie niż nawet nanorurki węglowe. Kipping mówi, że znacznie poprawiłoby to prędkość uwalniania.
Inne techniki mogą obejmować wykorzystanie „Obertha efektu”, w którym statek kosmiczny przyspiesza, gdy zbliża się do słonecznywięc kiedy słoneczne grawitacje odsuwa się, prędkość statku kosmicznego wzrasta.
W tym celu jest problem. Stopniowo wpływ promieniowania słonecznego zacząłby odepchnąć smoły od słońca, a im dalej od słońca otrzymuje, tym mniej słoneczne światło (światło słoneczne spada po odwrotnym prawie kwadratowym, więc o dwukrotności odległości od słońca, smoły poczułyby się czterokrotnie mniej światła słonecznego).
Kipping ma gotowe rozwiązanie – nazywa się to quasite. Jest to odmiana pomysłu o nazwie A STATITITE, która jest rodzajem żagla słonecznego, z wyjątkiem tego, że jest on zaprojektowany, aby zewnętrzna nacisk na światło słoneczne jest idealnie zrównoważone z wewnętrznym ciśnieniem grawitacji Słońca. Dlatego stężny żagiel słoneczny nigdzie nie płynie.
Dla porównania, quasite byłby nieco niezrównoważony, czując nieco większą grawitację niż na zewnątrz nacisku promieniowania, powodując, że spadnie w kierunku słońca. Daj mu jednak odrobinę szturchania na boki i może on trzymać na orbicie wokół Słońca, podobnie jak satelity swobodne wokół Ziemi – zawsze spadające pod grawitacją Ziemi, ale na trajektorii podążającej za krzywą Ziemi.
„W przypadku quasitu grawitacja wciąż wygrywa, więc chce wpaść na słońce, więc potrzebujesz odrobiny ruchu, aby utrzymać go na orbicie, ale ta orbita byłaby bardzo wolna” – powiedział Kipping.
To właśnie wyróżnia quasite: nie podąża za prawami Johannesa Keplera. Na przykład, RtęćPrędkość orbitalna jest znacznie szybsza niż Ziemia, ponieważ jest znacznie bliżej słońca. Z drugiej strony quasite mógł orbować słońce w tej samej odległości co rtęć, ale z wolniejszym tempem ziemi.
Bycie quasite uniemożliwiłoby odepchnięcie smarów od słońca, pozwalając na tarte, utrzymanie odległości i maksymalizację ilości otrzymywanej energii słonecznej.
Chociaż teoretycznie nie ma maksymalnego ograniczenia prędkości; Konstrukcja musiałaby rosnąć wykładniczo, jeśli próbuje osiągnąć prędkości relatywistyczne, które są znaczącą ułamkiem prędkość światła. W rzeczywistości, łącząc quasites z efektem Obertha, konstrukcją grafenu, polem elektromagnetycznym i czymś, co początkowo zwróciło smoły (takie jak laser), niewielki statek kosmiczny zwolniony z smołów może osiągnąć prędkość do 620 mil na sekundę (1000 kilometrów na sekundę), czyli 0,3% prędkości światła.
Poruszając się z taką prędkością, statek kosmiczny może dotrzeć do systemu Alpha Centauri w ciągu zaledwie 1300 lat.
„Ludzie zawsze mówią, że nigdy nie dotrzesz do Alpha Centauri w swoim życiu, ale w pewnym sensie kogo to obchodzi?” powiedział kipping. „Dla mnie bardzo samolubne naleganie, aby każdy system kosmiczny, który budujemy, musiał osiągnąć cały cykl ukończenia w życiu ludzkim. To, co staramy się zrobić, to pozostawić lepszy świat dla ludzi, którzy przychodzą po nas, a to zadanie, aby przejść międzygwiezdną i odkrywanie wszechświata, jest to postępowa, wieloczerpnelacyjna działalność. Tak długo, jak możemy się tam dostać, zarabiać na nich i odzyskać ich, jest to warte.
Tars to oczywiście nadal tylko koncepcja papieru, ale Kipping ujawnił, że zainteresował się od niektórych prywatnych firm w zakresie lotów kosmicznych oferujących miejsce na następnej premiery za darmo, jeśli może dostarczyć Cubesat-Sized Prototyp smołów.
„Musiałem sprawdzić deszcz, ponieważ nie mamy nic do uruchomienia!” powiedział kipping. „Może w przyszłości możemy je zabrać z tej oferty. Myślę, że jest to rodzaj projektu, który mogą zbudować studenci inżynierii”.
Koncepcja, że student licencjacki może pomóc w zbudowaniu misji międzygwiezdnej, jest niesamowita, ale taki jest potencjał, jaki Kipping widzi na tarach. Kluczowymi trudnościami inżynieryjnymi dla prototypu byłyby jego wdrożenie-rozwinięte panele o grubości mikronów, a następnie sprowadzanie telemetrii z powrotem na Ziemię, aby zespół mógł upewnić się, że wiruje poprawnie, a nie upadł.
Im mniej ruchomych części i im prostszy projekt, tym lepiej. Rzeczywiście, Kipping zmodyfikował swój własny oryginalny projekt, usuwając tether i łącząc łopatki w jednej konstrukcji, zwężającej się po obu stronach.
„Ludzie mówią, dlaczego nie czekać trzy wieki, dopóki ktoś nie wynaleje Warp Drive, mówię, dlaczego nie zacząć teraz, ponieważ nie ma gwarancji, że tak się dzieje, a pokolenia w dół linii czerpią korzyści z naszej inwestycji”, powiedział Kipping, który wystawił smoły do domeny publicznej, aby sprawdzić, czy inni badacze mogą poprawić projekt. „Moją filozofią jest to, że potrzebujemy po prostu wszystkich pomysłów, które możemy uzyskać; im więcej opcji mamy w menu, być może jakaś ich kombinacja doprowadzi nas do gwiazd”.
Możesz przeczytać papier Kipping i Lampo opisujący smoły w czasopiśmie Astro-ph.
