4 concepts de vaisseaux spatiaux qui pourraient devenir une réalité dans le futur
Miscellanea / / November 14, 2021
Pas de sauts fantastiques dans les propulseurs subspatiaux et supraluminiques - seulement les développements les plus pratiques.
1. va exploser
Enregistrement vidéo: DrRhysy / YouTube
Nous avons tous au moins une vague idée de la destruction des armes nucléaires. Il semblerait que l'utilisation d'une chose aussi dangereuse ne conduise probablement pas à quelque chose de bien.
Mais les physiciens Stanislav Ulam et Freeman Dyson ont décidéG. Dyson. Projet Orion: La véritable histoire du vaisseau spatial atomiqueque cette force peut aussi être dirigée vers un canal créatif. Et dans les années 60, ils ont proposé l'idée d'un engin interstellaire qui volerait en se propulsant avec des explosions nucléaires contrôlées.
En effet, pourquoi transporter d'énormes réservoirs de carburant à travers l'immensité de l'Univers, si vous pouvez à la place emporter avec vous une centaine ou deux ogives atomiques ?
Le projet a été nommé Orion, ou vaisseau spatial à propulsion nucléaire. Le principe de fonctionnement de l'unité est le suivant.
Un vaisseau pend en orbite, qui entend s'envoler vers la périphérie du système solaire ou même vers d'autres étoiles. Au bon moment, il lâche une bombe à hydrogène quelque part à une centaine de mètres derrière lui, qui explose et fait avancer l'avion avec une onde de choc. Lorsque l'élan de la poussée commence à s'affaiblir, la prochaine bombe est tirée, puis une autre et une autre. C'est beaucoup plus efficace, vous savez, qu'il n'est banal de voler dans une fusée.
L'idée en elle-même était géniale. Mais "l'explosion", comme le développement était surnommé, avait de nombreux problèmes qui ne pouvaient pas être résolus à ce stade du développement de la science et de la technologie. Il n'était pas clair comment protéger l'arrière du navire contre le plasma relativiste, les rayons gamma et les éclairs lumineux. Il a été supposé que la plaque réfléchissante serait recouverte d'un revêtement ablatif de graisse de graphite, qui devrait également être rafraîchie après chaque explosion.
Cependant, il existe certains doutes quant à la possibilité de concevoir un bouclier capable de résister à la détonation de centaines de bombes à hydrogène presque à bout portant.
De plus, mettre en orbite un appareil contenant des centaines de bombes atomiques était une tâche plutôt risquée. Dans les années 60 à radiation traitée plus simplement qu'aujourd'hui - apparemment, ils croyaient qu'elle ne tue que ceux qui ont peur d'elle.
Initialement, on supposait qu'Orion décollerait tout seul, c'est-à-dire qu'il ferait des explosions atomiques en dessous, directement dans l'atmosphère. Ensuite, les scientifiques ont quand même réalisé qu'ils étaient excités et ont décidé de faire exploser des charges nucléaires uniquement dans l'espace sans air.
Mais même dans ce cas, si quelque chose ne se passe pas comme prévu et qu'une fusée avec une cargaison aussi dangereuse n'atteint pas l'espace, une véritable catastrophe radiologique se produira à l'endroit où elle tombe. Par conséquent, le projet a été reportéG. Dyson. Projet Orion: La véritable histoire du vaisseau spatial atomique en veilleuse, puis, avec la signature du Traité d'interdiction partielle des essais en 1963, il a été complètement fermé.
Néanmoins, l'idée d'un vaisseau interstellaire accéléré par une bombe atomique refait toujours surface dans l'esprit des physiciens.
2. Voilier solaire
Vidéo: La société planétaire / YouTube
L'expression "voile solaire (ou photonique)" semble assez fantastique. Néanmoins, il s'agit d'une technologie réelle et même déjà éprouvée. En juin 2019, la sonde LightSail-2 dotée d'un tel moteur a été testée avec succès.À quoi s'attendre lors du lancement de LightSail 2 dans l'espace / Planetary Society dans l'espace.
Le fait est que les photons - les particules qui composent la lumière - peuvent exercer une pression lorsqu'ils entrent en contact avec une surface. C'est-à-dire que la lumière du soleil dans l'espace est capable deG. Vulpetti. Voile solaire rapide: astrodynamique des trajectoires spéciales des voiliers pousser la voile comme le fait le vent sur Terre.
Seule la voile devra être réalisée à partir d'un matériau absorbant ultra-fin, par exemple à partir d'un film d'aluminium de 30 nanomètres d'épaisseur. Et il devrait faire au moins quelques kilomètres carrés.
A titre de comparaison, la superficie de la sonde LightSail-2 n'était que de 32 mètres carrés.
Un appareil doté d'une voile solaire n'a pas besoin d'emporter des dizaines et des centaines de tonnes de carburant: il pourra voler partout où la lumière du soleil atteint. Certes, il existe des difficultés potentielles dans la mise en œuvre du concept.
Le principal est de savoir comment protéger la voile des dommages. C'est, après tout, une toile opaque ultra-fine qui a la résistance du papier toilette et traverse vide à une vitesse folle. Tout contre-point de poussière peut y faire un trou décent.
3. Fusée à photons
Un tel vaisseau spatial utilise le même principe qu'un voilier solaire, mais l'inverse. Après tout, si les photonsE. G. Haug. Les limites ultimes de l'équation de la fusée relativiste. La fusée à photons Planck / Acta Astronautica sont capables d'appuyer sur la surface avec laquelle ils entrent en contact, ils peuvent également éjecter le moteur qui les produit. Le résultat est une fusée qui n'est pas propulsée par la combustion de carburant, mais par la lumière.
Oui, dans le vide, même une simple lampe de poche, si on lui donne une source d'énergie très durable, accélérera progressivement, se propulsant avec les photons émis. Il suffit de le tourner avec une ampoule contre la cible et d'allumer la lumière.
Certes, la lampe de poche volera si lentement qu'il faudra des milliards d'années pour accélérer à des vitesses notables. Mais c'est un problème qui peut être résolu - il vous suffit d'agrandir l'appareil.
Mais alimenter une telle lampe frontale sera une autre tâche. Le physicien Daniel Tommasini de l'Université de Vigo a calculéRÉ. Tommasini. Commentez « les limites ultimes de l'équation de la fusée relativiste. La fusée à photons de Planck ”/ Acta Astronauticaque même le réacteur nucléaire le plus efficace ne pourra accélérer un vaisseau photonique que de 0,02 % de la vitesse de la lumière.
C'est quelque part autour de 60 km / s, ce qui est déjà assez bon pour voyager à travers le système solaire. Mais pour faire signe à l'étoile la plus proche, vous aurez besoin de sources d'énergie meilleures qu'un réacteur nucléaire banal. Par exemple, un bon approvisionnement en carburant antimatière ou un trou noir de poche.
Lorsque l'antimatière entre en collision avec la matière, elle libère une énorme quantité d'énergie pure. C'est vrai, la production d'antimatière est incroyable plaisir cher: la création d'un gramme d'antihydrogène les scientifiques de la NASA ont estiméVers les étoiles / Science NASA 62 500 milliards de dollars. Et il en faudra des tonnes pour alimenter le réacteur d'annihilation.
Les trous noirs sont des sources d'énergie encore plus efficaces. Ils peuvent être utilisés pour fabriquer les réacteurs dits singuliers ou collapsar, comme l'a soutenu Stephen Hawking. Le trou noir crée un rayonnement, s'évaporant progressivement.
CalculéL. Grue. Les vaisseaux trous noirs sont-ils possibles / Relativité générale et cosmologie quantiquequ'un tel trou pesant 606 000 tonnes s'évaporera pendant environ 3,5 ans, créant 160 pétawatts d'énergie pendant cette période. Juste un chiffre fou: assez d'énergie pour accélérer à 10 % la vitesse de la lumière en 20 jours.
Il ne reste plus qu'à comprendre comment faire un trou noir et comment le stocker dans le vaisseau, et une batterie compacte d'une puissance incroyable est prête. L'essentiel est de ne pas y mettre les doigts, sinon ils deviendront singulier, c'est-à-dire qu'il se rétrécira jusqu'à un certain point. Avec toutes les autres parties du corps.
4. Navire propulsé par laser
Vidéo: École de physique - Université de Sydney / YouTube
Les concepts ci-dessus ont un problème commun: ils devront emporter leurs sources d'énergie avec eux. Le combustible de fusée, le combustible nucléaire, l'antimatière ou un trou noir pèsent tous beaucoup et réduisent la charge utile. Nous devrons dépenser plus d'énergie pour faire avancer cette économie.
Un voilier solaire n'aura pas àG. UNE. Landis. Vol interstellaire par faisceau de particules / NASA transporter de nombreuses tonnes de carburant, mais il a aussi une limitation: il ne vole que là où souffle le vent solaire, et il ne sera pas si utile dans l'espace interstellaire.
Cependant, un navire accéléré par un laser ne présente pas de tels inconvénients. C'est un analogue d'un vaisseau spatial avec une voile, mais il ne sera pas accéléré par la lumière du soleil, mais par une source de rayonnement directionnelle d'un gigawatt.
Le principe est le suivant: une sonde interstellaire déploie la voile, et un énorme accélérateur laser sur Terre ou en orbite quasi-solaire brille dessus et la pousse là où elle doit être.
Disons que nous avons accéléré à la vitesse requise, mais comment freiner à l'arrivée de certains Proxima Centauri ou Barnard's Star? À l'avance, il n'y a aucun moyen de piloter un deuxième laser du même genre - nous en avons même construit un dans une orbite proche du solaire avec difficulté.
Mais ne vous inquiétez pas, les physiciens Jeffrey Landis et Carver Andrews y ont pensé il y a longtemps.G. UNE. Landis. Considérations optiques et matériaux pour une voile lumineuse propulsée par laser / NTRS. Si nécessaire, l'appareil peut non seulement accélérer, mais également décélérer à l'aide de l'énergie des photons qui lui sont envoyés par le laser.
On les passe juste devant la voile sur un immense miroir, ils se reflètent sur la voile, mais de l'autre côté. Et nous avons la possibilité de voler dans la direction opposée au laser. C'est-à-dire que nous pourrons non seulement nous diriger vers des étoiles lointaines à une vitesse proche de la lumière, mais aussi revenir.
Ce mécanisme de voyage interstellaire semble être le plus réalisable. Le 12 avril 2016, Stephen Hawking a proposéAtteindre les étoiles, à travers 4,37 années-lumière / The New York Times envoyer un groupe de sondes pesant 0,5 g à Alpha Centauri, accéléré à 20% de la vitesse de la lumière par un laser depuis la surface de la Terre. En théorie, il leur faudra 20 ans pour voler, et les données transmises par les sondes à leur arrivée sur le site reviendront sous forme de transmissions radio pendant encore 5 ans.
Moi même Colportage n'a pas vécu pour voir la réalisation de son idée, mais le projet appelé Breakthrough Starshot continue d'être développé. Il est financé par l'homme d'affaires russe Yuri Milner et le propriétaire de Meta Mark Zuckerberg. Peut-être que ce dernier cherche simplement un moyen de rentrer chez lui.
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