NASA načrtuje izgradnjo medzvezdne orbite vesoljskega plovila

NASA načrtuje izgradnjo medzvezdne orbite vesoljskega plovila

Odprtje robotske sonde v drugo zvezdo je povsem drugačna lestvica v povezavi s spuščanjem sonde v daleč doseže sončnega sistema.

Ker je zvezda, ki nam je najbližja, oddaljena več kot 4 svetlobna leta, se moramo navaditi na dolgotrajne komunikacijske zamude - medzvezdno brezposelno letalsko vozilo bo moralo imeti multi-sondo, ki bo samostojno raziskovala več medijev.

Zvezna sonda bo verjetno imela svoj program za raziskovanje vesolja, ki bo začel kot paket transportnega sistema, ki je namenjen projektu hibridnih projektil Icarus. Vendar pa hibridne rakete ne merijo dobro in imajo najmanjšo velikost, običajno na stotine ton.

To je podobno temu, kako smo poslali celoten raziskovalni program v drug zvezdni sistem in čeprav to ni glavni problem, zahteva veliko stvari drugače - to bo paradigmatski premik v našem pristopu in razmišljanju o tem, kako raziskati prostor. Niti en kozmodrom ne more zagotoviti sredstev za postavitev vozila v orbito ali dostavo stotin ali tisoč ton goriva hibridni raketi.

Zasnova hibridne rakete "Firefly" bo zasnovana tako, da bo letela do Alpha Centauri v 100 letih, masa okoli 1500-3000 ton in bo morala prenesti devterijsko gorivo v količini, ki je 19-krat večja od lastne mase. Tako se lahko v orbito spusti približno 30.000–60.000 ton opreme in goriva.

Iz varnostnih razlogov je treba hibridno raketo speljati z veliko višjo orbito kot običajno blizu zemlje (LEO), kjer se nahajajo Mednarodna vesoljska postaja in druga vozila s posadko. Verjetno bodo to stalne orbite med Zemljo in Luno, na primer Lagrangeovo točko ali Halo orbito. Vendar pa bo za prevoz 60.000 ton med orbite potrebna resna prometna infrastruktura. Srednjeročno (desetletje ali dve) načrtuje zasebna raketa SpaceX lansirati 100 ton tovora na Mars, da bi podprla gradnjo. Uporaba kemičnih raket, kot je Falcon Heavy, pomeni, da bo masa kolonialnega transporterja Mars vsaj 600 ton. Odpiranje na luninsko orbito bo zahtevalo toliko goriva kot za Marsovo orbito. Tako bo za vesoljsko sondo z maso 60.000 ton potrebnih 360.000 ton tovora (predvsem goriva), kar se bo zgodilo pri uporabi le kemičnih raket. Takšni stroški bodo pretirani.

Vendar pa razmislite o tej situaciji: pogosto ne razmišljamo o tem, kako zelo tehtajo naši viri energije. Pri 1 gigavatu premogovne moči, ki deluje s 35-odstotno učinkovitostjo, potrebuje 0, 1 ton premoga na sekundo. Med letom sežge 3.000.000 ton premoga in proizvede 10.000.000 ton ogljikovega dioksida in okoli 150.000 ton pepela.

Presenetljivo je, glede na miniaturno moderno vesoljsko plovilo, pogled na izstrelitev več tisoč ton koristnega tovora v visokih zemeljskih orbitah. V poznih sedemdesetih letih je NASA na primer izvedla raziskave o izgradnji ogromnih sončnih satelitov v geostacionarni orbiti Zemlje, čeprav so rezultati teh raziskav samo na papirju. Toda že je postalo jasno, da se transportne arhitekture lahko dobro uporabijo pri konstrukciji medzvezdne sonde. Tako Japonska kot Kitajska sta izrazili zanimanje za uvedbo satelitov na sončni pogon, vsaj v predstavitveni obliki od leta 2030, in jih tržili leta 2050.

NASA načrtuje izgradnjo medzvezdne orbite vesoljskega plovila

Torej, ko je medzvezdna sonda zgrajena, se lahko zgodi, da bodo do takrat v vesolju na voljo infrastrukture za podporo gradbenemu procesu. Osnova orbitalne prometne infrastrukture je načrtovana na naslednji način:

  • Prvič, za tiste, ki bodo obiskali višje orbite, bo urejena dobava tovora in goriva v orbito. To bo najboljša možnost, resnično ponovno uporabna vozila za zagon, kot so napredne različice serije SpaceX podjetja Falcon, ki lahko traja deset do dvajset let, ali evropski raketni hibrid Skylon.
  • Drugič, enkrat v zemeljski orbiti bo pogonsko sredstvo, potrebno za pošiljanje tovora na geostacionarno orbito, še naprej množično nadomeščeno z nekemičnim raketnim gorivom, kot je toplotna jedrska energija, pa tudi s sončno in sončno električno energijo. Zahtevajo veliko manjšo količino pogonskega plina, da bi se tovor prenesel v višje orbite in, odvisno od izbranega sistema, lahko traja dni ali mesece.

Razmisliti je treba o obsegu transportnih sistemov, ki so potrebni za podporo izgradnji, na primer, sončne satelitske elektrarne. Tipičen 1 gigavat ATP bo tehtal približno 10.000 ton. Svetovna potreba po energiji narašča. Trenutno povpraševanje je približno 500 gigavatov na leto, zato bo za dobavo polovice potrebne energije z uporabo sončne satelitske elektrarne potrebno letno zgraditi okoli 250 satelitov - približno 2,5 milijona ton strojne opreme, ki bo v orbiti.

Pričakuje se, da bo gorivo Icarus izločeno iz morja. Toda takoj, ko SpaceX ustvari most na Marsu in se vzpostavi prometna infrastruktura, bodo znanstveniki aktivno začeli bolj optimalno možnost. Več podjetij namerava raziskati potencialne vire asteroidov. Tudi v nekaj desetletjih lahko tam ustvarimo zelo donosen trg, vendar se bo to zgodilo, če bo mogoče SPS materiale pridobiti iz virov, ki se nahajajo v prostoru, z nižjimi stroški kot z oskrbo s kozmodroma z Zemlje. Bolj prepričljiva je različica, da glavno gorivo za zvezdno sondo, devterij, na Marsu in na Luni, obstaja v veliko višjih odstotkih kot na Zemlji. Atum devterija je dvakrat težji od običajnega vodika, ker je izotop. Nedavne meritve prisotnosti devterija v polarnih kapah Marsa so pokazale, da bo njegova vsebnost vsaj 8-krat večja od povprečne vrednosti na Zemlji. Ugotovljeno je bilo tudi, da ima luna veliko ledu, ki izvira iz vodika, ki je prišel tja s sončnim vetrom in kometi, luna pa bi morala biti še bogatejša z devterijem kot Mars.

Torej, ko pride čas za izgradnjo zvezdne ladje, se lahko zgodi, da bo že gorivo in materiali, ki bodo zlahka pridobljeni iz zunajzemeljskih virov.

Da bi optimizirali stroške prevoza goriva za ladjo, se lahko novi zmogljiv sistem v celoti uporabi za prevoz številnih drugih razsutih tovorov. Finski raziskovalec Pekka Janhunen ponuja E-Sail, posebno konceptualno zasnovo, ki ustvarja sončno jadro iz napolnjenih električnih žic.

Solarni veter je sestavljen iz plazme visoke hitrosti, ki izhaja iz sonca, ki bo tekla okoli električnega polja, ki ga ustvarjajo žice, kar ustvarja potrebno vleko. Ta izum je bil objavljen s kratkim opisom leta 2004, preizkušen pa je bil na seriji satelitov, Evropska vesoljska agencija pa načrtuje njegovo uvedbo. Popolnoma delujoče elektronsko jadro bo lahko vleklo izrabljen devterij iz skoraj vseh virov v sončnem sistemu, kot so Mars ali asteroidi, kot tudi vsi drugi tovori. Ti izumi se lahko uporabljajo tudi kot "gravitacijska vlečna vozila" za asteroide, ki so nevarni za trčenje z Zemljo, ali pa jih celo premaknejo v nove, bolj uporabne orbite. Proizvodna dejavnost v vesolju bo zahtevala gradnjo ladje in številne druge aplikacije, kar potrjuje prednost programa Apollo, ki je ljudem omogočal pristanek na Luni. Mikroelektronska revolucija v sedemdesetih in osemdesetih letih je v veliki meri posledica velikega skoka človeštva. Navsezadnje je bilo veliko novih proizvodnih procesov izumljenih precej hitro in usposobljeni so bili številni znanstveniki na fizičnem, tehničnem in računalniškem področju.

Vso srečo daje prednost tistim, ki vedo, kakšne nepredstavljive koristi bodo izpeljane iz tega, kar bo ustvarilo zvezdo.

Komentarjev (0)
Iskanje