Miles de novelas de ciencia ficción describen naves estelares de fotones gigantes del tamaño de una ciudad pequeña (o grande), que parten en vuelos interestelares desde la órbita de nuestro planeta (con menos frecuencia, desde la superficie de la Tierra). Pero según los autores del proyecto Breakthrough Starshot, todo sucederá de manera completamente diferente: en un día importante, dos mil de un año, no una o dos, sino cientos y miles de pequeñas naves espaciales del tamaño de una uña se lanzarán a uno de los estrellas más cercanas, Alpha Centauri y con un peso de 1 g. Y cada una de ellas tendrá la vela solar más delgada con un área de 16 m 2, que llevará la nave espacial hacia las estrellas con una velocidad cada vez mayor.

Aparejo. Para mantener la forma de la vela, está previsto reforzarla con grafeno. Algunos materiales compuestos a base de grafeno pueden contraerse bajo la aplicación de voltaje eléctrico para un control activo. Para estabilizarla, la vela se puede desenroscar o darle forma de cono inverso para lograr una autoestabilización pasiva en el campo de radiación láser. Vela solar. Uno de los elementos principales del proyecto es una vela solar con una superficie de 16 m² y una masa de sólo 1 g. El material de la vela son espejos dieléctricos multicapa que reflejan el 99,999% de la luz incidente (según cálculos preliminares, esto. debería ser suficiente para evitar que la vela se derrita en un campo de radiación láser de 100 GW). Un enfoque más prometedor, que permite hacer que el espesor de la vela sea menor que la longitud de onda de la luz reflejada, es utilizar como base de la vela una monocapa de metamaterial con un índice de refracción negativo (dicho material también tiene nanoperforación, lo que además reduce su masa). La segunda opción es utilizar un material que no tenga un alto coeficiente de reflexión, sino un bajo coeficiente de absorción (10-9), como los materiales ópticos para guías de luz.

"Disparo a las estrellas"

El proyecto Breakthrough Starshot se basó en un artículo del profesor de física de la Universidad de California en Santa Bárbara, Philip Lubin, "A Roadmap to Interstellar Flight". El principal objetivo declarado del proyecto es hacer posibles los vuelos interestelares durante la vida de la próxima generación de personas, es decir, no en siglos, sino en décadas.

Plan de vuelo

1. El cohete lanza a la órbita terrestre baja una nave nodriza que contiene decenas, cientos, miles o decenas de miles de sondas. 2. Las sondas abandonan el barco nodriza, despliegan sus velas, se orientan y toman su posición inicial. 3. En la Tierra comienza a funcionar un conjunto en fase de dimensiones 1 x 1 km de 20 millones de pequeños emisores láser (con una apertura de 20-25 cm), enfocando el rayo láser en la superficie de la vela. 4. Para compensar las distorsiones atmosféricas, se utilizan boyas de apoyo: "estrellas artificiales" en la atmósfera superior, en el barco nodriza, así como una señal reflejada de la vela. 5. La sonda es acelerada por un rayo láser en unos pocos minutos al 20% de la velocidad de la luz y la aceleración alcanza los 30.000 g. Durante el vuelo, que durará unos 20 años, el láser sigue periódicamente la posición de la sonda. 6. Al llegar al objetivo, en el sistema Alpha Centauri, las sondas intentan detectar planetas y tomar fotografías de ellos durante su sobrevuelo. 7. Utilizando la vela como lente de Fresnel y un diodo láser como transmisor, la sonda se orienta y transmite los datos recibidos en dirección a la Tierra. 8. Después de cinco años, estos datos se reciben en la Tierra.

Inmediatamente después del anuncio oficial del programa Starshot, los autores del proyecto sufrieron una ola de críticas por parte de científicos y técnicos de diversos campos. Los expertos críticos observaron numerosas valoraciones erróneas y simplemente "espacios en blanco" en el plan del programa. Se tuvieron en cuenta algunos comentarios y el plan de vuelo se ajustó ligeramente en la primera iteración.

Así, la sonda interestelar será un velero espacial con un módulo electrónico StarChip de 1 g de peso, conectado mediante correas resistentes a una vela solar de 16 m 2 de superficie, 100 nm de espesor y 1 g de masa. Por supuesto, la luz de nuestro Sol no es suficiente para acelerar incluso una estructura tan ligera a velocidades a las que los viajes interestelares no durarán milenios. Por lo tanto, lo más destacado del proyecto StarShot es la aceleración mediante una potente radiación láser que se enfoca en la vela. Lubin estima que con una potencia de rayo láser de 50-100 GW, la aceleración será de unos 30.000 gy en unos minutos la sonda alcanzará el 20% de la velocidad de la luz. El vuelo a Alfa Centauri durará unos 20 años.

Bajo las velas estrelladas

Uno de los detalles clave del proyecto es la vela solar. En la versión original, la superficie de la vela era inicialmente de sólo 1 m 2, por lo que no podía soportar el calentamiento durante la aceleración en el campo de radiación láser. La nueva versión utiliza una vela con una superficie de 16 m2, por lo que el régimen térmico, aunque bastante severo, según estimaciones preliminares, no debería derretirse ni destruir la vela. Como escribe el propio Philip Lubin, como base para la vela no se utilizarán revestimientos metalizados, sino espejos multicapa completamente dieléctricos: “Estos materiales se caracterizan por un coeficiente de reflexión moderado y una absorción extremadamente baja. Digamos que los vidrios ópticos para fibra óptica están diseñados para flujos luminosos elevados y tienen una absorción de aproximadamente veinte billonésimas por micrón de espesor”. No es fácil conseguir un buen coeficiente de reflexión a partir de un dieléctrico con un espesor de vela de 100 nm, que es mucho menor que la longitud de onda. Pero los autores del proyecto tienen algunas esperanzas en el uso de nuevos enfoques, como monocapas de metamaterial con un índice de refracción negativo. "También hay que tener en cuenta que el reflejo de los espejos dieléctricos está sintonizado en un estrecho rango de longitudes de onda y, a medida que la sonda acelera, el efecto Doppler desplaza la longitud de onda en más de un 20%", dice Lubin. "Tuvimos esto en cuenta, por lo que el reflector se ajustará a aproximadamente el veinte por ciento del ancho de banda de radiación". Nosotros diseñamos tales reflectores. Si es necesario, también disponemos de reflectores con mayores anchos de banda”.

Yuri Milner, empresario y filántropo ruso, fundador de la Fundación Breakthrough Initiatives: En los últimos 15 años se han producido avances revolucionarios significativos, podría decirse, en tres áreas tecnológicas: la miniaturización de componentes electrónicos, la creación de una nueva generación de materiales, y también reducción de costes y aumento de la potencia del láser. La combinación de estas tres tendencias conduce a la posibilidad teórica de acelerar un nanosatélite a velocidades casi relativistas. En la primera etapa (5 a 10 años), planeamos realizar un estudio científico y de ingeniería más profundo para comprender qué tan factible es este proyecto. En el sitio web del proyecto hay una lista de unos 20 problemas técnicos graves, sin solucionarlos no podremos avanzar. Esta no es una lista definitiva, pero según la opinión del consejo científico creemos que la primera etapa del proyecto tiene motivación suficiente. Sé que el proyecto Star Sail está sujeto a serias críticas por parte de los expertos, pero creo que la posición de algunos expertos críticos se debe a una comprensión no del todo precisa de lo que realmente estamos proponiendo. No estamos financiando un vuelo a otra estrella, sino desarrollos polivalentes realistas relacionados con la idea de una sonda interestelar sólo en una dirección general. Estas tecnologías se utilizarán tanto para vuelos en el sistema solar como para protegerse de asteroides peligrosos. Pero establecer un objetivo estratégico tan ambicioso como el vuelo interestelar parece justificado en el sentido de que el desarrollo de la tecnología en los últimos 10 a 20 años probablemente hace que la implementación de tal proyecto no sea una cuestión de siglos, como muchos suponían, sino de décadas.

maquina laser

La central eléctrica principal de la nave no volará a las estrellas, sino que estará ubicada en la Tierra. Se trata de un conjunto en fase terrestre de emisores láser que mide 1x1 km. La potencia total del láser debería ser de 50 a 100 GW (esto equivale a la potencia de 10 a 20 centrales hidroeléctricas de Krasnoyarsk). Se supone que mediante el sistema de fases (es decir, cambiando las fases de cada emisor individual) se concentra la radiación con una longitud de onda de 1,06 μm procedente de toda la rejilla en un punto con un diámetro de varios metros a distancias de hasta muchos millones de kilómetros (el La precisión máxima de enfoque es de 10-9 radianes). Pero ese enfoque se ve muy dificultado por la atmósfera turbulenta, que desdibuja el haz en un punto de aproximadamente el tamaño de un segundo de arco (10-5 radianes). Se espera lograr mejoras de cuatro órdenes de magnitud utilizando óptica adaptativa (AO), que compensará las distorsiones atmosféricas. Los mejores sistemas de óptica adaptativa de los telescopios modernos reducen el desenfoque a 30 milisegundos de arco, lo que significa que todavía quedan alrededor de dos órdenes y medio de magnitud hasta el objetivo deseado.

Philip Lubin en su artículo proporciona estimaciones numéricas de los puntos del plan, pero muchos científicos y especialistas son muy críticos con estos datos. Por supuesto, desarrollar un proyecto tan ambicioso como Breakthrough Starshot requiere años de trabajo, y 100 millones de dólares no es una suma tan grande para un trabajo de esta escala. Esto se aplica especialmente a la infraestructura terrestre: un conjunto en fases de emisores láser. Instalar tal capacidad (50-100 GW) requerirá una cantidad gigantesca de energía, es decir, será necesario construir al menos una docena de grandes centrales eléctricas en las cercanías. Además, será necesario eliminar una gran cantidad de calor de los emisores en varios minutos, y aún no está del todo claro cómo hacerlo. Hay una gran cantidad de preguntas sin respuesta en el proyecto Breakthrough Starshot, pero hasta ahora el trabajo apenas ha comenzado. "El consejo científico de nuestro proyecto incluye a destacados expertos, científicos e ingenieros en diversos campos relevantes, incluidos dos premios Nobel", dice Yuri Milner. “Y he oído valoraciones muy equilibradas sobre la viabilidad de este proyecto. Al hacerlo, ciertamente confiamos en la experiencia combinada de todos los miembros de nuestro consejo científico, pero al mismo tiempo estamos abiertos a un debate científico más amplio”.

"Para superar las turbulencias atmosféricas de pequeña escala, la matriz en fase debe dividirse en elementos muy pequeños; el tamaño del elemento emisor para nuestra longitud de onda no debe ser superior a 20-25 cm", explica Philip Lubin. — Son al menos 20 millones de emisores, pero esa cifra no me asusta. Para la retroalimentación en el sistema AO, planeamos utilizar muchas fuentes de referencia (balizas) tanto en la sonda como en la nave nodriza y en la atmósfera. Además, seguiremos la sonda en su camino hacia el objetivo. También queremos utilizar las estrellas como boya para ajustar la fase del conjunto cuando recibamos la señal de la sonda a su llegada, pero rastrearemos la sonda para estar seguros”.

Llegada

Pero luego la sonda llegó al sistema Alpha Centauri y fotografió los alrededores del sistema y del planeta (si los hay). Esta información debe transmitirse de alguna manera a la Tierra, y la potencia del transmisor láser de la sonda está limitada a unos pocos vatios. Y después de cinco años, esta débil señal debe llegar a la Tierra, aislando las estrellas de la radiación de fondo. Según los autores del proyecto, la sonda maniobra hacia el objetivo de tal manera que la vela se convierte en una lente de Fresnel, enfocando la señal de la sonda en dirección a la Tierra. Se estima que una lente ideal con enfoque y orientación ideales amplifica una señal de 1 W a 10 13 W equivalente isotrópico. Pero, ¿cómo podemos considerar esta señal en el contexto de una radiación mucho más poderosa (¡de 13 a 14 órdenes de magnitud!) de la estrella? “La luz de la estrella es bastante débil porque el ancho de línea de nuestro láser es muy pequeño. Una línea estrecha es clave para reducir los antecedentes, dice Lubin. “La idea de hacer una lente Fresnel a partir de una vela basada en un elemento difractivo de película delgada es bastante compleja y requiere mucho trabajo preliminar para comprender exactamente cuál es la mejor manera de hacerlo. Este punto es en realidad uno de los puntos principales de nuestro plan de proyecto”.

Por otro lado, un conjunto en fase de emisores ópticos/receptores de radiación con una apertura total de un kilómetro es un instrumento capaz de ver exoplanetas desde distancias de decenas de pársecs. Utilizando receptores de longitud de onda sintonizables se puede determinar la composición de la atmósfera de exoplanetas. ¿Se necesitan sondas en este caso? “Ciertamente, el uso de un sistema en fase como un telescopio muy grande abre nuevas posibilidades en astronomía. “Pero”, añade Lubin, “planeamos añadir un espectrómetro de infrarrojos a la sonda como programa a más largo plazo, además de la cámara y otros sensores”. Tenemos un gran grupo de fotónica en UC Santa Bárbara que es parte de la colaboración”.

Pero en cualquier caso, según Lubin, los primeros vuelos se realizarán dentro del sistema solar: “Como podemos enviar una gran cantidad de sondas, esto nos ofrece muchas posibilidades diferentes. También podemos enviar sondas pequeñas similares (es decir, a escala de oblea, en un chip) en cohetes convencionales y utilizar las mismas tecnologías para estudiar la Tierra o los planetas y sus satélites en el sistema solar".

La redacción agradece al periódico “Trinity Variant - Science” y a su editor jefe Boris Stern por su ayuda en la preparación del artículo.

Nuestro lector Nikita Ageev pregunta: ¿cuál es el principal problema de los viajes interestelares? La respuesta, como , requerirá un artículo largo, aunque la pregunta se puede responder con un solo símbolo: C .

La velocidad de la luz en el vacío, c, es de aproximadamente trescientos mil kilómetros por segundo y es imposible superarla. Por tanto, es imposible llegar a las estrellas más rápido que en unos pocos años (la luz viaja 4.243 años hasta Próxima Centauri, por lo que la nave espacial no puede llegar ni siquiera más rápido). Si sumamos el tiempo de aceleración y desaceleración con una aceleración más o menos aceptable para los humanos, obtenemos unos diez años hasta la estrella más cercana.

¿Cuáles son las condiciones para volar?

Y este período ya es un obstáculo importante en sí mismo, incluso si ignoramos la pregunta "cómo acelerar a una velocidad cercana a la velocidad de la luz". Ahora no existen naves espaciales que permitan a la tripulación vivir de forma autónoma en el espacio durante tanto tiempo: los astronautas reciben constantemente suministros frescos de la Tierra. Normalmente, las conversaciones sobre los problemas de los viajes interestelares comienzan con preguntas más fundamentales, pero comenzaremos con problemas puramente aplicados.

Incluso medio siglo después del vuelo de Gagarin, los ingenieros no pudieron crear una lavadora y una ducha suficientemente práctica para las naves espaciales, y los baños diseñados para la ingravidez se estropean en la ISS con envidiable regularidad. Un vuelo al menos a Marte (22 minutos luz en lugar de 4 años luz) ya plantea una tarea nada trivial para los diseñadores de fontanería: por lo tanto, para un viaje a las estrellas será necesario al menos inventar un inodoro espacial con una capacidad de veinte años. Garantía y la misma lavadora.

El agua para lavarse, lavarse y beber también deberá llevarse consigo o reutilizarse. Además del aire, también es necesario almacenar o cultivar alimentos a bordo. Ya se han llevado a cabo experimentos para crear un ecosistema cerrado en la Tierra, pero sus condiciones aún eran muy diferentes a las espaciales, al menos en presencia de la gravedad. La humanidad sabe cómo convertir el contenido de un orinal en agua potable, pero en este caso es necesario poder hacerlo en gravedad cero, con absoluta fiabilidad y sin un camión cargado de consumibles: llevar un camión cargado de cartuchos filtrantes a Las estrellas son demasiado caras.

Lavar calcetines y protegerse contra infecciones intestinales pueden parecer restricciones demasiado banales y "no físicas" en vuelos interestelares; sin embargo, cualquier viajero experimentado confirmará que "pequeñas cosas", como zapatos incómodos o malestar estomacal por comida desconocida en una expedición autónoma, pueden convertirse en en una amenaza a la vida.

Resolver incluso los problemas cotidianos más básicos requiere una base tecnológica tan seria como el desarrollo de motores espaciales fundamentalmente nuevos. Si en la Tierra se puede comprar una junta desgastada en una cisterna de inodoro en la tienda más cercana por dos rublos, entonces en un barco marciano es necesario proporcionar una reserva todos piezas similares, o una impresora tridimensional para la producción de piezas de repuesto a partir de materias primas plásticas universales.

En la Marina de los EE. UU. en 2013 en serio comenzó la impresión 3D después de evaluar el tiempo y el dinero gastados en la reparación de equipos militares utilizando métodos tradicionales en el campo. Los militares razonaron que imprimir una junta rara para un componente de helicóptero que había sido descontinuado hace diez años era más fácil que pedir una pieza en un almacén en otro continente.

Uno de los colaboradores más cercanos de Korolev, Boris Chertok, escribió en sus memorias "Rockets and People" que en cierto momento el programa espacial soviético se enfrentó a una escasez de contactos para enchufes. Fue necesario desarrollar por separado conectores fiables para cables multipolares.

Además de repuestos para equipos, alimentos, agua y aire, los astronautas necesitarán energía. El motor y el equipo de a bordo necesitarán energía, por lo que el problema de una fuente potente y fiable deberá resolverse por separado. Las baterías solares no son adecuadas, aunque sólo sea por la distancia de las estrellas en vuelo, los generadores de radioisótopos (que alimentan a las Voyager y New Horizons) no proporcionan la energía necesaria para una gran nave espacial tripulada y aún no han aprendido a fabricarlas por completo. Reactores nucleares de última generación para el espacio.

El programa de satélites soviéticos de propulsión nuclear se vio empañado por un escándalo internacional tras el accidente del Cosmos 954 en Canadá, así como por una serie de fallos con consecuencias menos dramáticas; Un trabajo similar en los Estados Unidos se detuvo incluso antes. Ahora Rosatom y Roscosmos tienen la intención de crear una central nuclear espacial, pero siguen siendo instalaciones para vuelos de corto alcance y no un viaje de varios años a otro sistema estelar.

Quizás en lugar de un reactor nuclear, las futuras naves espaciales interestelares utilicen tokamaks. Sobre lo difícil que es determinar al menos correctamente los parámetros del plasma termonuclear, en el MIPT de este verano. Por cierto, el proyecto ITER en la Tierra avanza con éxito: incluso aquellos que han entrado hoy en el primer año tienen todas las posibilidades de unirse al trabajo en el primer reactor termonuclear experimental con un balance energético positivo.

¿Qué volar?

Los motores de cohetes convencionales no son adecuados para acelerar y desacelerar una nave interestelar. Quienes estén familiarizados con el curso de mecánica impartido en el MIPT durante el primer semestre pueden calcular de forma independiente cuánto combustible necesitará un cohete para alcanzar al menos cien mil kilómetros por segundo. Para aquellos que aún no están familiarizados con la ecuación de Tsiolkovsky, inmediatamente anunciaremos el resultado: la masa de los tanques de combustible resulta ser significativamente mayor que la masa del sistema solar.

El suministro de combustible se puede reducir aumentando la velocidad a la que el motor emite el fluido de trabajo, gas, plasma u otra cosa, hasta un haz de partículas elementales. Actualmente, los motores de plasma e iones se utilizan activamente para vuelos de estaciones interplanetarias automáticas dentro del Sistema Solar o para corregir la órbita de satélites geoestacionarios, pero tienen otras desventajas. En particular, todos estos motores proporcionan muy poco empuje; todavía no pueden dar al barco una aceleración de varios metros por segundo al cuadrado.

El vicerrector del MIPT, Oleg Gorshkov, es uno de los expertos reconocidos en el campo de los motores de plasma. Los motores de la serie SPD se fabrican en Fakel Design Bureau; son productos en serie para la corrección orbital de satélites de comunicaciones.

En la década de 1950, se desarrolló un proyecto de motor que aprovecharía el impulso de una explosión nuclear (el proyecto Orión), pero estaba lejos de convertirse en una solución preparada para vuelos interestelares. Aún menos desarrollado está el diseño de un motor que utiliza el efecto magnetohidrodinámico, es decir, acelera debido a la interacción con el plasma interestelar. En teoría, una nave espacial podría “aspirar” plasma hacia el interior y expulsarlo para crear un propulsor en chorro, pero esto plantea otro problema.

¿Como sobrevivir?

El plasma interestelar está formado principalmente por protones y núcleos de helio, si consideramos las partículas pesadas. Cuando se mueven a velocidades del orden de cientos de miles de kilómetros por segundo, todas estas partículas adquieren energía de megaelectronvoltios o incluso decenas de megaelectronvoltios, la misma cantidad que los productos de reacciones nucleares. La densidad del medio interestelar es de unos cien mil iones por metro cúbico, lo que significa que por segundo un metro cuadrado del casco de la nave recibirá unos 10 13 protones con energías de decenas de MeV.

Un electronvoltio, eV,― Esta es la energía que adquiere un electrón al volar de un electrodo a otro con una diferencia de potencial de un voltio. Los cuantos de luz tienen esta energía, y los cuantos ultravioleta con mayor energía ya son capaces de dañar las moléculas de ADN. La radiación o partículas con energías de megaelectronvoltios acompañan a las reacciones nucleares y, además, son ellas mismas capaces de provocarlas.

Esta irradiación corresponde a una energía absorbida (suponiendo que toda la energía sea absorbida por la piel) de decenas de julios. Además, esta energía no sólo vendrá en forma de calor, sino que podrá utilizarse parcialmente para iniciar reacciones nucleares en el material del barco con la formación de isótopos de vida corta: en otras palabras, el revestimiento se volverá radiactivo.

Algunos de los protones y núcleos de helio incidentes pueden desviarse mediante un campo magnético; la radiación secundaria puede protegerse mediante una capa compleja de muchas capas, pero estos problemas tampoco tienen solución todavía. Además, las dificultades fundamentales del tipo "qué material será menos destruido por la irradiación" en la etapa de mantenimiento del barco en vuelo se convertirán en problemas especiales: "cómo desenroscar cuatro pernos 25 en un compartimento con un fondo de cincuenta milisieverts por hora."

Recordemos que durante la última reparación del telescopio Hubble, los astronautas inicialmente no lograron desatornillar los cuatro tornillos que sujetaban una de las cámaras. Después de consultar con la Tierra, reemplazaron la llave limitadora de torque por una normal y aplicaron fuerza bruta. Los pernos se salieron de su lugar y la cámara se reemplazó con éxito. Si se hubiera quitado el perno atascado, la segunda expedición habría costado 500 millones de dólares. O no habría sucedido en absoluto.

¿Hay alguna solución?

En la ciencia ficción (a menudo más fantasía que ciencia), los viajes interestelares se logran a través de "túneles subespaciales". Formalmente, las ecuaciones de Einstein, que describen la geometría del espacio-tiempo en función de la masa y la energía distribuidas en este espacio-tiempo, permiten algo similar: sólo que los costes energéticos estimados son aún más deprimentes que las estimaciones de la cantidad de combustible para cohetes para un Vuelo a Próxima Centauri. No sólo se necesita mucha energía, sino que además la densidad energética debe ser negativa.

La cuestión de si es posible crear un “agujero de gusano” estable, grande y energéticamente posible está ligada a cuestiones fundamentales sobre la estructura del Universo en su conjunto. Uno de los problemas no resueltos de la física es la ausencia de gravedad en el llamado Modelo Estándar, teoría que describe el comportamiento de las partículas elementales y tres de las cuatro interacciones físicas fundamentales. La gran mayoría de los físicos se muestran bastante escépticos de que en la teoría cuántica de la gravedad haya lugar para los "saltos a través del hiperespacio" interestelares, pero, estrictamente hablando, nadie prohíbe intentar buscar una solución alternativa para los vuelos a las estrellas.

“Tecnología para la juventud” 1991 No. 10, págs. 18-19

Vladimir ATSYUKOVSKY,
Candidato de Ciencias Técnicas,
Zhukovsky, región de Moscú.

¿Es posible el viaje interestelar?

La prensa se vio abrumada por una ola de informes sobre ovnis. Los testigos afirman haber visto un OVNI que claramente fue creado por el hombre. No tienen ninguna duda de que observaron naves espaciales de civilizaciones extraterrestres. Sin embargo, nuestra conciencia se niega a aceptar esto: para los planetas del sistema solar, la presencia de otras civilizaciones además de la Tierra es casi imposible, porque en ellos no existen condiciones para la vida, al menos en su superficie. ¿Quizás debajo de la superficie? Es poco probable, aunque...

Y en los planetas de otros sistemas puede haber vida, pero está muy lejos de ellos: las 28 estrellas más cercanas se encuentran en el rango de 4 (Centauri más cercano) a 13 años luz (la estrella de Kapteyn). Dentro de este intervalo se encuentran estrellas como Sirio A y B, Procyon A y B, Tau Ceti. ¡No está cerca! Si los barcos vuelan de un lado a otro a la velocidad de la luz, tardarán entre 8 y 26 años en ambas direcciones, y esto es sólo para las estrellas más cercanas. Sin contar el tiempo de aceleración y desaceleración. Esto no es aconsejable, lo que significa que hay que volar más rápido que la luz.

Bueno, estimemos cuánto tiempo llevará acelerar a tales velocidades (y frenar). Para mayor claridad, los resultados se resumen en una tabla, a partir de la cual puede averiguar inmediatamente el tiempo necesario para alcanzar una velocidad particular con una aceleración particular. Resulta: si asumimos que la duración permitida de un viaje de ida es igual a un mes, entonces es necesario volar a una velocidad del orden de muchas decenas de la velocidad de la luz y acelerar (y desacelerar) con la aceleración de muchos cientos de aceleraciones terrestres. ¡Hmmm!.. ¡Y para todo esto todavía necesitamos sacar energía de alguna parte! Uno inevitablemente se pregunta: ¿son factibles los vuelos interestelares? ¿Pero de dónde vienen entonces los ovnis? Además, se comportan de forma desafiante: desaparecen de repente, maniobran en ángulo recto, emiten algo... ¿Y si...?

Después de todo, ¿qué necesitamos? Sólo responde tres preguntas:

1. ¿Es, en principio, posible volar a velocidades superiores a la de la luz? (En la escuela me enseñaron a no hacerlo).

2. ¿Es posible acelerar con fuerza sin destruir el cuerpo? (Según los conceptos modernos, lo máximo permitido es una sobrecarga de 10 veces).

3. ¿Es posible obtener energía para acelerar y frenar? (Los cálculos muestran que ninguna energía termonuclear es suficiente para esto.)

Curiosamente, todas las preguntas, a pesar de las notas escépticas entre paréntesis, hoy ya tienen respuestas positivas. Es imposible volar a velocidades superiores a la de la luz sólo debido a la prohibición impuesta por A. Einstein. Pero ¿por qué se eleva su teoría de la relatividad al rango de verdad absoluta? Después de todo, proviene de postulados, es decir, invenciones del autor, que a su vez se basan en premisas falsas. Por ejemplo, en 1887, en el famoso experimento de Michelson, se descubrió el viento etéreo, aunque su magnitud resultó ser menor de lo esperado (entonces se desconocía el concepto de capa límite). ¿Lo que sucede? Por un lado, la TER (la teoría especial de la relatividad) no puede existir si existe un éter. Por otro lado, la GTR, la teoría general de la relatividad, como escribió el propio Einstein en los artículos "Sobre el éter" y "El éter y la teoría de la relatividad", siempre presupone la presencia de éter. ¿Cómo entender esta contradicción?

Mi revisión crítica de todos los experimentos principales sobre SRT y GTR (ver "Fundamentos lógicos y experimentales de la teoría de la relatividad. Revisión analítica". M., MPI, 1990, 56 pp.) mostró que entre ellos no hay ninguno que confirme esto de manera inequívoca. ¡teoría! Por eso se puede descontar y no tener en cuenta aquí. Además, P. Laplace también estableció que la velocidad de propagación de las perturbaciones gravitacionales es al menos 50 millones de veces mayor que la velocidad de la luz, y toda la experiencia de la mecánica celeste, que opera exclusivamente con fórmulas estáticas que suponen una velocidad infinitamente grande de La propagación de la gravedad lo confirma. En resumen, no hay prohibición de velocidades subluz, fue una falsa alarma.

Pasemos a la segunda pregunta. Consideremos cómo acelera un astronauta. Los gases del cohete presionan la pared de la cámara de combustión, que presiona el cohete, el cohete presiona el respaldo de la silla y el respaldo de la silla lo presiona. Y el cuerpo, toda la masa del astronauta, al intentar permanecer en reposo, se deforma y bajo fuertes influencias puede colapsar. Pero si el mismo astronauta cayera en el campo gravitacional de alguna estrella, entonces, aunque aceleraría mucho más rápido, no experimentaría ninguna deformación, porque todos los elementos de su cuerpo se aceleran simultáneamente y por igual. Lo mismo sucederá si soplas éter sobre un astronauta. En este caso, el flujo de éter, un verdadero gas viscoso, acelerará cada protón y al astronauta en su conjunto, sin deformar el cuerpo (recordemos la novela de ciencia ficción de A. Belyaev “Ariel”). Además, la aceleración puede tener cualquier valor, siempre que el flujo sea uniforme. Así que aquí también hay oportunidades.

Y finalmente, ¿de dónde sacas la energía? Según mis datos (ver "Dinámica general del éter. Modelado de las estructuras de la materia y los campos basándose en ideas sobre el éter similar al gas". M., Energoatomizdat, 1990, 280 pp), el éter es un gas real de estructura fina, comprimible. y viscoso. Es cierto que su viscosidad es bastante pequeña y prácticamente no tiene ningún efecto sobre la desaceleración de los planetas, pero a altas velocidades juega un papel muy notable. La presión del éter es enorme, más de 2 x 10 pulg. 29 atm (2 x 10 pulg. 32 N/m2), densidad - 8,85 x 10 pulg. - 12 kg/cúbico. m (en el espacio cercano a la Tierra). Y resultó que contiene un proceso natural que puede proporcionarnos una cantidad ilimitada de energía en cualquier punto del espacio en porciones de cualquier tamaño... Estamos hablando de vórtices.

¿De dónde obtienen los tornados ordinarios su energía cinética? Se forma espontáneamente a partir de la energía potencial de la atmósfera. Y tenga en cuenta: si este último es prácticamente imposible de utilizar, entonces el primero se puede utilizar, por ejemplo, obligando a un tornado a hacer girar una turbina. Todo el mundo sabe que un tornado se parece a un tronco, más grueso en la base. El análisis de esta circunstancia mostró que está comprimido por la presión atmosférica. La presión externa hace que las partículas de gas en el cuerpo de un tornado se muevan en espiral durante el proceso de compresión. La diferencia en las fuerzas de presión, externa e interna (más la fuerza centrífuga), proporciona una proyección de la fuerza resultante sobre la trayectoria de las partículas de gas (Fig. 1) y hace que se aceleren en el cuerpo del tornado. Se vuelve más delgado y aumenta la velocidad de movimiento de su pared. En este caso, se aplica la ley de conservación del momento angular mrv = const, y cuanto más comprimido esté el tornado, mayor será la velocidad de movimiento. Así, toda la atmósfera del planeta actúa sobre cada tornado; Su energía se basa en una densidad del aire igual a 1 kg/metro cúbico. m, y una presión igual a 1 atm (10 en 5 N/m2). Y en el éter, la densidad es 11 órdenes de magnitud menor, pero la presión es 29 (!) órdenes de magnitud mayor. Y el éter también tiene su propio mecanismo capaz de suministrar energía. Esto es BL, relámpago.

El modelo éter-dinámico de BL es el único (!) capaz de explicar todas sus características en su totalidad. Y lo que hoy falta para obtener energía respetuosa con el medio ambiente del éter es aprender a crear MMC artificiales. Por supuesto, después aprenderemos a crear las condiciones para la formación de vórtices en el éter. Pero no sólo no sabemos cómo hacerlo, sino que ni siquiera sabemos cómo abordarlo. ¡Un hueso extremadamente difícil de romper! Una cosa es alentadora: después de todo, ¡la naturaleza de alguna manera logra crear estas MMC! Y si es así, quizás algún día nosotros también seamos capaces de arreglárnoslas. Y entonces no habrá necesidad de todo tipo de centrales nucleares, centrales hidroeléctricas, centrales térmicas, centrales térmicas, centrales eólicas, centrales solares y otras centrales eléctricas. Teniendo cualquier cantidad de energía deseada en cualquier lugar, la humanidad abordará la solución de los problemas ambientales de una manera completamente diferente. Por supuesto, siempre que tenga que vivir pacíficamente en su planeta, ¡y qué diablos, no solo su Tierra natal será destruida, sino también todo el sistema solar! Verás, con energía el problema se puede resolver. Al mismo tiempo, preste atención a un detalle importante: con este método no será necesario acelerar ni frenar la masa de combustible, que ahora determina en gran medida la masa del barco.

Bueno, ¿qué pasa con la propia nave interestelar? ¿Cómo debería diseñarse? Sí, al menos en la forma del ya conocido “platillo volante”. (Fig. 2.) En su parte frontal hay dos “entradas de éter” que absorben éter del espacio circundante. Detrás de ellos se encuentran cámaras de formación de vórtices, en las que el éter fluye de forma arremolinada y autocompacta. Más adelante a lo largo de los canales de vórtice, los tornados etéreos son conducidos a la cámara de aniquilación, donde (con movimientos helicoidales idénticos, pero dirigidos en dirección opuesta, se aniquilan entre sí con el arado. El éter densificado ya no está restringido por la capa límite y explota, dispersándose en todas direcciones, la corriente en chorro es lanzada hacia atrás y hacia adelante, un flujo que captura toda la nave y el cuerpo del astronauta, que acelera sin deformarse y la nave vuela por delante de la luz, en el espacio euclidiano ordinario y en el tiempo ordinario. ...

Pero ¿qué pasa con las paradojas de los gemelos, el aumento de masa y la reducción de longitud? Pero de ninguna manera. Postulados, son postulados, invenciones libres, frutos de la imaginación libre. Y hay que dejarlos de lado junto con la “teoría” que les dio origen. Porque si ha llegado el momento de que la humanidad resuelva los problemas aplicados, entonces no debería detenerlo ninguna autoridad inflada con sus barreras especulativas que surgieron de la nada.

Nota: Los libros mencionados se pueden pedir en la dirección: 140160, Zhukovsky, región de Moscú, PO Box 285.

Sólo en nuestra galaxia, las distancias entre los sistemas estelares son inimaginablemente enormes. Si los extraterrestres del espacio exterior realmente visitan la Tierra, su nivel de desarrollo técnico debería ser cien veces mayor que el nivel actual del nuestro en la Tierra.

A varios años luz de distancia

Para indicar las distancias entre las estrellas, los astrónomos introdujeron el concepto de “año luz”. La velocidad de la luz es la más rápida del Universo: ¡300.000 km/s!

El ancho de nuestra galaxia es de 100.000 años luz. Para cubrir una distancia tan grande, los extraterrestres de otros planetas necesitan construir una nave espacial cuya velocidad sea igual o incluso superior a la velocidad de la luz.

Los científicos creen que un objeto material no puede moverse más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, antes creían que era imposible desarrollar la velocidad supersónica, pero en 1947, el modelo de avión Bell X-1 rompió con éxito la barrera del sonido.

Quizás en el futuro, cuando la humanidad haya acumulado más conocimientos sobre las leyes físicas del Universo, los terrícolas podrán construir una nave espacial que se moverá a la velocidad de la luz e incluso más rápido.

Grandes viajes

Incluso si los extraterrestres fueran capaces de viajar por el espacio a la velocidad de la luz, ese viaje llevaría muchos años. Para los terrícolas, cuya esperanza de vida es de 80 años de media, esto sería imposible. Sin embargo, cada especie de seres vivos tiene su propio ciclo de vida. Por ejemplo, en California, EE. UU., hay pinos erizos que ya tienen 5000 años.

¿Quién sabe cuántos años viven los extraterrestres? ¿Quizás varios miles? Entonces, para ellos son habituales los vuelos interestelares que duran cientos de años.

Caminos más cortos

Es probable que los extraterrestres encontraran atajos en el espacio exterior: "agujeros" gravitacionales o distorsiones del espacio formadas por la gravedad. Estos lugares del Universo podrían convertirse en una especie de puentes: los caminos más cortos entre los cuerpos celestes ubicados en diferentes extremos del Universo.

Durante el siglo pasado, han aparecido decenas de miles de publicaciones sobre los problemas de los viajes interestelares (FI). En las últimas décadas, este conjunto de ideas y razonamientos ha ido creciendo rápidamente gracias a los recursos de Internet.

Más recientemente, se han iniciado grandes proyectos de investigación integrados: Icarus (BIS y Tau Zero Foundation) y 100-Year Starship (DARPA).

Además, existe una gran cantidad de información sobre trabajos que no están directamente dirigidos a solucionar el problema del MP, pero que están relacionados con sus aspectos individuales o son necesarios para solucionarlo. Por ejemplo, trabajos sobre fusión termonuclear, sistemas cerrados de soporte vital, búsqueda e investigación de exoplanetas.

Surge la tarea de desarrollar una metodología para trabajar con la gama existente de información y enfoques para considerar los problemas de MP. Resolver este problema requiere considerar toda la gama de problemas del MP como objeto de investigación.

Se proponen varias clasificaciones de proyectos MP. Se fabrican por diferentes motivos para resolver una serie de problemas. En particular, se trata de clasificaciones según el nivel de viabilidad del proyecto y según los diagramas esquemáticos de los sistemas de propulsión.

Se proponen y justifican principios que pueden ser útiles en la investigación de los problemas de MP y en el diseño de naves espaciales interestelares.

Se proporciona una lista sistemática de áreas modernas de investigación en diversos campos de la ciencia y la tecnología que garantizan la implementación del MP en el futuro.

Se consideran las direcciones para el uso práctico de la investigación sobre temas de MP.

Esquema histórico

En 1911, K. E. Tsiolkovsky, en su obra "Exploración de los espacios del mundo con instrumentos a reacción", reveló el primer diseño técnico de un cohete espacial para superar distancias interestelares: "... por lo tanto, si fuera posible acelerar suficientemente la descomposición del radio u otros cuerpos radiactivos, que probablemente son todos cuerpos, entonces su uso podría, en las mismas condiciones, proporcionar una velocidad de un dispositivo de chorro tal que alcanzar el sol (estrella) más cercano se reduciría a 10-40 años. Para que un cohete de una tonelada rompa todos los vínculos con el sistema solar, bastaría con una pizca de radio."

Hasta los años 50 del siglo XX, los proyectos de MP, en principio, repetían las consideraciones de K. E. Tsiolkovsky. Después de la creación de armas nucleares, comenzaron a aparecer proyectos más detallados para vuelos interestelares, en particular los estudios de F. Dyson basados ​​​​en el proyecto de explosión nuclear Orion, obra de L. R. Shepherd.

La aniquilación, predicha por P. Dirac y descubierta en 1933, impulsó la investigación sobre la dinámica de los cohetes relativistas.

Un avance significativo en el trabajo en el campo de MP fue el proyecto “Daedalus” de la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS) en 1973-1978. El resultado fue el propio proyecto de sonda interestelar y una gran cantidad de otros proyectos y trabajos para estudiar diversos aspectos particulares del MP.

Hoy en día, se están implementando grandes proyectos de investigación integrados "Icarus" (BIS y Tau Zero Foundation) y "100-Year Starship" (DARPA).

Durante el siglo transcurrido desde la época de K. E. Tsiolkovsky, han aparecido miles de publicaciones sobre los problemas de los vuelos interestelares (IF). La base de datos AIAA para la palabra clave "interestelar" proporciona, por ejemplo, más de mil publicaciones. En las últimas décadas, este conjunto de ideas y razonamientos ha ido creciendo rápidamente gracias a los recursos de Internet.

Por lo tanto, surge la tarea de desarrollar cuestiones metodológicas tanto para trabajar con la variedad de información existente como con los enfoques para considerar las cuestiones del MP en sí. Es necesario considerar el problema del MP en sí como objeto de investigación.

La tecnología para superar la distancia interestelar puede desarrollarse en el futuro, pero abordar este problema y comprenderlo puede dar frutos intelectuales hoy.

Cuestiones de clasificación

Tenemos que comenzar con la clasificación y ordenamiento de la gama existente de Proyectos MP. Para ello podemos introducir el concepto Proyecto de viaje interestelar (IP). El proyecto MP, que describe una tecnología capaz de cubrir distancias interestelares, contiene dos elementos obligatorios: el método (métodos) de movimiento y el tiempo de vuelo.

Estructuralmente, cualquier proyecto de vuelo interestelar se puede dividir en una unidad de propulsión (PS) y una unidad de carga útil (PL). El elemento clave de cualquier proyecto MP es el diagrama del circuito de control remoto.

Clasificación simplificada de diagramas de circuitos de control remoto. Se basa en una clasificación basada en los principios físicos de movimiento utilizados.

En cuanto a la PN, muchas variantes de la PN han sido seleccionadas y, a veces, descritas en detalle en obras de ciencia ficción.

También es útil clasificar los proyectos de MP según el nivel de realismo, que se correlaciona bien con el nivel de desarrollo de un esquema de MP en particular. La clasificación correspondiente se da en la tabla. 1.

Tabla 1. Clasificación de proyectos MP por nivel de realismo

Esta clasificación es el primer filtro para seleccionar Proyectos MP para mayor desarrollo/investigación. Habiendo elegido un nivel, no es necesario considerar los proyectos que se encuentran debajo.

Además de considerar proyectos MP específicos, es necesario tener en cuenta una gran cantidad de información sobre trabajos que no están directamente dirigidos a resolver el problema MP, pero que están relacionados con él o simplemente son necesarios para resolverlo. Se trata, por ejemplo, de trabajos sobre fusión termonuclear, sistemas cerrados de soporte vital y búsqueda e investigación de exoplanetas. Así se forma una base de conocimientos, que se desarrolla independientemente de la solución de problemas directamente relacionados con el diseño del MP.

En mesa La Figura 2 muestra una clasificación simplificada de áreas que forman la base de conocimiento necesaria para la investigación de temas de MP.

Tabla 2. Base de conocimientos sobre temas de MP

Principios de la investigación sobre temas de MP.

Un principio es una posición rectora, una regla básica, un marco para cualquier actividad. Al mismo tiempo, a pesar de su importancia, los principios no son categóricos; cualquier principio puede abandonarse o modificarse, pero es importante comprender y explicar las razones de tal rechazo.

La formulación y el conjunto de principios son útiles tanto para el trabajo de un solo estudio como para coordinar diferentes esfuerzos. Los principios, así como las clasificaciones, se pueden utilizar para filtrar rápidamente áreas que obviamente no son prometedoras. En este caso, el investigador puede elegir el nivel de “rigor” de los requisitos para el realismo del proyecto.

Podemos proponer el siguiente conjunto y formulaciones generales de principios para el desarrollo del MP:

1. El principio de confiar en tecnologías previsibles.

Este principio fue postulado para el Proyecto Daedalus. Se basa en dos disposiciones:

• según las tecnologías que existían entonces (en 1973) y las que existen hoy, el vuelo interestelar es imposible;
• Depender de tecnologías que aún no se han desarrollado en la práctica significa negarse a trabajar.

Las tecnologías previsibles están teóricamente justificadas; su implementación sólo requiere tiempo y dinero.

2. El principio de negativavarita mágica"progreso.

Este principio significa abandonar el enfoque comúnmente utilizado para problemas complejos. A menudo se evita examinar estos problemas con el pretexto de que es posible encontrar soluciones en el futuro. Sin embargo, no se puede aplazar la resolución del problema para el futuro sin explicar la posibilidad de obtener dicha solución.

3. El principio de “abstracción financiera”.

No tiene sentido estimar los costos financieros de implementar un MP en particular, ya que es imposible determinar la situación económica con cien años de anticipación.

4. "Humanitario"PAGprincipio.

Las condiciones de vida a bordo del barco no deberían ser peores que las condiciones de vida medias en la Tierra.

5. El principio de no devolución.

El regreso de la tripulación de la nave espacial a la Tierra es el objetivo principal de cualquier vuelo tripulado. Pero esto sólo se aplica a los vuelos dentro del sistema solar. Para MP, debido a las largas distancias y la duración del vuelo, el regreso no sólo es técnicamente inalcanzable (ver Principio 1), sino que tampoco tiene sentido.

Prácticamente no hay motivación para volar de regreso a la Tierra. Por supuesto, la nostalgia por el lugar de origen es inevitable, pero la persona misma no podrá regresar; sólo sus descendientes llegarán a la Tierra. Y la elección entre explorar nuevos mundos o devolver a sus descendientes a la Tierra probablemente se inclinará por la primera opción.

Para estudiar y dominar la enorme galaxia, la Tierra no necesita enviar naves interestelares a cada estrella: basta con poblar una docena de sistemas planetarios en la vecindad estelar más cercana, en un radio de unos 50 años luz.

Diagrama de las vecindades estelares más cercanas al Sol y posibles rutas de las primeras MP. La línea de puntos verde son las posibles direcciones de los vuelos interestelares desde el Sistema Solar, la línea roja es de sistemas ya desarrollados. Números - distancias en años luz

Los nuevos movimientos se llevan a cabo desde los sistemas desarrollados por nuevas civilizaciones "hijas". Y para la Tierra, tras el desarrollo de los sistemas estelares circundantes, termina la era espacial, la era de la expansión espacial. Este objetivo, superar el espacio interestelar con vehículos tripulados y explorar sistemas estelares cercanos, es el objetivo "final" de la astronáutica terrestre.

Sobre el uso práctico de la investigación sobre temas de MP

Los vuelos interestelares son una cuestión de un futuro lejano (pero previsible). Al mismo tiempo, me gustaría ver resultados prácticos de la investigación que ya se encuentran en la actualidad. Además de su indudable importancia cognitiva e ideológica, la investigación sobre los problemas del MP puede utilizarse eficazmente en el proceso educativo. La eficacia de dicho uso está determinada por las características específicas del problema: la dependencia de la síntesis de conocimientos en una variedad de campos de la ciencia y la tecnología.

Literatura

1. Tsiolkovsky K. E. Exploración de los espacios mundiales con dispositivos a reacción / Actas sobre tecnología de cohetes. M.: Oborongiz, 1947. 368 p.

2. Shepherd, L. R. Vuelo interestelar. J. Brit. En t. Soc., 1952.V.11. Págs. 149-167.

3. Zenger E. Sobre la mecánica de los cohetes de fotones. M.: Literatura extranjera, 1958. 142p.

4. Proyecto Daedalus: Demostración de la viabilidad de ingeniería de los viajes interestelares. La Sociedad Interplanetaria Británica, 2003. 390 p.