Каким в разное время виделось будущее межзвездных путешествий

В 1973 г. Британским межпланетным обществом был запущен большой проект, рассчитанный на пять лет, направленный на поиск и создание нового дизайна беспилотника, специализирующегося на межзвездных путешествиях. Данная организация является первопроходцем из тех, кто занимался лишь исследованиями в космической сфере, развитием и поддержкой космонавтики. Первым предложенным решением стал «Дедал», выглядящий амбициозно и ставящий своей целью обнаружение возможностей для перемещений к разным звездам, используя технологии недалекого будущего.

Использование термоядерного ускорения

Самые сложные задачи, требующие решения, — это достижение необходимой скорости и накопление достаточного объема энергии. Кроме того, решения этих проблем должны отвечать следующим требованиям: космический аппарат должен продолжать функционировать, а его экипаж должен остаться живым. Команда проекта «Дедал» решила использовать кратковременное ядерное ускорение, при помощи которого планировать решить поставленные задачи. Предполагалось создание небольших термоядерных взрывов внутри параболического магнитного поля, а они будут своей энергией ускорять работу космического аппарата при максимально возможном КПД.

Межзвездные путешествия требуют решить вопрос с разгоном космического аппарата до скорости более 10 тыс. км./с. Еще один не менее важный вопрос связан с тем, кто сможет в данном случае взять на себя управление корабля. Наиболее вероятное решение — использовать независимую систему автопилотирования. Реакторным топливом выступил бы изотоп гелий-3, содержащийся в атмосферных слоях ближайшего к нам газового гиганта и на лунной поверхности.

Окончательный отчет от 1978 г. содержал в себе заявление о реальной возможности совершения межзвездных перелетов, однако создание рабочего прототипа инженерами так и не было начато.

Несмотря на это, проект «Дедал» нельзя считать провальным. В современности многие космические ведомства и институты пытаются развить представленную «Дедалом» три десятилетия назад идею об использовании ядерной энергии в роли топлива для межзвездных перемещений.

Проект «Икар»

Британское межпланетное общество совместно с фондом Tau Zero в 2009 г. приступило к созданию проекта «Икар», предполагающего оценку вероятности постройки аппарата для космических перемещений, функционирующего на термоядерном двигателе. По результату работы могло бы быть положено начало новому проекту непилотируемой космической миссии.

В разработке проекта участвовали свыше 20 специалистов. Они сконцентрировались на изобретении двигательной установки, основывающейся на термоядерных реакциях и способной разгонять корабль до 10-20% от световой скорости. Основой «Икара» стал описанный выше «Дедал», у которого было позаимствовано несколько элементов. Окончание «Икара» предусматривалось еще в 2014 г., но проект еще продолжает действовать. Сейчас организаторы пытаются найти энтузиастов, которые могут подвести «Икар» к своему логическому завершению.

«Световой парус»

Планетарным обществом был запущен проект LightSail, что переводится как «Световой парус». Своей целью он ставит изучение возможностей создания космических аппаратов, функционирующих исключительно за счет энергии Солнца и ускоряемых лишь его светом. Несколько попыток оказались неудачными, однако в 2015 г. с успехом состоялся экспериментальный запуск и раскрытие солнечного паруса. Новому варианту этого изобретения предстоит быть выведенным на земную орбиту при помощи ракеты SpaceX Falcon Heavy в следующем году.

Идея использовать солнечный парус в двигателях аппаратов не нова. Начало ей было положено еще в 17 веке, когда были открыты первые фотоны, и известные астрономы вроде Иоганна Кеплера мечтали на тему мобилизации энергии Солнца и превращения ее в импульс, чтобы придать другому объекту ускорение.

Такое желание нередко возникает у современных ученых. К примеру, Стивен Хокинг рассказывал о возможности космического зонда «перемещаться верхом на луче света» на скорости в 160 млн.км./ч. Конечно, амбициозный проект Хокинга, известный как Breakthrough Starshot, сначала должен преодолеть множество серьезных проблем, прежде чем сможет стать реальностью.

Межзвездный прямоточный двигатель Бассарда

Американским физиком Робертом Бассардом в 1960-ом году была представлена концепция перемещающегося с невероятными скоростями космического аппарата. Идея основана на системе, способной захватывать водород и пыль из межзвездного пространства, эти вещества выступят топливом в термоядерном двигателе.

Расчеты ученого показали, что межзвездное вещество нужно собрать с территории в 10 тыс.кв.км. А для этого нужно задействовать электромагнитный (электростатический ионный) собирающий коллектор с огромным диаметром и сильной напряженностью поля. Но даже в этом случае, как позже выяснилось, удалось бы собрать ничтожную величину вещества по сравнению с той, которая требуется.

Ракеты на антиматерии

Ученые прекратили изучение возможностей использования изотопов водорода в двигателях, новое направление связано с ракетными ускорителями на антиматерии, где колоссальное количество энергии порождается в результате взаимодействия обычной материи и антиматерии.

Если допустить существование направленного энергетического выпуска, можно сказать, что дальнейшее применение этот взрыв мог бы найти в движении космических аппаратов. Тем не менее, пока не существует возможностей для проведения таких испытаний в реальности.

Также стоит сказать, что, используя антиматерию в качестве топлива, ракетные двигатели будут работать в рамках некоторых ограничений: реакции станут причиной появления невероятно высокого уровня гамма-излучения, антиматерию в больших количествах добыть проблематично, объем груза при перемещениях будет строго ограничен.

Несмотря на это, исследование возможности строительства космического аппарата на антиматерии финансируется Институтом разработки перспективных концептов NASA. Исследователи пришли к выводу, что первую из вышеуказанных проблем удастся решить в случае использования позитронов как основного элемента антивещества, в этому случае гамма-излучение будет более-менее стабильным.

Также Геральдом Джексоном, бывшим физиком, был выдвинут концепт паруса на антиматерии. Он попытался собрать деньги на электронной площадке в сумме 200 тыс. долл., но для реализации и применения этого замысла потребуется существенно большие финансовые затраты.

Космический корабль IXS ENTERPRISE

Очередной «стартрекоподобный» космический корабль был спроектирован Аэрокосмическим агентством NASA в 2016 г., он предусматривает возможность варп-ускорения. Если взглянуть на продемонстрированные фотографии, можно заметить, что «насовское» творение многое переняло у аппарата USS Enterprise из культового фильма. Создателем концепта Марком Родмейкером было заявлено, что своей работой он пытается побудить молодежь к выбору инженерной профессии, чтобы разработка космических аппаратов набирала обороты.

Двигательной силой в концепте выступает не ядерная реакция и не антиматерия, а варп-двигатель. При помощи больших кольцеобразных структур снаружи корабля образовывается «варп-пузырь», благодаря которому сокращается количество энергии, требуемой для функционирования варп-двигателя.