De la începutul explorării spațiale, am realizat foarte multe lucruri, de la lansarea cu succes a oamenilor pe Lună până la aterizarea roverelor pe Marte și pe Titan, unul dintre sateliții naturali ai lui Saturn. În prezent, avem sateliți creați de oameni în tot sistemul solar, dar v-ați întrebat vreodată când vom putea ajunge la o altă stea? Adică, este oare posibil?
Voyager 1, cea mai îndepărtată sondă construită de om, a părăsit sistemul solar în urmă cu aproximativ un deceniu și a fost lansată în 1977. După mai bine de 40 de ani de călătorie, sonda fără echipaj uman se află acum la o distanță de 21 de miliarde de kilometri de Soare, cu o viteză constantă de 16,99 kps. Este, de asemenea, cea mai rapidă navă spațială care a părăsit sistemul solar.
Unii ar spune că, dacă putem face asta, să ajungem la periferia sistemului nostru solar, atunci cu siguranță putem ajunge și la alte stele. Ei bine, să nu ne grăbim să tragem concluzii imediat.
Atingerea Proxima Centauri, cea mai apropiată stea de Pământ
Conform relativității speciale a lui Einstein, viteza luminii este cea mai mare limită la care orice materie sau informație poate călători în univers. Deși în general este asociată cu lumina, în realitate, aceasta este viteza cu care se deplasează toate particulele fără masă într-un vid. Valoarea exactă a vitezei luminii este de 299.792.458 m/s.
Patru sisteme stelare cele mai apropiate de Soare Imagine de curtoazie: NASA
Cea mai apropiată stea de planeta noastră, Proxima Centauri, se află la o distanță de peste patru ani lumină. Asta înseamnă că, chiar și lumina de la această stea, călătorind cu viteza luminii (299.792.458 m/s), ar avea nevoie de patru ani pentru a ajunge pe Pământ și invers.
Datorită apropierii sale relative, sistemul stelar a fost una dintre posibilele destinații de survolare pentru prima călătorie spațială interstelară. Cercetătorii au descoperit că steaua se deplasează în prezent spre noi cu o viteză estimată de 22,2 km/s. Cu această viteză, sistemul stelar se va apropia la 3,11 ani-lumină de Pământ după 26.700 de ani.
Voyager 1 se deplasează în prezent cu o viteză de 17.000 m/s în raport cu Soarele. La această viteză, dacă, din întâmplare, sonda Voyager s-ar îndrepta spre Proxima Centauri, ar avea nevoie de peste 76.000 de ani pentru a ajunge la această stea.
Cea mai rapidă sondă construită de om până în prezent este Helios B, lansată pentru a studia procesul Soarelui, care a înregistrat o viteză maximă de 70.220 m/s sau 252.792 km/h.
În cazul în care, o sondă poate atinge viteza revoluționară a lui Helios B; ar fi nevoie de nu mai puțin de 19.000 de ani pentru a ajunge la pitica roșie. Cea din urmă variantă sună mai bine, dar încă nu este viabilă.
Stadiul actual al tehnologiei de călătorie în spațiu
Tehnologia pe care o folosim în prezent este obligatoriu să fie îmbunătățită, iar acest lucru include tehnologia pe care o folosim în călătoriile spațiale. În prezent, una dintre cele mai avansate forme de propulsie utilizate în navele spațiale este motorul cu propulsie ionică. A fost o vreme când propulsia ionică era considerată science-fiction, dar astăzi este o chestiune de realitate.
În ultimii ani, tehnologia de propulsie ionică este utilizată în diverse misiuni interplanetare în curs de desfășurare, inclusiv Deep Space 1 și Dawn. De asemenea, a fost utilizată și pe orbitatorul lunar SMART-1 al ESA, care și-a încheiat misiunea în 2006. Acum, dacă am folosi propulsia ionică în încercarea noastră de a ajunge la Proxima Centauri, propulsoarele ar necesita cantități masive de propulsor (xenon).
Dacă presupunem că 82 de kilograme de xenon (capacitatea maximă a Deep Space 1) propulsează proba la o viteză maximă de 56.000 km/oră, atunci sonda ar avea nevoie de mai mult de 81.000 de ani pentru a ajunge la Proxima Centauri.
Metoda de asistență gravitațională
În afară de propulsoarele avansate, călătoria în spațiu poate fi, de asemenea, accelerată prin implementarea cu succes a metodei Gravity Assist. Aceasta presupune ca o navă spațială să folosească forța gravitațională a unui corp planetar pentru a-și modifica viteza și traiectoria sau traiectoria. Asistența gravitațională este o tehnică instrumentală pentru desfășurarea misiunilor spațiale în afara centurii de asteroizi.
În 1974, nava Mariner 10 a NASA a devenit prima misiune spațială care a folosit atracția gravitațională a planetei Venus pentru a o lansa spre Mercur. Apoi, în anii 1980, sonda Voyager 1 a folosit câmpul gravitațional al lui Jupiter și Saturn pentru a atinge viteza actuală, care o împinge în spațiul interstelar.
Iată cum arată viitorul
Prototip de propulsie EM
Sistemul de propulsie electromagnetică (EM)
Un alt concept futurist popular este propulsorul cu cavitate rezonantă de radiofrecvență sau, pur și simplu, propulsorul EM. Ideea din spatele acestei tehnologii este de a produce împingere de la un câmp electromagnetic în interiorul unei cavități. Inițial, a fost propusă de cercetătorul britanic Roger K. Shawyer în 2001.
În 2015, oamenii de știință au confirmat că o navă spațială cu EM Drive ar putea face o călătorie până la Pluto în doar 18 luni (New Horizons a realizat această performanță în 9 ani). Cu toate acestea, cercetătorii nu au o idee clară despre cum ar funcționa. Pe baza acestui calcul, o navă spațială cu EM Drive legată de Proxima ar avea nevoie de peste 13.000 de ani pentru a ajunge acolo. Cred că ne apropiem.
Citește și: SpinLaunch își propune să folosească o catapultă de mari dimensiuni pentru a trimite încărcături în spațiu
Propulsie nucleară termică și nucleară electrică
Apoi, există un concept de nave spațiale care utilizează motoare nucleare. O idee pe care NASA o meditează de zeci de ani. Într-o rachetă cu propulsie nucleară termică (NTP), deuteriul sau uraniul este folosit pentru a încălzi hidrogenul lichid în interiorul unui reactor, transformându-l în plasmă, care este apoi expulzată printr-o duză a rachetei pentru a genera împingere.
Motor antimaterie
O reprezentare vizuală a rachetei Antimaterie
Ați auzit vreodată de antimaterie? În cazul în care nu ați auzit, antimateria este un material de antiparticule, cu sarcină opusă particulelor obișnuite. Antimateria folosește produsul interacțiunii dintre materie și antimaterie ca mijloc de propulsie. Un raport prezentat în cadrul celei de-a 39-a Conferințe și expoziții comune AIAA/ASME/SAE/ASEE privind propulsia indică faptul că o rachetă cu motor de antimaterie în două etape ar avea nevoie de peste 800.000 de tone de combustibil pentru a ajunge la Proxima Centauri.
Deși un singur gram de antimaterie ar genera o cantitate imensă de energie, producerea acelui gram ar necesita 25 de milioane de miliarde de miliarde de kilowați-oră de electricitate și foarte mulți dolari. În prezent, omul a reușit să creeze până în prezent doar mai puțin de 20 de nanograme de antimaterie.
Citește: Cel mai puternic laser care poate sparge vidul pentru a genera antimaterie
Așadar, este clar că, dacă nu vom face niște descoperiri extraordinare în domeniul propulsiei, s-ar putea să ne limităm la sistemul nostru solar sau să trebuiască să găsim o strategie de tranzit pe termen lung și înfricoșătoare.
