Longshot 프로젝트. 별들에게 다가선다.
겨울 하늘에서는 별들의 추위가 특히 아름답습니다. 현재 가장 밝은 별과 별자리가 보입니다 : Orion, Pleiades, 눈부신 시리우스가있는 Big Dog ...
25 년 전, 해군 사관학교의 일곱 명의 중위 병사들은 별에 현대 인류가 얼마나 가깝습니까? 연구 결과는 프로젝트 "Longshot"( "Long shot")으로 알려진 상세한 보고서였습니다. 합리적인 시간 내에 가장 가까운 별에 도달 할 수있는 자동 성간 우주선의 개념. 수 천년의 비행과 "세대의 배들"! 탐사선은 우주로 발사 된 순간부터 이미 100 년 후에 Alpha Centauri 근처에 도착해야합니다.
초 공간, 중력, 반물질 및 광자 로켓 ... 안돼! 이 프로젝트의 주요 특징은 기존 기술에 대한 투자였습니다. 개발자들에 따르면, Longshot 디자인은 21 세기 전반기에 우주선을 제작할 수있게합니다!
기존 기술로 100 년 비행. 우주 거리의 규모를 감안할 때 전례가없는 것. 태양과 알파 켄타우루스 사이에는 "검은 심연"폭의 4,36가있다. 년. 40 조 이상 멀리 킬로미터! 이 그림의 괴물 같은 의미는 다음 예제에서 분명해진다.
태양의 크기를 테니스 공 크기로 줄이면 전체 태양계가 붉은 광장에 맞을 것입니다. 가장 가까운 "테니스 공"(Alpha Centauri)은 베니스의 산 마르코 광장 (Piazza San Marco)에 있습니다. 선택한 규모의 지구의 크기는 모래알만한 크기로 줄어 듭니다.
Alpha Centauri로 비행하면 기존의 "Shuttle"또는 Soyuz 우주선에서 190000 년이 걸릴 것입니다.
끔찍한 진단은 문장처럼 들립니다. 우리는 별들에게 다가 갈 수있는 최소한의 기회가없는 "모래알"에 앉아있을 운명입니까? 인기있는 과학 저널에서는 우주선을 거의 밝은 속도로 가속시키는 것이 불가능하다는 계산이 있습니다. 이것은 태양계의 모든 문제를 "태워야"합니다.
그리고 아직 기회가 있습니다! Long Shot 프로젝트는 별이 우리가 상상할 수있는 것보다 훨씬 더 가깝다는 것을 증명했습니다.
지구의 거주자에 대한 상세한 정보는 물론 은하계의 태양 위치를 보여주는 펄서지도가있는 격판 덮개가 보이저의 경우에 고정되어 있습니다. 외계인은 언젠가이 "돌 도끼"를 찾아 우리를 방문 할 것으로 예상됩니다. 그러나 우리가 지구상의 모든 기술 문명의 행동 특성을 기억한다면 역사 정복자들의 미국 정복에는 "평화를 사랑하는 접촉"이 없습니다 ...
원정대의 사명
100 년 만에 알파 쎈타 우리 시스템에 도달했습니다.
다른 "우주선"( "Daedalus")과 달리 "Longshot"프로젝트는 스타 시스템 (알파 및 베타 쎈타 우리)의 궤도에 진입하는 것을 의미했습니다. 이것은 작업을 현저하게 복잡하게하고 비행 시간을 길게했지만 먼 별 주변에 대한 상세한 연구를 할 수있었습니다 ( "Daedal"과는 달리 24 시간 만에 목표를 지나쳐 서서 공간의 깊은 곳에서 자취없이 사라졌을 것입니다).
100 년 비행. 올해의 다른 4,36은 정보를 지구로 전송해야 할 것입니다.
태양계와 비교 한 Alpha Centauri 시스템
천문학 자들은 프로젝트에 큰 희망을 걸고 있습니다. 성공을 거둔다면 4,36 기반의 시차 측정기로 시차 (다른 별과의 거리)를 측정 할 수있는 환상적인 도구를 갖게 될 것입니다. 년.
노화는 밤새도록도 목적없이 통과하지 못할 것입니다.이 장치는 성간 매질을 연구하고 우리가 태양계의 외부 경계에 대한 지식을 넓힐 수있게 해줄 것입니다.
별에 맞 춥니 다.
우주 여행의 주된 유일한 문제는 거대한 거리입니다. 이 문제를 해결 한 후에 다른 모든 문제를 해결할 것입니다. 비행 시간 단축은 장기 에너지 원의 문제와 선박 시스템의 높은 신뢰성을 제거합니다. 문제는 선상에있는 사람의 존재로 해결 될 것입니다. 단기 비행으로 복잡한 생명 유지 시스템과 식량 / 물 / 공기의 막대한 비축 물이 불필요 해집니다.
그러나 이것은 먼 꿈입니다. 이 경우 1 세기 내에 무인 탐침을 별에 전달해야합니다. 유일한 방법은 "우주선"의 지상 속도를 높이는 것이기 때문에 우리는 시공간 연속체를 깨뜨릴 수 없습니다.
계산에서 알 수 있듯이 100 년 동안 Alpha Centauri를 여행하기 위해서는 적어도 빛의 속도의 4,5 %가 필요합니다. 13500 km / s.
대우주의 시체가 지정된 속도로 움직일 수 있도록하는 근본적인 금지는 없지만 그 가치는 엄청나게 큽니다. 비교를 위해 : 상단 단계를 끈 후에 탐사선 중 가장 빠른 속도의 탐사선 (뉴 호라이즌)은 16,26 km / s (58636 km / h)의 속도를 보였다.
장거리 우주선
성간 우주선을 초당 수천 킬로미터의 속도로 가속시키는 방법? 대답은 분명합니다. 큰 피치와 1000000 초 이상의 특정 충동을 가진 엔진이 필요합니다.
특정 임펄스는 제트 엔진의 효율을 측정 한 것입니다. 이는 연소실의 분자량, 온도 및 가스 압력에 따라 달라집니다. 연소실과 외부 환경에서의 압력 차가 클수록 작동유의 유속이 커집니다. 그리고 따라서, 더 높은 엔진 효율.
현대식 전기 제트 엔진 (ERE)의 최상의 샘플에는 특정 임펄스 10000가 있습니다. 하전 입자 빔의 유출 속도 - 최대 100000 km / s. 작동 유체 (크세논 / 크립톤)의 소비는 초당 수 밀리그램입니다. 엔진이 조용하게 비행 중 윙윙 거리며 천천히 유닛을 가속합니다.
전기 추진력은 상대적으로 단순하고 저렴한 비용과 높은 속도 (수십 km / s)를 달성 할 수있는 가능성에 깊은 인상을 주지만 낮은 추진력 (1 뉴턴 미만) 때문에 가속에 수십 년이 걸릴 수 있습니다.
또 다른 것은 현대의 우주 탐사선 전체에 화학 연료 로켓 엔진이 있다는 것입니다. 그들은 거대한 추진력 (수십 톤 및 수백 톤)을 가지고 있지만, 3 성분 LRE (리튬 / 수소 / 불소)의 최대 비유동은 542 s이며, 가스 유출 속도는 5 km / s보다 약간 큽니다. 이것이 한계 다.
액체 미사일은 짧은 시간 안에 우주선의 속도를 몇 km / s만큼 증가시킬 수 있지만 더 이상 불가능합니다. 우주선은 다른 물리적 원리에 따라 엔진이 필요합니다.
"Longshot"의 제작자는 다음과 같은 몇 가지 이국적인 방법을 고려했습니다. "빛의 돛"은 레이저 파워 3,5 테라 와트로 가속됩니다 (이 방법은 실현 불가능한 것으로 인식됩니다).
현재까지 별에 도달하는 유일한 현실적인 방법은 펄스 핵 (열핵) 엔진입니다. 작동 원리는 실험실 조건에서 잘 연구 된 레이저 열핵 융합 (LTS)을 기반으로합니다. 짧은 시간 (<10 ^ -10 ... 10 ^ -9 s)에 소량의 물질에 많은 양의 에너지가 집중되고 관성 플라즈마 제한이 있습니다.
Longshot의 경우, 제어 된 열핵 핵 융합에 대한 안정적인 반응이 없습니다. 장기간의 플라즈마 감금은 필요하지 않습니다. 획득 된 제트 추력을 생성하기 위해 고온 응고는 배의 측면에 자기장을 즉시 "밀어야"합니다.
연료는 헬륨 -3 / 중수소의 혼합물입니다. 성간 비행에 필요한 연료는 264 톤입니다.
마찬가지로, 전례없는 효율성을 달성 할 계획입니다. 계산은 특정 충동 1,02 백만 초의 값을 보여줍니다!
펄스 엔진의 레이저, 방향 시스템, 통신 및 과학 장비와 같은 우주선 시스템의 전원 공급을위한 주요 에너지 원으로 연료 생성 우라늄 어셈블리에 대한 기존의 원자로가 선택되었습니다. 설비의 전기 용량은 300 kW 이상이어야합니다 (화력은 거의 한 단계 더 높습니다).
현대 기술의 관점에서 볼 때, 한 세기 내내 재충전 할 필요가없는 원자로를 만드는 것은 어려운 일이지만 실제로 가능합니다. 이미 전투선에서 YSU가 사용되며, 그의 활성 지역은 선박의 서비스 수명 (30-50 년)과 비슷합니다. 전력으로는 완전한 주문도 있습니다. 예를 들어, 원자력 시설 설치 OK-650은 러시아 해군의 잠수함 핵 추진 선박에 설치되며 190 메가 와트의 화력을 가지고 50000 인구가있는 도시 전체에 전기를 공급할 수 있습니다!
이러한 설치는 공간에 비해 과도하게 강력합니다. 컴팩트하고 지정된 특성을 정확히 준수해야합니다. 예를 들어 10 July 1987은 원자력 시설 "예니 세이"(위성 질량 -1867 톤, 원자로의 화력 - 1,5 kW, 전기 -150 kW, 가동 기간 - 6,6 개월)가있는 소련 위성 인 "Cosmos-11"을 출시했습니다.
이것은 Longshot 프로젝트에 사용 된 300 킬로와트 원자로가 가까운 장래에 문제가된다는 것을 의미합니다. 엔지니어들은 그러한 원자로의 질량이 6 톤에 달할 것이라고 생각했다.
사실, 이것은 물리학을 끝내고 가사가 시작됩니다.
성간 여행 문제
프로브를 제어하려면 인공 지능으로 구성된 온보드 컴퓨터 컴플렉스가 필요합니다. 신호 전송 시간이 4 년 이상인 조건에서는 지구에서 프로브를 효과적으로 제어 할 수 없습니다.
마이크로 일렉트로닉스 분야와 연구 장비 개발 분야에서 최근 대규모 변화가 일어나고 있습니다. 1987 년 Longshot의 제작자가 현대 컴퓨터의 기능에 대해 추측 한 것은 거의 없습니다. 우리는 지난 25 세기 동안이 기술적 문제가 성공적으로 해결되었다고 가정 할 수 있습니다.
통신 시스템의 상황은 똑같이 낙관적입니다. 거리에서 정보를 자신있게 전송하려면 4,36 St. 년은 0,532 마이크론의 파동과 250 kW의 방사능 계곡에서 작동하는 레이저 시스템이 필요합니다. 이 경우, 모든 사각형. 초당 222 광자는 지구 표면의 미터를 떨어 뜨릴 것이고 이는 현대 전파 망원경의 민감도 임계 값보다 훨씬 높습니다. 최대 거리에서 데이터 전송 속도는 1 kbps입니다. 현대의 전파 망원경과 우주 통신 시스템은 데이터 교환 채널을 여러 번 확장 할 수 있습니다.
비교를 위해 Voyager 1 프로브의 송신기 전력은 현재 태양으로부터 19 억 킬로미터 거리에 있으며 (17,5 조명 시간) 23 W 만입니다 (냉장고의 전구처럼). 그러나 이것은 몇 킬로바이트의 속도로 지구에 원격 측정법을 전송하기에 충분합니다.
별도의 라인이 선박의 온도 조절 문제입니다.
메가 와트급 원자로와 펄스 화 된 열 핵 엔진은 엄청난 양의 열 에너지 원이며, 또한 진공 상태에서 두 가지 열 제거 방법 (절제 및 방사선) 만 가능합니다.
출력은 라디에이터 및 방열 표면의 개발 시스템 설치뿐만 아니라 엔진 컴 파트먼트와 배 연료 탱크 사이의 단열 세라믹 버퍼가 될 수 있습니다.
여행의 초기 단계에서 우주선은 태양 복사 (Skylab 궤도 역에서 사용되는 것과 유사한)로부터 추가적인 보호막이 필요합니다. 별의 궤도 인 Beta Centauri의 최종 목표 지역에서도 프로브가 과열 될 위험이 있습니다. 장비 절연과 모든 중요한 장치와 과학 기기의 과도한 열을 라디에이터에 전달하는 시스템이 필요합니다.
시간 경과에 따른 선박의 가속도 그래프
속도 변화를 보여주는 그래프
마이크로 미토 라이트와 우주 먼지 입자에서 우주선을 보호하는 문제는 극도로 복잡합니다. 빛의 4,5 % 속도에서 미세한 물체와 충돌하면 탐침이 심각하게 손상 될 수 있습니다. "Longshot"의 제작자는 과도한 열을 방출하는 우주선 (금속? 도자기?) 앞에 강력한 보호 스크린을 설치하여 문제를 해결할 수 있습니다.
이 보호 장치는 얼마나 신뢰할 수 있습니까? 우주선의 진행 방향에 앞서 자기장에 의해 유지되는 미세 분산 입자의 힘 / 자기장 또는 구름의 형태로 과학 소설 보호 시스템을 사용할 수 있습니까? "우주선"이 만들어지기까지 엔지니어가 적절한 해결책을 찾길 바랍니다.
프로브 자체는 분리 가능한 탱크가있는 다단식 레이아웃을 전통적으로 갖습니다. 선체 구조의 재료는 알루미늄 / 티타늄 합금이다. 지구 근처의 궤도에있는 조립 된 선박의 총 질량은 396 미터이며 최대 길이는 65 미터입니다.
비교를 위해 : 국제 우주 정거장의 질량은 417 톤이며 길이는 109 미터입니다.
1) 지구 궤도에서 구성을 시작하십시오.
2) 33 - 비행 첫 해의 첫 번째 쌍을 분리 한 해.
3) 67 - 두 번째 탱크 쌍 분리.
4) 100 - 비행 1 년. 15-30 km / s 속도로 목표 지점에 도착합니다.
마지막 단계의 분리, Beta Centauri 주변의 영구 궤도 접근.
2) 33 - 비행 첫 해의 첫 번째 쌍을 분리 한 해.
3) 67 - 두 번째 탱크 쌍 분리.
4) 100 - 비행 1 년. 15-30 km / s 속도로 목표 지점에 도착합니다.
마지막 단계의 분리, Beta Centauri 주변의 영구 궤도 접근.
ISS와 마찬가지로 Longshot 조립은 저 지구 궤도의 블록 방법으로 수행 될 수 있습니다. 우주선의 현실적인 차원은 기존의 발사체를 조립하는 과정에서 사용할 수 있습니다 (비교를 위해 강력한 Saturn-V는 120 톤의화물을 한 번에 NOU에 가져올 수 있습니다).
지구 궤도에서 펄스 열 핵 엔진을 발사하는 것은 너무 위험하고 부주의하다는 것을 알아야한다. Longshot 프로젝트는 두 번째 및 세 번째 우주 속도를 모으고 황도면에서 우주선을 강제로 밀어내는 추가 오버 클러킹 블록 (화학 로켓 엔진)을 제공했습니다 (Alpha Centauri 시스템은 태양 주위의 지구 회전 평면 위에 61 °에 위치 함). 또한이 목적을 위해 목성의 중력장에서의 기동은 거대한 행성 부근에서 "자유로운"가속을 사용하여 황도면에서 벗어날 수 있었던 우주 탐사선처럼 정당화 될 수 있습니다.
커튼콜
가상의 성간 우주선의 모든 기술과 구성 요소가 실제로 존재합니다.
Longshot 프로브의 전체적인 크기는 현대 우주 비행의 능력과 일치합니다.
우리가 오늘 일을 시작한다면 XXII 세기 중반까지 우리의 행복한 손자들은 가까운 거리에서 알파 쎈타 우리 시스템의 첫 번째 그림을 보게 될 것입니다.
진보는 돌이킬 수없는 방향을 가지고 있습니다. 매일 새로운 삶과 새로운 발견으로 우리를 깜짝 놀라게합니다. 10-20 년을 통해 위에서 언급 한 모든 기술이 새로운 기술 수준에서 작성된 작업 샘플 형태로 우리 앞에 나타날 수 있습니다.
그리고 별에가는 길은 진지하게 그것에 대해 너무 많이 이야기하고 있습니다.
주의 깊은 독자는 아마도 이미 Longshot 프로젝트의 핵심 문제에 관심을 기울 였을 것입니다. 헬륨 -3.
이 물질의 100 톤을 얻을 수있는 곳, 연간 생산량이 헬륨 -3 인 경우 리터당 최대 $ 60000의 가격으로 연간 8 리터 (2000 킬로그램)입니까? 용감한 소설은 달과 거대한 행성의 대기에서 헬륨 -3 추출에 대한 희망을 고정했지만 아무도 이것에 대해 어떤 보증도 제공 할 수 없습니다.
펄스 화 된 열 핵 엔진에 동력을 공급하는 데 필요한 동결 된 "정제"의 형태로 그러한 양의 연료와 도징 된 공급 물을 저장할 가능성에 대한 의구심이 있습니다. 그러나 엔진의 작동 원리로서 지구상의 실험실 조건에서 어느 정도 작동한다는 사실은 아직 공개 된 공간에서 사용하기에는 거리가 멀다.
마지막으로, 모든 프로브 시스템의 비교할 수없는 신뢰성. Longshots 프로젝트 참가자는 직접적으로 다음과 같이 기술합니다. 멈추지 않고 정비하지 않고 100 년 동안 작업 할 수있는 엔진을 만드는 것은 엄청난 기술 혁신 일 것입니다. 프로브의 다른 모든 시스템과 메커니즘에도 동일하게 적용됩니다.
그러나 절망하지 않아야합니다. 우주 비행사의 역사에서 전례가없는 우주선의 예가 있습니다. "Pioneers-6, 7, 8, 10, 11"및 "Voyagers-1 and 2"- 그들은 모두 30 년 넘게 우주 공간에서 일했습니다!
이 우주선의 히드라진 (hydrazine) 전이 장치 (오리엔테이션 시스템 엔진)의 역사는 시사하는 바입니다. Voyager 1은 2004 년 동안 여분의 키트로 전환했습니다. 이 시간까지, 엔진의 메인 세트는 열린 공간 27에서 353000 흠도를 유지하면서 수년간 일했습니다. 엔진의 촉매가 항상 300 ° C로 연속적으로 가열된다는 것이 주목할 가치가 있습니다!
오늘 출시 된 후 37 년 후에, 두 명의 항해자는 계속 미친듯한 비행을 계속합니다. 그들은 오래 전부터 우주 공간을 떠나지 만, 성간 매개체에 관한 지구의 데이터를 정기적으로 계속 전송합니다.
사람의 신뢰성에 의존하는 시스템은 신뢰할 수 없습니다. 그러나 우주선의 신뢰성 확보 측면에서 우리는 성공을 거두었습니다.
"스타 탐험"을 구현하는 데 필요한 모든 기술은 칸 나비 노이드를 남용하고 명확한 특허 및 기존 장비의 형태로 구체화 된 과학자들의 환상이 아닙니다. 실험실에서 - 그러나 그들은 존재합니다!
행성 간 우주선 "Longshot"의 개념적 디자인은 우리가 별들로 나올 기회가 있음을 증명했습니다. 이 어려움을 극복 할 수있는 가시적 인 길. 그러나 주요한 것은 발달의 매개체가 알려져 있고, 자신감이 나타났습니다.
Longshot 프로젝트에 대한 자세한 내용은 http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19890007533에서 확인할 수 있습니다.
이 주제에 대한 관심을 불러 일으키기 위해 "우편 배달부"에 감사드립니다.
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