Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег РИА Наука НГ 2021
Наука

Американский планетолог выяснил, что может помешать полету к Альфе Центавра

© REUTERS / Breakthrough InitiativesПроект Breakthrough Starshot, реализованный английским космологом Стивеном Хокингом и российским IT-миллиардером Юрием Мильнером
Проект Breakthrough Starshot, реализованный английским космологом Стивеном Хокингом и российским IT-миллиардером Юрием Мильнером
Читать ria.ru в

МОСКВА, 17 апр – РИА Новости. Известный планетолог Дэвид Киппинг просчитал мощность лазера, необходимого для запуска "парусника" к Альфе Центавра, и раскрыл новые проблемы в его работе, связанные с теорией относительности Эйнштейна и перегревом паруса.

"Классическая формула для определения скорости паруса завышает скорость на 10% из-за игнорирования релятивистских эффектов. Суперъяркий свет, необходимый для разгона до околосветовых скоростей, будет сильно нагревать парус. Его создание потребует подбора очень легкого и прочного материала, способного сохранять стабильность при нагреве до сотен градусов Кельвина", — пишет Киппинг в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org

Лазерная космонавтика

В апреле 2016 года известный британский космолог Стивен Хокинг и российский миллиардер Юрий Мильнер рассказали об очередной космической инициативе из серии проектов Breakthrough Initiatives — Breakthrough Starshot. В ее рамках олигарх выделил 100 миллионов долларов на создание космического корабля на базе идеи, изложенной калифорнийскими физиками под руководством Филипа Лубина (Philip Lubin) в 2015 году.

Российский предприниматель Юрий Мильнер и физик Стивен Хокинг во время пресс-конференции в Нью-Йорке. Апрель 2016
Ученый рассказал, с какими проблемами столкнется корабль ХокингаАстрономы считают проект "лазерного" космического корабля вполне осуществимым. При этом они предупреждают о ряде технических трудностей, которые могут сорвать полеты зонда на сверхдальние расстояния от Земли.

Суть этой идеи заключается в том, чтобы отправлять к далеким планетам не классические космические корабли, а очень легкие и плоские структуры из светоотражающего материала, которые будут разгоняться до околосветовых скоростей при помощи мощного орбитального лазера.

Подобный межзвездный "парусник", по расчетам американских физиков, сможет достигнуть Альфы Центавра за 20 лет, а перелеты между Марсом и Землей будет совершать всего за трое суток — без полезной нагрузки и за месяц — при нагрузке в 10 тонн. Главной проблемой и в том, и в другом случае будет торможение зонда – пока у придумавшей его команды нет идей, как сделать остановку лазерного "парусника" безопасной.

Киппинг, планетолог из университета Колумбии в Нью-Йорке, всесторонне изучив, как луч лазера будет взаимодействовать с разгоняемым им парусом, выявил еще один комплекс проблем, который может помешать отправке флотилии космических "парусников" к Альфе Центавра в 2030-х годах или значительно усложнить ее.

Так художник представил поверхность планеты у Проксимы ЦентавраПроект Breakthrough Starshot, реализованный английским космологом Стивеном Хокингом и российским IT-миллиардером Юрием Мильнером
Фонд Мильнера отправит зонд к планете у Проксимы Центавра в 2030 годахФонд Breakthrough Initiatives Юрия Мильнера и Стивена Хокинга отправит целую флотилию зондов-"лазерных парусников" к ближайшей к нам землеподобной планете у звезды Проксима Центавра примерно через 20-25 лет.

Американский исследователь обратил внимание на то, что свойства материи и света меняются при переходе к околосветовым скоростям – на них начинают влиять эффекты, предсказываемые специальной теорией относительности Эйнштейна. В частности, длины объектов начинают сокращаться, а их масса – расти, что может сказаться на работе парусников Breakthrough Starshot.

Невидимая рука Эйнштейна

Руководствуясь этой идеей, Киппинг просчитал последствия столкновения частицы света с парусом на нормальных и околосветовых скоростях, а затем применил эти расчеты для оценки изменений в работе всего лазера.

Как оказалось, сила этих эффектов недооценивалась. По расчетам Киппинга, релятивистские эффекты понизят мощность лазера на 10% даже при ускорении на относительно скромные 20% от скорости света,  заложенные в планы проекта Breakthrough Starshot. В результате нужно будет или повысить мощность "двигателя", или заставить его работать дольше, что усугубит вторую проблему – нагрев паруса.

Так художник представил себе солнечный парус, облетающий систему Альфы Центавра
Ученые планируют долететь до альфы Центавра за 140 лет и вернуться назад

Нагрев опасен для Breakthrough Starshot по двум причинам – он может привести к выходу из строя электронной начинки паруса, а также понизить эффективность его работы, так как часть энергии лазера тратится из-за этого впустую, на обогрев окружающей среды. Поэтому участникам проекта нужно будет или создать новый материал, отражающий почти весь падающий на него свет, или придумать, как защитить электронику от разрушения.

С другой стороны, отмечает Киппинг, современные материалы в принципе позволяют достичь таких показателей. К примеру, тонкие пленки из солей цинка, титана и некоторых других металлов отражают до 99,99% света, что позволит разгонять парусник Breakthrough Starshot на протяжении четырех часов без уничтожения его электронной начинки. Для этого понадобится фазированный лазер мощностью в примерно 700 мегаватт, который вполне можно создать уже сегодня.

Схема работы и сфера применения орбитальной платформы DE-STAR
Ученые предлагают испарять астероиды при помощи фазированного лазераПроект Лубина и его коллег - орбитальная платформа DE-STAR (Directed Energy Solar Targeting of Asteroids and exploRation) - основана на принципе так называемой фазированной антенной решетки.

За это время зонд разгонится до 20% от скорости света и успеет пролететь до орбиты Сатурна, что, как признает ученый, создаст проблемы со стабилизацией луча и его корректным нацеливанием. Все эти проблемы, как подчеркивает Киппинг, не делают полет Breakthrough Starshot невозможным, но заметно усложняют реализацию проекта.

 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала