Lidé dlouho sní o cestování na vzdálené planety; stejné téma bylo pokryto sci-fi pro více než století. Ve skutečnosti nám v tom brání mnoho problémů, včetně nedostatku odpovídajících technologií. To však vědcům nezabrání teoretizovat možné způsoby dobytí vesmíru, což se jednoho dne může stát skutečným.
Iontové motory
Ion Thrusters pravděpodobně nebudou novými fanoušky hvězdných válek, protože je přeletěli stíhači TIE. Je to také dobře zavedená technologie používaná sondou Dawn, která byla zahájena v září 1997, ke studiu trpaslicových planet Vesta a Ceres.
Iontové motory pracují, když jsou atomy xenonů bombardovány elektrony za vzniku iontů. Na zadní straně motoru jsou kovové sítě, nabité na 1000 voltů, které vypalují ionty ohromnou rychlostí. Tah je poměrně malý, ale protože prostor je prostředí bez tření a nulové gravitace, neustále se zvyšuje. Maximální rychlost Dawn je 38 600 km / h.
Iontové motory vyžadují minimální palivo. Jsou 10krát účinnější než chemické motory. Energii získávají z velkých solárních panelů, takže není nutné budovat skladovací zařízení. Teoreticky také poskytuje iontovým pohonům nevyčerpatelný zdroj energie.
Současný problém s iontovými motory je v tom, že jsou příliš pomalí k přepravě lidí. Mohly by být použity například k přepravě vybavení a zásob do marťanských kolonií.
Propagační video:
Bussard ramjet
Jak je uvedeno výše, jednou z největších výzev, před níž stojí vesmírné cestování, je množství potřebného paliva. K vyřešení tohoto problému v 60. letech bylo navrženo vytvoření tzv. Bussardského mezihvězdného ramjetu.
Myšlenka je taková, že kosmická loď zachytí protony rozptýlené po celém vesmíru, když cestuje. Pokud lze tyto protony syntetizovat, kosmická loď v podstatě letí jadernou raketou.
Je pravda, že s konceptem Ramjet existuje řada problémů. Můžete zvýšit pouze určitý počet protonů, a jakmile se protony zachytí, zrodí se také významný odpor. Kromě toho existuje malá otázka ohledně vytvoření stabilního funkčního zařízení pro jadernou fúzi.
Pohyb na jaderném impulzu
Myšlenka využití jaderné energie ke spuštění kosmické lodi sahá až do 50. let 20. století. Projekt Orion byl iniciativou NASA, která se rozhodla postavit loď o velikosti pěkného mrakodrapu, vypuštěnou z exploze jaderné bomby pod ní. Již se hádáte o problémech spojených s projektem. Nejprve by po tomto projektu mělo zůstat obrovské množství záření a samotní astronauti dostanou otravu radiaci.
Když bomba exploduje, vytvoří elektromagnetický puls, který zničí palubní elektroniku. A to v případě, že spuštění je stále úspěšné a nevede ke smrtelným ztrátám. Projekt Orion byl zvažován především proto, že nás mohl dostat na Mars za tři měsíce. Běžná loď by zabrala osmnáct.
Je zřejmé, že projekt Orion je mrtvý, ale myšlenka, která za ním stojí, přetrvává. Voyager 1, Voyager 2 a Cassini používali určitou formu jaderné energie založené na rozpadu plutonia a přeměňovali ji na elektřinu pro své lety. Zásoby potřebného plutonia na naší planetě bohužel skončily a je docela obtížné zahájit opětovnou výrobu, protože jde o vedlejší produkt při výrobě jaderných bomb.
Pohyb na laserových paprscích
Letecký inženýr Leic Mirabeau přišel s myšlenkou využití laserového pohybu v roce 1988 při práci na projektu protiraketové obrany Star Wars. Mirabeauův aparát měl být kónický. Z úzkého konce kužele s parabolickým reflektorem by byl vystřelen silný laserový paprsek.
Tím by se vzduch uvnitř zahřál na 30 000 stupňů, což by vedlo k výbuchům, které vytvářejí tah. Mirabeau věřil, že takové zařízení se objeví v příštích 20 letech, ale jeho vrstevníci se na tuto myšlenku dívali skepticky.
Mezihvězdná kosmická loď „Daedalus“
Britská meziplanetární společnost provedla výzkum pět let, počínaje rokem 1973, a zkoumala možnost vyslání lidí na Barnardovu hvězdu, která je vzdálená šest světelných let. Jejich řešením byla meziplanetární kosmická loď „Daedalus“. Daedalus byl gigantická kosmická loď, také velikost dobrého mrakodrapu, a určitě by byl shromážděn na oběžné dráze Země.
Stejně jako Project Orion musel používat fúzní motory. Palivové pelety by byly vstřikovány vysokou rychlostí do reakční komory, kde by je zapálily paprsky vysoce energetických elektronů. První etapa měla zvednout Zemi 46 000 tun paliva, druhá - malá část lodi se 4 000 tunami paliva. Palivo mělo být helium-3.
Hélium-3 je neuvěřitelně vzácné na Zemi, ale věří se, že na Měsíci je mnohem hojnější; lze jej také nalézt v kosmických oblacích. Získání požadované částky by trvalo 20 let. Hélium-3 je také velmi obtížně zapalovatelné jako palivo, protože vyžaduje hodně tepla. Pokud by však projekt shořel, zařízení by zrychlilo na 12,2% rychlosti světla a za 50 let by dosáhlo Barnardovy hvězdy.
V roce 2009 byl zahájen výzkum v rámci projektu Icarus, který by měl ukázat, co se mezihvězdné cestování může stát po tolika letech vědeckého pokroku.
Jízda na asteroidu
Jedním z největších problémů kosmického cestování zůstává dopad kosmického záření. Pokud se člověk dostane na Mars na 1000 dní, dostane takové záření, že šance na rozvoj rakoviny vzroste z 1 na 19 procent.
Kosmická loď je vyrobena z lehkých materiálů a radiační štíty jsou příliš těžké. Proto se profesor fyziky na Massachusetts Institute of Technology domnívá, že nejlepším způsobem, jak cestovat na velké vzdálenosti, je přistát na asteroidu a vytvořit pod jeho hladinou tunel.
Aby mohl plán fungovat, musí být asteroid široký 10 metrů a do několika milionů kilometrů od Země a Marsu. Dosud je známo pět takových asteroidů a všechny z nich projdou kolem Země do roku 2100. Cesta bude jednosměrná, protože neexistují žádné asteroidy, které létají sem a tam. Neustále se však objevují nové objevy, možná proto najdeme asteroid létající z Marsu k nám ve správný čas.
Sluneční plachta
Ačkoli jsou plachty podle dnešních standardů stěží technicky vyspělé, v kosmickém kontextu dostaly dobrou aktualizaci. Místo použití větru budou tyto plachty využívat energii slunce. Sluneční plachty dodají kosmické lodi malý tah, ale protože ve vesmíru není žádné tření, budou tyto plachty postupně zvyšovat rychlost.
Například sluneční plachta o šířce 400 metrů může cestovat více než dvě miliardy kilometrů ročně. To je rychlejší, než může projít chemicky poháněná nádoba. Bylo by to také levnější.
Také projekty solárních plachet nejsou neobvyklé. Jeden z NASA se jmenuje Sunjammer, pojmenovaný po povídce Arthura Clarka. Plachta Sunjammer může být vyrobena z materiálu Kapton a může být tlustá pět mikronů, vážit méně než 20 kilogramů a při zabalení může být stejně velká jako pračka.
Další varianta, vytvořená na počest Carla Sagana, by měla jít na oběžnou dráhu velmi brzy. Existuje také teorie, že sluneční plachta by mohla vzít kosmickou loď do jiné sluneční soustavy. Taková plachta bude mít velikost velkého města a jejím aktivním centrem bude silný laser.
Magnetická plachta
Většina protonů a elektronů emitovaných ze Slunce se pohybuje od 400 do 600 kilometrů za sekundu. Magnetická plachta mohla využít jejich energii a odtlačit se od nich. Smyčka z vodivého materiálu může produkovat magnetické pole, které je kolmé na sluneční vítr, a to tlačí plavidlo v požadovaném směru.
Problém je v tom, že magnetická plachta musí být dlouhá 100 kilometrů. Technologie, které umožní vyrobit plachtu ze supravodivého materiálu této velikosti a udržet požadovanou teplotu, nyní prostě nejsou k dispozici. Magnetické plachty zůstávají teorií, dokud není technologie vyvinuta.
Červí díra
Původně ze sci-fi, červí díry inspirovali lidi od jejich vzniku v teorii v roce 1921. Přestože je jejich existence povolena, nebyl dosud nalezen žádný přímý důkaz. Červí díry jsou v podstatě tunely v prostoru, skrz které může teoreticky projít objekt. Zároveň jsou červí díry nestabilní - pokud někdo chce projít jedním z nich, jeho stěny se mohou zhroutit.
Pro bezpečný průchod červí dírou musí přístroj použít antigravitační sílu. Fyzici věří, že jednoduše nebudeme shromažďovat dostatek energie. Pokud existuje červí díra, skrze kterou mohou lidé procházet, rozhodně to není v přírodě; mohla by ji však vybudovat dostatečně pokročilá civilizace. Dokud se s tím nesetkáme nebo nevybudujeme, červí díra zůstane sci-fi.
Warp Drive
Myšlenka osnovního pohonu popularizovaná společností Star Trek vám umožňuje cestovat doslova rychleji než rychlost světla, aniž by došlo k porušení zákonů fyziky. Vědci přesto věří v možnost jeho implementace. Fyzik Miguel Alcubierre nejprve navrhl myšlenku: vytvořit kosmickou loď ve tvaru ragbyové koule s plochým prstenem kolem ní. Je pravda, že k tomu, aby loď mohla létat, potřebujete kuličku antihmoty velikosti Jupiteru.
Aby byla taková kosmická loď možná, provedl Harold White v projektu změny projektu. Teoreticky by jeho upravená loď vyžadovala mnohem méně antihmoty, řádově 500 kilogramů. Bude schopen ohýbat časoprostor a dosáhnout rychlosti 10krát rychlejší než rychlost světla. Cesta k nejbližší hvězdě bude trvat čtyři až pět měsíců.
Antihmota je bohužel extrémně nestabilní. Pouze třetina gramu antihmoty může uvolnit tolik energie, jaká byla uvolněna při bombardování Hirošimy. Antihmota v projektu White bude tažena 1,5 milionu Hirošimy, což bude stačit k zničení Země.