A janë të vërteta udhëtimet ndëryjore?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Autori i artikullit tregon në detaje për katër teknologji premtuese që u japin njerëzve mundësinë për të arritur në çdo vend në Univers gjatë një jete njerëzore. Për krahasim: duke përdorur teknologjinë moderne, rruga drejt një sistemi tjetër yjor do të zgjasë rreth 100 mijë vjet.

Që kur njeriu shikoi për herë të parë në qiellin e natës, ne kemi ëndërruar të vizitojmë botë të tjera dhe të shohim Universin. Dhe megjithëse raketat tona me lëndë djegëse kimike kanë arritur tashmë në shumë planete, hëna dhe trupa të tjerë në sistemin diellor, anija kozmike më e largët nga Toka, Voyager 1, mbuloi vetëm 22.3 miliardë kilometra. Kjo është vetëm 0,056% e distancës nga sistemi yjor më i afërt i njohur. Duke përdorur teknologjinë moderne, rruga drejt një sistemi tjetër yjor do të zgjasë rreth 100 mijë vjet.

Megjithatë, nuk ka nevojë të veprojmë siç kemi bërë gjithmonë. Efikasiteti i dërgimit të automjeteve me një masë të madhe ngarkese, madje edhe me njerëz në bord, në distanca të paprecedentë në univers mund të përmirësohet shumë nëse përdoret teknologjia e duhur. Më konkretisht, ka katër teknologji premtuese që mund të na çojnë te yjet në shumë më pak kohë. Këtu ata janë.

një). Teknologjia bërthamore. Deri më tani në historinë njerëzore, të gjitha anijet kozmike të lëshuara në hapësirë kanë një gjë të përbashkët: një motor me karburant kimik. Po, karburanti i raketës është një përzierje e veçantë e kimikateve të krijuara për të siguruar shtytje maksimale. Fraza "kimike" është e rëndësishme këtu. Reaksionet që i japin motorit energji bazohen në rishpërndarjen e lidhjeve midis atomeve.

Kjo kufizon në thelb veprimet tona! Shumica dërrmuese e masës së një atomi bie në bërthamën e tij - 99, 95%. Kur fillon një reaksion kimik, elektronet që rrotullohen rreth atomeve rishpërndahen dhe zakonisht lëshojnë si energji rreth 0,0001% të masës totale të atomeve që marrin pjesë në reaksion, sipas ekuacionit të famshëm të Ajnshtajnit: E = mc2. Kjo do të thotë që për çdo kilogram karburant që ngarkohet në raketë, gjatë reagimit, ju merrni energji ekuivalente me rreth 1 miligram.

Megjithatë, nëse përdoren raketa me karburant bërthamor, situata do të jetë krejtësisht e ndryshme. Në vend që të mbështeteni në ndryshimet në konfigurimin e elektroneve dhe mënyrën se si atomet lidhen me njëri-tjetrin, ju mund të çlironi një sasi relativisht të madhe energjie duke ndikuar në mënyrën se si bërthamat e atomeve janë të lidhura me njëri-tjetrin. Kur zbërtheni një atom uranium duke e bombarduar me neutrone, ai lëshon shumë më tepër energji se çdo reaksion kimik. 1 kilogram uranium-235 mund të lëshojë një sasi energjie të barabartë me 911 miligramë masë, e cila është pothuajse një mijë herë më efikase se karburanti kimik.

Ne mund t'i bënim motorët edhe më efikas nëse do të zotëronim shkrirjen bërthamore. Për shembull, një sistem i shkrirjes termonukleare të kontrolluar inerciale, me ndihmën e të cilit do të ishte e mundur të sintetizohej hidrogjeni në helium, një reaksion i tillë zinxhir ndodh në Diell. Sinteza e 1 kilogram karburant hidrogjeni në helium do të shndërrojë 7.5 kilogramë masë në energji të pastër, që është pothuajse 10 mijë herë më efikase se karburanti kimik.

Ideja është që të marrin të njëjtin përshpejtim për një raketë për një periudhë shumë më të gjatë kohore: qindra apo edhe mijëra herë më shumë se tani, gjë që do t'i lejonte ata të zhvillojnë qindra ose mijëra herë më shpejt se raketat konvencionale tani. Një metodë e tillë do të reduktonte kohën e fluturimit ndëryjor në qindra apo edhe dhjetëra vjet. Kjo është një teknologji premtuese që do të mund ta përdorim deri në vitin 2100, në varësi të ritmit dhe drejtimit të zhvillimit të shkencës.

2). Një rreze lazeri kozmike. Kjo ide është në qendër të projektit Breakthrough Starshot, i cili fitoi rëndësi disa vite më parë. Me kalimin e viteve, koncepti nuk e ka humbur atraktivitetin e tij. Ndërsa një raketë konvencionale mbart karburantin me vete dhe e shpenzon në përshpejtim, ideja kryesore e kësaj teknologjie është një rreze lazerësh të fuqishëm që do t'i japin anijes kozmike impulsin e nevojshëm. Me fjalë të tjera, burimi i përshpejtimit do të shkëputet nga vetë anija.

Ky koncept është edhe emocionues dhe revolucionar në shumë mënyra. Teknologjitë e laserit po zhvillohen me sukses dhe po bëhen jo vetëm më të fuqishme, por edhe shumë të lidhura. Pra, nëse krijojmë një material të ngjashëm me vela që reflekton një përqindje mjaft të lartë të dritës lazer, ne mund të përdorim një goditje lazer për ta bërë anijen kozmike të zhvillojë shpejtësi kolosale. “Starani” me peshë ~ 1 gram pritet të arrijë një shpejtësi prej ~ 20% të shpejtësisë së dritës, e cila do ta lejojë atë të fluturojë drejt yllit më të afërt, Proxima Centauri, në vetëm 22 vjet.

Natyrisht, për këtë do të na duhet të krijojmë një rreze të madhe lazerësh (rreth 100 km2), dhe kjo duhet bërë në hapësirë, megjithëse ky është më shumë një problem kostoje sesa teknologjia apo shkenca. Megjithatë, ka një sërë sfidash që duhen kapërcyer në mënyrë që të mund të realizohet një projekt i tillë. Midis tyre:

• një vela e pambështetur do të rrotullohet, kërkohet një lloj mekanizmi stabilizues (jo i zhvilluar ende);
• pamundësia për të frenuar kur arrihet pika e destinacionit, pasi nuk ka karburant në bord;
• edhe nëse rezulton të shkallëzojë pajisjen për transportimin e njerëzve, një person nuk do të jetë në gjendje të mbijetojë me një përshpejtim të madh - një ndryshim i rëndësishëm në shpejtësi në një periudhë të shkurtër kohore.

Ndoshta një ditë teknologjitë do të jenë në gjendje të na çojnë te yjet, por ende nuk ka asnjë metodë të suksesshme që një person të arrijë një shpejtësi të barabartë me ~ 20% të shpejtësisë së dritës.

3). Karburant kundër lëndës. Nëse ende duam të mbajmë karburant me vete, mund ta bëjmë atë sa më efikase: do të bazohet në asgjësimin e grimcave dhe antigrimcave. Ndryshe nga karburanti kimik ose bërthamor, ku vetëm një pjesë e masës në bord shndërrohet në energji, asgjësimi i grimcave kundër grimcave përdor 100% të masës së grimcave dhe antigrimcave. Aftësia për të kthyer të gjithë karburantin në energji impulse është niveli më i lartë i efikasitetit të karburantit.

Vështirësitë lindin në zbatimin e kësaj metode në praktikë në tre drejtime kryesore. Konkretisht:

• krijimi i antimateries neutrale të qëndrueshme;
• aftësia për ta izoluar atë nga materia e zakonshme dhe për ta kontrolluar saktësisht;
• prodhojnë antimaterie në sasi mjaft të mëdha për fluturimin ndëryjor.

Për fat të mirë, dy çështjet e para tashmë janë duke u punuar.

Në Organizatën Evropiane për Kërkime Bërthamore (CERN), ku ndodhet Përplasësi i Madh i Hadronit, ekziston një kompleks i madh i njohur si "fabrika e antimateries". Atje, gjashtë ekipe të pavarura shkencëtarësh po hetojnë vetitë e antimateries. Ata marrin antiprotone dhe i ngadalësojnë ato, duke e detyruar pozitronin të lidhet me to. Kështu krijohen antiatomët ose antimateria neutrale.

Ata i izolojnë këto antiatome në një enë me fusha elektrike dhe magnetike të ndryshme që i mbajnë në vend, larg mureve të një ene të përbërë nga materia. Deri tani, mesi i vitit 2020, ata kanë izoluar dhe stabilizuar me sukses disa antiatome për një orë në të njëjtën kohë. Gjatë viteve të ardhshme, shkencëtarët do të jenë në gjendje të kontrollojnë lëvizjen e antimateries brenda fushës gravitacionale.

Kjo teknologji nuk do të jetë e disponueshme për ne në të ardhmen e afërt, por mund të rezultojë se mënyra jonë më e shpejtë e udhëtimit ndëryjor është një raketë kundër lëndës.

4). Starship në materien e errët. Ky opsion sigurisht që mbështetet në supozimin se çdo grimcë përgjegjëse për lëndën e errët sillet si një bozon dhe është antigrimca e saj. Në teori, materia e errët, e cila është antigrimca e saj, ka një shans të vogël, por jo zero, për t'u asgjësuar me çdo grimcë tjetër të materies së errët që përplaset me të. Ne mund të përdorim potencialisht energjinë e çliruar si rezultat i përplasjes.

Ka prova të mundshme për këtë. Si rezultat i vëzhgimeve, është vërtetuar se Rruga e Qumështit dhe galaktikat e tjera kanë një tepricë të pashpjegueshme të rrezatimit gama që vjen nga qendrat e tyre, ku përqendrimi i energjisë së errët duhet të jetë më i larti. Ekziston gjithmonë mundësia që të ketë një shpjegim të thjeshtë astrofizik për këtë, për shembull, pulsarët. Megjithatë, është e mundur që kjo materie e errët është ende duke u asgjësuar me veten në qendër të galaktikës dhe kështu na jep një ide të pabesueshme - një anije yje në materien e errët.

Avantazhi i kësaj metode është se materia e errët ekziston fjalë për fjalë kudo në galaktikë. Kjo do të thotë se nuk duhet të mbajmë karburant me vete gjatë udhëtimit. Në vend të kësaj, reaktori i energjisë së errët mund të bëjë thjesht sa vijon:

• merrni çdo lëndë të errët që është afër;
• përshpejtoni asgjësimin e tij ose lejoni që të asgjësohet natyrshëm;
• ridrejtoni energjinë e marrë për të fituar vrull në çdo drejtim të dëshiruar.

Një njeri mund të kontrollojë madhësinë dhe fuqinë e reaktorit për të arritur rezultatet e dëshiruara.

Pa nevojën për të mbajtur karburant në bord, shumë nga problemet e udhëtimit hapësinor të drejtuar nga shtytja do të zhduken. Në vend të kësaj, ne do të jemi në gjendje të arrijmë ëndrrën e dashur të çdo udhëtimi - përshpejtimin e pakufishëm të vazhdueshëm. Kjo do të na japë aftësinë më të paimagjinueshme - aftësinë për të arritur çdo vend në Univers gjatë një jete njerëzore.

Nëse kufizohemi në teknologjitë ekzistuese të raketave, atëherë do të na duhen të paktën dhjetëra mijëra vjet për të udhëtuar nga Toka në sistemin më të afërt të yjeve. Megjithatë, përparime të rëndësishme në teknologjinë e motorit janë afër dhe do të reduktojnë kohën e udhëtimit në jetën e një njeriu. Nëse ne mund të zotërojmë përdorimin e karburantit bërthamor, rrezet kozmike lazer, antimateries apo edhe materies së errët, ne do të përmbushim ëndrrën tonë dhe do të bëhemi një qytetërim hapësinor pa përdorimin e teknologjive shkatërruese, si p.sh.

Ka shumë mënyra të mundshme për t'i kthyer idetë e bazuara në shkencë në teknologji të mundshme të motorëve të gjeneratës së ardhshme të botës reale. Është shumë e mundur që deri në fund të shekullit anija kozmike, e cila ende nuk është shpikur, të zërë vendin e New Horizons, Pioneer dhe Voyager si objektet më të largëta të krijuara nga Toka. Shkenca tashmë është gati. Na mbetet të shikojmë përtej teknologjisë sonë aktuale dhe ta bëjmë realitet këtë ëndërr.