Els viatges interestel·lars són reals?
Els viatges interestel·lars són reals?

Vídeo: Els viatges interestel·lars són reals?

Vídeo: Els viatges interestel·lars són reals?
Vídeo: Top 10 Inventos De Nikola Tesla | NT #12 2024, Març
Anonim

L'autor de l'article explica detalladament quatre tecnologies prometedores que donen a les persones l'oportunitat d'arribar a qualsevol lloc de l'Univers durant una vida humana. Per comparació: utilitzant la tecnologia moderna, el camí cap a un altre sistema estel·lar trigarà uns 100 mil anys.

Des que l'home va mirar per primera vegada al cel nocturn, hem somiat amb visitar altres mons i veure l'Univers. I tot i que els nostres coets de combustible químic ja han arribat a molts planetes, llunes i altres cossos del sistema solar, la nau espacial més allunyada de la Terra, la Voyager 1, només va cobrir 22.300 milions de quilòmetres. Això és només el 0,056% de la distància al sistema estel·lar conegut més proper. Utilitzant la tecnologia moderna, el camí cap a un altre sistema estel·lar trigarà uns 100 mil anys.

Tanmateix, no cal actuar com sempre hem fet. L'eficiència d'enviar vehicles amb una gran massa de càrrega útil, fins i tot amb humans a bord, a distàncies sense precedents a l'univers es pot millorar molt si s'utilitza la tecnologia adequada. Més concretament, hi ha quatre tecnologies prometedores que ens poden portar a les estrelles en molt menys temps. Aquí estan.

un). Tecnologia nuclear. Fins ara a la història de la humanitat, totes les naus espacials llançades a l'espai tenen una cosa en comú: un motor de combustible químic. Sí, el combustible de coets és una barreja especial de productes químics dissenyats per proporcionar la màxima empenta. La frase "químics" és important aquí. Les reaccions que donen energia al motor es basen en la redistribució dels enllaços entre àtoms.

Això limita fonamentalment les nostres accions! La gran majoria de la massa d'un àtom cau sobre el seu nucli - 99, 95%. Quan comença una reacció química, els electrons que giren al voltant dels àtoms es redistribueixen i solen alliberar com a energia al voltant del 0,0001% de la massa total dels àtoms que participen en la reacció, segons la famosa equació d'Einstein: E = mc2. Això vol dir que per cada quilogram de combustible que es carrega al coet, durant la reacció, rebeu una energia equivalent a aproximadament 1 mil·ligram.

Tanmateix, si s'utilitzen coets de combustible nuclear, la situació serà dràsticament diferent. En lloc de dependre dels canvis en la configuració dels electrons i de com els àtoms s'uneixen entre ells, podeu alliberar una quantitat relativament enorme d'energia influint en com els nuclis dels àtoms estan connectats entre si. Quan fissioneu un àtom d'urani bombardejant-lo amb neutrons, emet molta més energia que qualsevol reacció química. 1 quilogram d'urani-235 pot alliberar una quantitat d'energia equivalent a 911 mil·ligrams de massa, que és gairebé mil vegades més eficient que el combustible químic.

Podríem fer que els motors siguin encara més eficients si dominem la fusió nuclear. Per exemple, un sistema de fusió termonuclear controlada inercial, amb l'ajuda del qual seria possible sintetitzar hidrogen en heli, aquesta reacció en cadena es produeix al Sol. La síntesi d'1 quilogram de combustible d'hidrogen en heli convertirà 7,5 quilograms de massa en energia pura, que és gairebé 10 mil vegades més eficient que el combustible químic.

La idea és aconseguir la mateixa acceleració per a un coet durant un període de temps molt més llarg: centenars o fins i tot milers de vegades més que ara, cosa que els permetria desenvolupar-se centenars o milers de vegades més ràpid que ara els coets convencionals. Aquest mètode reduiria el temps de vol interestel·lar a centenars o fins i tot desenes d'anys. Aquesta és una tecnologia prometedora que podrem utilitzar el 2100, depenent del ritme i la direcció del desenvolupament de la ciència.

2). Un feix de làsers còsmics. Aquesta idea es troba al cor del projecte Breakthrough Starshot, que va guanyar protagonisme fa uns anys. Amb els anys, el concepte no ha perdut el seu atractiu. Mentre que un coet convencional porta combustible amb ell i el gasta en acceleració, la idea clau d'aquesta tecnologia és un feix de làsers potents que donaran a la nau espacial l'impuls necessari. En altres paraules, la font d'acceleració es desacoblarà de la mateixa nau.

Aquest concepte és alhora emocionant i revolucionari en molts aspectes. Les tecnologies làser s'estan desenvolupant amb èxit i s'estan tornant no només més potents, sinó també molt col·limades. Per tant, si creem un material semblant a una vela que reflecteixi un percentatge prou alt de llum làser, podem utilitzar un tir làser per fer que la nau espacial desenvolupi velocitats colossals. S'espera que la "nau estel·lar" que pesa ~ 1 gram assoleixi una velocitat del ~ 20% de la velocitat de la llum, la qual cosa li permetrà volar a l'estrella més propera, Pròxima Centauri, en només 22 anys.

Per descomptat, per a això haurem de crear un enorme feix de làsers (uns 100 km2), i això s'ha de fer a l'espai, tot i que això és més un problema de costos que de tecnologia o ciència. Tanmateix, hi ha una sèrie de reptes que cal superar per poder tirar endavant un projecte d'aquest tipus. Entre ells:

  • una vela sense suport girarà, es requereix algun tipus de mecanisme d'estabilització (encara no desenvolupat);
  • la impossibilitat de frenar quan s'arriba al punt de destinació, ja que no hi ha combustible a bord;
  • fins i tot si resulta escalar el dispositiu per transportar persones, una persona no podrà sobreviure amb una gran acceleració: una diferència significativa de velocitat en un curt període de temps.

Potser algun dia les tecnologies ens podran portar a les estrelles, però encara no hi ha un mètode reeixit perquè una persona arribi a una velocitat igual al ~ 20% de la velocitat de la llum.

3). Combustible antimatèria. Si encara volem portar combustible amb nosaltres, podem fer-lo el més eficient possible: es basarà en l'aniquilació de partícules i antipartícules. A diferència del combustible químic o nuclear, on només una fracció de la massa a bord es converteix en energia, l'aniquilació de partícules-antipartícules utilitza el 100% de la massa tant de partícules com d'antipartícules. La capacitat de convertir tot el combustible en energia d'impulsos és el nivell més alt d'eficiència del combustible.

Les dificultats sorgeixen en l'aplicació d'aquest mètode a la pràctica en tres direccions principals. Concretament:

  • creació d'antimatèria neutra estable;
  • la capacitat d'aïllar-lo de la matèria ordinària i controlar-lo amb precisió;
  • produir antimatèria en quantitats prou grans per al vol interestel·lar.

Afortunadament, els dos primers temes ja s'estan treballant.

A l'Organització Europea per a la Recerca Nuclear (CERN), on es troba el Gran Col·lisionador d'Hadrons, hi ha un enorme complex conegut com la "fàbrica d'antimatèria". Allà, sis equips independents de científics estan investigant les propietats de l'antimatèria. Prenen antiprotons i els frenen, forçant el positró a unir-s'hi. Així és com es creen els antiàtoms o antimatèria neutra.

Aïllen aquests antiàtoms en un recipient amb diferents camps elèctrics i magnètics que els mantenen al seu lloc, lluny de les parets d'un recipient fet de matèria. Ara, a mitjans de 2020, han aïllat i estable diversos antiàtoms amb èxit durant una hora alhora. Durant els propers anys, els científics seran capaços de controlar el moviment de l'antimatèria dins del camp gravitatori.

Aquesta tecnologia no estarà disponible per a nosaltres en un futur proper, però pot resultar que la nostra forma més ràpida de viatjar interestel·lar sigui un coet d'antimatèria.

4). Nau estel·lar sobre matèria fosca. Aquesta opció, sens dubte, es basa en el supòsit que qualsevol partícula responsable de la matèria fosca es comporta com un bosó i és la seva pròpia antipartícula. En teoria, la matèria fosca, que és la seva pròpia antipartícula, té una petita, però no nul·la, possibilitat d'aniquilar-se amb qualsevol altra partícula de matèria fosca que xoqui amb ella. Potencialment podem utilitzar l'energia alliberada com a resultat de la col·lisió.

Hi ha possibles proves d'això. Com a resultat de les observacions, s'ha establert que la Via Làctia i altres galàxies presenten un excés inexplicable de radiació gamma procedent dels seus centres, on la concentració d'energia fosca hauria de ser la més alta. Sempre hi ha la possibilitat que hi hagi una simple explicació astrofísica per a això, per exemple, els púlsars. Tanmateix, és possible que aquesta matèria fosca encara s'estigui aniquilant amb ella mateixa al centre de la galàxia i, per tant, ens doni una idea increïble: una nau estel·lar sobre matèria fosca.

L'avantatge d'aquest mètode és que la matèria fosca existeix literalment a tot arreu de la galàxia. Això vol dir que no hem de portar combustible amb nosaltres durant el viatge. En canvi, el reactor d'energia fosca només pot fer el següent:

  • agafa qualsevol matèria fosca que estigui a prop;
  • accelerar la seva aniquilació o permetre que s'aniquili de manera natural;
  • redirigeix l'energia rebuda per guanyar impuls en qualsevol direcció desitjada.

Un humà podria controlar la mida i la potència del reactor per aconseguir els resultats desitjats.

Sense la necessitat de portar combustible a bord, molts dels problemes dels viatges espacials impulsats per la propulsió desapareixeran. En canvi, podrem assolir el somni estimat de qualsevol viatge: acceleració constant il·limitada. Això ens donarà la capacitat més impensable: la capacitat d'arribar a qualsevol lloc de l'Univers durant una vida humana.

Si ens limitem a les tecnologies de coets existents, necessitarem almenys desenes de milers d'anys per viatjar des de la Terra fins al sistema estel·lar més proper. No obstant això, els avenços significatius en la tecnologia dels motors estan a prop i reduiran els temps de viatge a una vida humana. Si aconseguim dominar l'ús del combustible nuclear, els raigs làser còsmics, l'antimatèria o fins i tot la matèria fosca, complirem el nostre propi somni i es convertirem en una civilització espacial sense l'ús de tecnologies disruptives com les unitats warp.

Hi ha moltes maneres potencials de convertir idees basades en la ciència en tecnologies de motor de nova generació viables i reals. És molt possible que a finals de segle la nau espacial, que encara no s'ha inventat, ocupi el lloc de New Horizons, Pioneer i Voyager com els objectes creats per l'home més llunyans de la Terra. La ciència ja està preparada. Ens queda mirar més enllà de la nostra tecnologia actual i fer realitat aquest somni.

Recomanat: