Vaikuttaa siltä, että joka päivä löytyy uusi eksoplaneetta (tai tiistaina tutkijat löysivät kolme potentiaalisesti asuttavaa eksoplaneettaa, jotka kiertävät yhtä tähteä). Mutta on olemassa runsaasti esteitä, jotka meidän on poistettava, ennen kuin meillä on koskaan mahdollisuutta käydä heissä: massiiviset säteilyannokset, jotka mahdolliset astronautit absorboivat, mahdollinen vauriot, jotka tähtienvälinen pöly ja kaasu aiheuttavat alukselle liikkuminen erittäin suurilla nopeuksilla, ja se, että matkustaminen jopa lähimpään asuttavaan eksoplaneettiin kestää melkein 12 vuotta valon nopeudella kulkevassa avaruusaluksessa.
Suurin ongelma saattaa kuitenkin olla valtava määrä energiaa, jota tällainen vene tarvitsee. Kuinka polttat avaruusalusta matkalle, joka on yli 750 000 kertaa kauempana kuin maan ja auringon välinen etäisyys?
Perustuen nykyiseen tekniikkaamme tutkia avaruutta ja mahdollisia tulevia lähestymistapoja, tässä on piilotettu avaruusaluksen potkutavojen mahdolliset tavat.
Tavanomaisia raketteja, jotka polttavat nestemäistä tai kiinteää kemiallista polttoainetta, on käytetty tähän mennessä melkein kaikkiin avaruusmatkoihin. (Kuva NASA: n kautta) Perinteiset raketit: Ne luovat työntövoiman polttamalla kemiallista ponneainetta, joka on varastoitu sisälle, joko kiinteää tai nestemäistä polttoainetta. Tämän palamisen seurauksena vapautuva energia nostaa veneen maapallon painovoimakentästä avaruuteen.
Hyödyt: Rakettitekniikka on vakiintunutta ja ymmärrettyä, koska se juontaa juurensa muinaisesta Kiinasta ja sitä on käytetty avaruusajan alusta lähtien. Etäisyyden suhteen suurin tähänastinen saavutus on Voyager 1- avaruuskoettimen vieminen aurinkojärjestelmän ulkoreunaan, suunnilleen 18, 5 miljardin mailin päässä maasta.
Huonot puolet: Voyager 1: n ennustetaan loppuneen polttoainetta vuoden 2040 ympäri, mikä osoittaa kuinka rajoitetulla kantamalla perinteiset raketit ja potkurit voivat kuljettaa avaruusalusta. Lisäksi, vaikka voisimme sovittaa riittävän määrän rakettipolttoainetta avaruusalukseen kuljettamaan sen aina toiseen tähtiin, hämmentävä tosiasia on, että meillä ei todennäköisesti edes ole tarpeeksi polttoainetta koko planeetallamme tehdä niin. Rensselaerin ammattikorkeakoulun professori Brice Cassenti kertoi Wiredille, että veneen lähettäminen lähimpään tähtiin tavanomaisella raketilla vie paljon energiaa, joka ylittää koko maailman nykyisen tuotannon.
Ionimoottori, joka käytti NASAn Deep Space 1 -alusta. (Kuva NASA: n kautta) Ionimoottorit : Nämä toimivat jonkin verran kuin tavanomaiset raketit, paitsi että kemiallisen palamisen tuotteet karkottavat työntövoiman tuottamiseksi, ne ammuttavat sähköisesti varautuneiden atomien (ionien) virrat. Teknologiaa esiteltiin ensimmäisen kerran menestyksekkäästi NASA: n Deep Space 1 -operaatiossa 1998, jossa raketti lensi tiiviisti sekä asteroidin että komeetan yli kerätäkseen tietoja, ja sitä on sittemmin käytetty useiden muiden avaruusalusten kuljettamiseen, mukaan lukien meneillään oleva kääpiövierailukäynti. planeetta Ceres.
Hyödyt: Nämä moottorit tuottavat paljon vähemmän työntövoimaa ja alkunopeutta kuin perinteiset raketit - joten niitä ei voida käyttää pakoon maan ilmakehästä - mutta kun ne ovat perinteisten rakettien mukanaan avaruudessa, ne voivat toimia jatkuvasti paljon pidempään ajanjaksoihin (koska ne käyttävät tiheämpi polttoaine tehokkaammin), mikä antaa veneelle mahdollisuuden asteittain kasvaa nopeuteen ja ylittää tavanomaisella raketilla liikutetun nopeuden.
Miinukset: Vaikka nopeampi ja tehokkaampi kuin tavanomaiset raketit, ioni-aseman käyttäminen lähimpään tähtiin matkustamiseen vie silti erittäin paljon aikaa - joidenkin arvioiden mukaan vähintään 19 000 vuotta, mikä tarkoittaa, että jonnekin luokkaa 600 - 2700 ihmisten sukupolvia tarvitaan sen näkemiseksi. Jotkut ovat ehdottaneet, että ionimoottorit voisivat polttaa matkaa Marsiin, mutta tähtienvälinen tila on todennäköisesti mahdollisuuksien ulkopuolella.
1970-luvulla ehdotetun Daedalus-tähtilaivan renderointi, joka olisi käyttänyt ydinfuusioreaktioita ponneaineena. (Kuva Nick Stevensin kautta) Ydinraketit: Monet avaruustutkimuksen harrastajat ovat kannattaneet ydinreaktioilla toimivien rakettien käyttämistä tähtien välisen avaruuden laajojen etäisyyksien ajamiseen. Projekti Daedalus on teoreettinen brittiläinen projekti, jonka tavoitteena oli suunnitella miehittämätön koetin saavuttamaan Barnard's Star, 5, 9 -kevyt- vuosien päässä. Ydinraketit voitaisiin teoriassa saada ohjatuista ydinräjähdyksistä, joissa polttoaineena käytettäisiin ehkä puhdasta deuteriumia tai tritiumia.
Plussat: Laskelmat ovat osoittaneet, että tällä tavoin kulkeva vene voisi saavuttaa nopeuden, joka on yli 9000 mailia sekunnissa, kääntäen suunnilleen 130 vuoden matka-ajalle Alfa Centurai -kadulle, joka on aurinkoa lähimpänä oleva tähti - pidempi kuin ihmisen elinajan, mutta ehkä sisällä monen sukupolven tehtävän valtakunta. Se ei ole Millenium Falcon, joka saa Kesselin kulkemaan alle 12 parseessa, mutta se on jotain.
Miinukset: Yhdelle ydinvoimaloissa käytettävät raketit ovat tällä hetkellä täysin hypoteettisia. Lyhyellä aikavälillä ne todennäköisesti pysyvät sellaisina, koska minkä tahansa ydinlaitteen (riippumatta siitä, onko se tarkoitettu aseena tai ei) räjäyttäminen avaruudessa rikkoisi osittaista ydinkoekieltosopimusta, joka sallii tällaiset räjähdykset tarkalleen yhdessä paikassa : maanalainen. Vaikka laki sallii, ydinlaitteen laukaisemisesta avaruuteen tavanomaisen raketin yläpuolella on valtavia turvallisuusongelmia: Odottamaton virhe voi aiheuttaa radioaktiivisten aineiden sateen ympäri planeettaa.
Sunjammerin, joka on koskaan rakennettu suurin aurinkopurje, odotetaan laskevan markkinoille syksyllä 2014. (Kuva L'Garde / NASA) Auringon purjeet: Verrattuna kaikkiin muihin luettelossa mainittuihin tekniikoihin, ne toimivat melko erilaisella periaatteella: Sen sijaan, että ajaa veneet polttamalla polttoainetta tai luoda muunlaista palamista, aurinko purjeet vetävät ajoneuvon hyödyntämällä varautuneiden hiukkasten energiaa. poistuu auringosta osana aurinkotuulta. Ensimmäinen onnistunut demonstraatio tällaiselle tekniikalle oli vuonna 2010 lanseerattu Japanin IKAROS-avaruusalus, joka matkusti kohti Venusta ja kulkee nyt kohti aurinkoa. NASA: n seitsemän kertaa suurempi Sunjammer aikoo lentää vuonna 2014.
Hyödyt: Koska heidän ei tarvitse kuljettaa asetettua määrää polttoainetta - sen sijaan, että käytetään aurinkovoimaa, aivan kuten purjevene valjastaa tuulen energiaa, auringon purjeavusteinen avaruusalus voi risteillä enemmän tai vähemmän loputtomiin.
Miinukset: Nämä kulkevat paljon hitaammin kuin rakettikäyttöiset käsityöt. Mutta tärkeämpi tähtienvälisissä tehtävissä - ne vaativat auringosta tai toisesta tähdestä emittoidun energian kulkemista ollenkaan, mikä tekee mahdottomaksi kulkea valtavia tiloja Auringon aurinkotuulimme ja toisen tähtijärjestelmän välillä. Auringon purjeet voitaisiin mahdollisesti sisällyttää veneeseen muiden keinojen avulla itse, mutta niihin ei voida luottaa yksinään tähtienväliseen matkaan.
Taiteilijan käsitys teoreettisesta antimateriaalien rakettisuunnittelusta. (Kuva NASA: n kautta) Antimateriaaliraketit: Tämä ehdotettu tekniikka käyttäisi aineen ja antimaterian tuhoamisreaktion tuotteita (joko gammasäteitä tai voimakkaasti varautuneita alaatomisia hiukkasia, joita kutsutaan pioneiksi) veneen kuljettamiseen avaruuden läpi.
Hyödyt: Antimateriaalin käyttäminen raketin käyttämiseen olisi teoreettisesti tehokkain mahdollinen polttoaine, koska melkein kaikki aineen ja antimaterian massa muuttuu energiaksi, kun ne tuhoavat toisiaan. Teoriassa, jos pystyisimme selvittämään yksityiskohdat ja tuottamaan tarpeeksi antimateriaalia, voisimme rakentaa avaruusaluksen, joka kulkee melkein yhtä nopeasti kuin valon nopeus - suurimman mahdollisen nopeuden mihin tahansa esineeseen.
Miinukset: Meillä ei ole vielä tapaa tuottaa tarpeeksi antimateriaa avaruusmatkalle - arvioiden mukaan kuukauden mittainen matka Marsiin vaatisi noin 10 grammaa antimateriaa. Tähän mennessä olemme pystyneet luomaan vain pienen määrän antimaterian atomeja, ja näin toimiminen on kuluttanut suuren määrän polttoainetta, mikä tekee myös ideasta antimateria-rakettista kohtuuttoman kallista. Tämän antimateriaalin säilyttäminen on toinen kysymys: Ehdotettuihin suunnitelmiin sisältyy jäädytettyjen antivetypellettien käyttö, mutta myös nämä ovat kaukana.
Ramjetin renderointi, joka kerää vetyä avaruudesta sen kuljetettaessa polttoaineeksi. (Kuva NASA: n kautta) Lisää spekulatiivisia tekniikoita: Tutkijat ovat ehdottaneet kaikenlaisia radikaaleja, ei-rakettipohjaisia tekniikoita tähtienväliseen matkustamiseen. Näihin kuuluvat veneet, jotka kerättävät vetyä avaruudesta, kun ne kulkevat ydinfuusioreaktioon, valonsäteet tai magneettikentät, jotka on otettu omasta aurinkokunnasta kaukaisessa avaruusaluksessa, joka purje valjastetaan, ja mustan käyttö reikiä tai teoreettisia madonreikiä matkustaakseen valon nopeutta nopeammin ja tekemällä tähtienvälisen matkan mahdolliseksi yhden ihmisen elinaikana.
Kaikki nämä ovat erittäin kaukana toteutuksesta. Mutta jos teemme sen koskaan toiselle tähtijärjestelmälle (varmasti iso), ottaen huomioon ongelmat useimmissa nykyisissä ja lähitulevaisuuden tekniikoissa, se voi todellakin olla yksi näistä taivaalla olevista piiravoista ideoita, jotka kantavat meitä siellä - ja mahdollistavat sen, että voimme vierailla asuttavalla eksoplaneetalla.
