Lekki rok i skale kosmiczne. Jaką odległość między nami a supernovą można uznać za bezpieczne? Na obrzeżach wszechświata

Proxima Centaurus.

Oto klasyczna frustracja. Zapytaj przyjaciół, " Co jest najbliższe?"A potem zobacz, jak się wymieniają najbliższe gwiazdy.. Może Syriusz? Alpha coś tam? Bethelgei? Odpowiedź jest oczywista - to; Masywna piłka plazmowa, znajduje się około 150 milionów kilometrów od ziemi. Wyjaśnijmy pytanie. Co gwiazda jest najbliższa słońcu?

Najbliższa Gwiazda

Prawdopodobnie słyszałeś, że trzecia gwiazda jasność na niebie w odległości zaledwie 4,37 lat świetlnych od. Ale Alpha Centauri. Nie pojedyncza gwiazda, jest to system trzech gwiazd. Po pierwsze, podwójna gwiazda (gwiazda binarna) ze wspólnym centrum grawitacyjnym i okresem orbitalnym 80 lat. Alpha Centauro, ale tylko trochę masywny i jaśniejszy niż słońce, a Alpha Centaurus B nieco mniej niż słońce. Również w tym systemie znajduje się trzeci komponent, matowy czerwony krasnolud Proxima Centauri (Centauri Proxima).

Proxima Centaurus. - To jest to najbliższa gwiazda naszego słońcaZnajduje się w odległości 4,24 lat świetlnych.

Proxima Centaurus.

Wiele Gwiaździsty System. Alpha Centauri. Znajduje się w konstelacji Centaur, który jest widoczny tylko na półkuli południowej. Niestety, nawet jeśli zobaczysz ten system, nie będziesz mógł zobaczyć Proxyma Centaurus.. Ta gwiazda jest tak nudna, którą potrzebujesz potężnego teleskopu, aby go zobaczyć.

Dowiedzmy skalę, jak daleko Proxima Centaurus. od nas. Myśleć o. Porusza się z prędkością prawie 60 000 km / h, najszybciej. On pokonał tę ścieżkę w 2015 r. Przez 9 lat. Podróżowanie przy takiej prędkości, aby dostać się do Proxima centaurs., "Nowe horyzonty" będzie wymagać 78 000 lat świetlnych.

Proxima Centauro to najbliższa gwiazda Za 32 000 lat świetlnych, a to będzie prowadzić rekord kolejny 33 000 lat. Dołoższe podejście do Słońca w około 26700 roku, kiedy odległość od tej gwiazdy na ziemię będzie tylko 3,11 latami świetlnymi. Przez 33 000 lat najbliższa gwiazda będzie Ross 248..

A co z półkuli północnej?

Dla nas, którzy mieszkają na półkuli północnej, najbliższa widoczna gwiazda jest Gwiazda Barnard., jeszcze jeden czerwony krasnolud w konstelacji wężem (Ophiuchus). Niestety, jak Centaurus Proxima, gwiazda Barnard jest zbyt nudna, aby zobaczyć go gołym okiem.

Gwiazda Barnard.

Najbliższa Gwiazdaktóre widać, że nieuzbrojone oko na półkuli północnej jest Syriusz (Alpha Big PSA). Syriusz ma dwukrotnie większy słońce i masą i najjaśniejszą gwiazdą na niebie. Znajduje się 8.6 lat świetlnych od nas w konstelacji dużej PSA (Canis Major) - jest to najsłynniejsza gwiazda ścigana Orion na nocnym niebie w zimie.

Jak astronomowie mieli odległość do gwiazd?

Używają metody nazywanej. Zróbmy mały eksperyment. Trzymaj jedną rękę wydłużoną długością i umieść palec, aby znajdował się w pobliżu niektóre odległe obiekt. Teraz, na przemian, otwórz i zamykaj każde oko. Należy pamiętać, że palec skacze tam iz powrotem, gdy wyglądasz innymi oczami. Jest to metoda pararlax.

Paralaksa.

Aby zmierzyć odległość do gwiazd, możesz zmierzyć kąt do gwiazdy w stosunku do, gdy ziemia znajduje się po jednej stronie orbity, powiedzmy latem, a potem po 6 miesiącach, gdy ziemia poruszy się po przeciwnej stronie Orbit, a następnie zmierzyć kąt do gwiazdy w porównaniu do tego, co - piękny pilot. Jeśli gwiazda jest blisko nas, ten kąt można zmierzyć i obliczyć.

Możesz naprawdę zmierzyć odległość w ten sposób najbliższe gwiazdy.Ale ta metoda działa tylko do 100 000 lat świetlnych.

20 najbliższych gwiazd

Oto lista 20 najbliższych gwiazd i ich odległości w latach świetlnych. Niektóre z nich mają kilka gwiazd, ale są częścią tego samego systemu.

Według NASA, w promieniu 17 lat świetlnych od słońca jest 45 gwiazdek. W Istnieje ponad 200 miliardów gwiazd. Niektóre z nich są tak nudne, że są prawie niemożliwe do wykrycia. Być może z nowymi technologiami naukowcy znajdą gwiazdy jeszcze bliżej nas.

Nazwa czytasz artykuły "Najbliższa gwiazda na słońce".

W dniu 22 lutego 2017 r. NASA poinformowała, że \u200b\u200b7 egzoplanety znaleziono w pojedynczej Star Trappist-1. Trzy z nich znajdują się w zakresie odległości od gwiazdy, w której planeta może mieć płynną wodę, a woda jest kluczowym warunkiem życia. Dokonany jest również, że system tego gwiazdy znajduje się w odległości 40 lat świetlnych od ziemi.

Ten komunikat zrobił dużo hałasu w mediach, ktoś nawet wydawał się, że ludzkość była w krok od budowy nowych osiedli z nowej gwiazdy, ale nie jest. Ale 40 lat świetlnych jest dużo, to dużo, to jest zbyt wiele kilometrów, czyli, to jest potwornie ogromna odległość!

Od przebiegu fizyki, trzecia prędkość kosmiczna jest znana - jest taka prędkość, że ciało powinno mieć ciało na powierzchni Ziemi wykraczającej poza układ słoneczny. Wartość tej prędkości wynosi 16,65 km / s. Konwencjonalne statki przestrzeni orbitalnej zaczynają się z prędkością 7,9 km / s i obracają się po ziemi. Zasadniczo prędkość 16-20 km / s jest dość przystępna w nowoczesnych technologiach ziemi, ale nie więcej!

Ludzkość jeszcze nie nauczyła się przyspieszyć kosmicznych statków szybciej niż 20 km / s.

Oblicz, ile lat potrzebujesz lata starrel z prędkością 20 km / s, aby przezwyciężyć 40 lat świetlnych i dotrzeć do Star Trappist-1.
Jeden rok światłu jest odległością, która przechodzi wiązkę światła w próżni, a prędkość światła wynosi około 300 tys. Km / s.

Statek kosmiczny wykonany przez ręce ludzi leci z prędkością 20 km / s, czyli 15 000 razy wolniejsza prędkość światła. 40 lat świetlnych, taki statek przezwycięży czas równy 40 * 15000 \u003d 600000 lat!

Statek Ziemi (na nowoczesnym poziomie technologii) jest napięta do Star Trappist-1 przez około 600 tysięcy lat! Rozsądny człowiek istnieje na ziemi (według naukowców) tylko 35-40 tysięcy lat i jest aż 600 tysięcy lat!

W niedalekiej przyszłości technologia nie pozwoli osobie dotrzeć do Star Trappist-1. Nawet obiecujący silnik (joniczny, foton, kosmiczne żagle itp), które nie są w rzeczywistości Ziemi, szacuje się, że mogą rozpraszać statek do prędkości 10 000 km / s, a tym samym czas lotu na Tappist- 1 system zostanie zmniejszony do 120 lat. Jest już mniej lub bardziej akceptowalny czas na latanie za pomocą anabiozy lub przez kilka pokoleń imigrantów, ale dziś wszystkie te silniki są fantazją.

Nawet najbliższe gwiazdy są nadal zbyt daleko od ludzi, zbyt daleko, nie wspominając o gwiazdach naszej galaktyki lub innych galaktyk.

Średnica naszej Drogi Mlecznej w Galaxy wynosi około 100 tysięcy lat świetlnych, czyli drogę z końca do końca na nowoczesny statek Ziemi wyniesie 1,5 miliarda lat! Nauka zakłada, że \u200b\u200bnasza ziemia ma 4,5 miliarda lat, a życie multileaver wynosi około 2 miliardów lat. Odległość do najbliższej galaktyk - Andromeda Mgławica - 2,5 miliona lat świetlnych od ziemi - jakie potworne odległości!

Jak widać z wszystkich żyjących ludzi, nikt nigdy nie zatrzyma stopy na ziemię planety z innej gwiazdy.

Ze względu na roczny ruch ziemi w orbicie, bliskie gwiazdy poruszają się trochę w stosunku do odległych "stałych" gwiazd. Na rok, taka gwiazda opisuje małą elipsę w sferze niebiańskiej, których wymiary są dalej niż gwiazda dalej. W środku kątowym duża pół-osi tej elipsy jest w przybliżeniu równa wielkości maksymalnego kąta, który jest widoczny do 1 a. e. (duża część orbity ziemi), prostopadle do kierunku na gwiazdę. Ten kąt (), zwany rocznie lub trygonometryczną starą paralaksy równą połowie jego widocznego przemieszczenia na rok, służy do pomiaru odległości do niego na podstawie stosunków trygonometrycznych między bokami a kątami trójkąta ZSA, w Który kąt i baza jest znana - duża część orbity ziemi (patrz. Rys. 1).

Rysunek 1. Określenie odległości do gwiazdy przez Paralaksa (A - Star, Z - Ziemia, C - Sun).

Dystans r. Do gwiazdy określonej przez jego trygonometryczną paralaksę, jest równe:

r. \u003d 206265 "" / (a. E.),

gdzie paralaksa jest wyrażona w kątowych sekundach.

Dla wygody określenia odległości do gwiazd z paralaksami w astronomii, specjalna jednostka długości jest używana w astronomii (PS). Gwiazda w odległości 1 ps ma pararlax równy 1 ". Zgodnie z powyższym wzorem 1 PS \u003d 206265 a. e. \u003d 3,086 · 10 18 cm.

Wraz z parsecom stosuje się kolejną specjalną jednostkę odległości - rok światła (tj. Odległość, że światło przechodzi w ciągu 1 roku), wynosi 0,307 PS lub 9,46 · 10 17 cm.

Najbliższa gwiazda do Układu Słonecznego - Czerwony Krasnolud X. Wielkości Star Centaurów Proxima Centaurs - ma Pararlax 0,762, tj. Odległość do niego wynosi 1,31 PS (4,3 lat świetlnych).

Niższy limit do pomiaru paralaksówek trygonometrycznych ~ 0,01 "", Dlatego, z ich pomocą, można zmierzyć odległości, które nie przekraczają 100 ps ze względnym błędem w wysokości 50%. (Z odległościami do 20 ps, \u200b\u200bbłąd względny nie przekracza 10%.) Za pomocą tej metody określone są zakresy do około 6000 gwiazd. Odległości do bardziej odległych gwiazd w astronomii są określane głównie metodą fotometryczną.

Tabela 1. Dwadzieścia najbliższych gwiazd.

Gwiazdy są najczęstszym rodzajem ciał niebieskich we wszechświecie. Gwiazdy do szóstej wartości gwiazdek Istnieje około 6000, do 11. wielkość gwiazdy około miliona, a do 21-gwiazdkowej wielkości ich na całym niebie około 2 mld.

Wszystkie z nich, takie jak słońce, są gorące samodzielne kulki gazowe, w głębi, których wyróżnia się ogromna energia. Jednak gwiazdy nawet w najsilniejszych teleskopach są widoczne jako świecące punkty, ponieważ są one bardzo daleko od nas.

1. Jednoletnia paralaksa i odległości do gwiazd

Promień Ziemi okazuje się zbyt mały, aby służyć jako podstawa do pomiaru przesunięcia gwiazd paralaktycznych i określenie odległości do nich. W czasach Kopernika było jasne, że jeśli ziemia naprawdę się zmienia po słońcu, to widoczne pozycje gwiazd na niebie powinny zmienić. Przez sześć miesięcy ziemia przesuwa się do średnicy orbity. Wskazówki dotyczące gwiazdy z przeciwległych punktów tej orbity powinny się różnić. Innymi słowy, gwiazdy powinny być zauważalne do rocznego pararaksu (rys. 72).

Codzienna paralax gwiazdy ρ wywołuje kąt, pod którym od gwiazdy można zobaczyć dużą część orbity ziemi (równej 1 lub. E.), jeśli jest prostopadle do wiązki widzenia.

Im większa odległość D do gwiazdy, tym mniej jej paralaksy. Przemieszczenie paralaktu położenia gwiazdkowego na niebie w ciągu roku występuje na małej elipsie lub okręgu, jeśli gwiazda znajduje się w biegunach ekliptycznych (patrz rys. 72).

Copernicus próbował, ale nie mógł wykryć gwiazd Pararlax. Prawidłowo twierdził, że gwiazdy były zbyt daleko od ziemi, tak aby urządzenia były istniały, a następnie mogły zauważyć ich paralakt przemieszczenia.

Po raz pierwszy wiarygodny pomiar jednorocznej paralaksy, gwiazdy VEKs udało się wdrożyć w 1837 r. Rosyjski akademicki V. Ya. Struve. Prawie jednocześnie z nim w innych krajach, paralaksy zostały zidentyfikowane przez dwie gwiazdy, z których jedna była ośrodka α. Ta gwiazda, która w ZSRR nie jest widoczna, okazała się najbliżej nas, jego roczna paralaksa ρ \u003d 0,75. "Pod takią kątem gołym okiem jest widoczny z grubością 1 mm z odległości 280 m. Nic dziwnego, że tak długo nie widział gwiazdy tak długich małych przemieszczeń kątowych.

Odległość do Gwiazdy gdzie jest dużą półką ziemskiej orbity. W małych kątach jeśli p jest wyrażone w sekundach łuku. Następnie, przyjmując a \u003d 1 a. e. Dostaję:

Odległość do najbliższej gwiazdy α Centaurus d \u003d 206 265 ": 0,75" \u003d 270 000 a. mi. Światło przechodzi tę odległość w ciągu 4 lat, podczas gdy od słońca na ziemię idzie tylko 8 minut, a około 1 s od księżyca.

Odległość, że światła przechodzi przez cały rok, nazywa się rokiem świetnym. Urządzenie jest używane do pomiaru odległości wraz z Parcuber (PC).

Parsek jest odległością, z której duża część orbity Ziemi, prostopadle do widzenia widzenia, jest widoczna pod kątem 1 ".

Odległość w parsecesie jest równa odwrotnej wartości jednorocznej paralaksy, wyrażonej w drugim łuku. Na przykład odległość do Star Centaurion wynosi 0,75 "(3/4") lub 4/3 komputera.

1 parsec \u003d 3,26 lat świetlny \u003d 206 265 a. e. \u003d 3 * 10 13 km.

Obecnie pomiar jednorocznej paralaksy jest głównym sposobem na określenie odległości do gwiazd. Pararaksy są mierzone dla bardzo wielu gwiazd.

Pomiar jednorocznej paralaksy można niezawodnie ustawić odległość do gwiazd, które są 100 sztuk lub 300 lat świetlnych.

Dlaczego nie może dokładnie zmierzyć rocznej paralaksy niż odległych gwiazd?

Odległość do bardziej odległych gwiazd jest obecnie określona przez inne metody (patrz §25.1).

2. Widoczna i absolutna wartość gwiezdna

Jasność gwiazd. Po tym, jak astronomowie miały okazję określić odległości do gwiazd, stwierdzono, że gwiazdy różnią się od widocznej jasności nie tylko ze względu na różnicę w odległości do nich, ale ze względu na różnicę w ich lampy.

Luministość gwiazdy L nazywana jest siłą promieniowania energii światła w porównaniu z siłą promieniowania słońca.

Jeśli dwie gwiazdki mają tę samą jasność, gwiazda, która jest dalej od nas ma mniejszą widoczną jasność. Można porównać gwiazdy gwiazdowe gwiazdy tylko wtedy, gdy obliczysz ich widoczną jasność (wartość gwiezdna) dla tej samej standardowej odległości. W takiej odległości w astronomii rozważa się 10 szt.

Widoczna wartość gwiezdna, którą gwiazda miała, gdyby pochodzi od nas w standardowej odległości D 0 \u003d 10 PC, była nazwa absolutnej wielkości gwiazdy M.

Rozważmy stosunek ilościowy widocznych i absolutnych wielkości gwiazdy w dobrze znanej odległości D (lub jego paralaksy P). Przypomnijmy najpierw, że różnica w 5 gwiazdek odpowiada różnicy jasności dokładnie 100 razy. W związku z tym różnica widocznych wartości gwiezdnych dwóch źródeł jest równa jednej, gdy jeden z nich jest jaśniejszy niż inny dokładnie (wartość ta jest w przybliżeniu równa 2.512). Im się jaśniejszy niż źródło, pozorna wartość gwiezdna jest uważana za mniej. Ogólnie rzecz biorąc, stosunek widocznej jasności dwóch gwiazdek I 1: I 2 wiąże się z różnicą między ich widocznymi wielorankami Gwiezdnymi M 1 i M2 przez prosty stosunek:

Niech M będzie widoczną wielkością gwiazdy gwiazdy w odległości D. Jeśli zaobserwowano go z odległości D 0 \u003d 10 PC, jego widoczna wartość gwiazdy M 0 z definicji byłaby równa absolutnej wielkości gwiazdy M. wtedy jego oczywiste Jasność zmieniłaby się

Jednocześnie wiadomo, że pozorna jasność gwiazdy zmienia odwrotnie proporcjonalna do kwadratu do niej odległości. w związku z tym

(2)

W związku z tym,

(3)

Logaritming to wyrażenie, znajdź:

(4)

gdzie p jest wyrażone w sekundach łuku.

Formuły te dają absolutną wartość gwiezdną m zgodnie z znanym widoczna wielkość gwiazdym w rzeczywistości do gwiazdy D. Nasze słońce z odległości 10 szt. Spojrzałoby w przybliżeniu jako gwiazda 5-ty widzialnej wielkości gwiazdy, tj. Na słońce M ≈5.

Znając absolutną wielkość gwiazdy gwiazdy, łatwo jest obliczyć jasność L. Uciekając jasność Słońca L \u003d 1, poprzez definicję jasności, można to zapisać

Wartości M i L w różnych jednostkach wyrażają moc promieniowania gwiazdowego.

Gwiazdy naukowe pokazują, że mogą się różnić w dziesiątkach miliardów razy. W wartościach gwiezdnych rozróżnienie osiąga 26 jednostek.

Wartości bezwzględnegwiazdy bardzo wysokiej jasności są negatywne i osiągnęły M \u003d -9. Takie gwiazdy nazywane są gigantami i supergiantami. Promieniowanie Głotnej Ryby Gwiazdowej jest potężniejsze niż promieniowanie naszych słońca 500 000 razy, jego jasność L \u003d 500 000, najmniejsza moc promieniowania ma krasnoludów z M \u003d + 17 (L \u003d 0,000013).

Aby zrozumieć przyczyny znaczących różnic w świetlistości gwiazd, konieczne jest rozważenie innych cech, które można określić na podstawie analizy promieniowania.

3. Kolor, widma i temperatury

Podczas obserwacji zwróciłeś uwagę na fakt, że gwiazdy mają inny kolor, najjaśniejszy z nich. Kolor ogrzewanego korpusu, w tym gwiazd, zależy od jego temperatury. Umożliwia to określenie temperatury rozkładu energetycznego w ich ciągłym widmie.

Kolor i zakres gwiazd są związane z ich temperaturą. W stosunkowo zimnych gwiazdach promieniowanie w regionie czerwonego widma, dlatego mają czerwonawy kolor. Temperatura czerwonych gwiazd niska. Rośnie konsekwentnie, gdy poruszając się z czerwonych gwiazd na pomarańczowy, a następnie na żółty, żółtawy, biały i niebieskawy. Spectra gwiazd są niezwykle różnorodne. Są podzielone na zajęcia, oznaczone literami łacińskimi i cyframi (patrz tylne wymuszone). W widma zimnych czerwonych gwiazdek klasa mw temperaturze około 3000 K pasma absorpcyjne najprostszych cząsteczek okrzemkowych są widoczne, najczęściej tlenek tytanu. W widma innych czerwonych gwiazd zdominowanych jest tlenki węgla lub cyrkonu. Czerwone gwiazdy pierwszego rozmiaru klasy M - Antares., Bethelguse..

W widma żółtych gwiazd klasy gDo którego słońce (z temperaturą 6000 K na powierzchni należy), dominują cienkie metalowe linie: żelazo, wapń, sód, itp gwiazda typu słońca wzdłuż widma, kolor i temperatura jest jasną kaplicą w konstelacji erekcja.

W widmach białych gwiazdek klasa aPodobnie jak Syriusz, Vega i Denget, najbardziej silna linia wodoru. Istnieje wiele słabych linii zjonizowanych metali. Temperatura tych gwiazd wynosi około 10 000 K.

W widma najgorętszych, niebieskawe gwiazdyo temperaturze około 30 000 K widoczna linia neutralnego i jonizowanego helu.

Temperatury większości gwiazd znajdują się w zakresie od 3000 do 30 000 K. kilka temperatur około 100 000 K.

W ten sposób widma gwiazd jest bardzo różny od siebie i możliwe jest określenie składu chemicznego i temperatury atmosfery gwiazd. Badanie widm wykazało, że wodór i hel są dominujący w atmosferze wszystkich gwiazd.

Różnice w widmach Star są wyjaśnione nie tak wiele różnych składu chemicznego, jak wiele różnicy w temperaturze i innych warunkach fizycznych w atmosferze gwiazd. W wysokich temperaturach cząsteczki są zniszczone do atomów. Dzięki jeszcze większej temperaturze, mniej wytrzymałe atomy są zniszczone, zamieniają się w jony, przegrywając elektrony. Kwitalizowane atomy wielu elementów chemicznych, a także neutralnych atomów, emitują i pochłaniają energię pewnych długości fal. Porównując intensywność linii absorpcyjnych atomów i jonów tego samego elementu chemicznego, ich względna ilość jest określana teoretycznie. Jest to funkcja temperatury. Tak więc, na ciemnych liniach widmowych gwiazd można określić temperaturę ich atmosfer.

Gwiazdy tej samej temperatury i koloru, ale widma różnicy jasności są na ogół tak samo, jednak widać w względnych intensywności niektórych linii. Wynika to z faktu, że w tej samej temperaturze ciśnienie w ich atmosferze jest inna. Na przykład, w atmosferze gigantów, ciśnienie jest mniejsze, są szybkie. Jeśli wyrażasz tę zależność graficznie, a następnie na intensywności linii można znaleźć wartość bezwzględną gwiazdy, a następnie wzorem (4) określ odległość do niego.

Przykład rozwiązania problemu

Zadanie. Jaka jest świetlistość gwiazdy ζ Scorpion, jeśli jest widoczna wartość gwiezdna 3, a odległość do IT 7500 SV. lat?

Ćwiczenie 20.

1. Ile razy jest jaśniejszy niż Aldebaran? Słońce jaśniejsze niż Syriusz?

2. Jedna gwiazda jaśniejsza niż kolejne 16 razy. Jaka jest różnica między wielkościami gwiazdy?

3. Pararlax VEGUE 0.11 ". Jak długo od niego światło idzie do ziemi?

4. Ile lat należy latać w kierunku konstelacji Lyra z prędkością 30 km / s, dzięki czemu Vega jest dwa razy blisko?

5. Ile razy gwiazda wynosi 3,4 wielkość gwiazdy słabsza niż Sirius o widocznej wartości gwiezdnej -1.6? Jakie są wartości bezwzględne tych gwiazd, jeśli odległość do obu 3 szt?

6. Nazwij kolor każdej z aplikacji do aplikacji IV przez ich klasę widmową.

W pewnym momencie życia każdy z nas zadał pytanie: Jak długo lecą do gwiazd? Czy można przeprowadzić taki lot na jedno życie ludzkie, czy takie loty mogą stać się normą codziennego życia? To złożone pytanie jest dużo odpowiedzi, w zależności od tego, kto pyta. Niektóre proste, inne są trudniejsze. Aby znaleźć kompleksową odpowiedź, musisz za dużo brać pod uwagę.

Niestety, nie ma prawdziwych szacunków, które pomogłyby znaleźć taką odpowiedź, nie istnieje, a entuzjasty futurologów i interstellar. Lubimy to, czy nie, kosmos jest bardzo duży (i kompleks), a nasze technologie są nadal ograniczone. Ale jeśli kiedykolwiek zdecydujemy się opuścić "Native Nest", będziemy mieli kilka sposobów, aby dostać się do najbliższego systemu gwiazd w naszej galaktyce.

Najbliższa gwiazda naszej ziemi jest słońce, dość "średnia" gwiazda według schematu Herzshprung - Russell. Oznacza to, że gwiazda jest bardzo stabilna i zapewnia wystarczające światło słoneczne, aby życie rozwija się na naszej planecie. Wiemy, że inne planety obracają się wokół gwiazd obok naszego układu słonecznego, a wiele z tych gwiazd jest podobnych do naszego.

W przyszłości, jeśli ludzkość chce opuścić system słoneczny, będziemy mieli ogromny wybór gwiazd, do których możemy zdobyć, a wielu z nich może mieć korzystne warunki do życia. Ale gdzie pójdziemy i ile czasu bierzemy tam drogę? Nie zapominaj, że wszystko to tylko spekulacje i obecnie nie ma zabytków transportu międzygregularnego. Cóż, jak powiedział Gagarin, poszedł!

Podejdź do gwiazd
Jak wspomniano, najbliższa gwiazda naszego układu Słonecznego jest proxim staraczenia, dlatego ma świetny punkt, aby rozpocząć planowanie misji międzygwiezdnej. Będąc częścią potrójnego systemu Alpha Centaur, Proksima znajduje się w ciągu 4,24 lat świetlnych (1,3 parses) z ziemi. Alpha Centauro jest w rzeczywistości najjaśniejszą gwiazdą trzech w systemie, część bliskiego systemu binarnego w 4,37 lat świetlnych od Ziemi - mając na uwadze, że proxima Centaur (najbardziej nudny z trzech) jest izolowanym czerwonym krasnoludem 0,13 lata światła od podwójnego systemu.

I chociaż rozmowy o transplingach międzygwieńczych wpisują myśli o wszelkiego rodzaju podróżach "szybszej szybkości świetlnej" (BSS), od prędkości osnowy, od prędkości osnowy i robaki po podprzestrzeni silniki, takie teorie lub niezwykle fikcyjne (jak silnik Alcubierre) lub istniejących tylko w nauce fikcja. Każda misja w głębokiej przestrzeni rozciąga się na pokolenia osób.

Jeśli więc zaczniesz od jednej z najwolniejszych form podróży kosmosu, ile czasu zajmie się dostać się do cen Proxima?

Nowoczesne metody

Kwestia szacowania czasu trwania ruchu w przestrzeni jest znacznie prostsza, jeśli istnieją istniejące technologie i ciała w nim w naszym układzie słonecznym. Na przykład, korzystając z technologii wykorzystywanej przez misję "Nowej Horizonta", 16 silników na monotofelu Hydrazyny, można dotrzeć do Księżyca w ciągu zaledwie 8 godzin i 35 minut.

Istnieje również misja Smart-1 Europejska Agencja Kosmiczna, która przeniósł się do księżyca za pomocą przyczepności jonowej. Dzięki tej rewolucyjnej technologii opcja, której sonda kosmiczna Dawn również wykorzystywała również Vesta, misja Smart-1 wziął rok, miesiąc i dwa tygodnie, aby dostać się do księżyca.

Od szybkiego rakiety statku kosmicznego do ekonomicznego silnika jonowego, mamy kilka opcji do poruszania się na przestrzeni lokalnej - plus można użyć Jupitera lub Saturna jako ogromny slingshot. Niemniej jednak, jeśli planujemy wyjść trochę od hotelu, będziemy musieli zwiększyć moc technologii i nauczyć się nowych możliwości.

Kiedy rozmawiamy o możliwych metodach, mówimy o tych z udziałem istniejących technologii lub o tych, które jeszcze nie istnieją, ale które są technicznie wykonalne. Niektóre z nich, które zobaczysz, są testowane według czasu i potwierdzone, podczas gdy inne pozostają dane. Krótko, reprezentują możliwe, ale bardzo kosztowne tempo i scenariusz finansowy podróżować nawet do najbliższej gwiazdy.

Ruch Ion.

Teraz najwolniejszą i najbardziej ekonomiczną formą silnika jest silnik jonowy. Kilka dekad temu ruch jonowy był uważany za przedmiot science fiction. Ale w ostatnich latach technologia wsparcia technologiczna przeniosła się z teorii do praktyki i dość sukces. Misją Smart-1 Europejskiej Agencji Kosmicznej jest przykładem pomyślnie przeprowadzonego misji na Księżycu przez 13 miesięcy ruchu spiralnego z ziemi.

Smart-1 używane jonowe silniki na energię słoneczną, w której energia elektryczna została zebrana przez baterie słoneczne i była używana do zasilania silników efektów hali. Aby dostarczyć Smart-1 do Księżyca, zajęło to tylko 82 kilogramów paliwa ksenonowego. 1 kilogram paliwa ksenonowego zapewnia Delta-V w 45 m / s. Jest to niezwykle skuteczna forma ruchu, ale nie najszybsza.

Jedną z pierwszych misji używanych przez technologię silnika jonowego była głęboka przestrzeń 1 misja do komety Borrelli w 1998 roku. DS1 użył również silnika ksenonowego jonowego i spędził 81,5 kg paliwa. Przez 20 miesięcy trakcja DS1 rozwinęła prędkość 56 000 km / h w czasie komoty.

Silniki jonowe są bardziej ekonomiczne niż technologie rakietowe, ponieważ ich pchnięcie na jednostkową masę paliwa rakietowego (specyficznego impulsu) jest znacznie wyższa. Ale silniki jonowe potrzebują dużo czasu, aby rozwiać statek kosmiczny do znacznych prędkości, a maksymalna prędkość zależy od wspornika paliwa i objętości wytwarzania energii elektrycznej.

Dlatego, jeśli używasz ruchu jonowego w misji do zbliżenia ośrodki, silniki muszą mieć silne źródło energii (energii jądrowej) i dużych rezerw paliwowych (choć mniej niż zwykłe rakiety). Ale jeśli odpychasz od założenia, że \u200b\u200b81,5 kg paliwa ksenonowego jest tłumaczone na 56 000 km / h (a nie będzie żadnych innych form ruchu), możesz dokonać obliczeń.

Przy maksymalnej prędkości 56 000 km / h głęboką przestrzeń 1 będzie potrzebował 81 000 lat, aby przezwyciężyć 4,24 lata świetlne między ziemią a proxymis Centaurusa. Zanim jest to około 2700 pokoleń osób. Można powiedzieć, że silnik Ion InterplanTary będzie zbyt wolny dla pilotowanej misji międzygwiezdnej.

Ale jeśli silniki jonowe są większe i mocniejsze (to znaczy stawka wyników jonów będzie znacznie wyższa), jeśli istnieje wystarczająca ilość paliwa pocisków, która wystarczy dla wszystkich 4,24 lat świetlnych, czas podróży znacznie się zmniejszy. Ale nadal pozostanie znacznie więcej niż okres życia ludzkiego.

Grawitacyjny manewr.

Najszybszym sposobem podróży kosmicznych jest stosowanie manewru grawitacyjnego. Metoda ta obejmuje stosowanie względnego ruchu z statkiem kosmicznym (czyli orbit) i grawitację planety do zmiany ścieżki i prędkości. Manewry grawitacyjne są niezwykle przydatnymi technikami lotów kosmicznych, zwłaszcza podczas korzystania z ziemi lub innej masywnej planety (jak gigant gazowy), aby przyspieszyć.

Mariner 10 statek kosmiczny po raz pierwszy wykorzystał tę metodę przy użyciu grawitacyjnego pragnienia do podkręcenia w kierunku rtęci w lutym 1974 roku. W latach 80. sondę Voyager-1 był używany przez Saturn i Jowisz do manewrów grawitacyjnych i podkręcanie do 60 000 km / h, a następnie wyjście do przestrzeni międzygwiezdnej.

Misje Helios 2, które rozpoczęły się w 1976 roku i musiały badać medium międzyplanetarne między 0,3 a. e. i 1 a. mi. Z Słońca należy do zapisu najwyższej prędkości, opracowanej przez manewr grawitacyjny. W tym czasie Helios 1 (uruchomiony w 1974 roku) i Helios 2 należał do zapisu najbliższego podejścia do Słońca. Helios 2 został uruchomiony przez konwencjonalną rakietę i usunięto na silnie wydłużonej orbicie.

Ze względu na dużą ekscentryczność (0,54) z 190-dniowego orbity słonecznej Helios 2 Perihelia zdołała dotrzeć do maksymalnej prędkości ponad 240 000 km / h. Ta prędkość orbitalna została opracowana na koszt tylko grawitacyjnej atrakcji Słońca. Technicznie, Helios 2 Prędkość perifelialna nie była wynikiem manewru grawitacyjnego, a maksymalna prędkość orbitalna, ale urządzenie nadal posiada rekord najszybszego sztucznego obiektu.

Jeśli Voyager-1 przeniósł się w kierunku Czerwonego Krasnoludu Centaura proxy ze stałą prędkością 60 000 km / h potrwa 76 000 lat (lub więcej niż 2500 pokoleń), aby przezwyciężyć tę odległość. Ale jeśli sonda opracowała rekordową prędkość Helios 2 - stałą prędkość 240 000 km / h - wymagałoby to 19 000 lat (lub więcej niż 600 pokoleń), aby przezwyciężyć 4.243 lat świetlnych. Znacznie lepiej, choć blisko nie jest praktyczne.

EM napęd silnika elektromagnetycznego

Inną proponowaną metodą podróży międzygwiezdnymi jest silnik częstotliwości radiowych o jamie rezonansowej, znanej również jako zjazd EM. W proponowanym w 2001 r. Roger Sheer, brytyjski naukowiec, który stworzył satelitarne badania Research Ltd (SPR) w celu wdrożenia projektu, silnik opiera się na idei, że elektromagnetyczne jamy mikrofalowe pozwalają bezpośrednio przekształcić energię elektryczną w pragnieniu .

Jeśli tradycyjne silniki elektromagnetyczne mają na celu wprowadzenie ruchu pewnej masy (takie jak cząstki jonizowane), w szczególności, ten system silnikowy nie zależy od reakcji masowej i nie emisuje promieniowania kierunkowego. Ogólnie, silnik ten został spełniony z uczciwą frakcją sceptycyzmu pod wieloma względami, ponieważ narusza prawo zachowania impulsu, zgodnie z którym impulsy systemowe pozostają stałe i nie mogą być tworzone lub zniszczone, ale tylko do zmiany zgodnie z działaniem siły .

Niemniej jednak ostatnie eksperymenty z tej technologii oczywiście doprowadziły do \u200b\u200bpozytywnych wyników. W lipcu 2014 r. Na konferencji konferencji Joint Aiaa / ASME / SAE / ASEE / ASEE w Cleveland, Ohio, Naukowcy NASA zaangażowali się w zaawansowane rozwój reaktywnych, stwierdził, że pomyślnie doświadczyli nowej konstrukcji silnika elektromagnetycznego.

W kwietniu 2015 r. Naukowcy Nasa Eagleworks (część centrum kosmicznego. Johnson) powiedział, że pomyślnie doświadczyli tego silnika pod próżnią, co może wskazywać na możliwe wykorzystanie w przestrzeni. W lipcu tego samego roku grupa naukowców z Departamentu Systemów Kosmicznych Uniwersytetu Technologicznego Drezno opracowała własną wersję silnika i obserwował namacalne pragnienie.

W 2010 roku profesor Zhuang młodych z północno-zachodniej Uniwersytetu Polytechnicznego w Xi'an w Chinach zaczęło publikować serię artykułów na temat jego technologii badawczej EM jazdy. W 2012 r. Zgłosiła się na wysokiej mocy wejściowej (2,5 kW) i ustalona w 720 mn. W 2014 r. Przeprowadziła również obszerne testy, w tym pomiary temperatury wewnętrznej z osadzonymi termoparami, które wykazały, że system działa.

Według podstawy prototypowej prototypu NASA (oszacowanie mocy 0,4 N / kilowat), statek kosmiczny na silniku elektromagnetycznym może podróżować do Pluto w mniej niż 18 miesięcy. Jest sześć razy mniej niż "Nowe Horyzonty" wymagana była rama, która poruszała się z prędkością 58 000 km / h.

Brzmi imponująco. Ale nawet w tym przypadku statek na silnikach elektromagnetycznych będzie latać do procamium Centaurus o 13 000 lat. Zamknij, ale wciąż nie wystarczy. Ponadto, podczas gdy wszystkie punkty zostaną umieszczone w tej technologii, jest zbyt wcześnie, aby porozmawiać o jego użyciu.

Ruch elektryczny termiczny jądrowy i jądrowy

Inną możliwość przeprowadzenia lotu międzygwiezdnego - użyj statku kosmicznego wyposażonego w silniki jądrowe. Dziesięcioleciami NASA studiowały takie opcje. W rakiecie na ruchu jądrowym ruchu termicznego można stosować reaktory uranowe lub deuterowe do podgrzewania wodoru w reaktorze, obracając go do jonizowanego gazu (osocza wodoru), który zostanie następnie wysłany do dyszy rakiety, generujące pragnienia.

Rakieta z napędem elektrycznym jądrowym obejmuje ten sam reaktor, który konwertuje ciepło i energię do energii elektrycznej, która następnie podaje silnik elektryczny. W obu przypadkach rakieta będzie polegać na syntezie jądrowym lub dywizji jądrowej do tworzenia pchnięcia, a nie na paliwie chemicznym, na którym działają wszystkie współczesne agencje przestrzeni.

W porównaniu z silnikami chemicznymi, jądrowa ma niepodważalne zalety. Po pierwsze, jest to praktycznie nieograniczona gęstość energii w porównaniu z paliwem rakietowym. Ponadto silnik jądrowy wytworzy również silne pragnienie w porównaniu z użytymi paliwem. Zmniejszy to objętość wymaganego paliwa, a jednocześnie waga i koszt konkretnego aparatu.

Chociaż silniki na termicznej energii jądrowej nie wyszły jeszcze w przestrzeni, ich prototypy zostały stworzone i testowane, a ich dodatkowo sugerowano.

A jednak, pomimo zalet w gospodarce paliwa i konkretnego impulsu, najlepsze z proponowanych koncepcji silnika termoklearnego ma maksymalny specyficzny impuls 5000 sekund (50 kN · C / kg). Wykorzystując silniki jądrowe pracujące nad podziałem jądrowym lub syntezą, naukowcy NASA mogli dostarczyć statek kosmiczny dla Marsa w ciągu zaledwie 90 dni, jeśli czerwona planeta jest 55 000 000 kilometrów od Ziemi.

Ale jeśli rozmawiamy o podróży do zbliżenia centaura, pocisk jądrowy będzie wymagał wieku do przyspieszenia do znacznego płata prędkości światła. Wtedy wymagane będzie kilka dekad, a za nimi wiele kolejnych stuleci hamowania w drodze do celu. Nadal jesteśmy 1000 z miejsca przeznaczenia. Co jest dobre dla misji międzyplanetarnych, nie tak dobre dla INTERSTARIALS.