Ulduzlararası səyahət realdırmı?

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Məqalə müəllifi insanlara bir insan həyatı ərzində Kainatın istənilən yerinə çatmaq imkanı verən dörd perspektivli texnologiya haqqında ətraflı məlumat verir. Müqayisə üçün: müasir texnologiyadan istifadə edərək başqa bir ulduz sisteminə gedən yol təxminən 100 min il çəkəcək.

İnsan ilk dəfə gecə səmasına baxandan bəri biz başqa dünyaları ziyarət etmək və Kainatı görmək arzusundayıq. Kimyəvi yanacaqla işləyən raketlərimiz artıq Günəş sistemindəki bir çox planetlərə, aylara və digər cisimlərə çatsa da, Yerdən ən uzaqda olan Voyager 1 kosmik gəmisi cəmi 22,3 milyard kilometr məsafə qət edib. Bu, məlum olan ən yaxın ulduz sisteminə olan məsafənin yalnız 0,056%-ni təşkil edir. Müasir texnologiyadan istifadə edərək başqa bir ulduz sisteminə gedən yol təxminən 100 min il çəkəcək.

Bununla belə, həmişə etdiyimiz kimi hərəkət etməyə ehtiyac yoxdur. Böyük faydalı yük kütləsi olan nəqliyyat vasitələrinin, hətta göyərtəsində insanlar olsa belə, kainatda görünməmiş məsafələrə göndərilməsinin səmərəliliyi düzgün texnologiyadan istifadə olunarsa, xeyli yaxşılaşdırıla bilər. Daha dəqiq desək, bizi daha az vaxtda ulduzlara çatdıra biləcək dörd perspektivli texnologiya var. Budurlar.

bir). Nüvə texnologiyası. Bəşər tarixində indiyə qədər kosmosa buraxılan bütün kosmik gəmilərin ortaq bir cəhəti var: kimyəvi yanacaqla işləyən mühərrik. Bəli, raket yanacağı maksimum itkini təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuş kimyəvi maddələrin xüsusi qarışığıdır. Burada "kimyəvi maddələr" ifadəsi vacibdir. Mühərrikə enerji verən reaksiyalar atomlar arasında bağların yenidən bölüşdürülməsinə əsaslanır.

Bu, hərəkətlərimizi əsaslı şəkildə məhdudlaşdırır! Bir atomun kütləsinin böyük əksəriyyəti onun nüvəsinə düşür - 99, 95%. Kimyəvi reaksiya başlayanda atomların ətrafında fırlanan elektronlar yenidən paylanır və adətən Eynşteynin məşhur tənliyinə görə reaksiyada iştirak edən atomların ümumi kütləsinin təxminən 0,0001%-ni enerji kimi buraxırlar: E = mc2. Bu o deməkdir ki, raketə yüklənən hər kiloqram yanacaq üçün reaksiya zamanı siz təxminən 1 milliqrama bərabər enerji alırsınız.

Ancaq nüvə yanacağı ilə işləyən raketlərdən istifadə edilərsə, vəziyyət kəskin şəkildə fərqli olacaq. Elektronların konfiqurasiyasındakı dəyişikliklərə və atomların bir-biri ilə necə bağlanmasına güvənmək əvəzinə, atomların nüvələrinin bir-birinə necə bağlanmasına təsir edərək, nisbətən böyük miqdarda enerji buraxa bilərsiniz. Uran atomunu neytronlarla bombalayaraq parçalayanda o, hər hansı kimyəvi reaksiyadan daha çox enerji yayır. 1 kiloqram uran-235 911 milliqram kütləyə ekvivalent enerji buraxa bilər ki, bu da kimyəvi yanacaqdan demək olar ki, min dəfə səmərəlidir.

Nüvə birləşməsini mənimsəsək, mühərrikləri daha da səmərəli edə bilərdik. Məsələn, hidrogeni heliuma sintez etmək mümkün olan inertial idarə olunan termonüvə birləşmə sistemi, Günəşdə belə bir zəncirvari reaksiya baş verir. 1 kiloqram hidrogen yanacağının heliuma sintezi 7,5 kiloqram kütləni təmiz enerjiyə çevirəcək ki, bu da kimyəvi yanacaqdan demək olar ki, 10 min dəfə səmərəlidir.

İdeya bir raket üçün eyni sürətlənməni daha uzun müddətə əldə etməkdir: indikindən yüzlərlə, hətta minlərlə dəfə uzun, bu da onlara indiki adi raketlərdən yüzlərlə və ya minlərlə dəfə daha sürətli inkişaf etməyə imkan verəcəkdir. Belə bir üsul ulduzlararası uçuş müddətini yüzlərlə, hətta on illərə endirəcək. Bu, elmin inkişafının tempindən və istiqamətindən asılı olaraq 2100-cü ilə qədər istifadə edə biləcəyimiz perspektivli texnologiyadır.

2). Kosmik lazer şüası. Bu ideya bir neçə il əvvəl məşhurlaşan “Breakthrough Starshot” layihəsinin mərkəzində dayanır. Bu illər ərzində konsepsiya öz cəlbediciliyini itirməyib. Adi raket özü ilə yanacaq daşısa və onu sürətləndirməyə sərf etsə də, bu texnologiyanın əsas ideyası kosmik gəmiyə lazımi impuls verəcək güclü lazer şüasıdır. Başqa sözlə, sürətlənmə mənbəyi gəminin özündən ayrılacaq.

Bu konsepsiya bir çox cəhətdən həm həyəcanverici, həm də inqilabi xarakter daşıyır. Lazer texnologiyaları uğurla inkişaf edir və nəinki daha güclü, həm də yüksək kolimasiyaya çevrilir. Beləliklə, lazer işığının kifayət qədər yüksək faizini əks etdirən yelkənə bənzər bir material yaratsaq, kosmik gəminin nəhəng sürətləri inkişaf etdirməsi üçün lazer çəkilişindən istifadə edə bilərik. ~ 1 qram ağırlığında olan "ulduz gəmisi"nin işıq sürətinin ~ 20%-i sürətinə çatacağı gözlənilir ki, bu da ona ən yaxın ulduz Proksima Sentavraya cəmi 22 il ərzində uçmağa imkan verəcək.

Təbii ki, bunun üçün biz nəhəng lazer şüası yaratmalı olacağıq (təxminən 100 km2) və bunu kosmosda etmək lazımdır, baxmayaraq ki, bu texnologiya və ya elmdən daha çox xərc problemidir. Bununla belə, belə bir layihəni həyata keçirə bilmək üçün bir sıra çətinliklərin öhdəsindən gəlmək lazımdır. Onların arasında:

• dəstəklənməyən yelkən fırlanacaq, bir növ (hələ inkişaf etdirilməmiş) sabitləşdirici mexanizm tələb olunur;
• təyyarədə yanacaq olmadığı üçün təyinat nöqtəsinə çatdıqda əyləc edə bilməmək;
• insanların daşınması üçün cihazın miqyası ortaya çıxsa belə, bir insan böyük bir sürətlənmə ilə sağ qala bilməyəcək - qısa müddət ərzində sürətdə əhəmiyyətli bir fərq.

Ola bilsin ki, nə vaxtsa texnologiyalar bizi ulduzlara apara biləcək, lakin insanın işıq sürətinin ~ 20%-nə bərabər sürətə çatması üçün hələ də uğurlu üsul yoxdur.

3). Antimaddə yanacağı. Əgər biz hələ də yanacaq daşımaq istəsək, onu mümkün qədər səmərəli edə bilərik: bu, hissəciklərin və antihissəciklərin məhvinə əsaslanacaq. Gəmidəki kütlənin yalnız bir hissəsinin enerjiyə çevrildiyi kimyəvi və ya nüvə yanacağından fərqli olaraq, hissəcik-antihissəciklərin məhv edilməsi həm hissəciklərin, həm də antihissəciklərin kütləsinin 100%-ni istifadə edir. Bütün yanacaqları nəbz enerjisinə çevirmək qabiliyyəti yanacaq səmərəliliyinin ən yüksək səviyyəsidir.

Bu metodun praktikada üç əsas istiqamətdə tətbiqi zamanı çətinliklər yaranır. Konkret olaraq:

• sabit neytral antimaddənin yaradılması;
• onu adi maddədən təcrid etmək və onu dəqiq idarə etmək bacarığı;
• ulduzlararası uçuş üçün kifayət qədər böyük miqdarda antimaddə istehsal edir.

Xoşbəxtlikdən, artıq ilk iki məsələ üzərində iş gedir.

Böyük Adron Kollayderinin yerləşdiyi Avropa Nüvə Tədqiqatları Təşkilatında (CERN) “antimaddə fabriki” kimi tanınan nəhəng bir kompleks var. Orada altı müstəqil alimlər qrupu antimateriyanın xüsusiyyətlərini araşdırır. Antiprotonları götürür və onları yavaşlatır, pozitronu onlara bağlamağa məcbur edir. Antiatomlar və ya neytral antimaddələr belə yaranır.

Onlar bu antiatomları maddədən hazırlanmış qabın divarlarından uzaqda, onları yerində saxlayan müxtəlif elektrik və maqnit sahələrinə malik konteynerdə təcrid edirlər. İndi, 2020-ci ilin ortalarına qədər, onlar bir neçə antiatomu bir saat ərzində uğurla təcrid edib və sabitləyiblər. Yaxın bir neçə il ərzində elm adamları qravitasiya sahəsi daxilində antimaddənin hərəkətini idarə edə biləcəklər.

Bu texnologiya yaxın gələcəkdə bizim üçün əlçatan olmayacaq, lakin məlum ola bilər ki, bizim ulduzlararası səyahət üçün ən sürətli yolumuz antimaddə raketidir.

4). Ulduz gəmisi qaranlıq maddə üzərində. Bu seçim, şübhəsiz ki, qaranlıq maddəyə cavabdeh olan hər hansı bir hissəciyin bozon kimi davranması və özünün antihissəcik olması fərziyyəsinə əsaslanır. Nəzəriyyə olaraq, öz antihissəciyi olan qaranlıq maddənin, onunla toqquşan qaranlıq maddənin hər hansı digər hissəciyi ilə yox olmaq şansı kiçik, lakin sıfıra bərabərdir. Toqquşma nəticəsində ayrılan enerjidən potensial olaraq istifadə edə bilərik.

Bunun mümkün sübutları var. Müşahidələr nəticəsində müəyyən edilib ki, Süd Yolu və digər qalaktikaların mərkəzlərindən gələn qamma şüalarının izaholunmaz artıqlığı var və burada qaranlıq enerjinin konsentrasiyası ən yüksək olmalıdır. Bunun üçün sadə bir astrofizik izahın, məsələn, pulsarların olması ehtimalı həmişə var. Bununla belə, ola bilər ki, bu qaranlıq materiya hələ də qalaktikanın mərkəzində özü ilə birlikdə yox olur və beləliklə, bizə inanılmaz bir fikir verir - qaranlıq maddə üzərində bir ulduz gəmisi.

Bu metodun üstünlüyü ondadır ki, qaranlıq maddə qalaktikada sözün hər yerində mövcuddur. Bu o deməkdir ki, səfərdə yanacaq aparmağa ehtiyacımız yoxdur. Bunun əvəzinə qaranlıq enerji reaktoru sadəcə aşağıdakıları edə bilər:

• yaxınlıqdakı hər hansı bir qaranlıq maddəni götürün;
• onun məhvini sürətləndirmək və ya təbii şəkildə məhv olmasına imkan vermək;
• alınan enerjini istənilən istiqamətə təcil qazanmaq üçün yönləndirin.

İstənilən nəticəni əldə etmək üçün insan reaktorun ölçüsünə və gücünə nəzarət edə bilər.

Təyyarədə yanacaq daşımağa ehtiyac olmadan, təkanla idarə olunan kosmik səyahətin bir çox problemləri aradan qalxacaq. Əksinə, biz istənilən səyahətin əziz arzusuna - qeyri-məhdud daimi sürətlənməyə nail ola biləcəyik. Bu, bizə ən ağlasığmaz qabiliyyət - bir insan həyatı ərzində Kainatın istənilən yerinə çatmaq imkanı verəcək.

Əgər özümüzü mövcud raket texnologiyaları ilə məhdudlaşdırsaq, o zaman Yerdən ən yaxın ulduz sisteminə səyahət etmək üçün bizə ən azı on minlərlə il lazımdır. Bununla belə, mühərrik texnologiyasında əhəmiyyətli irəliləyişlər yaxındır və səyahət vaxtlarını bir insan ömrünə qədər azaldacaq. Əgər nüvə yanacağının, kosmik lazer şüalarının, antimaddənin və hətta qaranlıq maddənin istifadəsini mənimsəyə bilsək, biz öz arzumuzu həyata keçirəcəyik və warp drive kimi dağıdıcı texnologiyalardan istifadə etmədən kosmik sivilizasiyaya çevriləcəyik.

Elmi əsaslı ideyaları real dünyada gələcək nəsil mühərrik texnologiyalarına çevirməyin bir çox potensial yolu var. Tamamilə mümkündür ki, əsrin sonunda hələ icad olunmamış kosmik gəmi Yerdən ən uzaq insan tərəfindən yaradılmış obyektlər kimi New Horizons, Pioneer və Voyager-in yerini tutacaq. Elm artıq hazırdır. Mövcud texnologiyamızdan kənara çıxmaq və bu arzunu gerçəkləşdirmək bizə qalır.