W 1973 roku Brytyjskie Towarzystwo Międzyplanetarne - pierwsza i najstarsza organizacja zajmująca się wyłącznie eksploracją kosmosu, rozwojem i wsparciem astronautyki - rozpoczęło ambitny pięcioletni projekt mający na celu znalezienie i stworzenie najbardziej obiecującego bezzałogowego statku kosmicznego do podróży międzygwiezdnych. Pierwszym z proponowanych rozwiązań był „Dedal”. Plan ten wydawał się jeszcze ambitniejszy i postawił sobie za główny cel znalezienie możliwości załogowych podróży do różnych gwiazd w celu wykorzystania technologii najbliższej przyszłości.
Przyspieszenie termojądrowe
Jak osiągnąć wymaganą prędkość, zgromadzić wystarczającą ilość energii i jednocześnie nie spalić do ziemi statku kosmicznego i ludzi na pokładzie? Zadania najwyraźniej nie są łatwe. Zespół projektu Daedalus wymyślił rozwiązanie umożliwiające zastosowanie krótkoterminowego przyspieszenia jądrowego, które pozwoliłoby przezwyciężyć takie trudności. Zaproponowany system działał w ten sposób: wewnątrz parabolicznych pól magnetycznych znajdujących się za statkiem kosmicznym będą wytwarzane małe eksplozje termojądrowe, których energia przyspieszy statek kosmiczny z najwyższym możliwym poziomem wydajności.
Oczywiście, aby zaimplementować podróż międzygwiezdną, musisz najpierw dowiedzieć się, jak rozpędzić statek kosmiczny do prędkości ponad 10000 kilometrów na sekundę. Ale to tylko część problemu. Drugie pytanie brzmi: kto w tym przypadku będzie kontrolował statek? Jako możliwe rozwiązanie rozważano możliwość zastosowania niezależnego systemu autopilota. Zaproponowano wykorzystanie izotopu helu-3 jako paliwa do reaktorów, które może być produkowane w atmosferze Jowisza lub bezpośrednio na powierzchni Księżyca.
Ostatecznie raport końcowy z 1978 roku głośno ogłosił, że podróże międzygwiezdne są rzeczywiście możliwe, ale inżynierowie nigdy nie rozpoczęli budowy działającego prototypu.
Niemniej jednak nazwanie projektu Daedalus mrzonką byłoby przedwczesne. Liczne raporty wskazują, że współczesne agencje kosmiczne i uniwersytety na całym świecie kontynuują badanie pomysłów wykorzystania energii jądrowej jako siły napędowej statków kosmicznych, przedstawionych w projekcie Daedalus ponad 30 lat temu.
Film promocyjny:
Projekt „Icarus”
Członkowie British Interplanetary Society oraz Tau Zero Foundation uruchomili w 2009 roku projekt Icarus, którego celem jest teoretyczna ocena wykonalności stworzenia statku kosmicznego z silnikiem termojądrowym do podróży międzygwiazdowych. Następnie wyniki prac mogą przełożyć się na projekt bezzałogowej misji kosmicznej.
W projekcie wzięło udział ponad 20 naukowców i inżynierów. Ich zadaniem była próba zaprojektowania układu napędowego opartego na reakcji termojądrowej i zdolnego do rozpędzenia statku do 10-20% prędkości światła. W rzeczywistości „Icarus” był oparty na projekcie „Daedalus”, ale później „Icarus” miał stać się niezależnym projektem, z niewielkim tylko zapożyczeniem elementów „Daedalus”. Icarus miał zostać ukończony w 2014 roku, ale prace wciąż trwają. Organizatorzy poszukują obecnie wolontariuszy do jego wykonania.
„Lekki żagiel”
Towarzystwo Planetarne uruchomiło projekt o nazwie LightSail, aby zbadać możliwość opracowania statku kosmicznego zasilanego wyłącznie energią słoneczną i przyspieszanego wyłącznie przez światło słoneczne. Po kilku nieudanych próbach programu LightSail 1 w 2015 r. Nadal można było pomyślnie zakończyć jazdę próbną i rozstawić żagiel słoneczny. Nowy wariant żagla słonecznego, LightSail 2, ma zostać wystrzelony na orbitę Ziemi za pomocą rakiety SpaceX Falcon Heavy w 2018 roku.
Koncepcja wykorzystania żagla słonecznego jako układu napędowego nie jest nowa. Nawet po odkryciu pierwszych fotonów astronomowie tacy jak Johannes Kepler już w XVII wieku zaczęli marzyć i teoretyzować o możliwości zbierania energii słonecznej i przekształcania jej w impuls, który nada przyspieszenie innemu obiektowi.
Współcześni naukowcy nie stracili tego pragnienia. Weźmy Stephena Hawkinga i jego projekt Breakthrough Starshot. Podczas swojej ostatniej wizyty w Norwegii Hawking opowiadał o tym, jak mała sonda kosmiczna może „podróżować konno na wiązce światła” z prędkością około 160 milionów kilometrów na godzinę. Oczywiście, jak każdy ambitny projekt, Breakthrough Starshot będzie musiał najpierw pokonać równie ambitne problemy, zanim cokolwiek się uda.
Międzygwiezdny silnik odrzutowy Bassarda
W 1960 roku amerykański fizyk Robert Bassard przedstawił koncepcję międzygwiazdowego statku kosmicznego zdolnego do podróżowania z niesamowitą prędkością. Opiera się na systemie zdolnym do wychwytywania substancji ośrodka międzygwiazdowego (wodoru i pyłu) i wykorzystania jej jako paliwa w silniku termojądrowym statku kosmicznego.
Według obliczeń Bassarda, silnik do działania będzie wymagał poboru materii międzygwiazdowej z obszaru prawie 10 000 kilometrów kwadratowych. To z kolei będzie wymagało zastosowania elektromagnetycznego (elektrostatycznego jonowego) kolektora zbierającego o ogromnej średnicy i niezwykle dużym natężeniu pola. Dalsza analiza wykazała jednak, że masa zebranej substancji byłaby w tym przypadku nadal na tyle mała, że podważałoby to skuteczność systemu.
Rakiety na antymaterię
Używanie izotopów wodoru do napędzania reakcji jądrowej i generowania ciągu niezbędnego do podróży międzygwiazdowych stało się mrzonką. Jako nowy kierunek rozwoju wybrano dopalacze rakietowe oparte na antymaterii, gdzie interakcja między zwykłą materią a antymaterią powoduje unicestwienie obu i generuje kolosalny poziom energii.
Jeśli wyobrazimy sobie możliwość ukierunkowanego uwolnienia ogromnej ilości tej energii, wówczas wygenerowana eksplozja energii, spowodowana wzajemnym anihilacją zderzających się atomów, mogłaby posłużyć jako płyn roboczy do ruchu statku kosmicznego. Jednak nadal daleko nam do przeprowadzenia takich testów w rzeczywistych warunkach.
Ponadto użycie antymaterii jako paliwa do silników rakietowych nałoży szereg ograniczeń: po pierwsze, reakcja wytworzy niewiarygodnie wysoki poziom promieniowania gamma; po drugie, trudno jest uzyskać wystarczającą ilość antymaterii; i po trzecie, ilość ładunku, który możesz zabrać ze sobą, staje się bardzo ograniczona.
Niemniej jednak, NASA Advanced Concept Development Institute zainwestował w badania prawdopodobieństwa powstania statku kosmicznego na antymaterię, który będzie pozbawiony przynajmniej pierwszego wspomnianego powyżej problemu. Zdaniem naukowców, jeśli użyjemy pozytonów (antycząstek elektronów) jako głównego pierwiastka antymaterii, to wskaźniki energetyczne promieni gamma będą znacznie niższe.
Inne badanie dotyczy drugiego problemu z listy, używając tak zwanego żagla z antymaterii. Twórcą tej koncepcji jest Gerald Jackson, były fizyk w firmie Fermilab. Jackson zaproponował kampanię zbierania funduszy na Kickstarterze. Zbudowanie i przetestowanie działającego prototypu zajęło około 200 000 dolarów. Jednak faktyczna wielkość wdrożenia i wdrożenia tej technologii będzie oczywiście wymagała znacznie wyższych kosztów finansowych.
Koncepcja statku kosmicznego IXS ENTERPRISE
Agencja lotnicza NASA zaproponowała własną wersję statku kosmicznego „przypominającego startrec” z możliwością przyspieszenia warp w 2016 roku. Na prezentowanych zdjęciach bez problemu widać szczegóły USS Enterprise z kultowego MCU. Twórca koncepcji Mark Rodmaker w wywiadzie dla The Washington Post powiedział, że celem tej pracy było zainspirowanie młodych ludzi do kariery inżyniera statków kosmicznych.
Zgodnie z koncepcją tego projektu, IXS Enterprise nie wykorzystuje reakcji jądrowej i antymaterii do poruszania się w kosmosie, ale napęd warp. Duże pierścieniowe konstrukcje wokół statku tworzą „bańkę osnowy”, która zmniejsza ilość energii potrzebnej do działania napędu warp.
Nikolay Khizhnyak