Наверх
Меню
Новости
Статьи
twitter
Новости науки и техники
11 марта 2011
2798
  Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"  
 
Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"
Американцы и британцы взялись за отработку концепции межзвёздного корабля, способного достичь любого из полусотни ближних к Солнцу светил за время порядка 50-100 лет. Такой срок выбран, чтобы у тех, кто отправит аппарат в далёкий рейс, был хоть какой-то шанс при жизни успеть получить сигнал о достижении цели.

Проект «Икар» (Icarus) развивает американская некоммерческая группа учёных Tau Zero Foundation, одним из основателей и президентом которой является известный нам физик Марк Миллис (Marc G. Millis). Ранее он работал в NASA над концепциями передовых космических двигательных систем. Также в проекте принимают участие члены Британского межпланетного общества (British Interplanetary Society — BIS).

Прежде, чем рассказать об «Икаре», следует погрузиться в предысторию проекта. В качестве отправной точки команда Tau Zero выбрала другой межзвёздный корабль. В 1973-1978 годах группа учёных и инженеров, действовавших под эгидой BIS, разработала огромный беспилотный аппарат «Дедал» (Daedalus) с термоядерной двигательной установкой.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Более тридцати лет назад специалистам удалось на бумаге показать принципиальную работоспособность конструкции «Дедала» (здесь и на заглавном рисунке), хотя проект был признан очень трудным для реализации (иллюстрация Adrian Mann).


"Дедал" представлял собой двухступенчатую систему со стартовой массой в 54 тысячи тонн (из них 50 тысяч тонн приходилось на термоядерное горючее). В качестве топлива предполагалось использовать гранулы из смеси дейтерия и гелия-3. Последний авторы проекта замыслили добыть из атмосферы Юпитера за 20 лет с помощью автоматического завода — воздушного шара. В системе Юпитера можно было бы вести окончательную сборку колосса и оттуда он должен был стартовать к другой звезде.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Общий вид и схема «Дедала» (здесь вторая ступень — слева, первая — справа). 1 — щит; 2 — исследовательские зонды; 3 — летающие ремонтные роботы; 4 — баки с ядерным топливом; 5 — камера реакции; 6 — электронные пушки; 7 — телескопы; 8 — главный компьютер; 9 — система выброса топливных гранул; 10 — бак с жидким водородом; 11 — сверхпроводящие катушки; 12 — индукционная петля (иллюстрации Nick Stevens, Adrian Mann).


Импульсный термоядерный двигатель аппарата работал бы так. Топливные гранулы должны с большой частотой выбрасываться в центр камеры сгорания (она же — сопло). Там они попадут под удар множества мощных электронных лучей. После разогрева до огромной температуры, в топливных гранулах начнётся термоядерная реакция.

Её раскалённые продукты удерживались бы от соприкосновения со стенками двигателя при помощи магнитных полей. Благодаря им должна происходить передача на конструкцию корабля тягового усилия от расширяющейся и выбрасываемой плазмы.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Схема импульсного термоядерного двигателя. 1 — пушка, выбрасывающая топливные капсулы; 2 — сверхпроводящие катушки; 3 — электронные пушки; 4 — плазменный выброс; 5 — магнитное поле; 6 — катушка-генератор; 7 — замороженная капсула с ядерным горючим; 8 — миниатюрный ядерный взрыв; 9 — камера реакции/сопло (иллюстрация Adrian Mann).


Предполагаемая цель «Дедала» — звезда Барнарда, удалённая от нас на шесть световых лет. Огромный исследовательский аппарат достиг бы её за полвека.

По проекту первая ступень «Дедала» должна была проработать два года, а вторая — 1,8 года. После этапа разгона аппарат должен был достичь 12% от скорости света (максималка составила бы 36 тысяч км/с). Далее последовал бы 46-летний полёт по инерции.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Сравнение «Дедала» с Эмпайр-стейт-билдинг и ракетой Сатурн-5. Общая длина термоядерного межзвёздного корабля должна была составить 190 метров (иллюстрации Adrian Mann).


Британцы продумали много тонкостей в проекте такого зонда. Так наиболее важные части конструкции «Дедала» были «нарисованы» из молибденового сплава, сохраняющего прочность при криогенных температурах. В роли щита, прикрывающего головную часть комплекса от скоростного потока межзвёздных пыли и газа, решено было использовать 50-тонный диск из бериллия толщиной 7 миллиметров.

Поскольку Daedalus не должен был тормозить у цели, в его недрах к звезде Барнарда предполагалось доставить 18 автономных зондов с ионными двигателями. Их следовало выпустить в свободный полёт за несколько лет до прибытия в чужую систему.

А для того, чтобы содержащиеся в ней пыль и микрометеориты не уничтожили технику немедленно, впереди зондов и корабля следовало бы выбросить большое облако мелких частиц, которые расчищали бы путь.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Сборка и отправление «Дедала» из окрестностей Юпитера (иллюстрации Adrian Mann).


Через три десятилетия после завершения проекта Daedalus специалисты решили, что пора посмотреть на него свежим взглядом и перекроить с учётом нынешних достижений техники. Выбор именно этой точки опоры диктовался рядом очевидных соображений.

Даже теперь «Дедал» всё ещё остаётся одной из самых проработанных концепций межпланетного корабля в истории. А двигательная установка «Дедала» по расчётам обеспечивала бы удельный импульс порядка миллиона секунд. Трудно представить технически удобоваримый вариант космического привода, который мог бы тягаться по этому параметру с описанным выше аппаратом. Именно потому у «Икара» должна быть аналогичная термоядерная двигательная установка.

Официально стартовавший 30 сентября 2009 года проект Icarus расчитан на пять лет. Он собрал под своё крыло двадцать учёных, инженеров и дизайнеров. Они считают, что человеку вполне по силам построить межзвёздный корабль, рассчитанный на крейсерскую скорость в 10-20% от скорости света.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Одна из целей предполагаемого вояжа — изучение межзвёздного пространства на пути к пункту назначения. На рисунке показано разделение ступеней после двух лет начального разгона звездолёта (иллюстрации Adrian Mann).


Хотя в целом новый межзвёздный странник должен быть нарисован по мотивам «Дедала», многие его части будут серьёзно пересмотрены. Пока исследователи провели несколько общих оценок и ввели ряд ограничений. Так что насколько «сын Икар пойдёт в отца», мы узнаем где-нибудь в конце 2014 года.

Кроме того, если Daedalus по прибытии в систему чужой звезды пересёк бы её на всех парах, то есть примерно за два дня, наследник должен суметь немного притормозить, дабы растянуть период исследования планетарной системы — главного лакомства в таком грандиозном предприятии.

Тут пора сказать, что в центре внимания Tau Zero Foundation и BIS оказались не только переоценка конструкции межзвёздного колосса с позиции современных науки и техники, но и выбор потенциальных целей для такого корабля. А их список достаточно велик, поскольку инициаторы проекта заранее очертили для этого разведчика радиус действия в 15 световых лет.

На таком удалении от нас насчитывается 56 звёзд, входящих в 38 систем, но это число может немного варьироваться.

Как объясняет Discovery, на условной границе в 15 световых лет находится несколько звёзд, расстояние до которых определено с некой погрешностью. Так что это может быть и 14,9, и 15,1 световых года. Если окажется, что такая цель по научным соображениям привлекательна, вряд ли гипотетические организаторы первой межзвёздной беспилотной экспедиции будут торговаться из-за лишних 0,1-0,2 светового года.


Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

Прибытие корабля к звезде и выпуск исследовательских зондов (иллюстрации Adrian Mann).


Очевидно, что предпочтительнее всего выбрать объект поближе, на расстоянии до десяти световых лет, а самое привлекательное — просто ближайший, то есть Альфу Центавра. Ведь полёт такого корабля можно сравнить с постройкой какого-нибудь средневекового готического собора, нередко затягивавшейся на очень долгий срок. Большинство учёных и конструкторов, отправивших «Икара» в космос, его прибытия к другой звезде, рискуют не застать.

Помимо расстояния, вторым важным фактором для определения цели является наличие у звезды планет. В идеале — земного типа или сверхземель, да ещё чтобы находились в обитаемой зоне. Пока из 56 ближних звёзд присутствие планет достоверно определено лишь у пары: Эпсилон Эридана (10,5 световых лет) и Глизе 674 (14,8 световых года).

И их планеты, увы, далеки от «комфортного» состояния. Они или слишком горячи или холодны. Однако, учитывая последние успехи в деле открытия экзопланет и оценку, гласящую, что примерно треть звёзд главной последовательности должна обладать мирами с массой менее 30 Земель, у упомянутых 56 звёзд планет должно быть порядка полутора десятка.

Таким образом, есть хороший шанс, что в ближайшие годы в этом ближнем окружении будут найдены объекты, притягательные с точки зрения детального изучения. Развитие техники позволяет даже надеяться, что у них можно будет заранее отснять спектры в поисках признаков жизни. Если такие «подписи» будут обнаружены, вопрос о том, куда посылать корабль «Икар» — не возникнет.

Учёные мечтают отправить к звёздам термоядерный "Икарус"

У Эпсилон Эридана — богатая семья. У звезды есть пояса астероидов и комет, плюс несколько планет (одна подтверждена точно, остальные предполагаются). Не исключено, что там найдутся и планеты, сходные с Землёй. Это солнце — один из самых вероятных кандидатов на визит земного аппарата (иллюстрация с сайта forgehub.com).


Осталось только прояснить выбор имени аппарата. Конечно, Икар — сын Дедала, так что имя новичка отражает преемственность. Но, с другой стороны, по древнему мифу Дедал благополучно перелетел море, а вот его сын сгинул в пучине. Не слишком оптимистичная ассоциация.

Возможно, дело в том, что Икар не просто воспользовался изобретением Дедала, но попробовал «выйти за пределы».

«Икар взлетел вверх к солнцу, воск, скрепляющий его крылья, расплавился и полёт закончился фиаско. ... я предпочитаю думать об Икаре, как о человеке, который выставил на свет серьёзные конструкционные дефекты летающих машин своего времени», — цитирует Discovery британского астрофизика Арутра Эддингтона (Arthur Eddington). Эти слова он написал в 1926 году.

Физики и дизайнеры, занятые в проекте Icarus, тоже попытаются хотя бы в теории определить — на что способна, а на что не способна современная техника применительно к столь амбициозной цели, как межзвёздный полёт. Проект рассчитывает подтолкнуть новые поколения учёных к разработке и постройке аппаратов, готовых выйти далеко за границы Солнечной системы.


  Автор: Леонид Попов
  Источник: membrana.ru
 



Поделиться с друзьями:


Другие новости по теме
 
Вы не авторизованный пользователь. Чтобы воспользоваться всеми возможностями сайта, зарегистрируйтесь.
 

Комментарии

opoffis 12 марта 2011 04:34
Опять америкосы занялись фотошопом и тратой десятки миллиардов долларов.

Эти америкосы до сих пор не имеют вообще ядерного космического двигателя в отличии от нас, так они еще и Термоядерный захотели создать...


--------------------
Моя Прелесть: Ноутбук ASUS G74, Huawei honor 6, Безлимитный 3G !
 
 
 

CTuJlET 12 марта 2011 16:51
opoffis, а у нас он разве уже есть? насколько помню в июне 2010 только были новости о начале разработок.


--------------------
Core i5-2500, Zalman Z9+, Asus GeForce 560Ti, Asus ROG MB, 8Gb, Chieftec 750W
Carbon Honda Integra DC5 Type R о705мн - стоковый сток
 
 
 

opoffis 12 марта 2011 19:25
ну вообще то первый ядерного двигателя был создан аж в 1986, первый пуск в 71 году, проект разработан еще в 65 году, а правильная идея сформировалась в 59.
Результаты экспериментов, проведенных с реактором в 1978– 1981 гг., подтвердили правильность конструктивных решений. В принципе ЯРД был создан. Оставалось соединить две части и провести комплексные испытания.
Ну и как вегда...
Хотя дальнейшее развитие таких ЯРД было приостановлено, полученные достижения являются уникальными не только в нашей стране, но и в мире. Это неоднократно подтверждено в последние годы на международных симпозиумах по космической энергетике, а также на встречах отечественных и американских специалистов (на последних было признано, что реактор-стенд ИВГ – единственный на сегодня в мире работоспособный испытательный аппарат, который может сыграть важную роль в экспериментальной отработке ТВС и атомных ЭДУ).

Если в чем то мы преуспеваем, а другие НЕт, мы обязательно забросим все разработки и подождем пока остальные вновь не займутся разработками и не опередят нас вновь, это типа у наш стимул такой , если нес кем соперничать так оно и не нужно.

И вот в доказательство этого: Обязьяна Обама заявил о развитии комонавтики в 2010 и наши сразу опомнились и тут же начали разрабытывать новый корабли с ядерной установкой в тоже 2010 году, хотя должны завершить уже в 2012 году. Как то уж слишком быстро :/


--------------------
Моя Прелесть: Ноутбук ASUS G74, Huawei honor 6, Безлимитный 3G !
 
 
 

boroda3 13 марта 2011 00:37
Цитата: CTuJlET
а у нас он разве уже есть?

Давно и не только у нас. См. РД-0410 - двигатель постоянной тяги на твердофазном ядерном реакторе. Работы по РД-0410 практически закончены (кроме полномасштабных испытаний) еще в 1976 году.
Еще смотреть здесь: Отечественные ядерные двигатели

В США - проект "Орион" на основе импульсно-ядерного двигателя 1958 год. Остался на уровне расчетов и подготовки.
У них же был газофазный ядерный двигатель (частично испытан).

Подробнее - см. литературу:
Демянко Ю. Г., Конюхов Г. В., Коротеев А. С., Кузьмин Е. П., Павельев А. А. Ядерные ракетные двигатели. 2001.
Коротеев А. С. Ракетные двигатели и энергетические установки на основе ядерного реактора.

Цитата: opoffis
Если в чем то мы преуспеваем, а другие НЕт, мы обязательно забросим все разработки

Просто реальной необходимости (да и возможности построить реальный корабль) не было, а тратить миллиарды только ради интереса никто не может. Американы раньше сообразили, наши довели почти до готового состояния и тоже бросили.

К тому же оказалось, что эффективность ядерного двигателя с постоянной тягой преувеличена (жидкотопливные движки близки по тяге и массогабаритам, причем стоят на порядок меньше и безопаснее), а импульсные (как в "Орионе") технология не позволяет.


--------------------
Asus M4A78Pro / Phenom X4 955@3.4Ггц + Scithe Mugen-2 / 2x Kingston 2G CL5 PC6400 / AMD HD6850 / 2x WD1003FBYX / Corsair TX650W
 
 
 
Добавление комментария
Ваше имя
Ваш Email
Код Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить код
Введите код