|
Как добраться до экзопланеты у Проксимы Центавра
|
|
|
|
Проксима Центавра b - ближайшая из известных экзопланет, которая может находиться в обитаемой зоне своей звезды. Поэтому он привлек к себе большое внимание, в том числе было организовано несколько миссий, направленных на его посещение и передачу информации. К сожалению, из-за технологических ограничений и гигантских расстояний большинство таких миссий весят всего несколько граммов, и для приближения к цели требуются мощные солнечные весы или толкающие лазеры.
|
|
|
|
Но зачем позволять современному технологическому уровню ограничивать ваше воображение, когда есть так много других вариантов, хотя и теоретических, отправить более крупную миссию к нашему ближайшему потенциально обитаемому соседу? Именно эта мысль лежала в основе магистерской диссертации Амели Латц из Технологического института Вирджинии — она рассматривала возможность использования термоядерных двигателей для отправки зонда весом в несколько сотен килограммов в систему и, возможно, даже выведения его на орбиту.
|
|
|
|
Поскольку Проксима Центавра b потенциально пригодна для жизни, ученые хотели бы установить на нее множество различных датчиков для тщательного наблюдения. Лутц подробно описывает 11 датчиков, которые будут установлены на аппарате, включая спектрометры, магнитометры, а также системы визуализации и зондирования, которые позволят ему заглянуть под ледяные покровы планеты (если таковые имеются).
|
|
|
|
|
|
|
Кроме того, там была бы мощная система связи. Однако получить ответный сигнал от другой звезды, мягко говоря, сложно. Лутц предлагает использовать солнечную гравитационную линзу самой Проксимы Центавра, чтобы увеличить мощность связи и пропускную способность до приличных 10 Мб в секунду на ватт мощности, выделяемой на систему связи.
|
|
|
|
Однако главная проблема заключается в том, откуда берется эта энергия — космический корабль будет использовать термоядерный генератор как для приведения в движение, так и для выработки электроэнергии. Лутц рассмотрел три различных типа термоядерных двигателей, каждый из которых может использовать четыре различных вида топлива.
|
|
|
|
Первая - это ракета, работающая на термоядерном топливе, которая непосредственно преобразует энергию, полученную в результате реакции термоядерного синтеза, в тягу, используя технологию, называемую магнитно-инерционным термоядерным синтезом. Далее следует инерционно-электростатический двигатель, который является небольшим и легким, но имеет технические проблемы, ограничивающие его потенциальную мощность. Другой потенциальной приводной системой является система микроразмножения, инициируемая антивеществом (AIM), которая является самой компактной системой, но для ее запуска требуется антивещество, что встречается чрезвычайно редко и дорого.
|
|
|
|
Четыре различных вида топлива обычно рассматриваются при обсуждении термоядерных реакций, как для коммерческого производства электроэнергии, так и для приведения в движение космических аппаратов. Дейтерий–дейтериевые (D–D) реакции являются самыми простыми, но имеют низкую выработку энергии. Дейтерий–тритий (D–T) обладает более высокой энергией, но создает множество нейтронов, которые потенциально могут пробить защитную оболочку космического аппарата и разрушить его внутренние системы. Протон-бор-11 (p-B11) более экзотичен и состоит из обычных материалов, но требует действительно высоких температур при действительно низкой выработке энергии. Остается дейтерий-гелий-3 (D-He3).
|
|
|
|
D-He3 долгое время был мечтой многих специалистов по термоядерному синтезу. Он обладает высокой энергетической отдачей, низким нейтронным излучением и не требует высоких температур для функционирования. Однако у него есть недостаток, заключающийся в относительной нехватке Не3 на Земле, хотя, как отмечает Лутц, было много размышлений о том, как мы могли бы потенциально добывать его на Луне.
|
|
|
|
Чтобы определить, какая комбинация топлива и двигательной установки является наилучшей, Лутц рассматривает несколько различных вариантов полета. Первым был бы полет без торможения, при котором космический аппарат пролетел бы мимо планеты-цели со скоростью 24 000 км/с. Это дало бы не так уж много времени для проведения научных исследований, если таковые вообще были. Альтернативой может быть "медленный" полет, при котором космический аппарат замедляется на второй половине своего пути и пролетает мимо планеты со скоростью более разумных 25 км/с. Все еще быстро, но достаточно, чтобы научные приборы действительно могли выполнять какую-то работу.
|
|
|
|
Однако, по мнению Лутца, при небольшом изменении траектории космический аппарат мог бы выйти на ограниченную орбиту вокруг Проксимы Центавра b, что позволило бы совершить несколько облетов и собрать значительный объем данных. Но для этого потребовалось бы сочетание высокой выходной энергии, малой массы и минимального количества нейтронов.
|
|
|
|
Согласно ее тезису, выигрышным решением является ракета с термоядерным двигателем (FDR), использующая D-He3 в качестве источника топлива. По ее расчетам, такая система могла бы прибыть в систему Проксимы Центавра и начать вращаться вокруг своей целевой планеты примерно через 57 лет, что не так уж плохо для межзвездной миссии космического корабля весом 500 кг.
|
|
|
|
Но, как бы то ни было, все это исследование носит чисто теоретический характер, по крайней мере, на данный момент. Мы еще не провели успешных испытаний ни одной из концепций термоядерного двигателя, обсуждаемых в статье, и даже вывод такой системы на орбиту потребовал бы значительных технических и политических усилий. Пройдет еще много времени, прежде чем какая-либо подобная система будет установлена на межзвездном космическом корабле, но это вполне может произойти во время карьеры Лутца.
|
|
|
|
Источник
|
