11.06.2010 00:10

La sonde spatiale américaine Dawn a récemment établi un nouveau record de vitesse de 25,5 mille km/h, devant son principal concurrent, la sonde Deep Space 1. Cet exploit a été rendu possible grâce au moteur ionique ultra-puissant installé sur l'appareil. Cependant, selon les experts NASA, c'est loin d'être la limite de ses capacités.

La vitesse du vaisseau spatial américain Dawn a atteint une valeur record le 5 juin - 25,5 mille km/h. Toutefois, selon les scientifiques, dans un avenir proche, la vitesse du navire atteindra 100 000 km/h.

Ainsi, grâce à son moteur unique, Dawn a surpassé son prédécesseur, la sonde Deep Space 1, un vaisseau spatial expérimental automatique lancé le 24 octobre 1998 par un lanceur. Certes, Deep Space 1 conserve toujours le titre de station dont les moteurs ont duré le plus longtemps. Mais Dawn peut devancer son « concurrent » dans cette catégorie dès le mois d'août.

La mission principale du vaisseau spatial, lancé il y a trois ans, est d'étudier l'astéroïde 4 Vesta, dont l'appareil s'approchera en 2011, et planète naine Cérès. Les scientifiques espèrent obtenir les données les plus précises sur la forme, la taille, la masse, la composition minérale et élémentaire de ces objets situés entre les orbites de Jupiter et de Mars. La distance totale à parcourir par le vaisseau spatial Dawn est de 4 milliards 800 millions de kilomètres.

Puisqu'il n'y a pas d'air dans l'espace, après avoir accéléré, le navire continue de se déplacer à la même vitesse. Sur Terre, cela est impossible en raison du ralentissement dû au frottement. L'utilisation de moteurs ioniques dans un espace sans air a permis aux scientifiques de rendre le processus d'augmentation progressive de la vitesse du vaisseau spatial Dawn aussi efficace que possible.

Le principe de fonctionnement de ce moteur innovant est l'ionisation du gaz et son accélération par un champ électrostatique. Dans le même temps, grâce au rapport charge/masse élevé, il devient possible d’accélérer les ions à des vitesses très élevées. Ainsi, une impulsion spécifique très élevée peut être obtenue dans le moteur, ce qui peut réduire considérablement la consommation de la masse réactive de gaz ionisé (par rapport à une réaction chimique), mais nécessite de grandes quantités d'énergie.

Les trois moteurs de Dawn ne fonctionnent pas en permanence, mais sont allumés brièvement à certains moments du vol. À ce jour, ils ont travaillé 620 jours au total et consommé plus de 165 kilogrammes de xénon. Des calculs simples montrent que la vitesse de la sonde augmentait d'environ 100 km/h tous les quatre jours. D'ici la fin de la mission de huit ans de Dawn (même si les experts n'excluent pas sa prolongation) temps total le fonctionnement du moteur sera de 2 000 jours, soit près de 5,5 ans. De tels indicateurs promettent que la vitesse du vaisseau spatial atteindra 38,6 mille km/h.

Cela peut sembler peu compte tenu au moins de la première vitesse cosmique avec laquelle ils sont lancés. satellites artificiels La Terre, mais pour un véhicule interplanétaire sans accélérateurs externes, qui n'effectue pas de manœuvres particulières dans le champ gravitationnel des planètes, ce résultat est vraiment remarquable.

Des hélicoptères et vaisseaux spatiaux aux particules élémentaires, voici les 25 objets les plus rapides au monde.

25. Le train le plus rapide

Le train japonais JR-Maglev a atteint des vitesses supérieures à 581 kilomètres par heure grâce à la sustentation magnétique.

24. Les montagnes russes les plus rapides


La Formula Rossa, récemment construite à Dubaï, permet aux aventuriers d'atteindre des vitesses de 240 kilomètres par heure.

23. L'ascenseur le plus rapide


Les ascenseurs de la tour de Taipei à Taïwan transportent les gens de haut en bas à une vitesse de 60 kilomètres par heure.

22. La voiture de production la plus rapide


La Bugatti Veyron EB 16.4, accélérant jusqu'à 430 kilomètres par heure, est la voiture la plus rapide au monde homologuée pour une utilisation sur la voie publique.

21. La voiture hors production la plus rapide


Le 15 octobre 1997, le véhicule propulsé par fusée Thrust SSC a vaincu mur du son dans le désert du Nevada.

20. L'avion piloté le plus rapide


X-15 aviation Les États-Unis atteignent non seulement une vitesse impressionnante de 7 270 kilomètres par heure, mais volent aussi si haut que plusieurs de leurs pilotes ont reçu des ailes d'astronaute de la NASA.

19. Tornade la plus rapide


La tornade qui s'est produite près de la ville d'Oklahoma a été la plus rapide en termes de vitesse du vent, atteignant 480 kilomètres par heure.

18. L'homme le plus rapide


En 2009, le sprinter jamaïcain Usain Bolt a établi un record du monde du 100 mètres en le parcourant en 9,58 secondes.

17. La femme la plus rapide


En 1988, l'Américain Florenc Griffith-Joyner a couru le 100 mètres en 10,49 secondes, un record qui n'a jamais été battu à ce jour.

16. L'animal terrestre le plus rapide


En plus du fait que les guépards courent vite (120 kilomètres par heure), ils sont également capables d'accélérer plus vite que la plupart des voitures de série (de 0 à 100 kilomètres par heure en 3 secondes).

15. Le poisson le plus rapide


Certains individus de l'espèce voilier peuvent accélérer jusqu'à 112 kilomètres par heure.

14. L'oiseau le plus rapide


Le faucon pèlerin est également l’animal le plus rapide du monde et peut dépasser des vitesses de 325 kilomètres par heure.

13. L'ordinateur le plus rapide


Même si ce record sera probablement battu au moment où vous lirez cet article, la Voie lactée-2 de Chine est l'ordinateur le plus rapide au monde.

12. Le sous-marin le plus rapide


Il est difficile d'enregistrer des enregistrements sur de telles choses, car les informations sur les sous-marins sont généralement gardées secrètes. Cependant, selon certaines estimations vitesse la plus élevée développé par le sous-marin soviétique K-162 en 1969. La vitesse était d'environ 44 nœuds.

11. L'hélicoptère le plus rapide


En juillet 2010, le Sikorsky X2 a établi un nouveau record de vitesse sur West Palm Beach : 415 kilomètres par heure.

10. Bateau le plus rapide


Le record mondial de vitesse sur l'eau est la vitesse maximale officiellement reconnue atteinte par le transport par eau. Sur à l'heure actuelle Le détenteur du record est le Spirit of Australia, qui a atteint 511 kilomètres par heure.

9. Le sport le plus rapide avec des raquettes


Au badminton, le volant peut atteindre des vitesses supérieures à 320 kilomètres par heure.

8. Le transport terrestre le plus rapide


Les traîneaux lance-missiles militaires atteignent des vitesses dépassant Mach 8 (9 800 kilomètres par heure).

7. Le vaisseau spatial le plus rapide


Dans l’espace, la vitesse ne peut être mesurée que par rapport à d’autres objets. En tenant compte de cela, le vaisseau spatial le plus rapide, s'éloignant du Soleil à une vitesse de 62 000 kilomètres par heure, est Voyager 1.

6. Le mangeur le plus rapide


Joey "Jaws" Chestnut est actuellement reconnu Fédération internationale Champion du monde de Competition Eating (International Federation of Competitive Eating) après avoir mangé 66 hot-dogs en 12 minutes.

5. Crash test le plus rapide


Pour déterminer la cote de sécurité, EuroNCAP effectue généralement ses crash tests à une vitesse de 60 kilomètres par heure. Cependant, en 2011, ils ont décidé d'augmenter la vitesse à 190 kilomètres par heure. Juste pour le plaisir.

4. Guitariste le plus rapide


John Taylor a établi un nouveau record du monde en jouant parfaitement Flight of the Bumblebee à 600 battements par minute.

3. Le rappeur le plus rapide


No Clue a reçu le titre de « rappeur le plus rapide » dans le Livre Guinness des Records lorsqu'il a prononcé 723 syllabes en 51,27 secondes. Il prononçait environ 14 syllabes par seconde.

2. Vitesse la plus élevée


Techniquement, la vitesse la plus rapide de l’Univers est la vitesse de la lumière. Il y a cependant quelques réserves qui nous amènent au premier point...

1. La particule élémentaire la plus rapide


Bien que cette affirmation soit controversée, des scientifiques du Centre européen de recherche nucléaire ont récemment mené des expériences dans lesquelles un neutrino mu-méson a parcouru la distance entre Genève, en Suisse, et le Gran Sasso, en Italie, en quelques nanosecondes. plus rapide que la lumière. Cependant, pour l’instant, le photon est toujours considéré comme le roi de la vitesse.

Korznikov cite des calculs selon lesquels à une vitesse supérieure à 0,1 C, le vaisseau spatial n'aura pas le temps de changer de trajectoire de vol et d'éviter une collision. Il pense qu’à des vitesses inférieures à la lumière, le vaisseau spatial s’effondrera avant d’atteindre sa cible. Selon lui, les voyages interstellaires ne sont possibles qu'à des vitesses nettement inférieures (jusqu'à 0,01 C). De 1950 à 60 Aux États-Unis, un vaisseau spatial doté d'un moteur-fusée à impulsion nucléaire était en cours de développement pour explorer l'espace interplanétaire, Orion.

Le vol interstellaire est un voyage entre les étoiles par des véhicules habités ou des stations automatiques. Selon Simon P. Warden, directeur du centre de recherche Ames de la NASA, une conception de moteur pour l'espace lointain pourrait être développée d'ici 15 à 20 ans.

Supposons que le vol aller-retour et le vol retour se composent de trois phases : une accélération uniformément accélérée, un vol à vitesse constante et une décélération uniformément accélérée. Laissez le vaisseau spatial se déplacer à mi-chemin avec une accélération unitaire et laissez-le ralentir la seconde moitié avec la même accélération (). Le navire fait ensuite demi-tour et répète les étapes d'accélération et de décélération.

Tous les types de moteurs ne sont pas adaptés au vol interstellaire. Les calculs montrent qu'en utilisant le système spatial considéré dans ce travail, il est possible d'atteindre l'étoile Alpha Centauri... en 10 ans environ." Comme l'une des options pour résoudre le problème, il est proposé d'utiliser des particules élémentaires se déplaçant à la vitesse de la lumière ou proche de la lumière comme substance de travail d'une fusée.

Quelle est la vitesse des vaisseaux spatiaux modernes ?

La vitesse des particules d'échappement est de 15 à 35 kilomètres par seconde. Par conséquent, des idées sont nées pour approvisionner les vaisseaux interstellaires en énergie provenant d’une source externe. Pour le moment, ce projet n'est pas réalisable : le moteur doit avoir une vitesse d'échappement de 0,073 s (impulsion spécifique 2 millions de secondes), tandis que sa poussée doit atteindre 1570 N (soit 350 livres).

Les collisions avec la poussière interstellaire se produiront à des vitesses proches de la lumière et impact physique ressemblent à des micro-explosions. Les ouvrages de science-fiction mentionnent souvent des méthodes de voyage interstellaire basées sur un déplacement plus rapide que la vitesse de la lumière dans le vide. Le plus grand équipage était composé de 8 astronautes (dont 1 femme), qui ont décollé le 30 octobre 1985 à bord du vaisseau spatial réutilisable Challenger.

La distance à l'étoile la plus proche (Proxima Centauri) est d'environ 4 243 années-lumière, soit environ 268 000 fois la distance de la Terre au Soleil. Les vols de vaisseaux spatiaux occupent une place importante dans la science-fiction.

Dans cette situation, le temps de vol dans le référentiel terrestre sera d'environ 12 ans, alors que selon l'horloge du navire, 7,3 ans s'écouleront. L'adéquation de divers types de moteurs au vol interstellaire a été particulièrement discutée lors d'une réunion de la British Interplanetary Society en 1973 par le Dr Tony Martin.

Au cours des travaux, des projets ont été proposés pour de grands et petits vaisseaux (« navires de génération ») capables d'atteindre l'étoile Alpha Centauri en 1800 et 130 ans, respectivement. En 1971, dans un rapport de G. Marx lors d'un colloque à Byurakan, il fut proposé d'utiliser des lasers à rayons X pour les vols interstellaires. En 1985, R. Forward a proposé la conception d'une sonde interstellaire accélérée par l'énergie micro-onde.

Limite de vitesse spatiale

La composante principale de la masse des fusées modernes est la masse de carburant nécessaire à l’accélération de la fusée. Si nous pouvons d’une manière ou d’une autre utiliser l’environnement entourant la fusée comme fluide de travail et carburant, nous pouvons réduire considérablement la masse de la fusée et ainsi atteindre vitesses élevées mouvements.

Dans les années 1960, Bussard propose la conception d'un statoréacteur interstellaire (MRJE). Le milieu interstellaire est principalement constitué d'hydrogène. En 1994, Jeffrey Landis a proposé un projet de sonde ionique interstellaire qui recevrait l'énergie d'un faisceau laser à la station.

La fusée selon le projet Daedalus s'est avérée si énorme qu'elle devrait être construite en espace extra-atmosphérique. L’un des inconvénients des vaisseaux interstellaires est la nécessité d’emporter avec eux un réseau électrique, ce qui augmente la masse et réduit par conséquent la vitesse. Ainsi, un moteur de fusée électrique a une vitesse caractéristique de 100 km/s, ce qui est trop lent pour voler vers des étoiles lointaines dans un temps acceptable.

Les technologies et découvertes modernes portent l’exploration spatiale à un tout autre niveau, mais les voyages interstellaires restent un rêve. Mais est-ce si irréaliste et inaccessible ? Que pouvons-nous faire maintenant et à quoi pouvons-nous nous attendre dans un avenir proche ?

En étudiant les données obtenues du télescope Kepler, les astronomes ont découvert 54 exoplanètes potentiellement habitables. Ces mondes lointains sont dans la zone habitable, c'est-à-dire à une certaine distance de l'étoile centrale, permettant de maintenir l'eau sous forme liquide à la surface de la planète.

Cependant, la réponse à question principale Il est difficile de déterminer si nous sommes seuls dans l'Univers, en raison de l'énorme distance qui sépare le système solaire de nos voisins les plus proches. Par exemple, la planète « prometteuse » Gliese 581g est située à une distance de 20 années-lumière - c'est assez proche selon les normes cosmiques, mais encore trop loin pour les instruments terrestres.

L’abondance d’exoplanètes dans un rayon de 100 années-lumière ou moins de la Terre et l’énorme intérêt scientifique, voire civilisationnel, qu’elles représentent pour l’humanité nous obligent à porter un regard neuf sur l’idée jusqu’alors fantastique du voyage interstellaire.

Le vol vers d’autres étoiles est bien entendu une question de technologie. De plus, il existe plusieurs possibilités pour atteindre un objectif aussi lointain, et le choix en faveur de l'une ou l'autre méthode n'a pas encore été fait.

L'humanité a déjà envoyé des véhicules interstellaires dans l'espace : les sondes Pioneer et Voyager. Actuellement, ils ont quitté le système solaire, mais leur vitesse ne permet pas de parler d'une réalisation rapide de l'objectif. Ainsi, Voyager 1, se déplaçant à une vitesse d'environ 17 km/s, volera incroyablement même jusqu'à l'étoile la plus proche, Proxima Centauri (4,2 années-lumière). à long terme- 17 mille ans.

Il est évident qu’avec les moteurs de fusée modernes, nous n’irons pas plus loin que le système solaire : pour transporter 1 kg de fret, même jusqu’à Proxima Centauri, toute proche, il faut des dizaines de milliers de tonnes de carburant. Dans le même temps, à mesure que la masse du navire augmente, la quantité de carburant requise augmente et du carburant supplémentaire est nécessaire pour le transporter. Un cercle vicieux qui met fin aux réservoirs de carburant chimique : la construction d'un vaisseau spatial pesant des milliards de tonnes semble être une entreprise absolument incroyable. Des calculs simples utilisant la formule de Tsiolkovsky démontrent que l'accélération d'un vaisseau spatial propulsé chimiquement à environ 10 % de la vitesse de la lumière nécessiterait plus de carburant que ce qui est disponible dans l'univers connu.

Réaction fusion thermonucléaire produit de l’énergie par unité de masse en moyenne un million de fois plus que les processus de combustion chimique. C’est pourquoi, dans les années 1970, la NASA s’est intéressée à la possibilité d’utiliser des moteurs de fusée thermonucléaires. Le projet de vaisseau spatial sans pilote Daedalus impliquait la création d'un moteur dans lequel de petites pastilles de combustible thermonucléaire seraient introduites dans une chambre de combustion et allumées par des faisceaux d'électrons. Produits réaction thermonucléaire sortir de la tuyère du moteur et donner une accélération au navire.

Le vaisseau spatial Daedalus comparé à un gratte-ciel État de l'Empire Bâtiment

Daedalus était censé embarquer 50 000 tonnes de pastilles de combustible d'un diamètre de 4 et 2 mm. Les granules sont constitués d'un noyau contenant du deutérium et du tritium et d'une enveloppe d'hélium-3. Ce dernier ne représente que 10 à 15 % de la masse de la pastille de combustible, mais c'est en fait le combustible. L'hélium 3 est abondant sur la Lune et le deutérium est largement utilisé dans l'industrie nucléaire. Le noyau de deutérium sert de détonateur pour déclencher la réaction de fusion et provoque une réaction puissante avec la libération d'un jet de plasma réactif, contrôlé par un puissant champ magnétique. La chambre de combustion principale en molybdène du moteur Daedalus était censée peser plus de 218 tonnes, la chambre du deuxième étage - 25 tonnes. Les bobines magnétiques supraconductrices correspondent également à l'énorme réacteur : la première pèse 124,7 tonnes et la seconde 43,6 tonnes. À titre de comparaison, le poids à sec de la navette est inférieur à 100 tonnes.

Le vol de Daedalus était prévu en deux étapes : le moteur du premier étage était censé fonctionner pendant plus de 2 ans et brûler 16 millions de pastilles de combustible. Après la séparation du premier étage, le moteur du deuxième étage a fonctionné pendant près de deux ans. Ainsi, en 3,81 années d'accélération continue, Dédale aurait atteint une vitesse maximale de 12,2 % de la vitesse de la lumière. Un tel navire parcourra la distance jusqu'à l'étoile de Barnard (5,96 années-lumière) en 50 ans et pourra, en survolant un système stellaire lointain, transmettre par radio les résultats de ses observations à la Terre. Ainsi, l'ensemble de la mission durera environ 56 ans.

Malgré les grandes difficultés pour assurer la fiabilité des nombreux systèmes de Daedalus et son coût énorme, ce projet peut être mis en œuvre au niveau technologique actuel. Par ailleurs, en 2009, une équipe de passionnés a relancé les travaux sur le projet de navire thermonucléaire. Le projet Icarus comprend actuellement 20 sujets scientifiques sur le développement théorique des systèmes et matériaux des engins spatiaux interstellaires.

Ainsi, des vols interstellaires sans pilote sur des distances allant jusqu'à 10 années-lumière sont déjà possibles aujourd'hui, ce qui prendra environ 100 ans de vol plus le temps nécessaire au signal radio pour revenir vers la Terre. Les systèmes stellaires Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 et 248, CN Leo, WISE 1541-2250 s'inscrivent dans ce rayon. Comme nous pouvons le constater, il y a suffisamment d’objets proches de la Terre pour être étudiés à l’aide de missions sans pilote. Mais que se passerait-il si les robots trouvaient quelque chose de vraiment inhabituel et unique, comme une biosphère complexe ? Une expédition avec participation humaine pourra-t-elle se rendre sur des planètes lointaines ?

Vol à vie

Si nous pouvons commencer à construire un navire sans pilote aujourd'hui, la situation avec un navire avec équipage est plus compliquée. Tout d’abord, la question du temps de vol se pose avec acuité. Prenons la même étoile Barnard. Les cosmonautes devront se préparer dès l'école à un vol habité, car même si le lancement depuis la Terre a lieu le jour de leur 20e anniversaire, le vaisseau spatial atteindra l'objectif de la mission d'ici le 70e voire le 100e anniversaire (en tenant compte de la nécessité de freiner, ce qui n'est pas nécessaire dans un vol sans pilote). La sélection d'un équipage à un jeune âge est semée d'incompatibilités psychologiques et de conflits interpersonnels, et l'âge de 100 ans ne laisse pas espérer un travail fructueux à la surface de la planète et un retour au pays.

Cependant, est-il utile de revenir ? De nombreuses études de la NASA aboutissent à une conclusion décevante : une exposition prolongée à l’apesanteur détruira de manière irréversible la santé des astronautes. Ainsi, les travaux du professeur de biologie Robert Fitts avec les astronautes de l'ISS montrent que même malgré un exercice physique vigoureux à bord du vaisseau spatial, après une mission de trois ans sur Mars, les gros muscles, comme les muscles des mollets, s'affaiblissent de 50 %. La densité minérale osseuse diminue également de la même manière. En conséquence, la capacité de travail et la survie dans situations extrêmes diminue considérablement et la période d'adaptation à la gravité normale sera d'au moins un an. Voler en apesanteur pendant des décennies remettra en question la vie même des astronautes. Peut-être que le corps humain sera capable de récupérer, par exemple, lors d'un freinage avec une gravité progressivement croissante. Cependant, le risque de décès est encore trop élevé et nécessite une solution radicale.

Le Stanford Tor est une structure colossale avec des villes entières à l’intérieur d’un cercle rotatif.

Malheureusement, résoudre le problème de l'apesanteur sur un vaisseau interstellaire n'est pas si simple. La possibilité dont nous disposons de créer une gravité artificielle en faisant tourner le module résidentiel présente un certain nombre de difficultés. Pour créer la gravité terrestre, même une roue d'un diamètre de 200 m devrait tourner à une vitesse de 3 tours par minute. Avec une rotation aussi rapide, la force de Cariolis va créer des charges totalement insupportables pour le système vestibulaire humain, provoquant des nausées et des crises aiguës de mal de mer. La seule solution à ce problème est le Stanford Tor, développé par des scientifiques de l’Université de Stanford en 1975. Il s'agit d'un immense anneau d'un diamètre de 1,8 km, dans lequel pourraient vivre 10 000 astronautes. Grâce à sa taille, il offre une force de gravité de 0,9 à 1,0 g et une vie assez confortable pour les personnes. Cependant, même à des vitesses de rotation inférieures à un tour par minute, les personnes ressentiront toujours un inconfort léger mais perceptible. De plus, si un compartiment habitable aussi gigantesque est construit, même de petits changements dans la répartition du poids du tore affecteront la vitesse de rotation et provoqueront des vibrations dans l'ensemble de la structure.

Le problème des radiations reste également difficile. Même près de la Terre (à bord de l'ISS), les astronautes ne restent pas plus de six mois en raison du danger d'exposition aux radiations. Le vaisseau spatial interplanétaire devra être équipé d’une protection lourde, mais la question de l’effet des rayonnements sur le corps humain demeure. En particulier, le risque de cancer, dont le développement en apesanteur n'a pratiquement pas été étudié. Plus tôt cette année, le scientifique Krasimir Ivanov du Centre aérospatial allemand de Cologne a publié les résultats d'une étude intéressante sur le comportement des cellules de mélanome (la plus forme dangereuse cancer de la peau) en apesanteur. Comparées aux cellules cancéreuses cultivées en gravité normale, les cellules cultivées en apesanteur pendant 6 et 24 heures étaient moins susceptibles de métastaser. Cela semble être une bonne nouvelle, mais seulement à première vue. Le fait est qu’un tel cancer « spatial » peut rester latent pendant des décennies et se propager de manière inattendue à grande échelle lorsque le système immunitaire est perturbé. De plus, l'étude montre clairement que nous savons encore peu de choses sur la réaction corps humain pour un long séjour dans l'espace. Aujourd'hui, les astronautes sont en bonne santé des gens forts, y passent trop peu de temps pour transférer leur expérience sur un long vol interstellaire.

Dans tous les cas, un navire pour 10 000 personnes est une idée douteuse. Pour créer un écosystème fiable pour autant de personnes, il faut un grand nombre de plantes, 60 000 poulets, 30 000 lapins et un troupeau de bovins. Cela seul peut fournir un régime de 2 400 calories par jour. Cependant, toutes les expériences visant à créer de tels écosystèmes fermés se soldent invariablement par un échec. Ainsi, lors de la plus grande expérience « Biosphère-2 » de Space Biosphere Ventures, un réseau de bâtiments hermétiques a été construit superficie totale 1,5 hectares avec 3 mille espèces de plantes et d'animaux. L’ensemble de l’écosystème était censé devenir une petite « planète » autonome habitée par 8 personnes. L'expérience a duré 2 ans, mais après seulement quelques semaines, de graves problèmes ont commencé : les micro-organismes et les insectes ont commencé à se multiplier de manière incontrôlable, consommant trop d'oxygène et de plantes. grandes quantités, il s'est également avéré que sans vent les plantes devenaient trop fragiles. À la suite d'une catastrophe environnementale locale, les gens ont commencé à perdre du poids, la quantité d'oxygène a diminué de 21 % à 15 % et les scientifiques ont dû violer les conditions de l'expérience et fournir de l'oxygène et de la nourriture aux huit « cosmonautes ».

Ainsi, la création d’écosystèmes complexes semble être une manière peu judicieuse et dangereuse de fournir de l’oxygène et de la nourriture à l’équipage d’un vaisseau spatial interstellaire. Pour résoudre ce problème, il faudra des organismes spécialement conçus et dotés de gènes modifiés, capables de se nourrir de lumière, de déchets et de substances simples. Par exemple, les grands ateliers modernes de production de chlorella, une algue comestible, peuvent produire jusqu'à 40 tonnes de suspension par jour. Un bioréacteur totalement autonome pesant plusieurs tonnes peut produire jusqu'à 300 litres de suspension de chlorelle par jour, soit de quoi nourrir un équipage de plusieurs dizaines de personnes. La chlorelle génétiquement modifiée pourrait non seulement répondre aux besoins nutritionnels de l'équipage, mais également traiter les déchets, notamment le dioxyde de carbone. Aujourd’hui, le procédé de génie génétique des microalgues est devenu monnaie courante et de nombreux exemples sont développés pour le traitement des eaux usées, la production de biocarburants, etc.

rêve gelé

Presque tous les problèmes ci-dessus liés au vol interstellaire habité pourraient être résolus par un seul technologie prometteuse– animation suspendue ou comme on l'appelle aussi cryostase. L'anabiose est un ralentissement des processus de la vie humaine au moins plusieurs fois. S'il est possible de plonger une personne dans une telle léthargie artificielle, qui ralentit le métabolisme 10 fois, alors au cours d'un vol de 100 ans, elle vieillira dans son sommeil de seulement 10 ans. Cela facilite la résolution des problèmes de nutrition, d’approvisionnement en oxygène, de troubles mentaux et de destruction du corps résultant des effets de l’apesanteur. De plus, il est plus facile de protéger un compartiment doté de chambres d'animation suspendues des micrométéorites et des radiations qu'une grande zone habitable.

Malheureusement, ralentir les processus de la vie humaine est une tâche extrêmement difficile. Mais dans la nature, il existe des organismes qui peuvent hiberner et augmenter leur espérance de vie des centaines de fois. Par exemple, un petit lézard appelé salamandre de Sibérie peut hiberner pendant des moments difficiles et rester en vie pendant des décennies, même en étant gelé dans un bloc de glace à une température de moins 35 à 40°C. Il existe des cas connus où des salamandres ont passé environ 100 ans en hibernation et, comme si de rien n'était, ont décongelé et se sont enfuies devant des chercheurs surpris. De plus, l'espérance de vie « continue » habituelle d'un lézard ne dépasse pas 13 ans. L'étonnante capacité de la salamandre s'explique par le fait que son foie synthétise une grande quantité de glycérol, près de 40 % de son poids corporel, qui protège les cellules des basses températures.

Le principal obstacle à l'immersion d'une personne en cryostase est l'eau, qui constitue 70 % de notre corps. Une fois congelé, il se transforme en cristaux de glace dont le volume augmente de 10 %, ce qui provoque la rupture de la membrane cellulaire. De plus, à mesure que la cellule gèle, les substances dissoutes à l'intérieur de la cellule migrent dans l'eau restante, perturbant les processus d'échange d'ions intracellulaires, ainsi que l'organisation des protéines et autres structures intercellulaires. En général, la destruction des cellules lors de la congélation rend impossible le retour à la vie d’une personne.

Cependant, il existe un moyen prometteur de résoudre ce problème : les clathrates hydratés. Ils ont été découverts en 1810, lorsque le scientifique britannique Sir Humphry Davy a introduit du chlore à haute pression dans l'eau et a été témoin de la formation de structures solides. Il s'agissait d'hydrates de clathrate - l'une des formes de glace d'eau, qui contient des gaz étrangers. Contrairement aux cristaux de glace, les réseaux de clathrates sont moins solides, n'ont pas d'arêtes vives, mais possèdent des cavités dans lesquelles les substances intracellulaires peuvent « se cacher ». La technologie de l’anabiose des clathrates serait simple : gaz inerte, par exemple, le xénon ou l'argon, la température est juste en dessous de zéro et le métabolisme cellulaire commence à ralentir progressivement jusqu'à ce que la personne tombe en cryostase. Malheureusement, la formation de clathrates hydratés nécessite une pression élevée (environ 8 atmosphères) et une très forte concentration de gaz dissous dans l'eau. Comment créer de telles conditions dans un organisme vivant est encore inconnu, bien qu'il y ait eu un certain succès dans ce domaine. Ainsi, les clathrates sont capables de protéger le tissu musculaire cardiaque de la destruction des mitochondries même à des températures cryogéniques (inférieures à 100 degrés Celsius), ainsi que de prévenir les dommages aux membranes cellulaires. On ne parle pas encore d'expériences sur l'animation suspendue par clathrate chez l'homme, car la demande commerciale de technologies de cryostase est faible et les recherches sur ce sujet sont menées principalement par de petites entreprises proposant des services de congélation des corps des morts.

Vol à l'hydrogène

En 1960, le physicien Robert Bussard a proposé le concept original d'un moteur thermonucléaire à statoréacteur, qui résout de nombreux problèmes des voyages interstellaires. L’idée est d’utiliser l’hydrogène et la poussière interstellaire présents dans l’espace. Un vaisseau spatial doté d'un tel moteur accélère d'abord avec son propre carburant, puis déploie un énorme entonnoir de champ magnétique, de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre, qui capte l'hydrogène de espace extra-atmosphérique. Cet hydrogène est utilisé comme source inépuisable de carburant pour un moteur de fusée à fusion.

L'utilisation du moteur Bussard promet d'énormes avantages. Tout d'abord, grâce au carburant « gratuit », il est possible de se déplacer avec une accélération constante de 1 g, ce qui signifie que tous les problèmes liés à l'apesanteur disparaissent. De plus, le moteur vous permet d'accélérer à des vitesses énormes - 50 % de la vitesse de la lumière et même plus. Théoriquement, se déplaçant avec une accélération de 1 g, un navire équipé d'un moteur Bussard peut parcourir une distance de 10 années-lumière en environ 12 années terrestres, et pour l'équipage, en raison des effets relativistes, seulement 5 ans de temps de navire se seraient écoulés.

Malheureusement, il existe un certain nombre d'obstacles à la création d'un navire équipé d'un moteur Bussard. de sérieux problèmes des problèmes qui ne peuvent être résolus au niveau technologique actuel. Tout d’abord, il faut créer un piège à hydrogène géant et fiable qui génère champs magnétiques une force gigantesque. Dans le même temps, il doit garantir des pertes minimales et un transport efficace de l’hydrogène vers le réacteur thermonucléaire. Le processus même de réaction thermonucléaire de conversion de quatre atomes d'hydrogène en atome d'hélium, proposé par Bussard, soulève de nombreuses questions. Le fait est que cette réaction la plus simple est difficile à mettre en œuvre dans un réacteur à passage unique, car elle se déroule trop lentement et, en principe, n'est possible qu'à l'intérieur des étoiles.

Cependant, les progrès dans l’étude de la fusion thermonucléaire laissent espérer que le problème pourra être résolu, par exemple en utilisant des isotopes « exotiques » et de l’antimatière comme catalyseur de la réaction.

Jusqu'à présent, les recherches sur le thème du moteur Bussard se situent exclusivement sur le plan théorique. Calculs basés sur technologies réelles. Tout d’abord, il faut développer un moteur capable de produire suffisamment d’énergie pour alimenter le piège magnétique et entretenir la réaction thermonucléaire, produire de l’antimatière et vaincre la résistance du milieu interstellaire, ce qui ralentira l’immense « voile » électromagnétique.

L'antimatière à la rescousse

Cela peut paraître étrange, mais aujourd'hui, l'humanité est plus proche de la création d'un moteur à antimatière que du statoréacteur Bussard, intuitif et apparemment simple.

La sonde développée par Hbar Technologies aura une fine voile en fibre de carbone recouverte d'uranium 238. Lorsque l'antihydrogène heurtera la voile, il s'annihilera et créera une poussée de jet.

À la suite de l'annihilation de l'hydrogène et de l'antihydrogène, un puissant flux de photons se forme, dont la vitesse de sortie atteint un maximum pour un moteur-fusée, c'est-à-dire vitesse de la lumière. Il s’agit d’un indicateur idéal qui permet d’atteindre des vitesses très élevées dans la proche lumière d’un vaisseau spatial propulsé par des photons. Malheureusement, utiliser l'antimatière comme carburant pour fusée est très difficile, car lors de l'annihilation, des explosions de puissants rayonnements gamma se produisent qui tueront les astronautes. De plus, il n'existe pas encore de technologies de stockage grande quantité l'antimatière, et le fait même de l'accumulation de tonnes d'antimatière, même dans l'espace loin de la Terre, constitue une menace sérieuse, puisque l'annihilation d'un seul kilogramme d'antimatière équivaut à explosion nucléaire d'une capacité de 43 mégatonnes (une explosion d'une telle force pourrait transformer un tiers des États-Unis en désert). Le coût de l’antimatière est un autre facteur qui complique les vols interstellaires propulsés par des photons. Les technologies modernes de production d’antimatière permettent de produire un gramme d’antihydrogène pour un coût de plusieurs dizaines de milliards de dollars.

Cependant, de grands projets de recherche sur l’antimatière portent leurs fruits. Actuellement, des installations spéciales de stockage de positrons ont été créées, des « bouteilles magnétiques », qui sont des conteneurs refroidis par de l'hélium liquide avec des parois constituées de champs magnétiques. En juin de cette année, les scientifiques du CERN ont réussi à préserver les atomes d'antihydrogène pendant 2 000 secondes. La plus grande installation de stockage d'antimatière au monde est en cours de construction à l'Université de Californie (États-Unis), qui pourra accumuler plus d'un billion de positrons. L’un des objectifs des scientifiques de l’UC est de créer des réservoirs d’antimatière portables pouvant être utilisés à des fins scientifiques loin des grands accélérateurs. Le projet bénéficie du soutien du Pentagone, qui s'intéresse aux applications militaires de l'antimatière. Il est donc peu probable que le plus grand ensemble de bouteilles magnétiques au monde soit à court de financement.

Les accélérateurs modernes seront capables de produire un gramme d’antihydrogène en plusieurs centaines d’années. C'est très long, la seule issue est donc de développer une nouvelle technologie pour la production d'antimatière ou d'unir les efforts de tous les pays de notre planète. Mais même dans ce cas, quand technologies modernes il n'y a même pas de quoi rêver de produire des dizaines de tonnes d'antimatière pour le vol interstellaire habité.

Cependant, tout n'est pas si triste. Les spécialistes de la NASA ont développé plusieurs modèles de vaisseaux spatiaux capables d'aller dans l'espace lointain avec un seul microgramme d'antimatière. La NASA estime qu'un équipement amélioré permettra de produire des antiprotons pour un coût d'environ 5 milliards de dollars par gramme.

La société américaine Hbar Technologies, avec le soutien de la NASA, développe le concept de sondes sans pilote entraînées par un moteur fonctionnant à l'antihydrogène. Le premier objectif de ce projet est de créer un vaisseau spatial sans pilote capable de voler jusqu'à la ceinture de Kuiper, à la périphérie du système solaire, en moins de 10 ans. Aujourd'hui, il est impossible de voler vers des points aussi éloignés dans 5 à 7 ans ; en particulier, la sonde New Horizons de la NASA survolera la ceinture de Kuiper 15 ans après son lancement.

Une sonde parcourant une distance de 250 UA. dans 10 ans, il sera très petit, avec une charge utile de seulement 10 mg, mais il lui faudra aussi un peu d'antihydrogène - 30 mg. Le Tevatron produirait cette quantité d’ici quelques décennies, et les scientifiques pourraient tester le nouveau concept de moteur lors d’une véritable mission spatiale.

Des calculs préliminaires montrent également qu'une petite sonde pourrait être envoyée sur Alpha Centauri de la même manière. Avec un gramme d'antihydrogène, il atteindra une étoile lointaine dans 40 ans.

Il peut sembler que tout ce qui précède relève de la fantaisie et n’a rien à voir avec le futur proche. Heureusement, ce n'est pas le cas. Alors que l’attention du public se concentre sur les crises mondiales, les échecs des pop stars et d’autres événements d’actualité, les initiatives qui font date restent dans l’ombre. Agence spatiale La NASA a lancé l'ambitieux projet 100 Year Starship, qui implique la création progressive et pluriannuelle d'une base scientifique et technologique pour les vols interplanétaires et interstellaires. Ce programme n'a pas d'analogue dans l'histoire de l'humanité et devrait attirer des scientifiques, des ingénieurs et des passionnés d'autres professions du monde entier. Un symposium se tiendra à Orlando, en Floride, du 30 septembre au 2 octobre 2011, pour discuter de diverses technologies liées aux vols spatiaux. Sur la base des résultats de tels événements, les spécialistes de la NASA élaboreront un plan d'affaires pour aider certaines industries et entreprises qui développent des technologies actuellement manquantes, mais nécessaires aux futurs voyages interstellaires. Si l'ambitieux programme de la NASA réussit, d'ici 100 ans l'humanité sera capable de construire un vaisseau spatial interstellaire, et système solaire nous nous déplacerons avec la même facilité qu'aujourd'hui nous volons d'un continent à l'autre.

A quelle vitesse une fusée vole-t-elle dans l'espace ?

1. science abstraite - crée des illusions chez le spectateur
2. Si en orbite terrestre basse, alors 8 km par seconde.
   Si à l'extérieur, alors 11 km par seconde. Quelque chose comme ça.
3. 33 000 km/h
4. Précis - à une vitesse de 7,9 km/secondes, en partant, elle (la fusée) tournera autour de la terre, si à une vitesse de 11 km/secondes, alors c'est déjà une parabole, c'est-à-dire qu'elle mangera un peu plus loin, il est possible qu'il ne revienne pas
5. 3-5km/s, prendre en compte la vitesse de rotation de la terre autour du soleil
6. Le record de vitesse du vaisseau spatial (240 000 km/h) a été établi par la sonde solaire américano-allemande Helios-B, lancée le 15 janvier 1976.

   La vitesse la plus élevée jamais atteinte par l'homme (39 897 km/h) a été atteinte par le module principal d'Apollo 10 à une altitude de 121,9 km de la surface de la Terre au retour de l'expédition le 26 mai 1969. étaient le commandant d'équipage, le colonel de l'US Air Force (aujourd'hui général de brigade) Thomas Patten Stafford (né à Weatherford, Oklahoma, États-Unis, le 17 septembre 1930), le capitaine de 3e classe de l'US Navy Eugene Andrew Cernan (né à Chicago, Illinois, États-Unis), 14 mars 1934 g.) et capitaine de 3e rang de l'US Navy (maintenant capitaine de 1er rang à la retraite) John Watte Young (né à San Francisco, Californie, États-Unis, le 24 septembre 1930).

   Parmi les femmes, la vitesse la plus élevée (28 115 km/h) a été atteinte par le sous-lieutenant de l'armée de l'air de l'URSS (aujourd'hui lieutenant-colonel ingénieur, pilote-cosmonaute de l'URSS) Valentina Vladimirovna Terechkova (née le 6 mars 1937) en URSS. vaisseau spatial Vostok 6 16 juin 1963

7. 8 km/sec pour vaincre la gravité terrestre
8. dans un trou noir, vous pouvez accélérer jusqu'à la vitesse subluminique
9. Des absurdités, apprises inconsidérément à l'école.
   8 ou plus précisément 7,9 km/s est la première vitesse cosmique - la vitesse de mouvement horizontal d'un corps directement au-dessus de la surface de la Terre, à laquelle le corps ne tombe pas, mais reste un satellite de la Terre avec une orbite circulaire à à cette hauteur même, c'est-à-dire au-dessus de la surface de la Terre ( et cela ne prend pas en compte la résistance de l'air). Ainsi, PKS est une quantité abstraite qui relie les paramètres corps cosmique: rayon et accélération de chute libre à la surface du corps, et n'ayant pas signification pratique. À une altitude de 1 000 km, la vitesse du mouvement orbital circulaire sera différente.

   La fusée augmente progressivement sa vitesse. Par exemple, le lanceur Soyouz a une vitesse de 1,8 km/s 117,6 s après le lancement à une altitude de 47,0 km, et de 3,9 km/s à 286,4 s après le vol à une altitude de 171,4 km. Après environ 8,8 minutes. après le lancement à une altitude de 198,8 km, la vitesse du vaisseau spatial est de 7,8 km/s.
   Et le lancement du véhicule orbital sur une orbite terrestre basse à partir du point de vol supérieur du lanceur s'effectue par une manœuvre active du vaisseau spatial lui-même. Et sa vitesse dépend des paramètres orbitaux.

10. Tout cela n’a aucun sens. Ce n’est pas la vitesse qui joue un rôle important, mais la force de poussée de la fusée. A une altitude de 35 km, l'accélération complète commence jusqu'à la PKS (première vitesse cosmique) jusqu'à 450 km d'altitude, donnant progressivement un cap au sens de rotation de la Terre. De cette façon, l’altitude et la force de traction sont maintenues tout en surmontant l’atmosphère dense. En un mot : il n'est pas nécessaire d'accélérer les vitesses horizontale et verticale en même temps ; un écart significatif dans la direction horizontale se produit à 70 % de la hauteur souhaitée.
11. sur quoi
    un vaisseau spatial vole en altitude.