Я рассуждаю умозрительно. НАСА проводит эксперимент с технологией ионной тяги. Предполагая, что в течение следующих 5 лет мы могли бы создать зонд, которому потребуется порядка 30-50 лет, чтобы достичь Альфы Центавра: какие проблемы у него возникнут?
то есть: будет ли самой большой проблемой связь с Землей? Может быть, небольшой зонд не может передать достаточно сильный сигнал (тем более, что с нашей точки зрения мы будем смотреть прямо на звезду)?
Или, может быть, проблема передачи заключается в том, чтобы нацелить антенну на Землю?
Или могут возникнуть проблемы с питанием зонда в течение 50-летнего путешествия (в этот момент мы действительно хотели бы, чтобы у него осталось несколько лет полезного срока службы)?
Или есть проблемы с космическими зондами, газовыделением или другими постепенными потерями, которые могут привести к распаду устройства после 50 лет вакуума?
Помогают ли долговечные зонды «Вояджер» ответить на любой из этих вопросов? Я знаю, что они НАМНОГО ближе к земле, чем то, о чем я говорю, но, по крайней мере, они все еще живы и передают...
Это спекулятивный вопрос, поэтому я надеюсь, что это разрешено правилами форума. Я хотел бы подумать о том, как можно преодолеть такие проблемы, но сначала мне действительно нужно знать, в чем они могут заключаться. Вот и ищу мысли или информацию...
РЕДАКТИРОВАТЬ: возможно, я был оптимистичен. если 50-летнее время полета нецелесообразно, даже с большой тягой, такой как ионный двигатель, то смело заявляйте о более длительном времени полета.
Вероятно, самым большим препятствием является обнаружение и уклонение от объектов в космосе. Чтобы добраться до Альфы Центавра через 40-50 лет, зонд будет двигаться с релятивистской скоростью (~1/10 скорости света). Все обнаружение и предотвращение столкновений должны будут осуществляться бортовыми системами, поскольку наземные диспетчеры не будут иметь прямого контроля. Вы должны понимать, что при задействованных скоростях зонд преодолеет расстояние между Землей и Луной примерно за 10 секунд. Объемный охват зонда в это время огромен, и из-за задействованных скоростей и предела скорости света устройство будет преодолевать по крайней мере от десятой до пятой расстояния до препятствия после обнаружения в активном поле. система. Пассивные системы были бы хорошим ранним предупреждением,
По этим причинам может потребоваться серия зондов, несколько зондов, которые будут «одноразовыми», которые действуют как первооткрыватели, за которыми следуют более важные зонды, содержащие более важные научные пакеты.
чтобы добраться до Альфы Центавра за 50 лет, нужна как минимум ядерная энергия деления. С ядерным синтезом он мог бы добраться туда за 30 лет, как это предлагается в проектах Дедал и Икар, но учтите, что эти миссии предлагаются как пролетные: они не упаковывают достаточно топлива, чтобы снова затормозить по прибытии.
Самые большие проблемы многочисленны, особенно если миссия проходит мимо, это серьезно ограничивает количество и качество данных, которые могут быть получены зондом. Определенно связь представляет собой проблему, но считается, что она решаема. Конечно, зонд не сможет полагаться на наземную связь для принятия какого-либо решения, поскольку задержка связи в пункте назначения составит 8 с половиной лет.
Зонды "Вояджер" прямо сейчас входят в межзвездное пространство, но они не смогут приблизиться к другим звездам в течение пары сотен тысяч лет. Их радиоактивные термоэлектрические генераторы будут полностью исчерпаны через пару десятилетий. Так что для того, чтобы межзвездный зонд достиг других звезд менее, чем, скажем, за сто лет, существует ограниченный список источников энергии, которые можно использовать:
Проект Icarus работает над усовершенствованием оригинального проекта Daedalus, обязательно проверьте его для получения более подробной информации.
Нацелить антенну на Землю не проблема — мы можем довольно точно наводить объекты на звезды. И радиоантенна любого практического размера будет распространять сигнал на такой широкий луч, что наведение на Землю станет наименьшей из проблем. Телескоп среднего размера и лазер, вероятно, были бы лучше — просто выберите длину волны, которая не является сильной в спектре звезды.
Снова запитать его радиоизотопами на 50 лет — не такая уж большая проблема. Плутоний РИТЭГ на новом марсоходе рассчитан на 100-200 Вт в течение 15 лет — этого достаточно для работы любой бортовой электроники. Потребляемая мощность подруливающего устройства - это немного большая проблема!
С дегазацией мы справимся, как только зонд оказывается в космосе, он довольно быстро достигает равновесия. В межзвездном пространстве основной проблемой будет фоновое излучение, в основном редкие, но высокоэнергетические космические лучи. Вам необходимо иметь несколько резервных систем для восстановления после временного или постоянного повреждения электроники.
edit: упс, пространство на удивление велико. Ионному двигателю мощностью 5 МВт потребуется около 2500 лет, чтобы достичь A Cen.
Ракетное уравнение — жестокий тиран. Безусловно, самая сложная задача — просто найти двигательную установку, которая может развивать необходимую скорость. Проект «Дедал» предлагал использовать систему ядерного синтеза с инерционным удержанием, но мы действительно не знаем, можно ли это заставить работать. Лучшей существующей технологией инерционного удержания является Национальная установка зажигания, которая использует лазеры и едва достигает безубыточности, а для этого требуется огромное здание тяжелого оборудования. Нет фундаментальных принципов, которые нужно нарушить, чтобы заставить его работать, но нет и гарантии, что его можно будет спроектировать.
По сравнению с этой проблемой, просто продолжать работать в течение 50 лет легко.
Избежать столкновений не должно быть проблемой. Ни один космический зонд, использовавшийся до сих пор, не имел каких-либо приспособлений для предотвращения столкновений, и мы не потеряли ни одного из случайных столкновений (если не считать падения на планету). 50 лет — это гораздо больший срок, но межзвездное пространство намного пустее.
По сути, проблема как раз в том, что мы не знаем, как сделать ракетный двигатель, обеспечивающий необходимые скорости истечения.
Чарльз Тиг