• РЕГИСТРАЦИЯ

Проект «Дедал»: автоматический звездолет родом из 70-х годов прошлого века

18 3532

Пока что о полете к звездам человеку можно только мечтать. Долететь к любой из соседних звезд на звездолете за сколько-нибудь вменяемое время (скажем, продолжительность жизни человека) — трудноосуществимая задача. Отправлять звездолеты с большим количеством колонистов в расчете на то, что до цели долетит пятое или десятое поколение тоже пока нецелесообразно. В конце концов, неизвестно, что будет ждать колонистов у чужой звезды. Может, там будут только газовые гиганты или планеты, непригодные для заселения.

Проекты межзвездных кораблей пока что выглядят слишком сложными для реализации в наше время. Даже относительно простой проект Breakthrough Starshot (простой по сравнению с другими проектами межзвездных аппаратов) можно будет реализовать только при условии совершенствования современных технологий. С другой стороны, межзвездные полеты уже не кажутся чем-то невероятным. Во многом мы обязаны этом техническому проекту автоматического звездолета «Дедал». Его авторы вместо придумывания концепций полетов на гипердвигателе решили подойти к делу максимально практично, взяв за основу существующие технологии или технологии ближайшего будущего. Разрабатывался проект в 70-х годах прошлого века.

Работали над проектированием «Дедала» специалисты Британского межпланетного общества. Они изначально отбросили идею создания пилотируемого звездолета, решив создать автоматический зонд. Изначально аппарат задумывался как научный беспилотник, который должен был достичь звезды Барнарда за 50 лет. Корабль разрабатывался таким образом, чтобы его можно было отправить не только к звезде Барнарда, но и к любой другой звезде в обозримой Вселенной.

По мнению ученых, конструировать «Дедал» нужно на орбите Земли. Планируемая масса корабля — 54000 тонны, включая 50000 тонн топлива и 500 тонн полезной нагрузки (в основном, это научные инструменты). По замыслу разработчиков, «Дедал» должен состоять из двух ступеней. Первая ступень предназначена исключительно для разгона звездолета до 7,1% скорости света.

Как только корабль достигает такой скорости, первая ступень отстыковывается, после чего включается двигатель второй ступени увеличивая скорость корабля до 12% световой. Как считали проектировщики, до заданной скорости корабль должен был бы разгоняться около 4 лет. Из-за экстремальных условий работы ряд элементов двигателя планировалось сделать из сплава молибдена с титаном, углеродом и цирконием. Такой сплав сохраняет свои свойства даже при сверхнизких температурах.

При проектировании звездолета ученые рассмотрели несколько вариантов двигателей. Среди прочих вариантов рассматривался электроракетный двигатель с ядерным реактором и двигатель на управляемом термоядерном синтезе. Они были исключены из-за предположительно малой тяги и большого веса. Для достижения нужной скорости в 7,1% с такими двигателями «Дедалу» пришлось бы потратить сотни лет.

Термическая ядерная ракета тоже рассматривалась в качестве одного из вариантов, но в этом случае пришлось бы потратить огромное количество топлива. Уже тогда ученые изучали и возможность использования фотонного двигателя с тягой 3 x 109 Ватт на 1кг массы звездолета. Здесь пришлось бы создавать огромное зеркало с идеальной зеркальной поверхностью. В 70-х годах прошлого века это было невозможно (да и сейчас вряд ли осуществимо практически), поэтому от этого варианта тоже отказались.

Прямоточный двигатель Бассарда тоже не подошел, поскольку для его работы нужна относительно высокая плотность вещества в космосе, а в межзвездном пространстве плотность недостаточна (1 атом/см3). Недостатками двигателя Бассарда являются также большой диаметр воронки и большая мощность электрического поля для обеспечения нормального функционирования двигателя. В итоге специалисты выбрали импульсный термоядерный ракетный двигатель. В таком двигателе используются пеллеты со смесью дейтерия и гелия-3.

В сферическую камеру реактора подаётся топливная таблетка с термоядерным топливом — сложная конструкция из смеси замороженных топливных компонентов в оболочке диаметром несколько миллиметров. На внешней части камеры находятся мощные — порядка сотен тераватт — лазеры, наносекундный импульс излучения которых через оптически прозрачные окна в стенах камеры попадает на топливную таблетку. При этом на поверхности топливной таблетки создается зона с температурой более 100 млн. градусов при давлении в миллионы атмосфер — условия, достаточные для начала термоядерной реакции. Происходит термоядерный микровзрыв мощностью в несколько сотен килограммов в тротиловом эквиваленте.

Частота таких взрывов в камере в проекте «Дедал» — порядка 250 в секунду, что требовало подачи топливных мишеней со скоростью более 10 км/с при помощи электромагнитной пушки. Реакция в этом случае следующая: 2H + 3He = 4He + p. при энергетическом выходе 18,3 МэВ. Преимуществами такой реакции является то, что в форме нейтронов выделяется около 5% мощности (а в случае смеси дейтерий + тритий в форме нейтронов выделяется вплоть до 80% мощности), еще 20% выделяется в виде рентгеновского излучения. Вся остальная энергия может использоваться для создания реактивной тяги.

  

Гелий-3 невозможно добывать в нужных количествах на Земле, здесь он практически не встречается. Поэтому ученые решили добывать его либо в атмосфере Юпитера (что не очень реалистично во сколь-нибудь обозримом будущем) или же на Луне, что реальнее.

Вторая ступень «Дедала» — это сложный и совершенный космический корабль. Его конструкция включает 5-метровый оптический телескоп и два 20-метровых радио-телескопа. При помощи этих инструментов планировалось изучать окрестности звезды Барнарда. Полученные данные планировалось отправлять на Землю, используя 40-метровое сопло двигателя второй ступени в качестве антенны.

Поскольку торможение корабля не предусмотрено, для дополнительного изучения окрестностей звезды Барнарда специалисты предложили использовать автономные зонды меньшего размера. За несколько лет до прибытия к цели зонды должны были отстыковаться от «Дедала» и полететь к звезде Барнарда самостоятельно. Каждый зонд должен был быть оснащен камерами, спектрометрами и другим научным оборудованием. Скорость зондов — 12% световой. У каждого из них должен быть собственный ядерно-ионный двигатель.

Для защиты корабля и его элементов от столкновений с межзвездными частицами авторы проекта предлагали установить щит из бериллия. Толщина диска должна составлять 7 мм, масса диска в этом случае будет достигать 50 тонн. При обнаружении более крупных объектов, с которыми щит бы не справился, корабль должен выбрасывать облака частиц, которые уходили бы на расстояние до 200 км от корабля. Для починки повреждений на борт «Дедала» предлагали загрузить команду механических ремонтников, которые решали бы самые сложные проблемы.

  

Спецификации

Длина корабля: 190 метров

Масса полезной нагрузки: 450 тонн

Масса первой ступени без топлива: 1,690 тонн

Масса второй ступени без топлива: 980 тонн

Масса топлива первой ступени: 46000 тонн

Масса топлива второй ступени: 4000 тонн

Продолжительность работы двигателей первой ступени: 2,05 лет

Продолжительность работы двигателей второй ступени: 1,76 года

Тяга двигателей первой ступени: 7540000 ньютон

Тяга двигателей второй ступени: 663000 ньютон

В целом, «Дедал» — первый проект звездолета, который был тщательно проработан учеными. Здесь предусмотрены многие ситуации, которые могут возникнуть в ходе полета. Конечно, есть и проблемы. Основная — сложность реализации ряда технологий, которые предлагается использовать в конструкции корабля. Это и импульсный термоядерный ракетный двигатель, и щит из бериллия, и гелий-3. Такой корабль, к сожалению, пока невозможно построить даже в том случае, если за его реализацию возьмется все человечество. Достоинство проекта в том, что он показал потенциальную возможность полета к звездам, переведя межзвездные полеты из категории фантастики в категорию технологий не такого уж и отдаленного будущего.

У «Дедала» есть родственный проект, «Икар», о котором хотелось бы рассказать подробнее.

Проект «Икар» 

Авторы «Икара» говорят, что «Дедал» вдохновил их на разработку собственного корабля. Работают над ним команды Британского межпланетного общества и Icarus Interstellar. Проект «Икар» — это усовершенствованный и видоизмененный в соответствии с эволюцией технологий и наших знаний о Вселенной «Дедал». Участниками обеих команд являются ученые, инженеры и энтузиасты, которые надеются разработать реальный межзвездный корабль к 2100 году. Некоторые участники команды «Икара» ранее занимались разработкой «Дедала».

Такой звездолет, по плану, должен обладать возможностью достичь любой звезды, находящейся от Земли в радиусе 15-22 световых лет. На расстоянии в 15 световых лет от нас расположены 56 звезд. Самые подходящие для изучения это Эпсилон Эридана (находится на расстоянии 10,5 световых лет от Земли), Глизе 674 (14,8 световых года) и Проксима Центавра. Как выяснили астрономы, у звезды Барнарда нет планетной системы, поэтому туда лететь просто нет смысла. При этом космический корабль планируется отправить к той соседней звезде, где обнаружена потенциально обитаемая экзопланета (недавний пример — планета у Проксима Центавра).

Проксима Центавра b (также известна как Проксима b) — экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика Проксима Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года (1,3 парсека, 40 трлн км) от Земли в созвездии Центавра. Является ближайшей известной экзопланетой и одновременно ближайшей экзопланетой, находящейся в зоне обитаемости. Обнаружили эту планету сотрудники Европейской южной обсерватории в начале августа этого года.

Обнаружение нескольких экзопланет в зоне обитаемости у ряда ближайших звезд — это важнейший элемент плана проекта «Икар». Ведь звездолет придется строить силами всего человечества. И если такой аппарат, прилетев к другой звезде, обнаружит там лишь пару газовых гигантов или вообще не найдет планет, то это можно будет считать если не провалом, то не слишком положительным результатом всей миссии. Изучение землеподобной планеты у другой звезды — это программа-максимум, которая удовлетворит всех участников проекта.

Отличием проекта «Икар» от «Дедала» является то, что по пути к цели корабль будет детально изучать космическое пространство. «Дедал» должен был пересечь исcледуемую систему за два-три дня. «Икар» же, по плану, должен задержаться в конечном пункте для проведения более детального исследования. Каким образом будет организована задержка, пока неясно.

«Икар», как говорилось выше, довольно близок по возможностям и характеристикам к своему предшественнику, но у него есть ряд отличий. Основное — это отказ от «гелия-3» в качестве топлива. Вместо этого предлагается использовать чистый дейтерий. Да, при работе с ним много энергии будет уходить в качестве нейтронов, но зато дейтерий доступное для человека топливо. Доступное уже сейчас, а не через 100 лет. Ни полеты к Юпитеру, ни добыча «гелия-3» на Луне не потребуется. Правда, если будет найден способ получить достаточные для работы двигателя корабля количества этого элемента на Земле, то прежнюю схему «дейтерий — гелий-3» можно будет вернуть.

Открытым остается вопрос о проведении контролируемой термоядерной реакции. Сейчас ученые активно работают над созданием коммерчески выгодных термоядерных реакторов на Земле. Вполне возможно, при создании такой технологии и ее постепенной «доводки» разработка термоядерного реактора для космического корабля станет реальной задачей. Из-а того, что термоядерный реактор пока что нельзя значительно уменьшить, корабль придется делать большим. Изначально авторы «Икара» хотели снизить размер своего межзвездного корабля, но после проведения ряда расчетов оказалось, что это практически невозможно. Самый маленький звездолет с термоядерным двигателем будет весить десятки тысяч тонн.

Строиться «Икар» будет на орбите Земли. Для того, чтобы можно было построить такой большой корабль, требуется значительное количество транспортных кораблей меньшего размера. Они будут поставлять элементы конструкции корабля, людей, топливо.  

Сейчас подходящих транспортников нет, но идеи по их созданию уже есть. Одна из идей продвигается группой инженеров под руководством Алана Бонда (это инженер, который работал и над проектом «Дедал»). Транспортный корабль, по замыслу, должен быть небольшого размера, экономным и быстрым. Кроме того, у него должна быть довольно высокая грузоподъемность. Ученые назвали такой транспортник «Циклопом».

Команда Icarus Interstellar занимается и разработкой технологий, которые в будущем позволят отправлять к звездам пилотируемые звездолеты. Все разработки по этому направлению ведутся в рамках проекта «Персефона». Основная задача — создание на корабле локальной экосистемы, способной поддерживать жизнь пилотов в течение всего времени полета. При этом такая экосистема должна изменяться в соответствии с меняющимися потребностями обитателей межзвездного пилотируемого корабля.

Для достижения поставленных авторами целей, как они сами считают, требуются объединенные усилия представителей бизнеса, чиновников, ученых и энтузиастов межзвездных полетов. Участники проекта «Икар» говорят, что сейчас уже наступило время, когда человеку нужно выбираться за пределы Солнечной системы и лететь к звездам для их колонизации. 


Источник

https://vk.com/eofru

    Грядущее мятежно, но надежда есть

    Знаю я, что эта песня Не к погоде и не к месту, Мне из лестного бы теста Вам пирожные печь. Александр Градский Итак, информации уже достаточно, чтобы обрисовать основные сценарии развития с...

    Их ценности за две минуты... Аркадий, чо ты ржёшь?

    Здравствуй, дорогая Русская Цивилизация. В Европе и Америке сейчас новая тема, они когда выходят на трибуну, обязаны поприветствовать все гендеры. Это не издевательство, на полном серьё...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Gordan9 Край Будущего
      17 июля 2017 г. 12:23

      Существуют ли параллельные вселенные?

      Еще до появления Эверетта и его идеи множественных вселенных, физики оказались в тупике. Им приходилось использовать один набор правил для субатомного мира, который подвластен квантовой механике, и другой набор правил для крупномасштабного повседневного мира, который мы можем видеть и осязать. Сложности перехода от одного масштаба к другому скручивают м...
      4747
      Gordan9 Край Будущего
      17 июля 2017 г. 00:06

      В Швейцарии напечатали способное биться сердце

      Сердце напечатано исследовательской группы из Высшей технической школы Цюриха в Швейцарии — именно там специалисты с помощью технологий 3D-печати и напечатали искусственное сердце из силикона. Другие учёные уже давно начали печатать органы на 3D-принтерах, некоторые даже предпринимали попытки напечатать кровеносную систему, но сердце сделать гораздо сло...
      6528
      Gordan9 16 июля 2017 г. 23:59

      Тихоходки смогут пережить падение астероида и взрыв сверхновой

      Учёные часто задумываются о том, удастся ли людям пережить какую-нибудь страшную катастрофу. Ну, например, что с нами станет, если на Землю грохнется гигантский астероид из космоса? Или погаснет Солнце? Шансов у людей не очень много, зато у тихоходок их предостаточно — к таким выводам пришли исследователи Оксфордского университета после ряда опытов.Тихо...
      3478
      Gordan9 Край Будущего
      16 июля 2017 г. 23:43

      Насколько малы элементарные частицы?

      Размер, длина волн и шкалы температур/энергий, соответствующие различным частям электромагнитного спектраЕсли взять любое количество материи, сколь угодно малое или большое, то по поводу его состава будут только две возможности: либо его можно разделить на что-то поменьше, либо оно фундаментально и неделимо. Большую часть XIX века мы считали, что атомы ...
      11415
      Gordan9 Край Будущего
      4 февраля 2017 г. 16:10

      Физики нашли металл, проводящий электричество без нагревания

      Недавно исследователи из США сообщили об открытии металла, который проводит электричество и при этом практически не проводит тепло – невероятно полезное свойство, которое совершенно не соответствует сложившемуся представлению о том, как работают проводники.Существование такого свойства у металла противоречит закону Видемана-Франца, который гласит, что х...
      9267
      Gordan9 Край Будущего
      30 января 2017 г. 14:47

      Второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире

      Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики, может нарушаться, сообщила пресс-служба Московского физико- технического института. Ученые нашли демона Максвелла Энтропия, как оказалось, может убывать в квантовых системах - выяснила международная группа ученых под руковод...
      5876
      Gordan9 Край Будущего
      29 января 2017 г. 10:05

      Фотографии космического пространства. (Много фото) часть 3

      Туманность Тарантула, названная так из-за ее светящихся нитей, напоминающих ноги паука. Она находится в галактике под названием "Большое Магелланово Облако" Группа галактик, похожая на улыбку Чеширского Кота, расположенная в созвездии Большой Медведицы. Ученые установили, что левый "глаз" кота скрывает массивную черную дыру П...
      7491
      Gordan9 Край Будущего
      28 января 2017 г. 20:26

      Создан электрический переключатель активности генов

      Американские биотехнологи научились управлять активностью генов бактерий с помощью электричества. Бактериальный переключатель, полученный с помощью новой технологии, можно встраивать в биосенсоры, медицинские приборы и различные гаджеты. Статья о разработке опубликована в журнале Nature Communications. Бактерии широко применяются в молекулярной биологи...
      2642
      Gordan9 Край Будущего
      28 января 2017 г. 14:51

      Фотографии космического пространства. (Много фото) часть 2

      Туманность "Северная Америка", получившая свое название за то, что она напоминает нижнюю часть этого континента Туманность Ориона в другом диапазоне инфракрасного излучения. В северной части проходит темная полоса пыли, отделяющая от основной части туманности ее северо-восточную часть Эта Киля — одна из самых массивных ...
      8286
      Gordan9 Край Будущего
      27 января 2017 г. 16:55

      Фотографии космического пространства. (Много фото)

      Фотография угасающей туманности "Улитка", которая пылает от интенсивной ультрафиолетовой радиации. Изображение выполнено в инфракрасном диапазоне Космическая обсерватория США — телескоп hubbleТелескоп был назван в честь Эдвина Хаббла, американского астронома, создавшего в 1929 году концепцию расширяющейся, как воздушный шар, Вселенной. Раз...
      8205
      Gordan9 Край Будущего
      27 января 2017 г. 13:59

      Каким был первый советский мобильный телефон ЛК-1

      Советский радиоинженер Леонид Иванович Куприянович в 1957 году представил первый рабочий образец портативного телефонного аппарата ЛК-1. Первый телефон Куприяновича (см. ниже фото слева) весил три килограмма и работал от аккумулятора всего сутки, радиус действия — 20-30 км. Справа изображен образец телефона третьего поколения ЛК-3, он весил всего 70 гра...
      6185
      Gordan9 Край Будущего
      25 января 2017 г. 15:39

      Фотографии Марса

      Марс, который часто называют Красной планетой, может удивить своими неповторимыми и отнюдь не красными пейзажами. Некоторые снимки выглядят просто как удивительной красоты картины кисти знаменитого художника. Смотрите самые красивые фотографии Марса. Фотографии Марса настолько необычны и красивы, что трудно поверить, это не картины. Наверное, к такому же выводу пришл...
      18048
      Gordan9 Край Будущего
      17 января 2017 г. 14:44

      Сильно болит? Как современная медицина пытается избавить нас от боли

      В обсуждении боли людьми существует какая-то пропасть. Мне захотелось выяснить, как в медицинской среде понимают боль, какой язык используют для описания чего-то невидимого, что нельзя измерить, кроме как по субъективному описанию страдающего от боли, и что нельзя лечить, кроме как с использованием производных опиума, берущих своё начало ещё в Средних в...
      6149
      Gordan9 Край Будущего
      15 января 2017 г. 04:14

      Микромир через микроскоп | много фото

      С помощью удивительного прибора можно увидеть мельчайшие частицы, представить и понять то, что невозможно рассмотреть невооруженным глазом.Посмотрите на впечатляющие фотографии привычных вещей под микроскопом вместе с AdMe.ru и окунитесь в новую вселенную — микромир. Соль, 150-кратное увеличение. Шариковая ручка, 30-кратное увеличение. ...
      26761
      Gordan9 Край Будущего
      14 января 2017 г. 22:54

      Недостижимость: что с нами будет на скорости света

        Допустим, будет построен космический корабль, способный двигаться со скоростью света. Что произойдет с пилотами, которые сядут в него? T&P публикуют перевод статьи о том, почему межзвездный перелет — это смертельно.Даже если бы мы смогли сконструировать прототипы кораблей, выдуманных учеными из NASA и способных двигаться с релятивистской скоро...
      17815
      Gordan9 Край Будущего
      3 ноября 2016 г. 18:20

      Непреходящая красота космоса | Много фото в большом разрешении

      У космических фотографий есть любопытное свойство. Вроде бы ты видел что-то похожее уже много раз, но все равно они красивы. Даже если на какое-то время теряешь к ним интерес, он все равно возвращается. Тем более, что космические агентства стараются радовать нас все новыми качественными фотографиями. Достаточно давно NASA переехало со своего портала на ...
      9320
      Gordan9 Край Будущего
      3 ноября 2016 г. 14:48

      Утерянный американский спутник вышел на связь спустя 46 лет тишины

      Американский спутник, считавшийся вышедшим из строя и утерянным с 1967 года, вновь вышел на связь и начал передавать сообщения на Землю спустя 46 лет забвения. Сам аппарат является одним из нескольких спутников Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института, созданных между 1965 и 1976 годами для испытаний новых технолог...
      10713
      Gordan9 Край Будущего
      13 октября 2016 г. 12:36

      Российский космонавт Сергей Волков и его снимки из космоса | Очень много красивых фото: городов России, мира, выход в открытый космос и поверхности земли.

      Российский космонавт Сергей Волков во время своей миссии на МКС не только несет вахту, но и успевает радовать землян фотографиями нашей планеты с другой перспективы. Ему уже удалось собрать целую коллекцию городов России и мира, которую он опубликовал в социальных сетях. Москва Волгоград Иркутск ...
      9697
      Gordan9 Край Будущего
      12 октября 2016 г. 19:57

      Центр им. Хруничева заключил первый контракт на запуск "Протона" среднего класса

      Дочерняя компания Центра имени Хруничева (производитель ракет-носителей "Протон-М") International Launch Services заключила контракт с европейским оператором спутниковой связи Eutelsat о первом запуске ракеты "Протон-М" среднего класса в 2019-2020 гг.  Об этом сообщает пресс-служба российского предприятия. "Контракт предусматривает за...
      3301
      Gordan9 Секреты Вселенной
      12 октября 2016 г. 16:32

      "Урановое" открытие химиков из МГУ сделает реакторы стабильнее

      Ученые из Московского университета научились определять то, как много урана и кислорода содержит ядерное топливо, что поможет физикам точнее предсказывать поведение ядерных реакторов по мере выработки топлива и улучшить их стабильность, говорится в статье, опубликованной в журнале Inorganic Chemistry.Химики из МГУ под руководством Юрия Тетерина и их рос...
      2947
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика