Budowa statku miΩdzygwiezdnego

Przed tygodniem obieca│em, ┐e nadal bΩdziemy sobie marzyµ o zdobywaniu coraz dalszych zakamark≤w Kosmosu. CzΩ╢ciowo tΩ obietnicΩ dzisiaj spe│niΩ. CzΩ╢ciowo, poniewa┐ zajmie siΩ budow▒ statku miΩdzygwiezdnego, kt≤ry bΩdzie tylko ╢rodkiem komunikacji kosmicznej, a nie celem, do kt≤rego ludzie bΩd▒ kiedy╢ docieraµ. A jak wiadomo w│a╢nie ten cel - odleg│e ╢wiaty, planety, s│o±ca, galaktyki najbardziej rozpalaj▒ nasz▒ wyobra╝niΩ. Statek transportuj▒cy nas tam jest tylko maszyn▒. Ale by j▒ wykorzystaµ do rozpalenia naszych marze±, nale┐y j▒ zbudowaµ. Bez techniki siΩ nie obejdzie. Na lataj▒cej miotle nie zajedziemy do Alfa Centauri.

NajwiΩkszym problemem w budowie statku kosmicznego jest niewyobra┐alnie wielka odleg│o╢µ do gwiazd. Do wspomnianej ju┐ Alfa Centauri (najbli┐szej nam gwiazdy) mamy a┐ 4 lata ╢wietlne, do wiΩkszo╢ci gwiazd odleg│o╢µ wynosi 100 lat ╢wietlnych. I chocia┐ ╢wiat│o porusza siΩ z niewyobra┐aln▒ prΩdko╢ci▒ 300tys kilometr≤w na sekundΩ, to z teorii Einsteina wiadomo, ┐e nie mo┐emy siΩ szybciej od ╢wiat│a poruszaµ. Jak zatem osi▒gn▒µ gwiazdy maj▒c statki wlok▒ce siΩ z prΩdko╢ci▒ rzΩdu setnych u│amka procentu prΩdko╢ci ╢wiat│a. Trzeba zbudowaµ cos szybszego i dopiero w≤wczas braµ siΩ za rozpatrywanie aspekt≤w podr≤┐y miΩdzygwiezdnej.
Impuls w│a╢ciwy potrzebny do uzyskania prΩdko╢ci pod╢wietlnej wynosi 30mln sekund. Wszystkie znane przez nas typy napΩd≤w maj▒ impuls znacznie, znacznie ni┐szy.
Niekt≤rzy pr≤buj▒ jednak projektowaµ pojazdy przeznaczone w przysz│o╢ci do podr≤┐y miΩdzygwiezdnych.
ListΩ tych pojazd≤w otwieraj▒ statki o napΩdzie opartym na fuzji termoj▒drowej. Maj▒ one impuls rzΩdu 2500-4000 sekund. Warto╢µ ta jest ci▒gle zbyt ma│a. Dopiero impuls rzΩdu miliona sekund pozwoli my╢leµ realnie o osi▒gniΩciu prΩdko╢ci rzΩdu sporego u│amka prΩdko╢ci ╢wiat│a.
"Ramjet". Najciekawsz▒ konstrukcj▒ wykorzystuj▒c▒ fuzjΩ termoj▒drow▒ jest silnik typu "ramjet", czyli silnik strumieniowy, kt≤ry mknie przez kosmos niemal z prΩdko╢ci▒ ╢wiat│a. Paliwo do fuzji, kt≤rym jest wod≤r, jest zasysane prosto z przestrzeni kosmicznej. Statek dziΩki temu by│by wzglΩdnie lekki, bo nie musia│by transportowaµ ze sob▒ niewyobra┐alnych zapas≤w paliwa.
Naukowcy oszacowali, ┐e trzeba oko│o roku rozpΩdziµ ten pojazd do prΩdko╢ci pod╢wietlnej. Otarcie do najbli┐szej gwiazdy zajΩ│oby mu oko│o 5 lat. Ale tu do g│osu dochodzi szczeg≤lna teoria wzglΩdno╢ci Einsteina - na pok│adzie statku czas uleg│by spowolnieniu i to tym wiΩkszemu, im szybciej statek lecia│by. I tak dotarcie do Plejad (odleg│o╢µ od Ziemi 400 lat ╢wietlnych) zajΩ│oby mu 11 lat (wed│ug czasu pok│adowego). Po 25 latach czasu pok│adowego dotar│by nawet do Wielkiej Galaktyki w Andromedzie. Jednak┐e na Ziemi up│ynΩ│oby wtedy a┐ 2 miliony lat.

J▒drowa rakieta impulsowa. Ta rakieta wykorzystuje seriΩ detonacji bomb j▒drowych. Wydaje siΩ byµ najdziwniejszym prototypem napΩdu miΩdzygwiezdnego.
PodstawΩ dzia│ania tego typu napΩdu poda│ ju┐ w roku 1946 Stanis│aw Ulam pracuj▒cy w Los Alamos. Dowodzi│ on, ┐e gdyby w pewnej odleg│o╢ci od miejsca wybuchu bomby u┐yc stalowego ekranu pokrytego grafitem, fala uderzeniowa nie zniszczy│aby go, tylko popchnΩ│a z ogromn▒ si│▒. Gdyby jednocze╢nie z drugiej strony rakiety zamontowano amortyzatory poch│aniaj▒ce energiΩ odrzutu, to si│a wybuchu rozpΩdzi│aby ca│▒ konstrukcjΩ.
Pomys│ sam w sobie jest dziwny, ale jeszcze dziwniejsze, ┐e usi│owano ju┐ zbudowaµ takie rakiety. Mowa tu o projektach Orion (w latach 1958 - 1965) i Daedalus (1973 - 1978). Maksymalny impuls w│a╢ciwy otrzymany w tego typu silniku wyni≤s│by milion sekund, co pozwoli│oby dotrzeµ do najbli┐szych gwiazd w ci▒gu kilku stuleci, a nawet kilkudziesiΩciu lat. Oszacowano, ┐e sonda Daedalus mog│aby siΩ rozpΩdziµ do prΩdko╢ci oko│o 12% prΩdko╢ci ╢wiat│a.
Jednak jest tak wiele niekorzy╢ci p│yn▒cych z tego projektu, ┐e lepiej i┐ zosta│ zupe│nie zarzucony. Jakie to niekorzy╢ci? Promieniowanie rentgenowskie zagra┐aj▒ce ┐yciu za│ogi, konieczno╢µ wykonania du┐ej ilo╢ci test≤w nuklearnych mog▒cych pozwoliµ na ustalenie precyzyjnych danych technologicznych, co mo┐e prowadziµ do pog│Ωbienia siΩ zagro┐e± nuklearnych.
My╢lΩ, ┐e nie ma siΩ co d│u┐ej zastanawiaµ nad tak szalonym pomys│em. Przynajmniej do czasu przeprowadzania pr≤b j▒drowych w przestrzeni kosmicznej.

»agle i silniki fotonowe. DziΩki szybkiemu rozwojowi laser≤w wykorzystywanych do r≤┐nych cel≤w, mo┐na sobie wyobraziµ, ┐e zostan▒ zastosowane r≤wnie┐ do napΩdu pojazd≤w kosmicznych ju┐ pod koniec przysz│ego stulecia. Istnieje ju┐ odpowiedni projekt - nazywa siΩ silnik fotonowy. W nim pojazd kosmiczny napΩdzany by│by ci╢nieniem ╢wiat│a wi▒zki laserowej. Jak to mo┐na rozwi▒zaµ w praktyce? Mo┐na wykorzystaµ laser stacjonarny ogromnej mocy stoj▒cy na Ziemi lub KsiΩ┐ycu, kt≤rego wi▒zka bΩdzie pcha│a ┐agiel s│oneczny p│yn▒cy w przestrzeni kosmicznej. Zastosowanie ┐agla s│onecznego wi▒┐e siΩ z jego ogromnymi wymiarami (aby by│ efektywny w okolicach orbity Jowisza czy Saturna, gdzie S│o±ce jest niewiele ja╢niejsze od zwyk│ej gwiazdy musi mieµ powierzchniΩ setek kilometr≤w). K│opotliwe jest manewrowanie takim statkiem - w ko±cu nie jest to ┐adna ┐agl≤wka, kt≤r▒ mo┐na swobodnie zawracaµ z wiatrem i pod wiatr. »agiel s│oneczny jako napΩd jest r≤wnie┐ niezwykle wolny. Dotarcie do najbli┐szych gwiazd zajΩ│oby mu setki lat. Konieczne jest tak┐e wybudowanie lasera tysi▒c razy mocniejszego ni┐ lasery obecnie dzia│aj▒ce na Ziemi. Statek o napΩdzie fotonowym bardzo d│ugo rozpΩdza│by siΩ do przyzwoitych prΩdko╢ci kosmicznych, a raz rozpΩdzony mia│by k│opoty z wyhamowaniem. Nie mia│by mo┐liwo╢ci l▒dowania na planetach a jedynie mo┐liwo╢µ wypuszczania serii sond badaj▒cych powierzchniΩ.

Poza tymi trzema rodzajami napΩd≤w istnieje jeszcze wiele projekt≤w, takich chocia┐by jak silniki napΩdzane antymateri▒ lub napΩdu czasoprzestrzennego. Jednak te projekty s▒ zdecydowanie dalej od realizacji ni┐ om≤wione w naszym artykule.

Clifford