جایی که باد خورشیدی در حال مرگ است و ابدیت در کنار ما ایستاده است … آنچه در انتظار کسانی است که توانستند از هلیوپوز عبور کرده و نور ستارگان دور را لمس کنند؟ درخشش شبح از ذرات کمربند کوئیپر. چندین دهه پرواز بدون امکان جایگزینی واحدهای خراب. تلاش برای برقراری ارتباط با زمین از فاصله 200 واحد نجومی.
آیا با فن آوری های مدرن امکان پذیر است که چنین مرزهای دور را در پیش بگیریم؟ با تأخیر یک روزه به جایی می رسیم که سیگنال های رادیویی از کجا می آیند؟ حتی نور جای خود را به فاصله ای عظیم می دهد ، اما ذهن انسان به جلو می رود.
از میان نور روز بپرید
30 میلیارد کیلومتر 70 سال پرواز با استفاده از مراحل فوقانی موجود با موتورهای پیشران مایع. ایستگاه های بین سیاره ای مدرن برای چنین اعزامی طراحی نشده اند. پس از سه تا چهار دهه ، باتری رادیو ایزوتوپ می میرد. عرضه هیدرازین در موتورهای جهت گیر AMC رو به اتمام است. ارتباط قطع می شود و کاوشگر که برای همیشه به خواب رفته است در فضای بی پایان حل می شود.
تا به امروز ، بشریت موفق به ساخت شش "کشتی فضایی" شده است که از سومین سرعت کیهانی فراتر رفته و منظومه شمسی را برای همیشه ترک کرده اند.
در اینجا نام قهرمانان است.
ایستگاههای بین سیاره ای خودکار سری پایونیر با شماره 10 و 11. در 1972-1973 راه اندازی شد. "پیشگامان" به منطقه سیاره های بیرونی رسیدند و عکس ها و داده های علمی را از نزدیک مشتری و زحل برای اولین بار به زمین منتقل کردند. آنها با انجام مانور در میدان گرانشی سیارات غول پیکر ، منطقه دایره البروج را برای همیشه ترک کردند و وارد نبرد نابرابر با فضا و زمان شدند.
ارتباط با پایونیر 11 در 1995 متوقف شد ، زمانی که قبلاً بسیار دورتر از مدار پلوتون بود. در حال حاضر ، کاوشگر تا 90 AU از خورشید دور شده است. و راه خود را به سمت صورت فلکی سپر ادامه می دهد.
دوقلوهای آن دقیقاً سی سال در فضا دوام آورد: آخرین اطلاعات علمی پایونیر 10 در سال 2002 به زمین منتقل شد. طبق محاسبات ، در سال 2012 باید در 100 واحد استرالیا بود. از خورشید. کاوشگری که با یک صفحه طلا روی آن برای همیشه به خواب رفته است به سمت آلفا برج ثور پرواز می کند. زمان تخمینی ورود - 2،000،000 هجری قمری
قهرمانان بعدی شرکت کنندگان در ماموریت شگفت انگیز وویجر هستند ، بزرگترین اعزامی که تا کنون در پروازهای بین سیاره ای انجام شده است. دو کاوشگر در سال 1977 به امید بازدید از مجاورت همه سیارات بیرونی به جاده بازگشتند. ماموریت اصلی وویجر با پیروزی کامل به پایان رسید: کاوشگرها مشتری ، زحل ، اورانوس ، نپتون ، حلقه های آنها و 48 ماهواره سیاره های غول پیکر را از مسیر پرواز مورد مطالعه قرار دادند. در لحظه عبور از لایه ابر بالای نپتون ، پس از 12 سال پرواز و 4 میلیارد کیلومتر مسافت طی شده ، انحراف وویجر 2 از مسیر محاسبه شده 200 متر باورنکردنی بود!
امروز ، 37 سال پس از پرتاب ، آنها سفر خود را در اقیانوس بین ستاره ای ادامه می دهند و از زمین در فاصله 107 و 130 AU دور می شوند. تأخیر سیگنال رادیویی از برد وویجر 1 17 ساعت و 36 دقیقه است. قدرت فرستنده تنها 26 وات است ، اما سیگنال های آن هنوز به زمین می رسد.
ظرفیت حافظه رایانه داخلی وویجر 100 برابر کمتر از یک پخش کننده mp3 مدرن است. تجهیزات یکپارچهسازی با سیستمعامل یکپارچهسازی با طوفان های الکترومغناطیسی و چندین دهه کار در فضای باز ، کار خود را ادامه می دهد. چندین لیتر هیدرازین گرانبها در مخازن باقی مانده است و قدرت ژنراتور رادیوایزوتوپ هنوز به 270 وات می رسد.در حال حاضر فراتر از مدار نپتون ، برنامه نویسان ناسا موفق شدند رایانه داخلی وویجر را "بازتاب" دهند: در حال حاضر داده های کاوشگر با یک کد دوگانه Reed-Solomon بسیار ایمن رمزگذاری شده است (جالب است که در هنگام راه اندازی وویجرز ، چنین کدی هنوز به دست نیامده است. در عمل استفاده می شود) در آغاز قرن جدید ، کاوشگرها به مجموعه ای از موتورهای کنترل نگرش (مجموعه اصلی تا آن زمان 353 هزار اصلاح انجام داده بود) تغییر کردند ، اما هر روز برای سنسور خورشید دشوارتر است که نور کم خود را در برابر زمینه هزاران ستاره درخشان تهدید از بین رفتن جهت گیری و از بین رفتن ارتباطات با زمین وجود دارد.
در تابستان 2012 ، تجهیزات وویجر 1 افت شدید شدت ذرات باردار باد خورشیدی را ثبت کردند - کاوشگر از مرز منظومه شمسی عبور کرد و از هلیوسفر خارج شد. در حال حاضر سیگنال های کاوشگر با صدایی جدید که هرگز ثبت نشده است-پلاسما محیط بین ستاره ای-مخدوش می شود.
ایستگاه اتوماتیک "افق های نو" که در ژانویه 2006 راه اندازی شد ، نهمین سال است که در فضا ظاهر شده است. هدف این مأموریت پلوتو است ، که تقریباً هیچ چیز درباره ظاهر آن نمی دانیم. زمان تخمینی ورود به مقصد - 14 ژوئیه 2015. نه سال و نیم پرواز - و فقط سه روز برای آشنایی نزدیک با دورترین سیاره.
New Horizons مدار نزدیک زمین را با بالاترین سرعت در بین همه فضاپیماها ترک کرد - 16 ، 26 کیلومتر بر ثانیه نسبت به زمین یا 45 کیلومتر بر ثانیه نسبت به خورشید ، که به طور خودکار نیوهورایزنز را به یک ستاره فضایی تبدیل کرد.
انتظار می رود که پس از عبور پلوتون ، کاوشگر به کار خود در فضای باز تا اواسط دهه آینده ادامه دهد و تا آن زمان تا 50-55 استرالیا از خورشید کنار رفته بود. مدت زمان کوتاه تر ماموریت در مقایسه با وویجرها به دلیل کوتاه بودن مدت زمان عملیات "باتری" رادیوایزوتوپ است - تا تابستان 2015 ، قدرت خروجی RTG ها تنها 174 وات خواهد بود.
کمی در پشت "افق های جدید" یک شیء قابل توجه دیگر پرواز می کند-مرحله فوقانی سوخت جامد ATK STAR-48B. سومین مرحله از پرتابگر اطلس -5 ، که کاوشگر New Horizons را در مسیر حرکت خود به پلوتو قرار داد ، سرعت هلیوسنتری نیز پیدا کرد و اکنون مطمئناً مرزهای منظومه شمسی را ترک می کند. همراه با او ، به همان دلیل ، دو وزنه متعادل به سمت ستاره ها پرواز می کنند. مرحله دوم (مرحله فوقانی "قنطورس") در مدار هلیوسنتریک با دوره مداری 2.83 سال باقی ماند.
طبق محاسبات ، در اکتبر 2015 STAR-48B 200 میلیون کیلومتر از پلوتو عبور می کند و سپس برای همیشه در اعماق فضا ناپدید می شود.
کشتی ها به خواب می روند و زمان برای آنها معنای خود را از دست می دهد. در صدها هزار ، شاید میلیون ها سال ، همه این اجسام ساخته دست بشر به ستاره ها می رسد. اما دانشمندان به احتمال ایجاد فضاپیمای OPERATING که قادر به ادامه کار در فضای بین ستاره ای برای مدت طولانی و حرکت از خورشید در فاصله صدها واحد نجومی است ، علاقه مند هستند.
پروژه TAU
TAU (هزار واحد نجومی) مفهوم 1987 ، که شامل ارسال ایستگاه خودکار در فاصله 1/60 سال نوری از خورشید بود. زمان تخمینی سفر 50 سال است. هدف از اعزام: ساخت فاصله سنج عظیم با اساس 1000 AU ، اندازه گیری دقیق فاصله تا ستارگان ، از جمله موارد خارج از کهکشان ما. وظایف ثانویه: مطالعه ناحیه هلیوپوز ، حل مشکل ارتباط فضایی با فاصله بسیار زیاد ، تأیید فرضیه های نظریه نسبیت.
منبع تغذیه کاوشگر یک راکتور هسته ای کوچک با قدرت حرارتی 1 مگاوات است. موتور یون با 10 سال عمر مفید. نویسندگان پروژه TAU منحصراً از فناوری های موجود در آن زمان استفاده کردند.
در حال حاضر ، دقیق ترین و عملی ترین پروژه یک سفر بین ستاره ای ، Explorer Interstellar Explorer است. یک کاوشگر با اندازه جمع و جور که 35 کیلوگرم تجهیزات علمی را در خود حمل می کند و مجهز به سه RTG و یک سیستم ارتباطی فضایی است که می تواند ارتباط پایداری با زمین از فاصله 200 واحد استرالیا ایجاد کند.
شتاب با استفاده از شتاب دهنده موشک معمولی بر روی سوخت شیمیایی ، مانور گرانشی در مجاورت مشتری و رانشگرهای یونی ، که در آن سیال کار زنون است. هر سه این فناوری ها وجود دارند و در عمل به خوبی اثبات شده اند.
موتور مارینگ کاوشگر Deep Space-1
یک موتور یونی به دو چیز نیاز دارد: سیال در حال کار (گاز) و چندین کیلووات برق. با توجه به مصرف ناچیز محیط کار ، موتور یون می تواند به طور مداوم به مدت ده سال کار کند. افسوس ، فشار او نیز ناچیز است - دهم نیوتن. این امر برای پرتاب از سطح زمین کاملاً کافی نیست ، اما در جاذبه صفر ، به دلیل عملکرد طولانی مدت مداوم و ضربه خاص ، چنین موتوری قادر است کاوشگر را با سرعت زیاد شتاب دهد.
در ماموریت کاوشگر نوآور بین ستاره ای ، با استفاده از سه روش شتاب ، دانشمندان امیدوارند که کاوشگر را به سرعت 35-40 کیلومتر بر ثانیه (بیش از 4 واحد پول در سال) تسریع کنند. این با استانداردهای فضانوردی مدرن بسیار بالا است (وویجر 1 دارای رکورد 17 کیلومتر در ثانیه است) ، اما در عمل با استفاده از پیشرانه های پیشرانه برقی مدرن و ژنراتورهای رادیوایزوتوپ با ظرفیت بالا کاملاً امکان پذیر است.
تحقیقات تحت برنامه Innovtive Interstellar Explorer از سال 2003 توسط متخصصان ناسا انجام شده است. در ابتدا ، فرض بر این بود که این کاوشگر در سال 2014 پرتاب می شود و در سال 2044 به هدف خود (حرکت 200 واحدی از خورشید) می رسد.
افسوس ، نزدیکترین پنجره شروع از دست رفت. برنامه کاوشگر بین ستاره ای برای NASA برنامه ای در اولویت نیست (برخلاف مریخ نوردهای واقع بینانه تر ، ایستگاه های بین سیاره ای و تلسکوپ فضایی وب در حال ساخت).
شرایط مساعد برای پرتاب کاوشگر بین ستاره ای هر 12 سال یکبار (به دلیل نیاز به انجام مانور در میدان گرانشی مشتری) تکرار می شود. دفعه بعد "پنجره" در سال 2026 باز می شود ، اما فاصله زیادی با این واقعیت دارد که از این شانس برای هدف مورد نظر خود استفاده شود. شاید تا سال 2038 درباره چیزی تصمیم گیری شود ، اما مفهوم Innovative Interstellar Explorer احتمالاً تا آن زمان بی نهایت منسوخ خواهد شد.
در حال حاضر ، مهندسان روی شتاب دهنده های پلاسمای الکتروترمال (VASIMR) ، موتورهای دینامیکی مگنتوپلاسما و موتور هال کار می کنند. این تغییرات موتور موشک الکتریکی دارای یک ضربه خاص بالا ، قابل مقایسه با ضربه است. imp رانشگرهای یونی ، اما آنها قادر به ایجاد یک مرتبه بیشتر از نیروی رانش هستند - به عنوان مثال سرعت کشتی را به سرعتهای مشخص شده در زمان کوتاه تری افزایش دهید.
