Międzygwiezdne podróże kosmiczne nie odniosą sukcesu bez lepszego systemu hamowania

Jednym z bardzo ważnych kluczy do umożliwienia podróży międzygwiezdnych w kosmosie jest zbudowanie czegoś, co może iść szybko - bardzo szybko. Inna rzecz, która nie jest tak oczywista? Skutecznie uderza w hamulce.

Chociaż celem podróży kosmicznych jest jak najszybsze pokonanie dużych odległości, projekt musi opierać się na misji. Jeśli próbujesz po prostu podróżować do kosmologicznego odpowiednika Bumfucka, Nigdzie, szybkie zatrzymanie się nie jest tak ważne - nie musisz nawet budować mechanizmu hamowania swojego statku kosmicznego.

Ale to nie jest dokładnie punkt podróży kosmicznych. Chcesz iść gdzieś - albo dlatego, że próbujesz studiować system z daleka, albo próbujesz wylądować w nowym świecie i zbadać go na powierzchni.

W obu przypadkach musisz upewnić się, że możesz spowolnić swój statek kosmiczny, aby nie przeskakiwać przez niego w mgnieniu oka (lub, co gorsza, zderzyć się z czymś.) Jeśli po prostu wykonujesz przelot - jak co Nowe Horyzonty sonda wykonuje pas Kuipera wraz z Plutonem i innymi światami - wciąż musisz być wystarczająco powolny, aby zebrać cenne dane. Jeśli próbujesz wejść na orbitalną przestrzeń planety, to ty Zdecydowanie musisz upewnić się, że poruszasz się wystarczająco powoli, aby nie po prostu spalić się w atmosferze tego świata - lub zderzyć się z powierzchnią jak asteroida bez poczucia świętości.

Samoloty, które podróżują przez ziemskie niebo, wykorzystują przeciąganie, aby zwolnić. Nie ma gazów, które można wykorzystać do spowolnienia.

Więc jak hamujesz? Jedna z technik stosowanych przez inżynierów, zwana aerobrakingiem, wykorzystuje grawitację. Zasadniczo, statek kosmiczny powinien zmienić swoją prędkość, gdy wchodzi w wydłużoną orbitę eliptyczną w miejscu przeznaczenia. Dzieje się tak przez połączenie systemu napędu wstecznego (tj. Strzelanie z przodu statku kosmicznego) z własną grawitacją i atmosferą planety. Jeśli atmosfera jest gruba, wówczas pojedynczy przepust orbitalny powinien być skuteczny w spowalnianiu statku kosmicznego. Jeśli jest cienki lub nie istnieje, kilka przejść orbitalnych będzie działać, aby spowolnić statek kosmiczny wystarczająco dobrze, aby w końcu wejść na stabilną orbitę wokół badanej planety lub księżyca.

Ale to nie jest łatwe. Na przykład osiągnięcie ostatecznej, stabilnej orbity wokół Marsa zajmuje dodatkowe sześć miesięcy po statek kosmiczny dotarł już do czerwonej planety. Jeśli twój system napędowy jest oparty na chemii, wtedy cieńsza atmosfera oznacza, że ​​musisz spuścić więcej paliwa, aby zwolnić i wspomóc proces aerobrakingu. Te koszty są znacznie wyższe, jeśli próbujesz wylądować na samej powierzchni.

A jeśli chodzi o odnawialne systemy napędowe statków kosmicznych - które wciąż są w fazie rozwoju - mechanizmy hamowania są jeszcze mniej przemyślane. Spójrzmy na przykład na przełomową inicjatywę Starshot, która planuje wysłać nanokraft na Alpha Centauri z prędkością około jednej piątej prędkości światła, używając wiązki światła, która popycha żagle słoneczne statku kosmicznego do przodu.

Żagle słoneczne mogą być fantastyczną formą napędu statków kosmicznych dla lekkich pojazdów. Po prostu polegaj na sile słońca, aby przenieść cię do przodu. Ale masz większe pytanie, z którym musisz się zmierzyć - jak zwolnić? Podobnie jak w przypadku normalnego żagla, pomysłem byłoby umożliwienie rekonfiguracji kształtu żagla w taki sposób, aby mógł on również wykorzystać siłę słońca do spowolnienia.

To jest dużo łatwiej powiedzieć niż zrobić. W końcu, jeśli planujesz podróż do nowego systemu gwiezdnego, nie będziesz mieć kontroli nad żaglem statku kosmicznego w czasie rzeczywistym. Musisz także radzić sobie z światłem innej gwiazdy oddziałującym z żaglem. Poruszanie się w kierunku tego systemu oznacza, że ​​prawdopodobnie kierujesz się najpierw w stronę tej gwiazdy (lub gwiazd).

Inni eksperci próbują zmodyfikować system aerobrakingu w sposób, który wykorzystuje nowe formy technologii. Jednym z najbardziej dziwacznych pomysłów jest magnetosfera - projekt właśnie sfinansowany w ramach kolejnego projektu NASA, który znalazł się w fazie II nagród w ramach programu NASA Innovative Advanced Concepts. Proponowany przez firmę MSNW z siedzibą w Redmond w stanie Waszyngton, planuje się stworzenie namagnesowanej tarczy plazmowej wokół statku kosmicznego, która oddziaływałaby z atmosferą planety docelowej i pomogłaby zmniejszyć prędkość pojazdu nawet bardziej niż konwencjonalny system aerobrakingu działający samodzielnie. Koncepcja działa jak niewidzialny spadochron.

Oczywiście ten pomysł jest teraz całkowicie koncepcyjny. Zakłady MSNW wykorzystają dotację w wysokości 500 000 USD, aby przyspieszyć badania nad pracą magnetosfery, ale kto wie, czy nawet zbliży się do osiągnięcia działającego prototypu.

W międzyczasie hamowanie nadal jest pomijanym aspektem projektowym, jeśli chodzi o rozwój statków kosmicznych. Bez wątpienia szybkość jest niezbędna, ale ważne jest, aby pamiętać, że tak samo jest, gdy jeździmy samochodami tutaj na Ziemi: szybka jazda prowadzi tylko do zagłady, jeśli nie możemy zwolnić do zatrzymania.