Die Menschen haben lange davon geträumt, zu fernen Planeten zu reisen. Das gleiche Thema wird seit über einem Jahrhundert in der Science-Fiction behandelt. In der Realität gibt es viele Probleme, die uns daran hindern, einschließlich des Mangels an geeigneten Technologien. Dies hindert die Wissenschaftler jedoch nicht daran, mögliche Wege zur Eroberung des Weltraums zu theoretisieren, die eines Tages durchaus real werden könnten.
Ionenmotoren
Ion Thrusters sind für Star Wars-Fans wahrscheinlich nicht neu, da sie von den TIE Fighters geflogen wurden. Es ist auch eine etablierte Technologie, die von der im September 1997 eingeführten Dawn-Sonde verwendet wird, um die Zwergplaneten Vesta und Ceres zu untersuchen.
Ionenmotoren funktionieren, wenn Xenonatome mit Elektronen bombardiert werden, um Ionen zu bilden. Auf der Rückseite des Motors befinden sich Metallgitter, die mit 1000 Volt aufgeladen sind und Ionen mit einer enormen Geschwindigkeit abfeuern. Der Schub ist recht gering, aber da der Raum eine reibungslose Umgebung ohne Schwerkraft ist, nimmt er ständig zu. Die Höchstgeschwindigkeit von Dawn beträgt 38.600 km / h.
Ionenmotoren benötigen nur minimalen Kraftstoff. Sie sind zehnmal effizienter als chemische Motoren. Sie beziehen ihre Energie aus großen Sonnenkollektoren, sodass kein Brennstofflager gebaut werden muss. Es gibt Ionenstrahlrudern theoretisch auch eine unerschöpfliche Energiequelle.
Das aktuelle Problem bei Ionenmotoren ist, dass sie zu langsam sind, um Menschen zu transportieren. Sie könnten zum Beispiel verwendet werden, um Ausrüstung und Vorräte in die Mars-Kolonien zu transportieren.
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Bussard Ramjet
Wie oben erwähnt, ist eine der größten Herausforderungen für die Raumfahrt die benötigte Kraftstoffmenge. Um dieses Problem in den 1960er Jahren zu lösen, wurde vorgeschlagen, den sogenannten Bussard Interstellar Ramjet zu entwickeln.
Die Idee ist, dass das Raumschiff die Protonen aufnimmt, die auf seiner Reise im gesamten Universum verstreut sind. Wenn diese Protonen dann synthetisiert werden können, fliegt das Raumschiff im Wesentlichen eine Atomrakete.
Es stimmt, es gibt eine Reihe von Problemen mit dem Ramjet-Konzept. Sie können nur eine bestimmte Anzahl von Protonen erhöhen, und wenn die Protonen aufgenommen werden, entsteht auch ein erheblicher Widerstand. Darüber hinaus gibt es eine kleine Frage zur Schaffung eines stabil funktionierenden Kernfusionsgeräts.
Bewegung auf nuklearen Impuls
Die Idee, mit Atomkraft Raumschiffe zu starten, stammt aus den 1950er Jahren. Das Orion-Projekt war eine Initiative der NASA, die beschloss, ein Schiff von der Größe eines schönen Wolkenkratzers zu bauen, das nach der Explosion einer Atombombe darunter gestartet wurde. Sie beginnen bereits, die mit dem Projekt verbundenen Probleme zu erraten. Nach diesem Projekt sollte zunächst eine große Menge an Strahlung verbleiben, und die Astronauten selbst werden eine Strahlenvergiftung erhalten.
Wenn die Bombe explodiert, erzeugt sie einen elektromagnetischen Impuls, der die Bordelektronik zerstört. Und das, wenn der Start noch erfolgreich ist und nicht zu tödlichen Verlusten führt. Das Orion-Projekt wurde hauptsächlich in Betracht gezogen, weil es uns in drei Monaten zum Mars bringen könnte. Ein gewöhnliches Schiff würde achtzehn brauchen.
Natürlich ist Project Orion tot, aber die Idee dahinter lebt weiter. Voyager 1, Voyager 2 und Cassini verwendeten für ihre Flüge eine Form der Kernenergie, die auf dem Zerfall von Plutonium basiert und es in Elektrizität umwandelt. Leider sind die Reserven des notwendigen Plutoniums auf unserem Planeten aufgebraucht, und es ist ziemlich schwierig, mit der Reproduktion zu beginnen, da es ein Nebenprodukt der Herstellung von Atombomben ist.
Bewegung auf Laserstrahlen
Der Luft- und Raumfahrtingenieur Leic Mirabeau kam 1988 auf die Idee, Laserbewegungen einzusetzen, während er am Star Wars-Raketenabwehrprojekt arbeitete. Der Mirabeau-Apparat sollte konisch sein. Ein starker Laserstrahl würde vom schmalen Ende des Kegels mit dem Parabolreflektor abgefeuert.
Dies würde die Luft im Inneren auf 30.000 Grad erwärmen und zu Explosionen führen, die Schub erzeugen. Mirabeau glaubte, dass ein solches Gerät in den nächsten 20 Jahren auf den Markt kommen würde, aber seine Kollegen betrachteten diese Idee mit Skepsis.
Interstellares Raumschiff "Daedalus"
Die British Interplanetary Society forscht seit 1973 fünf Jahre lang und untersucht die Möglichkeit, Menschen zu Barnards Stern zu schicken, der sechs Lichtjahre entfernt ist. Ihre Lösung war das interplanetare Raumschiff "Daedalus". Daedalus war ein gigantisches Raumschiff, auch so groß wie ein guter Wolkenkratzer, und würde definitiv in der Erdumlaufbahn zusammengebaut werden.
Wie bei Project Orion musste es Fusionsmotoren verwenden. Die Brennstoffpellets würden mit hoher Geschwindigkeit in die Reaktionskammer injiziert, wo Strahlen energiereicher Elektronen sie entzünden würden. Die erste Stufe sollte die Erde mit 46.000 Tonnen Treibstoff heben, die zweite - ein kleiner Teil des Schiffes mit 4.000 Tonnen Treibstoff. Der Brennstoff sollte Helium-3 sein.
Helium-3 ist auf der Erde unglaublich selten, aber es wird angenommen, dass es auf dem Mond viel häufiger vorkommt. es kann auch in kosmischen Wolken gefunden werden. Das Sammeln des erforderlichen Betrags würde 20 Jahre dauern. Helium-3 ist auch als Brennstoff sehr schwer zu entzünden, da es viel Wärme benötigt. Wenn das Projekt ausgebrannt wäre, hätte das Gerät auf 12,2% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und in 50 Jahren Barnard's Star erreicht.
Im Jahr 2009 begann die Forschung im Rahmen des Ikarus-Projekts, das zeigen soll, was interstellares Reisen nach so vielen Jahren wissenschaftlichen Fortschritts werden kann.
Einen Asteroiden reiten
Eines der größten Probleme der Raumfahrt bleibt der Einfluss der kosmischen Strahlung. Wenn eine Person 1000 Tage braucht, um zum Mars zu gelangen, erhält sie eine solche Strahlung, dass die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken, von 1 auf 19 Prozent steigt.
Das Raumschiff besteht aus leichten Materialien und die Strahlenschutzschilde sind zu schwer. Ein Physikprofessor am Massachusetts Institute of Technology glaubt daher, dass der beste Weg, lange Strecken zurückzulegen, darin besteht, auf einem Asteroiden zu landen und einen Tunnel unter seiner Oberfläche zu erstellen.
Der Asteroid muss 10 Meter breit und mehrere Millionen Kilometer von Erde und Mars entfernt sein, damit der Plan funktioniert. Bisher sind fünf solcher Asteroiden bekannt, und alle werden bis 2100 in der Nähe der Erde vorbeiziehen. Die Reise wird in eine Richtung erfolgen, da es keine Asteroiden gibt, die hin und her fliegen. Es finden jedoch ständig neue Entdeckungen statt, daher werden wir vielleicht einen Asteroiden finden, der zur richtigen Zeit vom Mars zu uns fliegt.
Sonnensegel
Obwohl die Segel nach heutigen Maßstäben kaum Hightech sind, erhielten sie im Weltraumkontext ein gutes Update. Anstatt den Wind zu nutzen, nutzen diese Segel die Energie der Sonne. Sonnensegel geben dem Raumschiff wenig Schub, aber da es im Weltraum keine Reibung gibt, nehmen diese Segel allmählich an Geschwindigkeit zu.
Zum Beispiel kann ein 400 Meter breites Sonnensegel mehr als zwei Milliarden Kilometer pro Jahr zurücklegen. Dies ist schneller als ein chemisch angetriebenes Schiff passieren kann. Es wäre auch billiger.
Sonnensegelprojekte sind ebenfalls keine Seltenheit. Einer von der NASA heißt Sunjammer, benannt nach einer Kurzgeschichte von Arthur Clarke. Das Sunjammer-Segel kann aus Kapton-Material hergestellt werden, fünf Mikrometer dick sein, weniger als 20 Kilogramm wiegen und im verpackten Zustand so groß wie eine Waschmaschine sein.
Eine andere Variante, die zu Ehren von Carl Sagan entwickelt wurde, sollte sehr bald in den Orbit gehen. Es gibt auch eine Theorie, dass ein Sonnensegel ein Raumschiff zu einem anderen Sonnensystem bringen könnte. Ein solches Segel wird die Größe einer Großstadt haben und sein aktives Zentrum wird ein leistungsstarker Laser sein.
Magnetsegel
Die meisten von der Sonne emittierten Protonen und Elektronen liegen zwischen 400 und 600 Kilometern pro Sekunde. Ein Magnetsegel könnte ihre Energie nutzen und sich von ihnen abstoßen. Eine Schleife aus leitendem Material kann ein Magnetfeld erzeugen, das senkrecht zum Sonnenwind ist, und dies wird das Fahrzeug in die gewünschte Richtung drücken.
Das Problem ist, dass das Magnetsegel 100 Kilometer lang sein muss. Technologien, die es ermöglichen, aus einem supraleitenden Material dieser Größe ein Segel herzustellen und die erforderliche Temperatur aufrechtzuerhalten, sind derzeit einfach nicht verfügbar. Magnetsegel bleiben Theorie, bis die Technologie entwickelt ist.
Wurmloch
Wurmlöcher stammen ursprünglich aus der Science-Fiction und haben die Menschen seit ihrer theoretischen Gründung im Jahr 1921 inspiriert. Obwohl ihre Existenz erlaubt ist, wurden noch keine direkten Beweise dafür gefunden. Wurmlöcher sind im Wesentlichen Tunnel im Raum, durch die ein Objekt theoretisch hindurchtreten kann. Gleichzeitig sind Wurmlöcher instabil - wenn jemand durch eines davon gehen möchte, können seine Wände einstürzen.
Für einen sicheren Durchgang durch das Wurmloch muss das Gerät eine Anti-Schwerkraft-Kraft anwenden. Physiker glauben, dass wir einfach nicht genug Energie sammeln werden. Wenn es ein Wurmloch gibt, durch das Menschen gehen können, liegt es definitiv nicht in der Natur; Eine ausreichend fortgeschrittene Zivilisation könnte es jedoch aufbauen. Daher bleibt das Wurmloch eine Science-Fiction-Fiktion, bis wir es treffen oder bauen.
Warp Drive
Die von Star Trek beliebte Idee eines Warp-Antriebs ermöglicht es Ihnen, buchstäblich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu reisen, ohne die Gesetze der Physik zu verletzen. Dennoch glauben Wissenschaftler an die Möglichkeit seiner Umsetzung. Der Physiker Miguel Alcubierre schlug zunächst die Idee vor, ein Raumschiff in Form eines Rugbyballs mit einem flachen Ring zu schaffen. Damit das Schiff fliegen kann, benötigen Sie einen Antimaterieball von der Größe des Jupiter.
Um ein solches Raumschiff zu ermöglichen, nahm Harold White von der NASA Änderungen am Projekt vor. Theoretisch würde sein modifiziertes Schiff viel weniger Antimaterie in der Größenordnung von 500 Kilogramm benötigen. Er wird in der Lage sein, Raum-Zeit zu biegen und eine Geschwindigkeit zu erreichen, die zehnmal schneller ist als die Lichtgeschwindigkeit. Die Reise zum nächsten Stern dauert vier bis fünf Monate.
Leider ist Antimaterie extrem instabil. Nur ein Drittel eines Gramms Antimaterie kann so viel Energie freisetzen, wie bei der Bombardierung von Hiroshima freigesetzt wurde. Antimaterie in Whites Projekt wird von 1,5 Millionen Hiroshima gezogen, was ausreichen wird, um die Erde zu zerstören.
