👩🏻‍🤝‍👨🏼 💞 🏒 مشروع ديدالوس: مركبة فضائية أصلية تعود إلى السبعينيات من القرن الماضي 💛 ⌛️ ✍️

حتى الآن ، يمكن للمرء أن يحلم فقط بالطيران إلى النجوم. يعد السفر إلى أي من النجوم المجاورة على متن مركبة فضائية في أي وقت عاقل (على سبيل المثال ، عمر الشخص) مهمة صعبة. إن إرسال سفن فضائية مع عدد كبير من المستعمرين على أمل أن يصل الجيل الخامس أو العاشر إلى الهدف أمر غير عملي أيضًا. في النهاية ، من غير المعروف ما الذي ينتظره النجم الأجنبي للمستعمرين. ربما لن يكون هناك سوى عمالقة غاز أو كواكب غير مناسبة للتسوية.

تبدو مشاريع سفن الفضاء بين النجوم حتى الآن معقدة للغاية بحيث لا يمكن تنفيذها في عصرنا. حتى مشروع Breakthrough Starshot البسيط نسبيًا(بسيطة مقارنة بمشاريع المركبات الفضائية بين النجوم الأخرى) لا يمكن تحقيقها إلا إذا تم تحسين التقنيات الحديثة. من ناحية أخرى ، لم تعد الرحلات بين النجوم تبدو غير معقولة. في كثير من النواحي ، نحن مدينون بهذا المشروع التقني لسفينة دايدالوس الأوتوماتيكية. وبدلاً من اختراع مفاهيم طيران المحرك الفائق ، قرر مؤلفوه التعامل مع هذه المسألة قدر الإمكان ، مع الأخذ في الاعتبار التقنيات أو التقنيات الحالية في المستقبل القريب. تم تطوير المشروع في السبعينيات من القرن الماضي.

عمل المتخصصون في جمعية الكواكب البريطانية على تصميم Daedalus. رفضوا في البداية فكرة إنشاء سفينة فضائية مأهولة ، وقرروا إنشاء مسبار تلقائي. في البداية ، تم تصور الجهاز كطائرة بدون طيار علمية ، والتي كان من المفترض أن تصل إلى نجم بارنارد في 50 عامًا. تم تصميم السفينة بطريقة يمكن إرسالها ليس فقط إلى نجم بارنارد ، ولكن أيضًا إلى أي نجم آخر في الكون المرئي.

وفقا للعلماء ، يجب بناء Daedalus في مدار الأرض. الكتلة المخططة للسفينة هي 54000 طن ، بما في ذلك 50000 طن من الوقود و 500 طن من الحمولة (بالأساس أدوات علمية). وفقا للمطورين ، يجب أن تتكون "Daedalus" من خطوتين. تم تصميم المرحلة الأولى حصريًا لتسريع سفينة الفضاء إلى 7.1٪ من سرعة الضوء.

بمجرد وصول السفينة إلى هذه السرعة ، يتم فك إرساء المرحلة الأولى ، وبعد ذلك يتم تشغيل محرك المرحلة الثانية ، مما يزيد من سرعة السفينة إلى 12 ٪ ضوء. وفقًا للمصممين ، سيتعين على السفينة أن تتسارع إلى سرعة محددة مسبقًا لمدة 4 سنوات تقريبًا. نظرًا لظروف العمل القاسية ، تم التخطيط لإنشاء عدد من عناصر المحرك من سبيكة الموليبدينوم مع التيتانيوم والكربون والزركونيوم. تحتفظ هذه السبيكة بخصائصها حتى في درجات الحرارة المنخفضة للغاية.

عند تصميم مركبة فضائية ، نظر العلماء في العديد من خيارات المحرك. من بين الخيارات الأخرى ، تم النظر في محرك صاروخ كهربائي مع مفاعل نووي ومحرك اندماج. تم استبعادهم بسبب الجر المنخفض والوزن الثقيل. لتحقيق السرعة المرغوبة التي تبلغ 7.1٪ مع هذه المحركات ، سيكون على ديدالوس قضاء مئات السنين.

تم اعتبار صاروخ نووي حراري أيضًا أحد الخيارات ، ولكن في هذه الحالة يجب إنفاق كمية كبيرة من الوقود. حتى ذلك الحين ، كان العلماء يدرسون إمكانية استخدام محرك فوتوني بقوة دفع 3 × 10 ⁹واط لكل 1 كجم من كتلة المركبة الفضائية. هنا سيتعين علينا إنشاء مرآة ضخمة بسطح مرآة مثالي. في السبعينيات من القرن الماضي ، كان هذا مستحيلًا (وحتى الآن بالكاد يمكن تحقيقه عمليًا) ، لذلك تم التخلي عن هذا الخيار أيضًا.

محرك رامجيت رامارد لم يكن مناسبًا أيضًا ، لأن تشغيله يتطلب كثافة عالية نسبيًا للمادة في الفضاء ، وفي الفضاء النجمي ، تكون الكثافة غير كافية (1 ذرة / سم ³ ). إن عيوب محرك Bassard هي أيضًا القطر الكبير لقمع القمع والقوة العالية للمجال الكهربائي لضمان الأداء الطبيعي للمحرك. ونتيجة لذلك ، اختار الخبراء محرك صواريخ حرارية نبضية . يستخدم هذا المحرك الكريات مع مزيج من الديوتريوم والهيليوم 3.

يتم تغذية كريات الوقود بوقود نووي حراري في الغرفة الكروية للمفاعل - وهي بنية معقدة من خليط من مكونات الوقود المجمد في قشرة يبلغ قطرها عدة ملليمترات. على السطح الخارجي للغرفة توجد أشعة الليزر القوية - حوالي مئات التيراوات - التي تنبض إشعاعها النانوثانية من خلال النوافذ الشفافة بصريًا في جدران الغرفة على كريات الوقود. في الوقت نفسه ، يتم إنشاء منطقة تبلغ درجة الحرارة فيها أكثر من 100 مليون درجة تحت ضغط الملايين من الأجواء على سطح حبيبات الوقود - وهي ظروف كافية لبدء تفاعل نووي حراري. يحدث الانفجار الدقيق النووي النووي بسعة عدة مئات من الكيلوغرامات من مادة TNT.

كان تكرار مثل هذه الانفجارات في الغرفة في مشروع ديدالوس حوالي 250 في الثانية ، الأمر الذي تطلب توريد أهداف الوقود بسرعة تزيد عن 10 كم / ثانية باستخدام مسدس كهرومغناطيسي. رد الفعل في هذه الحالة هو كما يلي: 2H + 3He = 4He + p. بطاقة إنتاجية تبلغ 18.3 ميجا فولت. تتمثل مزايا هذا التفاعل في أن حوالي 5 ٪ من الطاقة يتم تحريرها على شكل نيوترونات (وفي حالة مزيج الديوتريوم + التريتيوم في شكل النيوترونات ، يتم تحرير ما يصل إلى 80 ٪ من الطاقة) ، يتم تحرير 20 ٪ أخرى في شكل إشعاع الأشعة السينية. يمكن استخدام جميع الطاقة الأخرى لإنشاء الدفع النفاث.

لا يمكن الحصول على الهليوم 3 بالكميات الصحيحة على الأرض ، ولا يوجد عمليا هنا. لذلك ، قرر العلماء التنقيب عنها إما في جو المشتري (وهو ليس واقعيًا جدًا في المستقبل المنظور) أو على القمر ، وهو أكثر واقعية.

المرحلة الثانية من Daedalus هي مركبة فضائية معقدة ومثالية. يتضمن تصميمها تلسكوب بصري 5 أمتار واثنين من تلسكوبات راديو 20 مترا. باستخدام هذه الأدوات ، تم التخطيط لدراسة محيط النجم بارنارد. تم التخطيط لإرسال البيانات التي تم الحصول عليها إلى الأرض باستخدام فوهة بطول 40 مترًا لمحرك المرحلة الثانية كهوائي.

نظرًا لعدم توفير الكبح للسفينة ، لإجراء دراسة إضافية حول محيط نجم Barnard ، اقترح الخبراء استخدام مجسات مستقلة ذات حجم أصغر. قبل بضع سنوات من الوصول إلى الهدف ، كان على المجسات أن تنطلق من Daedalus وتطير إلى نجم Barnard من تلقاء نفسها. كان يجب تجهيز كل مسبار بكاميرات وأجهزة مطياف ومعدات علمية أخرى. سرعة المجسات هي 12٪ ضوء. كل واحد منهم يجب أن يكون له محرك أيون نووي خاص به.

لحماية السفينة وعناصرها من التصادم مع الجسيمات بين النجوم ، اقترح مؤلفو المشروع تركيب درع مصنوع من البريليوم. يجب أن يكون سمك القرص 7 مم ، وستصل كتلة القرص في هذه الحالة إلى 50 طنًا. إذا تم العثور على أجسام أكبر لن يتعامل معها الدرع ، فيجب على السفينة التخلص من سحب الجسيمات التي ستقطع مسافة تصل إلى 200 كيلومتر من السفينة. لإصلاح الأضرار التي لحقت على متن Daedalus ، اقترحوا تحميل فريق من المصلحين الميكانيكيين الذين سيحلون أصعب المشاكل.

المواصفات

طول السفينة 190 متر
كتلة الحمولة: 450 طن
كتلة المرحلة الأولى بدون وقود: 1،690 طن
كتلة المرحلة الثانية بدون وقود 980 طن
كتلة وقود المرحلة الأولى: 46000 طن
كتلة وقود المرحلة الثانية: 4000 طن
مدة محركات المرحلة الأولى: 2.05 سنة
: 1,76
: 7540000
: 663000

بشكل عام ، Daedalus هو أول مشروع مركبة فضائية تم تصميمه بعناية من قبل العلماء. هناك العديد من المواقف التي قد تنشأ أثناء الرحلة. بالطبع ، هناك مشاكل. أهمها هو صعوبة تنفيذ عدد من التقنيات التي يقترح استخدامها في تصميم السفينة. هذا محرك صواريخ حرارية نبضية ، ودرع من البريليوم ، وهيليوم 3. لسوء الحظ ، لم يكن من الممكن بناء مثل هذه السفينة حتى لو استأنفت البشرية كلها تنفيذها. ميزة المشروع هي أنه أظهر إمكانية الطيران إلى النجوم ، ونقل الرحلات بين النجوم من فئة الخيال إلى فئة التكنولوجيا لمستقبل غير بعيد.

لدى ديدالوس مشروع ذو صلة ، إيكاروس ، والذي أود التحدث عنه بمزيد من التفصيل.

مشروع "إيكاروس"

يقول مؤلفو ايكاروس إن دايدالوس ألهمهم لتطوير سفينتهم الخاصة. تعمل فرق جمعية الكواكب البريطانية وإيكاروس بين النجوم على ذلك . مشروع إيكاروس هو ديدالوس تم تحسينه وتعديله وفقًا لتطور التكنولوجيا ومعرفتنا بالكون. أعضاء الفريقين هم علماء ومهندسون وهواة يأملون في تطوير سفينة بين النجوم بحلول عام 2100. عمل بعض أعضاء فريق إيكاروس سابقًا على تطوير ديدالوس.

يجب أن تكون سفينة الفضاء هذه ، وفقًا للخطة ، قادرة على الوصول إلى أي نجم يقع من الأرض في دائرة نصف قطرها 15-22 سنة ضوئية. تقع 56 نجمة على مسافة 15 سنة ضوئية منا. الأنسب للدراسة هي Epsilon Eridana (تقع على بعد 10.5 سنة ضوئية من الأرض) و Gliese 674 (14.8 سنة ضوئية) و Proxima Centauri. كما اكتشف الفلكيون ، ليس لدى نجم بارنارد نظام كوكبي ، لذلك لا معنى ببساطة للسفر إلى هناك. في الوقت نفسه ، من المقرر إرسال سفينة الفضاء إلى ذلك النجم المجاور حيث تم اكتشاف كوكب خارجي محتمل مأهول (مثال حديث هو الكوكب في بروكسيما سنتوري).

بروكسيما سنتوري ب(المعروف أيضًا باسم Proxima b) هو كوكب خارجي يدور حول القزم الأحمر لـ Proxima Centauri ، وهو أقرب نجم إلى الشمس. تقع على مسافة حوالي 4.22 سنة ضوئية (1.3 فرسخ ، 40 تريليون كيلومتر) من الأرض في كوكبة القنطور. وهو أقرب كوكب خارجي معروف وفي نفس الوقت أقرب كوكب خارجي يقع في المنطقة الصالحة للسكن. اكتشف موظفو المرصد الجنوبي الأوروبي هذا الكوكب في أوائل أغسطس من هذا العام.

إن اكتشاف العديد من الكواكب الخارجية في المنطقة الصالحة للسكن لعدد من النجوم القريبة هو عنصر أساسي في خطة مشروع إيكاروس. بعد كل شيء ، يجب بناء سفينة الفضاء من قبل قوى البشرية جمعاء. وإذا كان مثل هذا الجهاز ، بعد أن طار إلى نجم آخر ، لم يجد سوى اثنين من عمالقة الغاز أو لم يعثر على كواكب على الإطلاق ، فيمكن اعتبار ذلك ، إن لم يكن فشلًا ، فلن يكون نتيجة إيجابية للغاية للمهمة بأكملها. إن دراسة كوكب شبيه بالأرض مع نجم آخر هو برنامج أقصى يرضي جميع المشاركين في المشروع.

الفرق بين مشروع Icarus و Daedalus هو أنه في الطريق إلى الهدف ستدرس السفينة الفضاء بالتفصيل. كان من المفترض أن يعبر Daedalus النظام قيد الدراسة في يومين إلى ثلاثة أيام. وفقًا للخطة ، يجب أن تبقى "إيكاروس" في النقطة الأخيرة لإجراء دراسة أكثر تفصيلاً. كيف سيتم تنظيم التأخير ليس واضحا بعد.

إيكاروس ، كما ذكر أعلاه ، قريب جدًا من القدرات والخصائص لسلفه ، ولكن لديه عدد من الاختلافات. الشيء الرئيسي هو رفض هيليوم 3 كوقود. بدلاً من ذلك ، يقترح الديوتريوم النقي. نعم ، عند العمل معها ، ستختفي الكثير من الطاقة كنيوترونات ، ولكن الديوتريوم وقود متاح للإنسان. متوفر الآن ، ليس بعد 100 عام. لن تكون هناك حاجة إلى رحلات إلى المشتري ، ولا استخراج الهيليوم -3 على القمر. صحيح ، إذا تم العثور على طريقة للحصول على كميات كافية من هذا العنصر لتشغيل محرك السفينة على الأرض ، فيمكن إرجاع مخطط deuterium-helium-3 السابق.

تظل مسألة إجراء تفاعل نووي حراري محكم مفتوحة. يعمل العلماء الآن بنشاط على إنشاء مفاعلات اندماج قابلة للتطبيق تجاريًا على الأرض. من الممكن تمامًا أنه مع إنشاء مثل هذه التكنولوجيا وتحسينها التدريجي ، سيصبح تطوير مفاعل الاندماج للمركبة الفضائية تحديًا حقيقيًا. نظرًا لحقيقة أنه لا يمكن تقليل مفاعل الاندماج بشكل كبير ، يجب أن تكون السفينة كبيرة. في البداية ، أراد مؤلفو إيكاروس تقليل حجم سفينتهم بين النجوم ، ولكن بعد سلسلة من الحسابات اتضح أن هذا كان شبه مستحيل. سوف تزن أصغر سفينة فضائية بمحرك نووي حراري عشرات الآلاف من الأطنان.

سيتم بناء الإيكاروس في مدار الأرض. من أجل أن تكون قادرًا على بناء مثل هذه السفينة الكبيرة ، يلزم عدد كبير من سفن النقل الأصغر. سوف يقومون بتزويد عناصر التصميم للسفينة والأشخاص والوقود.

الآن لا يوجد عمال نقل مناسبين ، ولكن هناك بالفعل أفكار لابتكارهم. يتم الترويج لإحدى الأفكار من قبل مجموعة من المهندسين بقيادة Alan Bond (هذا مهندس عمل أيضًا في مشروع Daedalus). يجب أن تكون سفينة النقل صغيرة الحجم واقتصادية وسريعة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون لها سعة تحميل عالية إلى حد ما. وقد أطلق العلماء على مثل هذه الحاملة "العملاق".

يعمل فريق Icarus Interstellar أيضًا على تطوير تقنيات ستسمح في المستقبل بإرسال سفن فضائية مأهولة إلى النجوم. يتم تنفيذ جميع التطورات في هذا الاتجاه في إطار مشروع Persephone . تتمثل المهمة الرئيسية في إنشاء نظام بيئي محلي على متن السفينة قادر على دعم حياة الطيارين طوال الرحلة. علاوة على ذلك ، يجب أن يتغير مثل هذا النظام البيئي وفقًا للاحتياجات المتغيرة لسكان المركبة الفضائية المأهولة بين النجوم.

لتحقيق الأهداف التي حددها المؤلفون ، كما يعتقدون هم أنفسهم ، يلزم بذل جهود مشتركة من ممثلي الأعمال والمسؤولين والعلماء وعشاق الطيران بين النجوم. يقول المشاركون في مشروع إيكاروس أن الوقت قد حان عندما يحتاج الشخص إلى الخروج من النظام الشمسي والطيران إلى النجوم لاستعمارها.

مشروع ديدالوس: مركبة فضائية أصلية تعود إلى السبعينيات من القرن الماضي

المواصفات

مشروع "إيكاروس"

More articles: