एथन से पूछें: क्या वातावरण एक अंतरिक्ष यान को धीमा कर सकता है?

पिछले साल, यूरी मिलनर और स्टीफन हॉकिंग ने मिलकर ब्रेकथ्रू स्टारशॉट प्रोजेक्ट बनाया। उनकी योजना लेज़रों के एक विशाल सरणी का उपयोग करने की है जो बहुत हल्के लेजर सेल को गति देगा। एक पाल, जिस पर "चिप पर एक जहाज" लगा होता है, वह प्रकाश की गति के 20% से अधिक गति को गति देगा, और निकटतम तारों में से एक पर जाएगा। ऐसी गति से, उसे एक मानव जीवन में अपने लक्ष्य पर पहुंचना चाहिए - एक अद्भुत उपलब्धि! और यद्यपि इस परियोजना के रास्ते में आर्थिक और तकनीकी बाधाओं की एक अविश्वसनीय मात्रा है, एलेक्स स्टॉकटन, सफलता की उम्मीद करते हुए, जहाज के आगमन के बारे में एक सवाल पूछते हैं:

मेरे पिता और मैंने मिलनर और हॉकिंग द्वारा पेश किए गए अंतरिक्ष यान की क्षमताओं पर चर्चा की। पिता का मानना ​​है कि वह अपने लक्ष्य तक पहुँचने पर ग्रह के वातावरण को धीमा कर सकेगा। मेरा मानना ​​है कि यह काफी धीमा करना संभव नहीं होगा, और यह सब एक शक्तिशाली विस्फोट के साथ समाप्त होगा। कौन सही है?

वास्तव में, अंतरिक्ष यान को कुछ प्रकाश वर्ष दूर निकटतम ग्रह प्रणाली में भेजने का लक्ष्य आकाशगंगा के माध्यम से अंतरिक्ष मलबे का एक सरल हस्तांतरण नहीं हो सकता है।



हम अन्य दुनिया के साथ एक प्रणाली को फिर से प्राप्त करना चाहते हैं, जिसमें उनका अध्ययन करने, डेटा प्राप्त करने और उन लोगों को वापस करने की क्षमता है जो अभी भी पृथ्वी पर रहेंगे। हमें एक्सोप्लैनेट्स के अध्ययन के लिए हमारे कार्यक्रम के लिए धन्यवाद, पहले से ही विदेशी सौर प्रणालियों के बारे में एक अविश्वसनीय मात्रा में जानकारी मिली है, लेकिन - जैसा कि न्यू होराइजन्स, डॉन और कैसिनी मिशनों द्वारा दिखाया गया है जो हमारे सौर मंडल में काम करते हैं - दुनिया की एक करीबी परीक्षा को प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।



अगर हम वहां पहुंच सकते हैं, तो यह पहले से ही एक उपलब्धि होगी। यदि हम सही सटीकता और सही मूल्यों के साथ पर्याप्त रूप से लक्ष्य बना सकते हैं और तेजी ला सकते हैं, तो हमारी गति किसी भी ग्रह या सौर मंडल के सापेक्ष लगभग 60,000 किमी / घंटा होगी, जिस पर हम पहुंचेंगे। इसके बारे में सोचें: 60,000 किमी / घंटा, 216 मिलियन किमी प्रति घंटा। यदि ऐसी गति सब कुछ से अधिक है जिसे आप कल्पना कर सकते हैं, तो यह जिस तरह से है। यह हमारी ज्ञात किसी भी स्थूल वस्तु की गति से अधिक है, और यह हमारी आकाशगंगा के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण से बचने के लिए आवश्यक गति से सैकड़ों गुना अधिक है। यदि आप रास्ते में बिखरी हुई तटस्थ गैस के साथ एक छोटे से क्षेत्र में उड़ते हैं, तो हीटिंग अविश्वसनीय होगा। वास्तव में, हजारों गुना धीमी गति से, केवल गर्मी ढालों में से सबसे उन्नत हमारे वातावरण के प्रवेश द्वार को स्थानांतरित कर सकता है।


एस्ट्रोनॉट बॉब क्रिपेन जेमिनी-बी कैप्सूल के साथ, और उसके पस्त लेकिन पूरे हीट शील्ड

लेकिन अगर आप एक हजार गुना तेजी से आगे बढ़ते हैं, तो स्थिति एक लाख गुना बदतर हो जाती है। यदि आपने चलते-चलते कार में खिड़की खोली है, तो आपको कुछ दिलचस्प लग सकता है: यदि आप दो बार तेज ड्राइव करते हैं, तो ड्रैग फोर्स चार गुना अधिक होगी। अंतरिक्ष यान की ऊर्जा, घर्षण और वार्मिंग एक ही समस्या के अधीन हैं; यदि आप दोगुनी गति से आगे बढ़ते हैं, तो आप चार गुना तेजी से गर्म होते हैं, और यदि दस बार - तो सौ बार। यह समझने के लिए कि स्टारशॉट वातावरण में क्या अनुभव कर सकता है, इसके लिए निकटतम सादृश्य की कल्पना करें: एक उल्का।



उल्का बौछार के दौरान पृथ्वी पर दुर्घटनाग्रस्त होने वाले अधिकांश उल्काएं हमारे उपकरण के साथ द्रव्यमान में तुलनीय होते हैं - 0.1 से 10 ग्राम तक। किसी उल्का की गतिज ऊर्जा की मात्रा उसके द्रव्यमान और वायुमंडल के सापेक्ष उसकी गति के वर्ग के समानुपाती होती है। ये उल्काएं तेजी से उड़ती हैं: 20 से 110 किमी / सेकंड से, और आमतौर पर एक दूसरे विभाजन में वायुमंडल में बाहर जलती हैं। एक भारी और सुंदर उल्का बौछार के दौरान, आप रात में आकाश में दसियों या यहां तक ​​कि सैकड़ों फटने देख सकते हैं।



अब हम अंतरिक्ष यान में आते हैं: इसका द्रव्यमान एक उल्का के बराबर है, लेकिन गति 1000 गुना अधिक है। इसका मतलब यह है कि इसकी गतिज ऊर्जा, जिसे अलग करने की आवश्यकता होगी, एक विशिष्ट उल्का की तुलना में 1,000,000 गुना अधिक होगी। ६०,००० किमी / सेकंड की गति से घूमने वाले १-ग्राम अंतरिक्ष यान से टकराने वाले ग्रह को एक ही तबाही का अनुभव होगा, जैसे कोई ग्रह १० किमी / सेकंड की गति से १ टन वजनी क्षुद्रग्रह से टकरा रहा हो: जिसके बराबर पृथ्वी हर दस साल में होती है।


1860 का उल्का, कलाकार फ्रेडरिक एडविन चर्च

ऐसी गति से, अंतरिक्ष यान का पदार्थ प्लाज्मा में बदल जाएगा जब उनके इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं / अणुओं द्वारा फाड़ दिया जाएगा। ऐसा पतला और वितरित जहाज, जिसे वे बनाने की योजना बना रहे हैं, को माइक्रोसेकंड में विघटित किया जाएगा - जो कि अच्छा है, क्योंकि पृथ्वी की तुलना में वायुमंडल की मोटाई को दूर करने के लिए इसे केवल 1,000 माइक्रोसेकंड की आवश्यकता होगी।



अंतरिक्ष यान को अक्षुण्ण रखने के प्रयासों में, आगमन बिंदु पर मौजूद लेज़रों की उसी सरणी पर भरोसा करना सबसे अच्छा है जो जहाज को उसी आवृत्ति के प्रकाश से विकिरणित कर सकता है जो इसे तेज करता है। हम उन सामग्रियों के निर्माण के साथ बहुत अच्छा कर रहे हैं जो एक निश्चित आवृत्ति के घटना प्रकाश के बारे में 99.999% को प्रतिबिंबित कर सकते हैं - इसके लिए धन्यवाद, इस तरह के एक उपकरण की अवधारणा को जीवन का अधिकार है। लेकिन अगर आप इस तरह की आवृत्ति के प्रकाश के अलावा किसी भी अन्य चीज में टकराते हैं - किसी अन्य विकिरण, या पदार्थ में - आप ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा को अवशोषित करेंगे। और इन गति पर, इसका मतलब विघटन होगा। इसलिए, मुझे आपको और आपके पिता, एलेक्स को सूचित करने के लिए खेद है कि वायुमंडलीय प्रतिरोध आपके अंतरिक्ष जहाज को धीमा कर देगा, लेकिन यह एक आग तबाही के रूप में करेगा जो जहाज पर मौजूद हर चीज को नष्ट कर देगा, व्यक्तिगत परमाणुओं तक।