Geekly articles weekly

Proyek Daedalus: kapal luar angkasa otomatis yang berasal dari tahun 70-an abad lalu



Sejauh ini, seseorang hanya dapat bermimpi terbang ke bintang-bintang. Untuk terbang ke salah satu bintang di sekitarnya menggunakan pesawat ruang angkasa untuk waktu yang waras (katakanlah, masa hidup seseorang) adalah tugas yang sulit. Mengirim kapal luar angkasa dengan sejumlah besar penjajah dengan harapan generasi kelima atau kesepuluh juga akan mencapai target juga tidak praktis. Pada akhirnya, tidak diketahui apa yang akan menunggu bintang alien untuk para penjajah. Mungkin hanya akan ada raksasa gas atau planet yang tidak cocok untuk penyelesaian.

Proyek pesawat ruang angkasa antar bintang sejauh ini tampaknya terlalu rumit untuk diimplementasikan di zaman kita. Bahkan proyek terobosan Starshot yang relatif sederhana(Sederhana dibandingkan dengan proyek pesawat ruang angkasa antarbintang lainnya) hanya dapat direalisasikan jika teknologi modern ditingkatkan. Di sisi lain, penerbangan antarbintang sepertinya tidak lagi bisa dipercaya. Dalam banyak hal, kami berutang proyek teknis ini ke pesawat ruang angkasa otomatis Daedalus. Alih-alih menciptakan konsep penerbangan hyper-engine, penulisnya memutuskan untuk mendekati masalah ini sepraktis mungkin, dengan mengambil basis teknologi atau teknologi yang ada dalam waktu dekat. Proyek ini dikembangkan pada tahun 70-an abad lalu.

Spesialis dari British Interplanetary Society bekerja pada desain Daedalus. Mereka awalnya menolak gagasan membuat pesawat ruang angkasa berawak, memutuskan untuk membuat penyelidikan otomatis. Awalnya, perangkat itu dikandung sebagai drone ilmiah, yang seharusnya mencapai bintang Barnard dalam 50 tahun. Kapal itu dirancang sedemikian rupa sehingga bisa dikirim tidak hanya ke bintang Barnard, tetapi juga ke bintang lain di alam semesta yang dapat diamati.

Menurut para ilmuwan, Daedalus harus dibangun di orbit Bumi. Massa kapal yang direncanakan adalah 54.000 ton, termasuk 50.000 ton bahan bakar dan 500 ton muatan (terutama instrumen ilmiah). Menurut pengembang, "Daedalus" harus terdiri dari dua langkah. Tahap pertama dirancang khusus untuk mempercepat pesawat ruang angkasa hingga 7,1% dari kecepatan cahaya.

Begitu kapal mencapai kecepatan ini, tahap pertama tidak terkunci, setelah itu mesin tahap kedua dihidupkan, meningkatkan kecepatan kapal menjadi 12% ringan. Menurut perancang, kapal harus berakselerasi ke kecepatan yang telah ditentukan selama sekitar 4 tahun. Karena kondisi kerja yang ekstrem, sejumlah elemen mesin direncanakan dibuat dari paduan molibdenum dengan titanium, karbon, dan zirkonium. Paduan semacam itu mempertahankan sifat-sifatnya bahkan pada suhu yang sangat rendah.



Saat merancang kapal luar angkasa, para ilmuwan mempertimbangkan beberapa opsi mesin. Di antara pilihan lain, mesin roket listrik dengan reaktor nuklir dan mesin fusi yang dikontrol dipertimbangkan. Mereka dikeluarkan karena traksi yang diduga rendah dan beban berat. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan sebesar 7,1% dengan mesin seperti itu, Daedalus harus menghabiskan ratusan tahun.

Rudal nuklir termal juga dianggap sebagai salah satu opsi, tetapi dalam hal ini sejumlah besar bahan bakar harus dihabiskan. Bahkan kemudian, para ilmuwan sedang mempelajari kemungkinan menggunakan mesin foton dengan daya dorong 3 x 10 9Watt per 1kg massa kapal luar angkasa. Di sini kita harus membuat cermin besar dengan permukaan cermin yang sempurna. Pada 70-an abad terakhir, ini tidak mungkin (dan bahkan sekarang hampir tidak layak dalam praktiknya), jadi opsi ini juga ditinggalkan.

Mesin ramjet Bassard juga tidak cocok, karena operasinya membutuhkan kerapatan materi yang relatif tinggi di ruang angkasa, dan di ruang antar kerapatan tidak cukup (1 atom / cm 3 ). Kerugian dari mesin Bassard juga adalah diameter besar corong dan daya tinggi dari medan listrik untuk memastikan fungsi normal mesin. Akibatnya, para ahli memilih mesin roket thermonuclear berdenyut . Mesin ini menggunakan pelet dengan campuran deuterium dan helium-3.

Pelet bahan bakar dengan bahan bakar termonuklir dimasukkan ke dalam ruang bola reaktor - sebuah struktur kompleks dari campuran komponen bahan bakar beku dalam sebuah shell yang berdiameter beberapa milimeter. Di bagian luar bilik ada laser yang kuat - sekitar ratusan terawatt, pulsa nanodetik dari radiasi yang melalui jendela transparan secara optik di dinding bilik jatuh pada pelet bahan bakar. Pada saat yang sama, sebuah zona dengan suhu lebih dari 100 juta derajat pada tekanan jutaan atmosfer tercipta di permukaan pelet bahan bakar - kondisi yang cukup untuk memulai reaksi termonuklir. Ledakan mikro termonuklir terjadi dengan kapasitas beberapa ratus kilogram TNT.

Frekuensi ledakan seperti itu di ruang dalam proyek Daedalus adalah sekitar 250 per detik, yang membutuhkan pasokan target bahan bakar pada kecepatan lebih dari 10 km / detik menggunakan senjata elektromagnetik. Reaksi dalam kasus ini adalah sebagai berikut: 2H + 3He = 4He + p. dengan hasil energi 18,3 MeV. Keuntungan dari reaksi ini adalah bahwa sekitar 5% daya dilepaskan dalam bentuk neutron (dan dalam kasus campuran deuterium + tritium dalam bentuk neutron, hingga 80% daya dilepaskan), 20% lainnya dilepaskan dalam bentuk radiasi sinar-x. Semua energi lain dapat digunakan untuk membuat jet propulsi.



Helium-3 tidak dapat diperoleh dalam jumlah yang tepat di Bumi, secara praktis tidak ditemukan di sini. Oleh karena itu, para ilmuwan memutuskan untuk menambangnya di atmosfer Jupiter (yang tidak terlalu realistis di masa mendatang) atau di bulan, yang lebih nyata.

Tahap kedua Daedalus adalah pesawat ruang angkasa yang kompleks dan sempurna. Desainnya termasuk teleskop optik 5 meter dan dua teleskop radio 20 meter. Dengan menggunakan alat-alat ini, direncanakan untuk mempelajari lingkungan bintang Barnard. Data yang diperoleh direncanakan untuk dikirim ke Bumi menggunakan nozzle 40 meter dari mesin tahap kedua sebagai antena.

Karena pengereman kapal tidak disediakan, untuk studi tambahan di sekitar bintang Barnard, para ahli mengusulkan penggunaan probe otonom dengan ukuran lebih kecil. Beberapa tahun sebelum tiba di sasaran, penyelidikan harus dilepaskan dari Daedalus dan terbang ke bintang Barnard sendiri. Setiap probe harus dilengkapi dengan kamera, spektrometer dan peralatan ilmiah lainnya. Kecepatan probe adalah 12% ringan. Masing-masing dari mereka harus memiliki mesin ion-nuklir sendiri.

Untuk melindungi kapal dan elemen-elemennya dari tabrakan dengan partikel antarbintang, penulis proyek mengusulkan pemasangan perisai yang terbuat dari berilium. Ketebalan cakram harus 7 mm, massa cakram dalam hal ini akan mencapai 50 ton. Jika benda yang lebih besar ditemukan bahwa perisai tidak akan mengatasinya, kapal harus membuang awan partikel yang akan menempuh hingga 200 km dari kapal. Untuk memperbaiki kerusakan di papan Daedalus, mereka menyarankan agar memuat tim tukang reparasi mekanis yang akan menyelesaikan masalah yang paling sulit.



Spesifikasi


  • Panjang Kapal: 190 meter
  • Massa payload: 450 ton
  • Massa tahap pertama tanpa bahan bakar: 1.690 ton
  • Massa tahap kedua tanpa bahan bakar: 980 ton
  • Massa bahan bakar tahap pertama: 46.000 ton
  • Massa bahan bakar tahap kedua: 4000 ton
  • Durasi mesin tahap pertama: 2,05 tahun
  • : 1,76
  • : 7540000
  • : 663000

Secara umum, Daedalus adalah proyek kapal luar angkasa pertama yang dirancang dengan cermat oleh para ilmuwan. Ada banyak situasi yang mungkin timbul selama penerbangan. Tentu saja ada masalah. Yang utama adalah kesulitan dalam mengimplementasikan sejumlah teknologi yang diusulkan untuk digunakan dalam desain kapal. Ini adalah mesin roket thermonuclear berdenyut, dan perisai berilium, dan helium-3. Sayangnya kapal seperti itu, belum memungkinkan untuk dibangun walaupun seluruh umat manusia akan melaksanakannya. Keuntungan dari proyek ini adalah bahwa hal itu menunjukkan potensi untuk terbang ke bintang-bintang, mentransfer penerbangan antarbintang dari kategori fantasi ke kategori teknologi masa depan yang tidak terlalu jauh.

Daedalus memiliki proyek terkait, Icarus, yang ingin saya bicarakan lebih terinci.

Proyek "Icarus"



Penulis Icarus mengatakan Daedalus mengilhami mereka untuk mengembangkan kapal mereka sendiri. Tim dari British Interplanetary Society dan Icarus Interstellar sedang mengusahakannya . Proyek Icarus adalah Daedalus yang telah diperbaiki dan dimodifikasi sesuai dengan evolusi teknologi dan pengetahuan kita tentang Semesta. Anggota kedua tim adalah ilmuwan, insinyur, dan penggemar yang berharap untuk mengembangkan kapal antarbintang nyata pada tahun 2100. Beberapa anggota tim Icarus sebelumnya bekerja pada pengembangan Daedalus.

Pesawat ruang angkasa seperti itu, menurut rencana, harus dapat mencapai bintang apa pun yang terletak dari Bumi dalam radius 15-22 tahun cahaya. 56 bintang terletak pada jarak 15 tahun cahaya dari kami. Yang paling cocok untuk studi adalah Epsilon Eridana (terletak 10,5 tahun cahaya dari Bumi), Gliese 674 (14,8 tahun cahaya) dan Proxima Centauri. Seperti yang telah diketahui oleh para astronom, bintang Barnard tidak memiliki sistem planet, jadi sama sekali tidak masuk akal untuk terbang ke sana. Pada saat yang sama, pesawat ruang angkasa itu rencananya akan dikirim ke bintang tetangga tempat ditemukannya planet ekstrasurya yang dihuni (contoh terakhir adalah planet di Proxima Centauri).

Proxima Centauri b(Juga dikenal sebagai Proxima b) adalah sebuah planet ekstrasurya yang mengorbit katai merah Proxima Centauri, bintang terdekat dengan Matahari. Itu terletak pada jarak sekitar 4,22 tahun cahaya (1,3 parsec, 40 triliun km) dari Bumi di konstelasi Centaurus. Ini adalah planet ekstrasurya terdekat yang diketahui dan pada saat yang sama planet ekstrasurya terdekat yang terletak di zona layak huni. Staf Observatorium Selatan Eropa menemukan planet ini pada awal Agustus tahun ini.

Penemuan beberapa exoplanet di zona layak huni sejumlah bintang terdekat adalah elemen penting dari rencana proyek Icarus. Bagaimanapun, pesawat ruang angkasa harus dibangun oleh kekuatan seluruh umat manusia. Dan jika peralatan seperti itu, setelah terbang ke bintang lain, menemukan hanya ada beberapa raksasa gas atau tidak menemukan planet sama sekali, maka ini dapat dianggap, jika bukan kegagalan, maka bukan hasil yang sangat positif dari seluruh misi. Mempelajari planet mirip bumi dengan bintang lain adalah program maksimum yang akan memuaskan semua peserta proyek.

Perbedaan antara proyek Icarus dan Daedalus adalah bahwa dalam perjalanan menuju target kapal akan mempelajari ruang secara rinci. Daedalus seharusnya melintasi sistem yang sedang dipelajari dalam dua hingga tiga hari. “Icarus”, sesuai rencana, harus bertahan pada titik akhir untuk studi yang lebih rinci. Bagaimana penundaan akan diatur belum jelas.

Icarus, seperti yang disebutkan di atas, cukup dekat dalam kemampuan dan karakteristik dengan pendahulunya, tetapi ia memiliki sejumlah perbedaan. Yang utama adalah penolakan Helium-3 sebagai bahan bakar. Sebaliknya, deuterium murni disarankan. Ya, ketika bekerja dengannya, banyak energi akan hilang sebagai neutron, tetapi deuterium adalah bahan bakar yang tersedia untuk manusia. Tersedia sekarang, bukan dalam 100 tahun. Penerbangan ke Jupiter, maupun ekstraksi helium-3 di bulan tidak diperlukan. Benar, jika ditemukan cara untuk mendapatkan jumlah yang cukup dari elemen ini untuk mesin kapal untuk beroperasi di Bumi, maka skema deuterium-helium-3 sebelumnya dapat dikembalikan.

Pertanyaan melakukan reaksi termonuklir terkendali tetap terbuka. Sekarang para ilmuwan secara aktif bekerja pada penciptaan reaktor fusi yang layak secara komersial di Bumi. Sangat mungkin bahwa dengan penciptaan teknologi seperti itu dan penyempurnaan bertahap, pengembangan reaktor fusi untuk pesawat ruang angkasa akan menjadi tantangan nyata. Karena kenyataan bahwa reaktor fusi belum dapat dikurangi secara signifikan, kapal harus dibuat besar. Awalnya, penulis Icarus ingin mengurangi ukuran kapal antarbintang mereka, tetapi setelah serangkaian perhitungan ternyata ini hampir mustahil. Pesawat ruang angkasa terkecil dengan mesin termonuklir akan berbobot puluhan ribu ton.

Icarus akan dibangun di orbit Bumi. Untuk dapat membangun kapal sebesar itu, sejumlah besar kapal pengangkut yang lebih kecil diperlukan. Mereka akan memasok elemen desain kapal, manusia, bahan bakar.



Sekarang tidak ada pekerja transportasi yang cocok, tetapi sudah ada ide untuk ciptaan mereka. Salah satu ide sedang dipromosikan oleh sekelompok insinyur yang dipimpin oleh Alan Bond (ini adalah seorang insinyur yang juga bekerja pada proyek Daedalus). Kapal pengangkut, dengan desain, harus berukuran kecil, ekonomis dan cepat. Selain itu, harus memiliki kapasitas beban yang cukup tinggi. Para ilmuwan menyebut pembawa seperti itu "Cyclops."

Tim Icarus Interstellar juga mengembangkan teknologi yang di masa depan akan memungkinkan pengiriman kapal luar angkasa berawak ke bintang-bintang. Semua perkembangan dalam arah ini dilakukan dalam kerangka proyek Persephone . Tugas utama adalah menciptakan ekosistem lokal di kapal yang mampu mendukung kehidupan pilot selama penerbangan. Selain itu, ekosistem seperti itu harus berubah sesuai dengan kebutuhan yang berubah dari penghuni pesawat ruang angkasa berawak antarbintang.

Untuk mencapai tujuan yang ditetapkan oleh penulis, karena mereka sendiri percaya, upaya gabungan dari perwakilan bisnis, pejabat, ilmuwan, dan penggemar penerbangan antarbintang diperlukan. Peserta dalam proyek Icarus mengatakan bahwa kini saatnya telah tiba ketika seseorang perlu keluar dari tata surya dan terbang ke bintang untuk menjajah mereka.

Source: https://habr.com/ru/post/id397217/

More articles:


All Articles