Tamo gdje solarni vjetar zamire na krmi i vječnost stoji pored nas … Što čeka one koji su uspjeli probiti heliopauzu i dodirnuti svjetlost udaljenih zvijezda? Sablasni sjaj čestica Kuiperovog pojasa. Desetljeća leta bez mogućnosti zamjene pokvarenih jedinica. Pokušaji uspostavljanja komunikacije sa Zemljom s udaljenosti od 200 astronomskih jedinica.
Hoće li biti moguće suvremenim tehnologijama zauzeti tako udaljene granice? Odletjeti do mjesta odakle dolaze radio signali s kašnjenjem od jednog dana? Čak i svjetlo ustupa mjesto velikoj udaljenosti, ali ljudski um ide naprijed.
Skočite kroz dnevno svjetlo
30 milijardi kilometara. 70 godina leta koristeći postojeće gornje stupnjeve s motorima na tekuće gorivo. Suvremene međuplanetarne postaje nisu predviđene za takve ekspedicije. Nakon tri do četiri desetljeća, radioizotopska baterija umire. Opskrba hidrazinom u AMC orijentacijskim motorima je na izmaku. Komunikacija je prekinuta, a sonda koja je zaspala zauvijek se rastvara u beskrajnom prostoru.
Do danas je čovječanstvo uspjelo izgraditi šest "zvjezdanih brodova" koji su premašili treću kozmičku brzinu i zauvijek napustili Sunčev sustav.
Evo imena heroja.
Automatske međuplanetarne stanice serije Pioneer pod brojevima 10 i 11. Pokrenute 1972.-73. "Pioniri" su dosegli područje vanjskih planeta, prenoseći fotografije i znanstvene podatke iz okolice Jupitera i Saturna na Zemlju po prvi put. Nakon što su napravili manevar u gravitacijskom polju planeta divova, zauvijek su napustili područje ekliptike i ušli u neravnopravnu bitku s prostorom i vremenom.
Komunikacija s Pioneerom 11 prekinuta je 1995. godine, kada je već bila daleko izvan Plutonove orbite. Sonda se do sada udaljila od Sunca za 90 AJ. i nastavlja svoj put prema sazviježđu Štita.
Njegov blizanac trajao je točno trideset godina u svemiru: najnoviji znanstveni podaci iz Pioneer 10 preneseni su na Zemlju 2002. godine. Prema izračunima, 2012. je trebala biti na 100 AU. od sunca. Sonda koja je zauvijek zaspala sa zlatnom pločom na brodu leti prema Alfa Biku. Predviđeno vrijeme dolaska - 2.000.000 A. D.
Sljedeći heroji su sudionici misteriozne misije Voyager, najveće ekspedicije ikad napravljene na međuplanetarnim letovima. Dvije sonde krenule su na put davne 1977. godine s nadom da će posjetiti blizinu svih vanjskih planeta. Glavna misija Voyagera završila je potpunim trijumfom: sonde su proučavale Jupiter, Saturn, Uran, Neptun, njihove prstenove i 48 satelita divovskih planeta s putanje preleta. U trenutku prolaska iznad gornjeg sloja oblaka Neptuna, nakon 12 godina leta i 4 milijarde km prijeđene udaljenosti, odstupanje Voyagera 2 od izračunate putanje bilo je nevjerojatnih 200 metara!
Danas, 37 godina nakon lansiranja, nastavljaju putovanje u međuzvjezdanom oceanu, udaljavajući se od Zemlje na udaljenosti od 107 i 130 AJ. Kašnjenje radijskog signala s ploče Voyager 1 iznosi 17 sati i 36 minuta. Snaga odašiljača iznosi samo 26 vata, ali njegovi signali i dalje dopiru do zemlje.
Memorijski kapacitet ugrađenog računala Voyager je 100 puta manji od kapaciteta modernog mp3 playera. Jedinstvena retro oprema nastavlja svoj rad, kroz vrtloge elektromagnetskih oluja i desetljeća rada na otvorenom. U spremnicima je ostalo nekoliko litara dragocjenog hidrazina, a snaga generatora radioizotopa i dalje doseže 270 vata. Već izvan orbite Neptuna, NASA-ini programeri uspjeli su "prebrisati" Voyagerovo računalo: sada su podaci o sondi kodirani visoko sigurnim dvostrukim kodom Reed-Solomon (zanimljivo, tijekom lansiranja Voyagera, takav kod još nije koristila u praksi). Do početka novog stoljeća, sonde su prešle na rezervni skup motora za kontrolu položaja (glavni set je do tada izvršio 353 tisuće ispravki), ali svaki dan je senzoru Sunca sve teže pronaći svoje prigušeno svjetlo prema pozadini tisuća sjajnih zvijezda. Postoji prijetnja gubitka orijentacije i gubitka komunikacije sa Zemljom.
U ljeto 2012. oprema Voyagera 1 zabilježila je nagli pad intenziteta nabijenih čestica Sunčevog vjetra - sonda je prešla granicu Sunčevog sustava, izašavši iz heliosfere. Sada se signali sonde iskrivljuju novim, nikad dosad snimljenim zvukom-plazmom međuzvjezdanog medija.
Već devetu godinu iz svemira izlazi automatska stanica "New Horizons", pokrenuta u siječnju 2006. Cilj misije je Pluton o čijem izgledu ne znamo gotovo ništa. Predviđeno vrijeme dolaska na odredište - 14. srpnja 2015. godine. Devet i pol godina leta - i samo tri dana za blisko upoznavanje s najudaljenijim planetom.
New Horizons napustili su Zemljinu orbitu najvećom brzinom među svim letjelicama - 16, 26 km / s u odnosu na Zemlju ili 45 km / s u odnosu na Sunce, što je New Horizons automatski učinilo zvjezdanim brodom.
Očekuje se da će nakon prolaska Plutona sonda nastaviti raditi na otvorenom svemiru do sredine sljedećeg desetljeća, povukavši se do tada sa Sunca za 50-55 AJ. Kraće trajanje misije u usporedbi s Voyagerima posljedica je kratkog trajanja rada radioizotopske "baterije" - do ljeta 2015. oslobađanje energije RTG -a bit će samo 174 vata.
Nešto iza "New Horizons" leti još jedan izvanredan objekt-gornji stupanj s čvrstim pogonom ATK STAR-48B. Treća faza lansirnog vozila Atlas-5, koja je sondu New Horizons dovela na putanju polaska prema Plutonu, također je dobila heliocentričnu brzinu i sada će zasigurno napustiti granice Sunčevog sustava. Zajedno s njom, iz istog razloga, dva balansirajuća utega odletjet će do zvijezda. Druga faza (gornja faza "Centaurus") ostala je u heliocentričnoj orbiti s orbitalnim razdobljem od 2,83 godine.
Prema izračunima, u listopadu 2015. STAR-48B će proći 200 milijuna km od Plutona, a zatim zauvijek nestati u dubinama svemira.
Brodovi će zaspati i vrijeme će za njih izgubiti smisao. Za stotine tisuća, možda i milijuna godina, svi će ti umjetni predmeti doći do zvijezda. No, znanstvenike zanima mogućnost stvaranja OPERATIVNIH svemirskih letjelica sposobnih za daljnji rad u međuzvjezdanom prostoru, odmičući se od Sunca na udaljenosti od stotina astronomskih jedinica.
TAU projekt
TAU (Tisuće astronomskih jedinica). Koncept iz 1987., koji je uključivao slanje automatizirane stanice na udaljenosti 1/60 svjetlosnih godina od Sunca. Predviđeno vrijeme putovanja je 50 godina. Svrha ekspedicije: izgradnja grandioznog daljinomera na bazi 1000 AJ, visoko precizno mjerenje udaljenosti do zvijezda, uključujući i one izvan naše galaksije. Sekundarni zadaci: proučavanje heliopauzalnog područja, rješenje problema komunikacije na velike udaljenosti u svemiru, provjera postulata teorije relativnosti.
Napajanje sonde je nuklearni reaktor male veličine s toplinskom snagom od 1 MW. Ionski motor s 10-godišnjim vijekom trajanja. Autori projekta TAU polazili su isključivo od tada postojećih tehnologija.
Trenutno je najdetaljniji i izvedivi projekt međuzvjezdane ekspedicije Inovativni međuzvjezdani istraživač. Sonda kompaktne veličine s 35 kg znanstvene opreme na brodu, opremljena s tri RTG-a i svemirskim komunikacijskim sustavom sposobnim za stabilnu komunikaciju sa Zemljom s udaljenosti od 200 AJ.
Ubrzanje pomoću konvencionalnog raketnog akceleratora na kemijsko gorivo, gravitacijski manevar u blizini Jupitera i ionskih potiskivača, u kojima je radna tekućina ksenon. Sve tri navedene tehnologije postoje i dobro su se dokazale u praksi.
Marširajući ionski motor sonde Deep Space-1
Za ionski motor potrebne su dvije stvari: radna tekućina (plin) i nekoliko kilovata električne energije. Zbog zanemarive potrošnje radnog medija, ionski motor može raditi neprekidno deset godina. Nažalost, njegov potisak je također zanemariv - desetine Newtona. To je potpuno nedostatno za lansiranje sa Zemljine površine, ali u nultoj gravitaciji, zbog kontinuiranog dugotrajnog rada i visokog specifičnog impulsa, takav je motor sposoban ubrzati sondu do velikih brzina.
U misiji Innovative Interstellar Explorer, koristeći tri metode ubrzanja, znanstvenici se nadaju da će ubrzati sondu do brzine od 35-40 km / s (preko 4 AJ godišnje). To je iznimno visoko po standardima suvremene kozmonautike (Voyager 1 ima rekord od 17 km / s), ali je sasvim izvedivo u praksi korištenjem suvremenih električnih pogonskih motora i generatora energije velikog kapaciteta radioizotopa.
Istraživanja u okviru programa Innovtive Interstellar Explorer stručnjaci NASA -e provode od 2003. godine. U početku se pretpostavljalo da će sonda biti lansirana 2014. godine i da će doseći svoj cilj (pomaknuti 200 AJ od Sunca) 2044. godine.
Nažalost, najbliži početni prozor je propušten. Program međuzvjezdanih sondi nije prioritetni program za NASA -u (za razliku od realističnijih Mars rovera, međuplanetarnih stanica i svemirskog teleskopa Webb u izgradnji).
Povoljni uvjeti za lansiranje međuzvjezdane sonde ponavljaju se svakih 12 godina (zbog potrebe izvođenja manevra u Jupiterovom gravitacijskom polju). Sljedeći put "prozor" će se otvoriti 2026. godine, ali daleko je od činjenice da će se ta šansa iskoristiti za namjeravanu svrhu. Možda će se nešto odlučiti do 2038., ali koncept inovativnog međuzvjezdanog istraživača do tog će vremena vjerojatno biti beskrajno zastario.
Inženjeri već rade na elektrotermalnim plazma akceleratorima (VASIMR), magnetoplazma dinamičkim motorima i Hall motoru. Ove varijacije električnog raketnog motora također imaju visoki specifični impuls, usporediv s otkucajima. imp. ionskih potiskivača, ali su sposobni razviti potisak za red veličine više - tj. ubrzati brod do navedenih brzina u kraćem vremenu.
