plads

"Halo-motor" vil kunne accelerere rumfartøjet næsten til lysets hastighed

Tilbage i 2016, fysiker Stephen Hawking og milliardærYuri Milner afslørede en plan om at rejse til stjernerne. Det såkaldte Breakthrough Starshot-projekt er et program på 100 millioner dollars, der udvikler og demonstrerer de teknologier, der er nødvendige for at besøge det nærmeste stjernesystem. Potentielle mål omfatter Proxima Centauri, et system placeret omkring fire lysår væk, med flere exoplaneter, hvoraf den ene ligner Jorden.

Projekt Gennembrud Starshot

Hawking og Milners plan var atByg tusinder af små mikrochip-størrelse rumfartøjer og brug lys for at accelerere dem til relativistisk hastighed - det vil sige tæt på lysets hastighed. En stor flåde øger chancerne for, at mindst en af ​​dem ankommer sikkert. Hver "star chip" er knyttet til et let sejl på størrelse med en badmintonbane og bestråles derefter med ekstremt kraftfulde jordbaserede lasere.

Laserbevægelsen har mange fordele. Det vigtigste er, at rumfartøjet ikke har brug for brændstof, og derfor bør ikke tage ekstra vægt med dem. Også ved hjælp af acceleration af lyset sejl kan du accelerere skibet op til 20% af lysets hastighed. I dette scenario kommer flåden til Proxima Centauri på mindre end 30 år.

De utrolig kraftfulde lasere, der er nødvendige for en sådan mission, vil være særligt vanskelige og dyre at udvikle. Et indlysende spørgsmål er født: Er der en anden måde at opnå relativistiske hastigheder på?

I dag har vi en slags svar, takDavid Kipping, en astronom fra Columbia University i New York. Kipping kom op med en ny form for gravitationsslangehot, samme teknologi som NASA plejede at sende, for eksempel Galileo rumfartøjet til Jupiter. Tanken er at fremskynde rumfartøjet og sende det ud for et stort objekt som en planet. Således vil rumfartøjet tage en del af planetens hastighed, accelerere med sin hjælp.

Gravitational slingshots arbejde godt formassive organer. I 1960'erne beregnet fysikeren Freeman Dyson, at et sort hul kan accelerere et rumfartøj til relativistiske hastigheder. Men kræfter på et rumfartøj, der nærmer sig et sådant objekt, vil sandsynligvis ødelægge det.

Derfor tilbød Kipping et smart alternativ. Hans idé er at rette fotoner rundt om det sorte hul og derefter bruge den ekstra energi, de modtager for at accelerere lyset. "Den kinetiske energi i et sort hul sendes til lysstrålen som et blåt skifte, og ved retur går fotonerne ikke kun rumfartøjet op, men tilføjer også energi til det", siger Kipping.

Denne proces afhænger af et ekstremt kraftigt gravitationsfelt omkring et sort hul. Da fotoner har en lille men stadig hvilemasse, er dette felt i stand til at fange lys i et cirkulært kredsløb.

Kips arbejde er baseret på en lidt anderledeskredsløb, dirigere fotoner udsendt af rumfartøjet, omkring det sorte hul og ryggen - en slags kredsløbsbomberang. Under rejsen vil fotoner på boomerang modtage kinetisk energi fra bevægelsen af ​​et sort hul.

Det er denne energi, der kan fremskynde det kosmiskeskib udstyret med et tilsvarende lys sejl. Kipping kalder sin ide "halo-motor". En halo-motor overfører den kinetiske energi af et bevægeligt sort hul til et rumfartøj ved hjælp af tyngdekraften. I dette tilfælde bruger rumfartøjet ikke noget af sit eget brændstof i denne proces.

Fordi halo-motoren bruger bevægelsesort hul, anvendes det bedst til binære systemer, hvor et sort hul roterer rundt om et andet objekt. Derefter modtager fotoner energi fra bevægelsen af ​​det sorte hul på de tilsvarende punkter i sin bane.

Og sådan en motor skal arbejde med enhver masse,hvilket er betydeligt mindre end massen af ​​et sort hul. Kipping siger, at mekanismer af størrelsen af ​​en planet er mulige med ham. Således kan en veludviklet civilisation rejse med relativistiske hastigheder fra den ene del af galaksen til en anden, hoppe fra et binært system af sorte huller til en anden. "En udviklet civilisation kunne bruge begrebet et let sejl for at opnå relativistiske hastigheder og ekstremt effektiv bevægelse," siger han.

Den samme mekanisme kan også bremserumskib. Så denne avancerede civilisation vil sandsynligvis søge efter par af binære systemer med sorte huller, der vil fungere som acceleratorer og deceleratorer.

Vægten indeholder ca. 10 miabinære sorte hulsystemer. Men Kipping bemærker, at der sandsynligvis kun er et begrænset antal baner, der forbinder dem sammen, så disse interstellære motorveje er sandsynligvis meget værdifulde.

Selvfølgelig havde teknologien brug forAnvendelser af dette koncept er for tiden ud over menneskets evner. Men astronomer skal kunne finde ud af, hvor de bedste stjernekanaler er placeret, samt søge efter techno-signaturer af civilisationer, der kan udnytte dem.

Nå, måske en dag vil vi kunne ride dem. Vil du ride? Fortæl os i vores chat i Telegram.