Bir Uzay Aracına Küçük, Yüksek Hızlı Mermiler Atmak Yıldızlara Yolculuğu Hızlandırabilir : ScienceAlert


Bugün, birden fazla uzay ajansı, Güneş Sistemindeki diğer cisimlere hızlı geçişlere izin verecek en yeni itme fikirlerini araştırıyor.

Bunlar, NASA’nın Nükleer-Termal veya Nükleer-Elektrikli Tahrik Mars’a geçiş sürelerini etkinleştirebilecek (NTP/NEP) kavramları 100 gün (veya hatta 45) ve bir nükleer enerjili Çin uzay aracı Neptün’ü ve onun en büyük uydusu Triton’u keşfedebilir.

Bu ve diğer fikirler gezegenler arası keşiflere izin verse de, Güneş Sisteminin ötesine geçmek bazı büyük zorluklar doğurur.

Önceki bir makalede incelediğimiz gibi, geleneksel itme gücü kullanan uzay aracını dünyanın her yerinden alabilirdi. 19.000 ila 81.000 yıl en yakın yıldız olan Proxima Centauri’ye (Dünya’dan 4,25 ışıkyılı uzaklıkta) bile ulaşmak için. Bu amaçla mühendisler, hafif yelkenleri ışık hızının bir kısmına kadar hızlandırmak için yönlendirilmiş enerji ışınlarına (lazerler) dayanan mürettebatsız uzay aracı önerilerini araştırıyorlar.

UCLA’dan araştırmacılar tarafından önerilen yeni bir fikir, kiriş-yelken fikrinde bir değişiklik öngörüyor: pelet ışını 1 tonluk bir uzay aracını 20 yıldan daha kısa bir sürede Güneş Sisteminin kenarına kadar hızlandırabilecek bir konsept.

” başlıklı konseptÇığır Açan Uzay Keşfi için Pelet Işın Tahrik Sistemitarafından önerilmiştir. artur davoyanCalifornia Üniversitesi, Los Angeles’ta (UCLA) Makine ve Uzay Mühendisliği Yardımcı Doçenti.

Teklif, tarafından seçilen on dört tekliften biriydi. NASA Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) programı, teknolojileri daha da geliştirmek için toplam 175.000 ABD Doları hibe veren 2023 seçimlerinin bir parçası olarak. Davoyan’ın önerisi, yönlendirilmiş enerjili tahrik (DEP) ve hafif yelken teknolojisi ile yapılan son çalışmalara dayanıyor. Güneş Yerçekimi Lensi.

Prof. Davoyan’ın Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, uzay aracıyla ilgili sorun, hâlâ Dünya’ya borçlu olmaları. Roket Denklemi:

“Mevcut tüm uzay araçları ve roketler genişleyen yakıtla uçarlar. Yakıt ne kadar hızlı atılırsa, roket o kadar verimli olur. Ancak gemide taşıyabileceğimiz yakıt miktarı sınırlıdır. Sonuç olarak, bir uzay aracının hızı hızlandırılabilir sınırlıdır. Bu temel sınır, Roket Denklemi tarafından belirlenir. Roket Denklemi’nin sınırlamaları, nispeten yavaş ve maliyetli bir uzay araştırmasına dönüşür. Güneş Yerçekimi Merceği gibi görevler, mevcut uzay araçlarıyla mümkün değildir.”

Güneş Yerçekimi Merceği (SGL), şimdiye kadar tasarlanmış en güçlü teleskop olacak devrim niteliğinde bir öneridir. Örnekler şunları içerir: Güneş Yerçekimi Lensi2020’de NIAC Faz III geliştirmesi için seçilen .

Konsept, tarafından tahmin edilen bir fenomene dayanır. Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi olarak bilinen Yerçekimi Mercekleme, büyük nesnelerin uzay-zamanın eğriliğini değiştirdiği ve arka plandaki nesnelerden gelen ışığı güçlendirdiği yer. Bu teknik, gökbilimcilerin uzaktaki nesneleri daha yüksek çözünürlük ve hassasiyetle incelemelerine olanak tanır.

Bir uzay aracını heliopozda (Güneş’ten ~500 AU) konumlandırarak, gökbilimciler dış gezegenleri ve uzaktaki nesneleri, çapı yaklaşık 100 km (62 mil) olan bir birincil aynanın çözünürlüğü ile inceleyebilirler. Buradaki zorluk, uzay aracını bu mesafeye makul bir sürede ulaştırabilecek bir itme sistemi geliştirmektir.

Bugüne kadar, yıldızlararası uzaya ulaşan tek uzay aracı, 1977’de başlatılan ve şu anda Güneş’ten (sırasıyla) yaklaşık 159 ve 132 AU uzakta olan Voyager 1 ve 2 sondaları olmuştur.

Voyager 1 sondası Güneş Sisteminden ayrıldığında, yaklaşık 17 km/s (38.028 mil/sa) veya yılda 3,6 AU gibi rekor bir hızla hareket ediyordu. Bununla birlikte, bu sondanın Güneş’in güneş rüzgarı ile yıldızlararası ortam (heliopause) arasındaki sınıra ulaşması yine de 35 yıl sürdü.

Mevcut hızıyla, Voyager 1’in başka bir yıldız sistemini – Küçük Ayı takımyıldızında belirsiz bir yıldız olan AC+79 3888 – geçmesi 40.000 yıldan fazla sürecek. Bu nedenle bilim adamları, onlarca yıl içinde başka bir yıldız sistemine ulaşabilecek olan hafif yelkenleri hızlandırmak için yönlendirilmiş enerji (DE) tahrikini araştırıyorlar.

Prof. Davoyan’ın açıkladığı gibi, bu yöntem bazı belirgin avantajlar sunarken aynı zamanda dezavantajlardan da nasibini alıyor:

“Lazerle yelken, geleneksel uzay aracı ve roketlerin aksine, hızlanmak için gemide yakıt gerektirmez. Burada hızlanma, uzay aracını radyasyon basıncıyla iten bir lazerden gelir. Prensip olarak, bu yöntemle ışık hızına yakın hızlara ulaşılabilir. Bununla birlikte, lazer ışınları uzun mesafelerde ayrışır, yani bir uzay aracının hızlandırılabileceği yalnızca sınırlı bir mesafe aralığı vardır.Lazer yolculuğunun bu sınırlaması, fahiş derecede yüksek lazer güçlerine, gigawattlara ve bazı tekliflerde terawattlara sahip olma ihtiyacına yol açar. veya uzay aracı kütlesine bir kısıtlama getirir.”

Lazer ışını konseptinin örnekleri şunları içerir: Yusufçuk Projesitarafından bir fizibilite çalışması Yıldızlararası Araştırmalar Enstitüsü (i4is) bir asır içinde yakındaki bir yıldız sistemine ulaşabilecek bir görev için.

Ardından, gram ölçekli nanocraft’ı (Starchip) hızlandıracak 100 gigawatt (Gw) lazer dizisi öneren Breakthrough Starshot var.

161 milyon km (100 milyon mil) maksimum hız veya ışık hızının yüzde 20’si ile Starshot, yaklaşık 20 yıl içinde Alpha Centauri’ye ulaşabilecek. Bu kavramlardan ilham alan Prof. Davoyan ve meslektaşları, bu fikre yeni bir yorum getiriyor: pelet ışını konsepti.

Bu görev konsepti, Starshot ve Dragonfly gibi bir hızlı geçiş yıldızlararası haberci görevi olarak hizmet edebilir.

Ancak Davoyan ve ekibi, amaçları doğrultusunda, ~900 kg’lık (1 ABD tonu) bir yükü 20 yıldan daha kısa bir sürede 500 AU mesafeye itecek bir pelet kiriş sistemini inceledi. Davoyan şunları söyledi:

“Bizim durumumuzda, uzay aracını iten ışın küçük topaklardan yapılmıştır, dolayısıyla [we call it] pelet ışını. Her bir pelet, lazer ablasyon ile çok yüksek hızlara hızlandırılır ve ardından peletler, uzay aracını itmek için momentumlarını taşır.

Bir lazer ışınının aksine, topaklar o kadar hızlı ayrışmaz, bu da daha ağır bir uzay aracını hızlandırmamıza olanak tanır. Fotonlardan çok daha ağır olan peletler daha fazla momentum taşır ve bir uzay aracına daha yüksek bir kuvvet aktarabilir.”

Ek olarak, peletlerin küçük boyutu ve düşük kütlesi, bunların nispeten düşük güçlü lazer ışınlarıyla itilebileceği anlamına gelir. Genel olarak Davoyan ve meslektaşları, 1 tonluk bir uzay aracının 10 megavatlık (Mw) bir lazer ışını kullanılarak yılda ~30 AU’ya kadar hızlara çıkarılabileceğini tahmin ediyor.

Faz I çabası için, farklı alt sistemlerin ayrıntılı modellenmesi ve kavram kanıtı deneyleri yoluyla pelet ışını konseptinin fizibilitesini göstereceklerdir. Ayrıca, ömürlerimiz boyunca komşu yıldızları keşfedebilecek yıldızlararası görevler için pelet ışın sisteminin faydasını da keşfedecekler.

Davoyan, “Pelet ışını, uzak yerlere hızlı geçiş misyonları sağlayarak derin uzayın keşfedilme şeklini dönüştürmeyi amaçlıyor” dedi. “Pelet ışını ile dış gezegenlere bir yıldan daha kısa sürede, 100 AU’ya yaklaşık üç yılda ve güneş yerçekimi merceğine 500 AU’da yaklaşık 15 yılda ulaşılabilir. Daha da önemlisi, diğer konseptlerin aksine, pelet ışını ağır uzay aracını itebilir. (~1 ton), bu da olası görevlerin kapsamını önemli ölçüde artırır.”

Gerçekleşirse, bir SGL uzay aracı astronomların doğrudan komşu ötegezegenleri görüntüleme (Proxima b gibi) çoklu piksel çözünürlüğe sahiptir ve atmosferlerinden spektrumlar elde eder. Bu gözlemler, atmosferler, biyo-imzalar ve hatta muhtemelen tekno-imzalar hakkında doğrudan kanıtlar sunacaktır.

Bu şekilde, gökbilimcilerin ötegezegenleri doğrudan görüntülemelerine ve onları kapsamlı bir şekilde incelemelerine olanak tanıyan aynı teknoloji, yıldızlararası misyonların onları doğrudan keşfetmesine de olanak tanıyacaktır.

Bu makale ilk olarak tarafından yayınlandı Evren Bugün. Okumak orijinal makale.



Kaynak : https://www.sciencealert.com/shooting-tiny-high-speed-bullets-at-a-spacecraft-could-speed-up-travel-to-the-stars

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir