Pengarang artikel itu memberitahu secara terperinci mengenai empat teknologi yang menjanjikan yang memberi orang peluang untuk mencapai mana-mana tempat di Alam Semesta selama satu kehidupan manusia. Sebagai perbandingan: dengan penggunaan teknologi moden, jalan menuju sistem bintang lain akan memakan masa sekitar 100 ribu tahun.
Sejak manusia pertama kali melihat ke langit malam, kita bermimpi mengunjungi dunia lain dan melihat Alam Semesta. Dan walaupun roket berbahan kimia kita telah mencapai banyak planet, bulan dan badan lain dalam sistem suria, kapal angkasa yang paling jauh dari Bumi, Voyager 1, hanya menempuh jarak 22,3 miliar kilometer. Ini hanyalah 0.056% jarak ke sistem bintang yang paling dekat diketahui. Dengan menggunakan teknologi moden, jalan menuju sistem bintang lain akan memakan masa sekitar 100 ribu tahun.
Namun, tidak perlu bertindak seperti yang selalu kita lakukan. Kecekapan menghantar kenderaan dengan jisim muatan yang besar, bahkan dengan manusia di atas kapal, jarak yang belum pernah terjadi sebelumnya di alam semesta dapat ditingkatkan dengan sangat baik jika teknologi yang tepat digunakan. Lebih khusus lagi, terdapat empat teknologi yang menjanjikan yang dapat membawa kita ke bintang dalam masa yang lebih sedikit. Di sini mereka.
1). Teknologi nuklear. Sejauh ini dalam sejarah manusia, semua kapal angkasa yang dilancarkan ke angkasa mempunyai satu kesamaan: enjin bahan bakar kimia. Ya, bahan bakar roket adalah campuran khas bahan kimia yang direka untuk memberikan daya tuju maksimum. Ungkapan "bahan kimia" penting di sini. Reaksi yang memberi tenaga pada enjin didasarkan pada pengagihan semula ikatan antara atom.
Ini secara asasnya membataskan tindakan kita! Sebilangan besar jisim atom jatuh pada intinya - 99.95%. Apabila tindak balas kimia bermula, elektron yang berputar di sekitar atom diagihkan semula dan biasanya dibebaskan sebagai tenaga kira-kira 0.0001% daripada jumlah jisim atom yang mengambil bahagian dalam tindak balas, menurut persamaan terkenal Einstein: E = mc2. Ini bermaksud bahawa untuk setiap kilogram bahan bakar yang dimasukkan ke roket, semasa tindak balas, anda menerima tenaga bersamaan dengan kira-kira 1 miligram.
Namun, jika roket berbahan nuklear digunakan, keadaannya akan berbeza secara dramatik. Daripada bergantung pada perubahan konfigurasi elektron dan bagaimana atom mengikat satu sama lain, anda dapat melepaskan sejumlah tenaga yang agak besar dengan mempengaruhi bagaimana inti atom saling terhubung satu sama lain. Apabila anda membelah atom uranium dengan mengebomnya dengan neutron, ia mengeluarkan lebih banyak tenaga daripada tindak balas kimia. 1 kilogram uranium-235 dapat membebaskan sejumlah tenaga bersamaan dengan jisim 911 miligram, yang hampir seribu kali lebih efisien daripada bahan bakar kimia.
Kita boleh menjadikan enjin lebih cekap jika kita menguasai pelakuran nuklear. Sebagai contoh, sistem peleburan termonuklear terkawal inersia, dengan bantuan yang mana mungkin untuk mensintesis hidrogen ke dalam helium, reaksi berantai seperti itu berlaku pada Matahari. Sintesis 1 kilogram bahan bakar hidrogen menjadi helium akan mengubah 7.5 kilogram jisim menjadi tenaga tulen, yang hampir 10 ribu kali lebih efisien daripada bahan bakar kimia.
Ideanya adalah untuk mendapatkan pecutan yang sama untuk roket untuk jangka masa yang lebih lama: beratus-ratus bahkan ribuan kali lebih lama dari sekarang, yang akan membolehkan mereka mengembangkan ratusan atau ribuan kali lebih cepat daripada roket konvensional sekarang. Kaedah sedemikian akan mengurangkan masa penerbangan antara bintang hingga ratusan atau bahkan puluhan tahun. Ini adalah teknologi yang menjanjikan yang akan dapat kita gunakan pada tahun 2100, bergantung pada kecepatan dan arah pengembangan sains.
Video promosi:
2). Seberkas laser kosmik. Idea ini adalah inti dari projek Breakthrough Starshot yang mendapat perhatian beberapa tahun yang lalu. Selama bertahun-tahun, konsep ini tidak kehilangan daya tarikannya. Walaupun roket konvensional membawa bahan bakar dan menggunakannya untuk mempercepat, idea utama teknologi ini adalah pancaran laser kuat yang akan memberikan kapal angkasa dorongan yang diperlukan. Dengan kata lain, sumber pecutan akan dipisahkan dari kapal itu sendiri.
Konsep ini menarik dan revolusioner dalam pelbagai cara. Teknologi laser berjaya berkembang dan menjadi tidak hanya lebih kuat, tetapi juga sangat berikat. Oleh itu, jika kita membuat bahan seperti layar yang memantulkan peratusan cahaya laser yang cukup tinggi, kita dapat menggunakan pukulan laser untuk membuat kapal angkasa mengembangkan kelajuan kolosal. "Kapal angkasa" seberat ~ 1 gram dijangka mencapai kelajuan ~ 20% dari kelajuan cahaya, yang memungkinkannya terbang ke bintang terdekat, Proxima Centauri, hanya dalam 22 tahun.
Sudah tentu, untuk ini kita harus membuat pancaran laser besar (sekitar 100 km2), dan ini perlu dilakukan di ruang angkasa, walaupun ini lebih merupakan masalah kos daripada teknologi atau sains. Namun, terdapat sejumlah masalah yang perlu diatasi agar dapat melaksanakan projek tersebut. Antaranya:
- layar yang tidak disokong akan berputar, diperlukan semacam mekanisme penstabilan (belum dikembangkan);
- ketidakupayaan untuk brek ketika titik tujuan dicapai, kerana tidak ada bahan bakar di atas kapal;
- walaupun ternyata skala alat untuk mengangkut orang, seseorang tidak akan dapat bertahan dengan pecutan besar - perbezaan kelajuan yang ketara dalam jangka waktu yang singkat.
Mungkin suatu hari nanti teknologi dapat membawa kita ke bintang, tetapi tidak ada kaedah yang berjaya bagi seseorang untuk mencapai kelajuan yang sama dengan ~ 20% dari kelajuan cahaya.
3). Bahan api antimateri. Sekiranya kita masih ingin membawa bahan bakar dengan kita, kita dapat menjadikannya paling efisien: ia akan berdasarkan pada pemusnahan zarah dan antipartikel. Tidak seperti bahan bakar kimia atau nuklear, di mana hanya sebahagian kecil jisim di kapal yang diubah menjadi tenaga, pemusnahan partikel-antipartikel menggunakan 100% jisim kedua-dua zarah dan antipartikel. Keupayaan untuk menukar semua bahan bakar menjadi tenaga berdenyut adalah tahap kecekapan bahan bakar tertinggi.
Kesukaran timbul dalam penerapan kaedah ini dalam praktik di tiga bidang utama. Khususnya:
- penciptaan antimateri neutral yang stabil;
- keupayaan untuk mengasingkannya dari perkara biasa dan mengawalnya dengan tepat;
- menghasilkan antimateri dalam jumlah yang cukup banyak untuk penerbangan antara bintang.
Nasib baik, dua masalah pertama sudah diusahakan.
Organisasi Eropah untuk Penyelidikan Nuklear (CERN), rumah bagi Large Hadron Collider, mempunyai kompleks besar yang dikenali sebagai "kilang antimateri". Di sana, enam pasukan saintis bebas sedang menyiasat sifat antimateri. Mereka mengambil antiproton dan memperlahankannya, memaksa positron untuk mengikatnya. Ini adalah bagaimana antatom atau antimateri neutral dicipta.
Mereka mengasingkan antiatom ini dalam bekas dengan medan elektrik dan magnet yang berbeza-beza yang menahannya di tempat, jauh dari dinding bekas yang terbuat dari bahan. Pada pertengahan tahun 2020, mereka telah berjaya mengasingkan dan menstabilkan beberapa antatom selama satu jam pada satu masa. Selama beberapa tahun akan datang, saintis akan dapat mengawal pergerakan antimateri dalam medan graviti.
Teknologi ini tidak akan tersedia untuk kami dalam masa terdekat, tetapi mungkin kaedah perjalanan antara bintang terpantas kami adalah roket antimateri.
4). Ketangkasan mengenai perkara gelap. Pilihan ini pastinya bergantung pada anggapan bahawa mana-mana zarah yang bertanggungjawab untuk bahan gelap berkelakuan seperti boson dan merupakan antipartikelnya sendiri. Secara teori, jirim gelap, yang merupakan antipartikelnya sendiri, mempunyai peluang kecil, tetapi tidak sifar, untuk memusnahkan dengan zarah gelap lain yang bertembung dengannya. Kita berpotensi menggunakan tenaga yang dilepaskan sebagai akibat dari perlanggaran tersebut.
Ada kemungkinan bukti untuk ini. Sebagai hasil pemerhatian, telah terbukti bahawa Bima Sakti dan galaksi lain mempunyai kelebihan radiasi gamma yang tidak dapat dijelaskan yang datang dari pusatnya, di mana kepekatan tenaga gelap semestinya tertinggi. Selalu ada kemungkinan bahawa ada penjelasan astrofizik sederhana untuk ini, misalnya, pulsar. Namun, ada kemungkinan bahawa perkara ini masih menjadi bahan gelap yang memusnahkan dirinya sendiri di tengah galaksi dan dengan demikian memberi kita idea yang luar biasa - kapal angkasa mengenai perkara gelap.
Kelebihan kaedah ini adalah bahawa bahan gelap wujud secara harfiah di mana-mana di galaksi. Ini bermakna kita tidak perlu membawa bahan bakar bersama dalam perjalanan. Sebaliknya, "reaktor" tenaga gelap hanya boleh melakukan perkara berikut:
- ambil sebarang masalah gelap yang berdekatan;
- mempercepat pemusnahannya atau membiarkannya memusnahkan secara semula jadi;
- mengarahkan semula tenaga yang diterima untuk mendapatkan momentum ke arah yang dikehendaki.
Manusia dapat mengawal ukuran dan kekuatan reaktor untuk mencapai hasil yang diinginkan.
Tanpa memerlukan bahan bakar di kapal, banyak masalah perjalanan ruang angkasa yang didorong oleh penggerak akan hilang. Sebaliknya, kita akan dapat mencapai impian yang dihargai dalam apa jua perjalanan - pecutan berterusan yang tidak terhad. Ini akan memberi kita kemampuan yang paling tidak dapat difikirkan - kemampuan untuk mencapai mana-mana tempat di Alam Semesta semasa satu kehidupan manusia.
Sekiranya kita mengehadkan diri pada teknologi roket yang ada, maka kita memerlukan sekurang-kurangnya puluhan ribu tahun untuk melakukan perjalanan dari Bumi ke sistem bintang terdekat. Walau bagaimanapun, kemajuan ketara dalam teknologi enjin sudah dekat, dan ini akan mengurangkan masa perjalanan ke satu kehidupan manusia. Sekiranya kita dapat mengatasi penggunaan bahan bakar nuklear, sinar laser kosmik, antimateri atau bahkan bahan gelap, kita akan memenuhi impian kita sendiri dan menjadi peradaban ruang tanpa penggunaan teknologi yang mengganggu seperti pemacu warp.
Terdapat banyak cara yang berpotensi untuk mengubah idea berasaskan sains menjadi teknologi enjin generasi seterusnya yang layak dan nyata. Sangat mungkin bahawa pada akhir abad ini kapal angkasa, yang belum diciptakan, akan menggantikan New Horizons, Pioneer dan Voyager sebagai objek buatan manusia yang paling jauh dari Bumi. Sains sudah siap. Masih ada untuk kita melihat di luar teknologi semasa dan mewujudkan impian ini.
