Mensen dromen er al lang van om naar verre planeten te reizen; hetzelfde onderwerp wordt al meer dan een eeuw in science fiction behandeld. In werkelijkheid zijn er veel problemen die ons ervan weerhouden dit te doen, waaronder het ontbreken van geschikte technologieën. Maar dit weerhoudt wetenschappers er niet van om mogelijke manieren te bedenken om de ruimte te veroveren, die op een dag heel reëel kunnen worden.
Ionenmotoren
Het is onwaarschijnlijk dat Ion Thrusters nieuw zijn voor Star Wars-fans, aangezien ze werden gevlogen door de TIE Fighters. Het is ook een gevestigde technologie die wordt gebruikt door de Dawn-sonde, gelanceerd in september 1997, om de dwergplaneten Vesta en Ceres te bestuderen.
Ionenmotoren werken wanneer xenonatomen worden gebombardeerd met elektronen om ionen te vormen. Aan de achterkant van de motor zitten metalen mazen, opgeladen met 1000 volt, die ionen met een enorme snelheid afvuren. De stuwkracht is vrij klein, maar omdat de ruimte een wrijvingsloze en zwaartekrachtloze omgeving is, neemt deze constant toe. De topsnelheid van Dawn is 38.600 km / u.
Ionenmotoren hebben zo min mogelijk brandstof nodig. Ze zijn 10 keer efficiënter dan chemische motoren. Ze halen hun energie uit grote zonnepanelen, dus het is niet nodig om een brandstofopslag te bouwen. Het geeft ook ionenstuwraketten, in theorie, een onuitputtelijke energiebron.
Het huidige probleem met ionenmotoren is dat ze te traag zijn om mensen te vervoeren. Ze zouden bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om uitrusting en voorraden naar de Martiaanse koloniën te vervoeren.
Promotie video:
Bussard straalmotor
Zoals hierboven vermeld, is een van de grootste uitdagingen voor ruimtevaart de hoeveelheid brandstof die nodig is. Om dit probleem in de jaren zestig op te lossen, werd voorgesteld om de zogenaamde Bussard Interstellar Ramjet te creëren.
Het idee is dat het ruimtevaartuig tijdens het reizen de protonen oppikt die door het universum zijn verspreid. Als deze protonen vervolgens kunnen worden gesynthetiseerd, vliegt het ruimtevaartuig in wezen met een nucleaire raket.
Toegegeven, er zijn een aantal problemen met het Ramjet-concept. Je kunt maar een bepaald aantal protonen verhogen, en als de protonen worden opgepakt, zal er ook aanzienlijke weerstand ontstaan. Bovendien is er een kleine vraag over het maken van een stabiel werkend kernfusie-apparaat.
Beweging op een nucleaire impuls
Het idee om kernenergie te gebruiken om ruimtevaartuigen te lanceren dateert uit de jaren vijftig. Het Orion-project was een initiatief van NASA, die besloot om een schip te bouwen ter grootte van een mooie wolkenkrabber, gelanceerd door de explosie van een atoombom eronder. U begint al te raden naar de problemen die aan het project zijn verbonden. Om te beginnen moet er na dit project een enorme hoeveelheid straling achterblijven en zullen de astronauten zelf stralingsvergiftiging krijgen.
Wanneer de bom ontploft, zal deze een elektromagnetische puls veroorzaken die de elektronica aan boord zal vernietigen. En dit als de lancering nog steeds succesvol is en niet tot fatale verliezen leidt. Het Orion-project werd in de eerste plaats overwogen omdat het ons in drie maanden naar Mars zou kunnen brengen. Een gewoon schip zou achttien kosten.
Het is duidelijk dat Project Orion dood is, maar het idee erachter leeft voort. Voyager 1, Voyager 2 en Cassini gebruikten voor hun vluchten een vorm van kernenergie die gebaseerd is op het verval van plutonium en het omzet in elektriciteit. Helaas is er een einde gekomen aan de reserves van het noodzakelijke plutonium op onze planeet, en het is vrij moeilijk om met herproductie te beginnen, aangezien het een bijproduct is van het maken van atoombommen.
Beweging op laserstralen
Lucht- en ruimtevaartingenieur Leic Mirabeau kwam op het idee om laserbeweging in 1988 te gebruiken tijdens het werken aan het Star Wars-raketafweerproject. Het Mirabeau-apparaat moest conisch zijn. Een krachtige laserstraal zou worden afgevuurd vanaf het smalle uiteinde van de kegel met de parabolische reflector.
Dit zou de lucht binnenin verwarmen tot 30.000 graden, wat leidt tot explosies die stuwkracht veroorzaken. Mirabeau geloofde dat een dergelijk apparaat in de komende 20 jaar zou verschijnen, maar zijn collega's keken met scepsis naar dit idee.
Interstellair ruimtevaartuig "Daedalus"
De British Interplanetary Society heeft vijf jaar lang onderzoek gedaan, te beginnen in 1973, om de mogelijkheid te onderzoeken om mensen naar Barnard's Star te sturen, die zes lichtjaar verwijderd is. Hun oplossing was het interplanetaire ruimtevaartuig "Daedalus". Daedalus was een gigantisch ruimtevaartuig, ook zo groot als een goede wolkenkrabber, en zou zeker in een baan om de aarde worden geassembleerd.
Net als Project Orion moest het fusiemotoren gebruiken. De brandstofpellets zouden met hoge snelheid in de reactiekamer worden geïnjecteerd, waar stralen van hoogenergetische elektronen ze zouden ontsteken. De eerste fase moest de aarde 46.000 ton brandstof opheffen, de tweede - een klein deel van het schip met 4.000 ton brandstof. De brandstof zou helium-3 zijn.
Helium-3 is ongelooflijk zeldzaam op aarde, maar er wordt aangenomen dat het veel meer voorkomt op de maan; het is ook te vinden in kosmische wolken. Het innen van het benodigde bedrag zou 20 jaar duren. Helium-3 is ook erg moeilijk te ontsteken als brandstof omdat het veel warmte vereist. Maar als het project was opgebrand, zou het apparaat zijn versneld tot 12,2% van de lichtsnelheid en zou het Barnard's Star in 50 jaar hebben bereikt.
In 2009 begon het onderzoek in het kader van het Icarus-project, dat zou moeten aantonen wat interstellair reizen kan worden na zoveel jaren van wetenschappelijke vooruitgang.
Rijden op een asteroïde
Een van de grootste problemen bij ruimtevaart blijft de impact van kosmische straling. Als iemand 1000 dagen nodig heeft om op Mars te komen, krijgt hij een zodanige straling dat de kans op kanker stijgt van 1 naar 19 procent.
Het ruimtevaartuig is gemaakt van lichtgewicht materialen en de stralingsschilden zijn te zwaar. Daarom gelooft een hoogleraar natuurkunde aan het Massachusetts Institute of Technology dat de beste manier om lange afstanden af te leggen, is door op een asteroïde te landen en een tunnel onder het oppervlak te creëren.
De asteroïde moet 10 meter breed zijn en binnen enkele miljoenen kilometers van de aarde en Mars liggen om het plan te laten werken. Tot nu toe zijn er vijf van dergelijke asteroïden bekend, en ze zullen tegen 2100 allemaal langs de aarde passeren. De reis zal eenrichtingsverkeer zijn, aangezien er geen asteroïden zijn die heen en weer vliegen. Er vinden echter voortdurend nieuwe ontdekkingen plaats, dus misschien vinden we op het juiste moment een asteroïde die van Mars naar ons vliegt.
Zonne-zeil
Hoewel de zeilen naar de huidige maatstaven nauwelijks hightech zijn, kregen ze in de ruimtecontext een goede update. In plaats van de wind te gebruiken, gebruiken deze zeilen de energie van de zon. Zonnezeilen geven het ruimtevaartuig weinig stuwkracht, maar aangezien er geen wrijving in de ruimte is, zullen deze zeilen geleidelijk aan snelheid oppikken.
Een zonnezeil van 400 meter breed kan bijvoorbeeld meer dan twee miljard kilometer per jaar afleggen. Dit is sneller dan een door chemicaliën aangedreven schip kan passeren. Het zou ook goedkoper zijn.
Zonnezeilprojecten zijn ook niet ongewoon. Een van de NASA heet Sunjammer, genoemd naar een kort verhaal van Arthur Clarke. Het Sunjammer-zeil kan van Kapton-materiaal worden gemaakt en kan vijf micron dik zijn, minder dan 20 kilogram wegen en verpakt zo groot als een wasmachine.
Een andere variant, gemaakt ter ere van Carl Sagan, zou binnenkort in een baan om de aarde moeten komen. Er is ook een theorie dat een zonnezeil een ruimtevaartuig naar een ander zonnestelsel kan brengen. Zo'n zeil zal de grootte hebben van een grote stad en het actieve centrum zal een krachtige laser zijn.
Magnetisch zeil
De meeste protonen en elektronen die door de zon worden uitgezonden, variëren van 400 tot 600 kilometer per seconde. Een magnetisch zeil kan hun energie gebruiken en van hen afzetten. Een lus van geleidend materiaal kan een magnetisch veld produceren dat loodrecht op de zonnewind staat, en dit zal het vaartuig in de gewenste richting duwen.
Het probleem is dat het magnetische zeil 100 kilometer lang moet zijn. Technologieën die het mogelijk maken om van een supergeleidend materiaal van deze omvang een zeil te maken en de vereiste temperatuur te behouden, zijn nu simpelweg niet beschikbaar. Magnetische zeilen blijven theorie totdat de technologie is ontwikkeld.
Wormgat
Oorspronkelijk afkomstig uit science fiction, hebben wormgaten mensen geïnspireerd sinds hun aanvang in theorie in 1921. Hoewel hun bestaan is toegestaan, is hiervoor nog geen direct bewijs gevonden. Wormgaten zijn in wezen tunnels in de ruimte waardoor een object in theorie kan passeren. Tegelijkertijd zijn wormgaten onstabiel - als iemand door een van deze gaten wil gaan, kunnen de muren instorten.
Voor een veilige doorgang door het wormgat moet het apparaat anti-zwaartekracht gebruiken. Natuurkundigen geloven dat we simpelweg niet genoeg energie zullen verzamelen. Als er een wormgat is waar mensen doorheen kunnen, dan ligt dat zeker niet in de natuur; een voldoende geavanceerde beschaving zou het echter kunnen bouwen. Daarom blijft het wormgat een sci-fi-fictie totdat we het ontmoeten of bouwen.
Warp Drive
Gepopulariseerd door Star Trek, stelt het idee van een warp-drive je in staat letterlijk sneller te reizen dan de snelheid van het licht zonder de wetten van de fysica te overtreden. Niettemin geloven wetenschappers in de mogelijkheid van de implementatie ervan. Natuurkundige Miguel Alcubierre kwam als eerste met het idee: een ruimtevaartuig maken in de vorm van een rugbybal met een platte ring eromheen. Toegegeven, om het schip te laten vliegen, heb je een bal antimaterie nodig ter grootte van Jupiter.
Om zo'n ruimtevaartuig mogelijk te maken, heeft NASA's Harold White wijzigingen aangebracht in het project. In theorie zou zijn aangepaste schip veel minder antimaterie nodig hebben, in de orde van grootte van 500 kilogram. Hij zal ruimte-tijd kunnen buigen en een snelheid bereiken die 10 keer sneller is dan de snelheid van het licht. De reis naar de dichtstbijzijnde ster duurt vier tot vijf maanden.
Helaas is antimaterie buitengewoon onstabiel. Slechts een derde van een gram antimaterie kan evenveel energie vrijmaken als bij het bombardement op Hiroshima. Antimaterie in White's project zal worden getrokken door 1,5 miljoen Hiroshima, wat genoeg zal zijn om de aarde te vernietigen.
