RENNE: Revista online

Calatoriile interstelare: sisteme de propulsie existente si teoretice

Scris de Adrian Popa

La un moment dat vom fi nevoiti sa parasim Terra. In primul rand acesta este un rezultat al evolutiei. Omul a plecat din Africa apoi a explorat intreaga planeta, in cautare de noi resurse si de medii mai putin ostile. Insa de data aceasta suntem obligati sa cautam noi planete pe care sa la numim “Acasa” si pentru ca nu am stiut sa protejam Planeta Albastra. Am suprapopulat-o, am poluat-o si am secatuit-o de resursele naturale. Un alt motiv pentru care urmasii nostri vor trebui sa caute o alta planeta in viitor este acela ca acest sistem solar va muri. Peste circa 5 miliarde de ani soarele, datatorul de viata pe Pamant, va muri intr-o explozie uriasa, care va insemna sfarsitul (intr-o problema de secunde) al tuturor celor 8 planete care orbiteaza in jurul sau. Dar despre motivele pentru care trebuia sa plecam de pe Pamant vom vorbi alta data. Sa vedem insa ce mijloace tehnice avem deocamdata pentru a calatori spre alte stele sau care sunt sistemele teoretic posibile.

Distantele intre corpurile din Univers sunt masurate in ani lumina sau cat timp ii ia unui fascicul de lumina sa ajunga din punctul A in punctul B. In spatiu lumina calatoreste cu aproximativ 300.000 de kilometri pe secunda (de 200.000 de ori mai mare ca orice sistem de propulsie existent pe Pamant). Potrivit teoreiei relativitatii lui Einstein aceasta este cea mai mare viteza posibila in Univers. Este imposibil pentru orice informatie sau forma de energie sa calatoreasca cu o viteza mai mare, deoarece ar calatori inapoi in timp iar efectul ar aparea inaintea cauzei.

Distanta de la Pamant la Luna este de 1,3 secunde-lumina. Cu sistemele de propulsie actuale, oamenii pot ajunge la satelitul natural al Terrei in aproximativ 3 zile. Distanta de la Pamant la celelalte planete din sistemul solar variaza de la 3 minute-lumina pana la circa 4 ore-lumina. O calatorie la cea mai apropiata planeta ar dura, cu navele actuale, de la cateva luni la circa o decada.

Sa ne uitam insa mai departe in Univers. Distanta pana la cea mai apropiata stea, Proxima Centauri, este de 4,23 ani-lumina. Nava creata de om care a ajuns cel mai departe de Pamant este Voyager 1. A parcurs insa numai 0,0016 ani-lumina, desi a fost lansata acum 30 de ani. In acest moment proba se misca cu 16,66% din viteza luminii. Pentru ca Voyager sa ajunga la Proxima Centauri are nevoie de 72.000 de ani.

Tehnologiie curente sunt insa mai performante, dupa cum vom vedea mai jos. Totusi nici acestea nu ne pot duce la cea mai apropiata stea mai devreme de 50 de ani. Pe langa crearea unui sistem de propulsie eficient mai sunt si alte obstacole de trecut. Mentinerea vietii pe nava stelara, surse de hrana, oxigen si apa eficiente, precum si un invelis care sa protejeze vehiculul de intemperiile spatiale, precum radiatiile sau obiectele. Chiar si un bob de nisip care calatoreste in vid cu 17.000 km/h poate provoca pagube catastrofale unei nave aflate in spatiu.

Motoare cu reactie (existente)

Sunt folosite pe rachetele spatiale actuale. Un motor cu reactie realizeaza propulsia prin expediera de masa de reactie, conform celei de-a treia legi a miscarii a lui Newton: Cand un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta (numita forta de actiune), cel de-al doilea corp actioneaza si el asupra primului cu o forta  (numita forta de reactiune) de aceeasi marime si de aceeasi directie, dar de sens contrar. Acest principiu este cunoscut si sub numele de principiul actiunii si reactiunii. Un exemplu de motor cu reactie este cel folosit la rachetele care duc echipamente in spatiu. Eficienta lor este insa foarte mica. Combustibilul este consumat rapid.

Rachete cu antimaterie (teoretice)

O astfel de racheta ar avea o energie si un impuls mai mare decat orice alt tip de racheta. Insa pentru asta avem nevoie de antimaterie (care se anuleaza reciproc cu materia generand cantitati uriase de energie), despre care se spune ca este cea mai costisitoare substanta din univers. Un singur gram de pozitroni ar costa 25 de miliarde de dolari iar un gram de antihidrogen 62,5 trilioane de dolari (ati citit bine), mai mult decat toti banii existenti in lume. Si un astfel de propulsor ar putea atinge viteze apropiate de cea a luminii.

Propulsia cu impulsuri nucleare (tehnologia exista)

Este tehnic posibil ca oamenii sa construiasca o nava care sa foloseasca un astfel de sistem de propulsie. Tehnologie exista de 40 de ani chiar. Nava ar fi propulsata de explozii nucleare. Un astfel de sistem este eficient. Vitezele atinse sunt foarte mari, la fel si economia de combustibil. Detonezi o noua explozie numai atunci cand impulsul scade. Cu un astfel de sistem am ajunge la cea mai apropiata stea in cateva zeci de ani.

Statoreactoare nucleare (teoretice)

Propuse in 1960 de catre Robert W. Bussard, acestea sunt rachete cu motoare bazate pe fuziune nucleara care colecteaza hidrogenul din spatiu si il folosesc apoi pe post de combustibil. Ideea este atractiva deoarece pana la urma un astfel de propulsor ar putea accelera nava spatiala pana aproape de viteza luminii.Mai mult, hidrogenul sa gesteste in cantitati uriase in univers.

Propulsorul cu ioni (tehnlogia exista)

Este o forma de propusie electrica care creeaza forta de impingere folosind ioni. Sistemul accelereaza ionii in directia unui camp electric. Forta generata de este foare mica in comparatie cu cea a unei rachete, insa economia de energie este uriasa. Iar o nava propulsata astfel poate atinge in timp viteze foarte mari. Primul propulsor cu ioni functional a fost construit de catre Harold. R. Kaufman in 1959 la NASA Glenn. Combustibilul folosit era mercurul. Testat intre 1960 si 1960 dispozitivul s-a dovedit un real succes. Deja se lucreaza la probe spatiale care vor fi propulsate de astfel de sisteme.

Vela solara (tehnologia exista)

Velele solare se bazeaza pe presiunea exercitata de lumina (de fotoni) pe oglinzi ultra subtiri. Testele de laborator au aratat ca tehnologia este functionala. Pentru a fi eficienta si atinge, in timp, viteze apropiate de cea a luminii o nava propulsata astfel are nevoie de un impul initial consistent. Asta nu se poate decat daca nava este dusa in apropiera soarelului, lucru destul de periculos.

Primul vehicul functional care foloseste o vela solara a fost construit de rusi. Nu a reusit insa fie dus in spatiu din cauza unei defectiuni a rachetei purtatoare. Apare insa o alta problema – oprirea navei la destinatie. Acest lucru se poate realiza spre exemplu  cu un motor pe baza de ioni a carei raza sa fie orientata in fata navei.

Alcubierre drive/Warp Drive (teoretic)

Acest sistem de propulsie este similar cu conceptul Warp Drive. Gandit de fizicianul mexican Miguel Alcubierre, cu ajutorul acestui propulsor sau nava ar atingea viteza luminii fara a se altera insa timpul. Cum? Solutia propusa de Alcubierre este generarea unei bule warp (in care spatiul si timpul sunt normale) in jurul navei care sa calatoreasca ea cu viteze uriase in timp ce vehicului spatial nu se misca in interiorul acesteia. Este un sistem de propulsie teoretic care determina spatiul din spatele navei sa se contracte iar pe cel din fata sa se extinda. Se creeaza astfel hiperspatiul, care iti permite sa calatoresti, chiar la viteze sub-luminice, pe distante mai mari decat lumina insasi. Se speculeza ca in hiperspatiu viteza luminii nu este limita superioara in materie de viteza. Nu sunt cunoscute inca motode pentru a crea o bula warp.
Astfel de tehnologii sunt folosite in universul SF Star Trek.

Gaurile de vierme (teoretice)

In fizica o gaura de virme este o componenta a spatiului care este o scurtatura intre doua puncte ale acestuia. Distantele prin gaurile de virme se parcurg aproape instantaneu. Cu alte cuvinte, poti strabate intreg universul insusi cat ai clipi din ochi. Mai simplu, o gaura de vierme este un tunel in care intrarea si iesirea se fac in doua puncte diferite ale timpului. Nu exista dovezi clare ca gaurile de vierme ar exista. Iar ca sa creezi una artificial ai nevoie de cantitati uriase de energie. Chiar si daca se reuseste crearea uneia, cea mai mica fluctuatie in spatiu ar determina prabusirea gaurii negre.Iar nava ar sfarsi probabil intr-o alta dimensiune sau… ar disparea pur si simplu. Apoi o alta problema este aceea ca nu se stie cum ai putea creea o gaura de vierme exact spre punctul din spatiu in care vrei sa ajungi.

Going to Warp

Etichete: exclusiv, extern, intern, motor, NASA, navete, propulsie, Star-Trek, stiri, video