项目Longshot。 到达星星
寒冷的星星在冬日的天空中尤其美丽。 在这个时候，最明亮的星星和星座是可见的：猎户座，Ple宿星团，大狗与令人眼花缭乱的天狼星......
四分之一世纪以前，海军学院的七名军官向自己提出了一个不同寻常的问题：现代人类与星星有多接近？ 研究结果是一份详细的报告，称为“Longshot”（“Long shot”）项目。 自动星际宇宙飞船的概念，能够在合理的时间内到达最近的恒星。 没有几千年的飞行和“几代人的船”！ 探测器应该在从发射到太空的100年之后到达Alpha Centauri社区。
超空间，重力，反物质和光子火箭......不！ 该项目的主要特点是对现有技术的赌注。 根据开发人员的说法，Longshot设计使得在21世纪上半叶建造宇宙飞船成为可能！
使用现有技术进行一百年的飞行。 考虑到空间距离的规模，闻所未闻。 太阳和阿尔法半人马座之间是“黑色深渊”的宽度4,36 of St. 一年。 超过40万亿 千里之外！ 通过以下示例，该图的可怕含义变得清晰。
如果您将太阳的大小减小到网球的大小，那么整个太阳系将适合红场。 所选尺度的地球大小将减少到一粒沙子的大小，而最近的“网球” - 阿尔法半人马座 - 将位于威尼斯的圣马可广场。
乘坐传统的“航天飞机”或联盟号宇宙飞船飞往阿尔法半人马座需要190000年。
一个可怕的诊断听起来像一个句子。 我们注定要坐在我们的“沙粒”上，没有机会到达星星吗？ 在流行科学期刊中，有计算证明不可能将星舰加速到接近光速的速度。 这将需要“燃烧”太阳系的所有问题。
然而有机会！ 远射项目证明了恒星比我们想象的更接近。
有一个带有脉冲星图的板块，显示太阳在银河系中的位置，以及有关地球居民的详细信息，在旅行者案例中得到了修复。 预计外星人有一天会找到这个“石斧”并前来拜访我们。 但是，如果我们回想起地球和地球上所有技术文明的行为特征 历史 美国征服者的征服，没有“爱好和平的联系”......
远征的使命
在一百年内到达Alpha Centauri系统。
与其他“星舰”（“Daedalus”）不同，“Longshot”项目意味着进入星系（Alpha和Beta Centauri）的轨道。 这显然使任务变得复杂并且延长了飞行时间，但是可以对远处恒星的周围环境进行详细研究（不像“Daedal”，它会在24小时内冲过目标而在空间深处消失得无影无踪）。
100年飞行。 今年的另一个4,36将被要求将信息传输到地球。
Alpha Centauri系统与太阳系相比
天文学家对这个项目寄予厚望 - 如果成功的话，他们将拥有一个很棒的工具来测量视差（与其他恒星的距离）与4,36基础的St .. 一年。
这个古老的飞行过夜也不会漫无目的地通过：该装置将研究星际介质，并将使我们扩展我们对太阳系外部边界的了解。
射向星星
太空旅行的主要和唯一问题是巨大的距离。 解决了这个问题后，我们将解决所有其他问题。 飞行时间的缩短将消除船舶系统的长期能源和高可靠性问题。 这个问题将在船上有人的情况下解决。 短期飞行使得复杂的生命支持系统和大量的食物/水/空气库存变得不必要。
但这些都是遥远的梦想。 在这种情况下，有必要在一个世纪内向星星提供无人探测器。 我们无法打破时空连续体，因为唯一的出路就是提高“星际飞船”的地面速度。
如计算所示，对于在100年内前往Alpha Centauri的旅行，至少需要4,5％的光速。 13500 km / s。
没有基本的禁令允许宏观世界中的物体以指定的速度移动，但是，它的值非常大。 为了比较：在关闭上部阶段之后，最快的航天器（探测“新视野”）的速度相对于地球是“仅”16,26 km / s（58636 km / h）。
远射星舰
如何将星际舰船加速到每秒数千公里的速度？ 答案显而易见：您需要一个具有大音高和至少1000000秒的特定脉冲的发动机。
具体的冲动是喷气发动机效率的衡量标准。 它取决于燃烧室中的分子量，温度和气体压力。 燃烧室和外部环境中的压力差越大，工作流体的流速越大。 因此，发动机效率更高。
现代电喷发动机（ERE）的最佳样品具有特定的脉冲10000 s; 在带电粒子束的流出速率 - 高达100000 km / s。 工作液（氙/氪）的消耗量为每秒几毫克。 发动机在整个飞行过程中悄悄地嗡嗡作响，慢慢加速了装置。
电力推进具有相对简单，低成本和实现高速（几十km / s）的潜力，但由于推力低（小于一牛顿），加速可能需要数十年。
另一件事是化学燃料火箭发动机，整个现代太空探索都在其上。 它们具有巨大的推力（数十和数百吨），但三组分LRE（锂/氢/氟）的最大比冲量仅为542 s，气体流出速率略高于5 km / s。 这是限制。
液体导弹可以在短时间内将航天器的速度提高几公里/秒，但它们不具备任何能力。 星舰将需要不同物理原理的引擎。
“Longshot”的创作者考虑了几种奇特的方式，包括 “轻帆”，用激光功率3,5 terawatts加速（该方法被认为是不可行的）。
迄今为止，到达恒星的唯一现实方法是脉冲核（热核）发动机。 操作原理基于激光热核聚变（LTS），在实验室条件下对此进行了深入研究。 在惯性等离子体约束下，在短时间内（<10 ^ -10 ... 10 ^ -9 s）在少量物质中聚集大量能量。
在Longshot的情况下，言语的受控热核融合没有稳定的反应：不需要延长的血浆限制。 为了产生喷射推力，获得的高温凝块必须立即“推动”磁场侧面的磁场。
燃料是氦-3 /氘的混合物。 星际飞行所需的燃料将是264吨。
同样，计划实现前所未有的效率：计算显示特定脉冲1,02百万秒的值！
作为船舶系统供电的主要能源 - 脉冲发动机，定向系统，通信和科学仪器的激光器 - 选择了燃料发电铀组件的常规反应堆。 安装的电容应至少为300 kW（热功率几乎高出一个数量级）。
从现代技术的角度来看，创建一个不需要充电一整个世纪的反应堆是一项艰巨的任务，但在实践中是可行的。 在战舰上，已经使用了YSU，其活动区的使用寿命与船舶的使用寿命相当（30-50年）。 有了电力，还有完整的订单 - 例如，安装在俄罗斯海军的潜艇核动力船上的核装置OK-650具有190兆瓦的火力，并且能够为拥有50000人口的整个城市提供电力！
这种装置对空间来说过于强大。 它要求紧凑并且精确地符合指定的特性。 例如，10 July 1987发射了“Cosmos-1867” - 苏联卫星与核装置“Yenisei”（卫星质量 - 1,5吨，反应堆的热功率 - 150 kW，电 - 6,6 kW，运行期--11月）。
这意味着Longshot项目中使用的300千瓦反应堆是不久的将来的问题。 工程师们自己认为这种反应堆的质量大约是6吨。
实际上，这结束了物理，歌词开始了。
星际旅行问题
要控制探头，您需要一个带有人工智能材料的机载计算机复合体。 在信号传输时间超过4年的情况下，不可能从地球有效地控制探测器。
在微电子领域和研究工具的创造方面，最近发生了大规模的变化。 在1987年度，Longshot的创作者不太可能猜到现代计算机的功能。 我们可以假设过去四分之一世纪的这一技术问题已经成功解决。
通信系统的情况同样乐观。 从远处4,36 St.自信地传输信息 今年需要一个激光系统，在0,532微米波谷上运行，辐射功率为250 kW。 在这种情况下，每个广场。 每秒222光子将降低地球表面的数量，这远远高于现代射电望远镜的灵敏度阈值。 从最大距离的数据传输速率将是1 kbps。 现代射电望远镜和空间通信系统可以多次扩展数据交换通道。
相比之下，Voyager 1探头的发射功率目前位于距离太阳19十亿公里的距离（17,5光照小时），仅为23 W - 就像冰箱中的灯泡一样。 然而，这足以以几kbps的速度向地球传输遥测。
另一条线是船舶温度调节问题。
兆瓦级核反应堆和脉冲热核发动机是大量热能的来源，而且，在真空中，只有两种散热方法是可能的 - 消融和辐射。
输出可以是开发的散热器和辐射表面系统的安装，以及发动机舱和船的燃料箱之间的隔热陶瓷缓冲器。
在旅程的初始阶段，船舶将需要额外的太阳辐射防护罩（类似于Skylab轨道站使用的防护罩）。 在最终目标的区域 - 在明星Beta Centauri的轨道上 - 也存在探测器过热的危险。 需要设备绝缘和将所有重要单元和科学仪器的多余热量传递给辐射器的系统。
随着时间的推移船舶加速度的图表
图表显示速度变化
保护船舶免受微陨石和宇宙尘埃颗粒的问题非常复杂。 在4,5％光速下，任何与微观物体的碰撞都会严重损坏探头。 “Longshot”的创造者通过在船前安装一个强大的保护屏（金属？陶瓷？）来解决这个问题，这也是一个过热的散热器。
这种保护有多可靠？ 是否有可能以力/磁场的形式使用科幻保护系统，或者在船舶航向之前由磁场保持的微分散粒子的“云”？ 让我们希望，当“星舰”创建时，工程师将找到一个合适的解决方案。
至于探头本身，传统上它将具有带可分离罐的多级布局。 用于制造船体结构的材料是铝/钛合金。 近地轨道组装船的总质量为396吨，最大长度为65米。
作为比较：国际空间站的质量为417吨，长度为109米。
1）在地球轨道上开始配置。
2）33-第一年的飞行，第一对坦克的分离。
3）67-飞行年份，分离第二对坦克。
4）100-飞行年份 - 以15-30 km / s的速度到达目标。
分离最后一个阶段，进入Beta Centauri周围的永久轨道。
2）33-第一年的飞行，第一对坦克的分离。
3）67-飞行年份，分离第二对坦克。
4）100-飞行年份 - 以15-30 km / s的速度到达目标。
分离最后一个阶段，进入Beta Centauri周围的永久轨道。
与国际空间站一样，远射装配可以在低地球轨道上以块方式完成。 船舶的真实尺寸使其可以在组装过程中使用现有的运载火箭（相比之下，强大的Saturn-V可以一次将重量为120吨的货物运送到国家臭氧机构！）
值得注意的是，在近地轨道上发射脉冲式热核发动机风险太大，粗心大意。 Longshot项目提供额外的超频模块（化学火箭发动机），用于招募第二和第三空间速度并迫使船舶驶出黄道面（Alpha Centauri系统位于地球围绕太阳旋转平面上方61°处）。 此外，为此目的，木星引力场中的机动可能是合理的 - 就像太空探测器一样，它利用巨行星附近的“自由”加速度设法逃离黄道面。
结语
现实中存在假设的星际宇宙飞船的所有技术和组件。
Longshot探头的整体尺寸与现代航天的能力相对应。
如果我们今天开始工作，很可能到二十二世纪中叶，我们的快乐曾孙将近距离观看Alpha Centauri系统的第一张照片。
进步有着不可逆转的方向：每一天，生活都会因新的发明和发现而让我们惊叹不已。 通过10-20年，所有上述技术都可能以新技术水平制作的工作样品的形式出现在我们面前。
然而，通往明星的方式太过分了，无法认真对待它。
细心的读者可能已经提请注意Longshot项目的关键问题。 氦3。
如果氦-3的年产量每年仅为60000升（8千克），每升高达$ 2000，那么从哪里获得100吨这种物质？ 勇敢的小说寄希望于在月球和巨行星的大气层中提取氦-3，但没有人可以对此提供任何保证。
对于为脉冲热核发动机提供动力所需的冷冻“片剂”形式存储这种体积的燃料及其剂量供应的可能性存在疑问。 然而，作为发动机的运行原理：在地球上的实验室条件下或多或少地工作的事实仍远未在开放空间中使用。
最后，所有探头系统都具有无与伦比的可靠性。 Longshots项目的参与者直接写下了这一点：创建一个能够在不停止和大修的情况下完成100年的发动机将是一项令人难以置信的技术突破。 这同样适用于探针的所有其他系统和机制。
但是，你不应该绝望。 在宇宙航行史上，有航天器前所未有的可靠性的例子。 “Pioneers-6，7，8，10，11”，以及“Voyagers-1和2” - 他们都在外太空工作超过30年！
这些航天器的肼转换器（定向系统引擎）的历史是指示性的。 Voyager 1在2004年度改用备用套件。 到目前为止，主要的发动机组在开放空间27中工作了多年，维持了353000夹杂物。 值得注意的是，发动机的催化剂一直被加热到300°C！
今天，在推出37年后，两位旅行者都继续他们疯狂的飞行。 他们早已离开日光层，但继续定期向地球传播关于星际介质的数据。
任何依赖于人类可靠性的系统都是不可靠的。 但是，应该承认：在确保航天器可靠性方面，我们取得了一些成功。
实施“星际探险”的所有必要技术已经不再是滥用大麻素的科学家的幻想，并以明确的专利和现有设备的形式体现。 在实验室 - 但他们存在！
星际舰“Longshot”的概念设计证明：我们有机会突破星际。 在这条棘手的道路上克服了很多困难。 但主要的是发展的载体是已知的，并且出现了自信。
有关Longshot项目的更多信息，请访问：http：//ntrs.nasa.gov/search.jsp？R = 19890007533。
为了引起对这个主题的兴趣，我对“邮递员”表示感谢。
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