Di mana angin matahari mereda dan keabadian berdiri di sebelah kita … Apa yang menanti mereka yang mampu menembus heliopause dan menyentuh cahaya bintang yang jauh? Cahaya hantu partikel sabuk Kuiper. Puluhan tahun penerbangan tanpa kemungkinan mengganti unit yang gagal. Upaya untuk membangun komunikasi dengan Bumi dari jarak 200 unit astronomi.
Apakah mungkin dengan teknologi modern untuk mengambil perbatasan yang begitu jauh? Terbang ke tempat asal sinyal radio dengan penundaan sehari? Bahkan cahaya memberi jalan ke jarak yang sangat jauh, tetapi pikiran manusia maju.
Melompat melewati siang hari
30 miliar kilometer. 70 tahun penerbangan menggunakan tahap atas yang ada dengan mesin propelan cair. Stasiun antarplanet modern tidak dirancang untuk ekspedisi semacam itu. Setelah tiga sampai empat dekade, baterai radioisotop mati. Pasokan hidrazin di mesin orientasi AMC hampir habis. Komunikasi terputus, dan probe, yang telah tertidur selamanya, larut ke dalam ruang tanpa akhir.
Hingga saat ini, umat manusia telah berhasil membangun enam "kapal luar angkasa" yang telah melampaui kecepatan kosmik ketiga dan telah meninggalkan tata surya selamanya.
Berikut nama-nama pahlawan tersebut.
Stasiun antarplanet otomatis seri Pioneer bernomor 10 dan 11. Diluncurkan pada 1972-73. Para "pelopor" mencapai wilayah planet luar, mengirimkan foto dan data ilmiah dari sekitar Jupiter dan Saturnus ke Bumi untuk pertama kalinya. Setelah melakukan manuver di medan gravitasi planet-planet raksasa, mereka meninggalkan wilayah ekliptika selamanya dan memasuki pertempuran yang tidak setara dengan ruang dan waktu.
Komunikasi dengan Pioneer 11 terputus pada tahun 1995, ketika itu sudah jauh di luar orbit Pluto. Sekarang, probe telah menjauh dari Matahari sebesar 90 AU. dan melanjutkan perjalanannya menuju konstelasi Perisai.
Kembarnya bertahan tepat tiga puluh tahun di luar angkasa: data ilmiah terbaru dari Pioneer 10 ditransmisikan ke Bumi pada tahun 2002. Menurut perhitungan, tahun 2012 seharusnya 100 AU. dari matahari. Sebuah probe yang telah tertidur selamanya dengan piring emas di papan terbang menuju Alpha Taurus. Perkiraan waktu kedatangan - 2.000.000 A. D.
Pahlawan berikutnya adalah peserta dalam misi Voyager yang menakjubkan, ekspedisi terbesar yang pernah dilakukan dalam penerbangan antarplanet. Dua probe menghantam jalan kembali pada tahun 1977 dengan harapan mengunjungi sekitar semua planet luar. Misi utama Voyager berakhir dengan kemenangan penuh: probe mempelajari Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, cincin mereka, dan 48 satelit planet raksasa dari lintasan terbang lintas. Pada saat melewati lapisan awan atas Neptunus, setelah 12 tahun terbang dan menempuh jarak 4 miliar km, penyimpangan Voyager 2 dari lintasan yang dihitung adalah 200 meter yang luar biasa!
Hari ini, 37 tahun setelah peluncuran mereka, mereka melanjutkan perjalanan mereka di lautan antarbintang, bergerak menjauh dari Bumi pada jarak 107 dan 130 AU. Penundaan sinyal radio dari papan Voyager 1 adalah 17 jam 36 menit. Daya pemancarnya hanya 26 watt, tapi sinyalnya masih sampai ke bumi.
Kapasitas memori komputer onboard Voyager 100 kali lebih kecil dari pemutar mp3 modern. Peralatan retro yang unik melanjutkan pekerjaannya, melalui angin puyuh badai elektromagnetik dan puluhan tahun bekerja di ruang terbuka. Ada beberapa liter hidrazin berharga yang tersisa di tangki, dan kekuatan generator radioisotop masih mencapai 270 watt. Sudah di luar orbit Neptunus, pemrogram NASA berhasil "mem-flash" komputer terpasang Voyager: sekarang data penyelidikan dikodekan dengan kode Reed-Solomon ganda yang sangat aman (anehnya, selama peluncuran Voyagers, kode seperti itu belum telah digunakan dalam praktek). Pada awal abad baru, probe beralih ke satu set cadangan mesin kontrol sikap (set utama telah membuat 353 ribu koreksi pada saat itu), tetapi setiap hari semakin sulit bagi sensor Matahari untuk menemukan cahaya redupnya. latar belakang ribuan bintang terang. Ada ancaman kehilangan orientasi dan hilangnya komunikasi dengan Bumi.
Pada musim panas 2012, peralatan Voyager 1 mencatat penurunan tajam dalam intensitas partikel bermuatan angin matahari - probe melintasi perbatasan tata surya, keluar dari heliosfer. Sekarang sinyal probe terdistorsi oleh suara baru yang belum pernah direkam sebelumnya - plasma medium antarbintang.
Untuk tahun kesembilan sekarang, stasiun otomatis "New Horizons", diluncurkan pada Januari 2006, telah muncul di luar angkasa. Tujuan misinya adalah Pluto, yang penampilannya hampir tidak kita ketahui. Estimasi waktu tiba di tempat tujuan - 14 Juli 2015. Sembilan setengah tahun penerbangan - dan hanya tiga hari untuk kenalan dekat dengan planet terjauh.
New Horizons meninggalkan orbit dekat bumi dengan kecepatan tertinggi di antara semua pesawat ruang angkasa - 16, 26 km / s relatif terhadap Bumi atau 45 km / s relatif terhadap Matahari, yang secara otomatis menjadikan New Horizons sebagai kapal luar angkasa.
Diharapkan setelah melewati Pluto, wahana ini akan melanjutkan pekerjaannya di ruang terbuka hingga pertengahan dekade berikutnya, setelah pensiun pada saat itu dari Matahari pada 50-55 AU. Durasi misi yang lebih pendek dibandingkan dengan Voyagers disebabkan oleh durasi singkat operasi "baterai" radioisotop - pada musim panas 2015, pelepasan daya RTG hanya akan 174 watt.
Sedikit di belakang "New Horizons" terbang objek luar biasa lainnya - ATK STAR-48B tahap atas berbahan bakar padat. Tahap ketiga dari kendaraan peluncuran Atlas-5, yang membawa wahana New Horizons ke lintasan keberangkatannya ke Pluto, juga memperoleh kecepatan heliosentris dan sekarang pasti akan meninggalkan batas-batas tata surya. Bersama dengannya, untuk alasan yang sama, dua beban penyeimbang akan terbang ke bintang-bintang. Tahap kedua (tahap atas "Centaurus") tetap dalam orbit heliosentris dengan periode orbit 2,83 tahun.
Menurut perhitungan, pada Oktober 2015 STAR-48B akan melewati 200 juta km dari Pluto, dan kemudian menghilang selamanya ke kedalaman ruang angkasa.
Kapal-kapal akan tertidur dan waktu akan kehilangan arti bagi mereka. Dalam ratusan ribu, mungkin jutaan tahun, semua benda buatan manusia ini akan mencapai bintang. Tetapi para ilmuwan tertarik pada kemungkinan menciptakan pesawat ruang angkasa yang mampu terus bekerja di ruang antarbintang untuk jangka waktu yang lama, bergerak menjauh dari Matahari pada jarak ratusan unit astronomi.
proyek TAU
TAU (Seribu satuan astronomi). Konsep 1987, yang melibatkan pengiriman stasiun otomatis pada jarak 1/60 tahun cahaya dari Matahari. Perkiraan waktu perjalanan adalah 50 tahun. Tujuan ekspedisi: pembangunan pengintai megah dengan basis 1000 AU, pengukuran presisi tinggi jarak ke bintang, termasuk di luar galaksi kita. Tugas sekunder: mempelajari wilayah heliopause, pemecahan masalah komunikasi ruang angkasa jarak sangat jauh, verifikasi postulat teori relativitas.
Catu daya probe adalah reaktor nuklir berukuran kecil dengan daya termal 1 MW. Mesin ion dengan masa pakai 10 tahun. Penulis proyek TAU melanjutkan secara eksklusif dari teknologi yang ada pada saat itu.
Saat ini, proyek ekspedisi antarbintang yang paling detail dan layak adalah Penjelajah Antarbintang yang Inovatif. Sebuah probe berukuran kompak yang membawa 35 kg peralatan ilmiah dan dilengkapi dengan tiga RTG dan sistem komunikasi ruang angkasa yang mampu menyediakan komunikasi yang stabil dengan Bumi dari jarak 200 AU.
Akselerasi menggunakan akselerator roket konvensional pada bahan bakar kimia, manuver gravitasi di sekitar Jupiter dan pendorong ion, di mana fluida kerjanya adalah xenon. Ketiga teknologi ini ada dan terbukti baik dalam praktik.
Mesin ion berbaris dari probe Deep Space-1
Mesin ion membutuhkan dua hal: fluida kerja (gas) dan beberapa kilowatt listrik. Karena konsumsi media kerja yang dapat diabaikan, mesin ion dapat beroperasi terus menerus selama sepuluh tahun. Sayangnya, daya dorongnya juga dapat diabaikan - sepersepuluh Newton. Ini sama sekali tidak cukup untuk peluncuran dari permukaan bumi, tetapi dalam gravitasi nol, karena operasi jangka panjang yang berkelanjutan dan impuls spesifik yang tinggi, mesin semacam itu mampu mempercepat probe ke kecepatan tinggi.
Dalam misi Innovative Interstellar Explorer, dengan menggunakan tiga metode percepatan, para ilmuwan berharap untuk mempercepat penyelidikan hingga kecepatan 35-40 km / s (lebih dari 4 AU per tahun). Ini sangat tinggi menurut standar kosmonotika modern (Voyager 1 memiliki rekor 17 km / s), tetapi cukup layak dalam praktiknya menggunakan mesin penggerak listrik modern dan generator energi radioisotop berkapasitas tinggi.
Penelitian di bawah program Innovtive Interstellar Explorer telah dilakukan oleh para ahli NASA sejak tahun 2003. Awalnya, diasumsikan bahwa probe akan diluncurkan pada tahun 2014 dan mencapai targetnya (bergerak 200 AU dari Matahari) pada tahun 2044.
Sayangnya, jendela awal terdekat terlewatkan. Program penyelidikan antarbintang bukanlah program prioritas untuk NASA (tidak seperti penjelajah Mars yang lebih realistis, stasiun antarplanet, dan teleskop luar angkasa Webb yang sedang dibangun).
Kondisi yang menguntungkan untuk meluncurkan probe antarbintang diulang setiap 12 tahun (karena kebutuhan untuk melakukan manuver di medan gravitasi Jupiter). Kali berikutnya "jendela" akan terbuka pada tahun 2026, tetapi jauh dari kenyataan bahwa kesempatan ini akan digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. Mungkin sesuatu akan diputuskan pada tahun 2038, tetapi konsep Innovative Interstellar Explorer mungkin akan sangat ketinggalan zaman pada saat itu.
Sudah, para insinyur sedang mengerjakan akselerator plasma elektrotermal (VASIMR), motor dinamis magnetoplasma, dan motor Hall. Variasi motor roket listrik ini juga memiliki impuls spesifik yang tinggi, sebanding dengan ketukan. hal. pendorong ion, tetapi mereka mampu mengembangkan daya dorong yang lebih besar - yaitu. mempercepat kapal ke kecepatan yang ditentukan dalam waktu yang lebih singkat.
