Čomu sa rovná svetelný rok? Vzdialenosť ku hviezdam 20 svetla

A koľko potenciálne výbušných hviezd sa nachádza v nebezpečných vzdialenostiach?

Supernova je explózia hviezdy v neuveriteľnom rozsahu – a takmer za hranicami ľudskej predstavivosti. Ak by naše Slnko explodovalo ako supernova, výsledná rázová vlna by pravdepodobne nezničila celú Zem, ale strana Zeme privrátená k Slnku by zmizla. Vedci sa domnievajú, že teplota planéty ako celku by sa zvýšila asi 15-krát. Navyše Zem nezostane na obežnej dráhe.

Náhly pokles hmotnosti Slnka by mohol planétu oslobodiť a poslať ju na blúdenie do vesmíru. Je jasné, že vzdialenosť k Slnku - 8 svetelných minút - nie je bezpečná. Našťastie naše Slnko nie je hviezda predurčená explodovať ako supernova. Ale iné hviezdy mimo našej slnečnej sústavy môžu. Aká je najbližšia bezpečná vzdialenosť? Vedecká literatúra uvádza 50 až 100 svetelných rokov ako najbližšiu bezpečnú vzdialenosť medzi Zemou a supernovou.

Obrázok zvyšku supernovy 1987A viditeľného na optických vlnových dĺžkach z Hubbleovho vesmírneho teleskopu.

Čo sa stane, ak v blízkosti Zeme vybuchne supernova? Uvažujme o explózii inej hviezdy ako je naše Slnko, ale stále v nebezpečnej vzdialenosti. Povedzme, že supernova je vzdialená 30 svetelných rokov. Dr. Mark Reed, starší astronóm z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hovorí:

„...ak by tam bola supernova vzdialená asi 30 svetelných rokov, viedlo by to k vážnym dopadom na Zem, možno k hromadnému vymieraniu. Röntgenové lúče a energetickejšie gama lúče zo supernovy môžu zničiť ozónovú vrstvu, ktorá nás chráni pred ultrafialovými lúčmi slnka. Mohol by tiež ionizovať dusík a kyslík v atmosfére, čo by viedlo k tvorbe veľkého množstva oxidu dusného podobného smogu v atmosfére.“

Navyše, ak by supernova explodovala vo vzdialenosti 30 svetelných rokov, fytoplanktón a spoločenstvá útesov by boli obzvlášť ovplyvnené. Takáto udalosť značne vyčerpáva základ oceánskeho potravinového reťazca.

Predpokladajme, že výbuch bol trochu vzdialenejší. Výbuch blízkej hviezdy by mohol ponechať Zem, jej povrch a život v oceáne relatívne nedotknutý. Ale každá relatívne blízka explózia by nás stále zasypala gama lúčmi a inými vysokoenergetickými časticami. Toto žiarenie môže spôsobiť mutácie v pozemskom živote. Navyše, žiarenie z neďalekej supernovy by mohlo zmeniť našu klímu.

Je známe, že na takom supernova nevybuchla blízky dosah V známa históriaľudskosť. Najnovšia supernova viditeľná okom bola Supernova 1987A z roku 1987. Bola vzdialená približne 168 000 svetelných rokov. Predtým poslednú svetlicu viditeľnú okom zaznamenal Johannes Kepler v roku 1604. Vo vzdialenosti približne 20 000 svetelných rokov žiarila jasnejšie ako ktorákoľvek hviezda na nočnej oblohe. Tento výbuch bol viditeľný aj za denného svetla! Podľa našich vedomostí to nespôsobilo žiadne viditeľné účinky.

Koľko potenciálnych supernov je k nám bližšie ako 50 až 100 svetelných rokov? Odpoveď závisí od typu supernovy. Supernova typu II je starnúca masívna hviezda, ktorá kolabuje. V okruhu 50 svetelných rokov od Zeme neexistujú žiadne dostatočne hmotné hviezdy, aby to dokázali.

Existujú však aj supernovy typu I - spôsobené kolapsom malého bledo bieleho trpaslíka. Tieto hviezdy sú slabé a ťažko sa dajú odhaliť, takže si nemôžeme byť istí, koľko ich je v okolí. Pravdepodobne niekoľko stoviek týchto hviezd je v okruhu 50 svetelných rokov.

Hviezda IK Pegasi B je najbližším kandidátom na úlohu prototypu supernovy. Je súčasťou dvojhviezdneho systému, ktorý sa nachádza približne 150 svetelných rokov od nášho Slnka a slnečnej sústavy.

Hlavná hviezda v systéme, IK Pegasi A, je obyčajná hviezda hlavnej postupnosti, nie nepodobná nášmu Slnku. Potenciálna supernova typu I - Iná hviezda - IK Pegasi B - Masívna biely trpaslík, ktorý je extrémne malý a hustý. Keď sa hviezda A začne vyvíjať na červeného obra, očakáva sa, že narastie do polomeru, kde sa zrazí s bielym trpaslíkom alebo začne ťahať materiál z expandovaného plynového obalu A. Keď sa hviezda B stane dostatočne masívnou, môže explodovať ako supernova.

A čo Betelgeuse?Ďalšou často spomínanou hviezdou v histórii supernov je Betelgeuse, jedna z najjasnejších hviezd na našej oblohe, súčasť známeho súhvezdia Orion. Betelgeuse je supergigantická hviezda. Vo svojej podstate je veľmi svetlý.

Takýto lesk však niečo stojí. Betelgeuse je jednou z najznámejších hviezd na oblohe, pretože jedného dňa vybuchne. Obrovská energia Betelgeuse vyžaduje rýchle spotrebovanie paliva (relatívne povedané) a v skutočnosti sa Betelgeuse už blíži ku koncu svojej životnosti. Jedného dňa čoskoro (astronomicky povedané) mu dôjde palivo a potom dôjde k veľkolepému výbuchu supernova typ II. Keď sa to stane, Betelgeuse bude na niekoľko týždňov alebo mesiacov jasnejšia, možno taká jasná ako spln a bude viditeľný za bieleho dňa.

Kedy sa to stane? Pravdepodobne nie za nášho života, ale nikto to nevie s istotou. Môže to byť zajtra alebo o milión rokov v budúcnosti. Keď sa to stane, každý na Zemi bude svedkom veľkolepej udalosti na nočnej oblohe, ale pozemský život nebude poškodený. Je to preto, že Betelgeuse je vzdialená 430 svetelných rokov.

Ako často sa v našej galaxii vyskytujú supernovy? Nikto nevie. Vedci naznačili, že vysokoenergetické žiarenie zo supernov už spôsobilo mutácie suchozemských druhov, možno aj v ľuďoch.

Podľa jedného odhadu by v blízkosti Zeme mohla nastať jedna nebezpečná udalosť supernovy každých 15 miliónov rokov. Iní vedci tvrdia, že k výbuchu supernovy dôjde v priemere do 10 parsekov (33 svetelných rokov) od Zeme každých 240 miliónov rokov. Takže vidíte, že to naozaj nevieme. Tieto čísla však môžete porovnať s niekoľkými miliónmi rokov – časom, za ktorý sa ľudia domnievajú, že boli na planéte – a so štyrmi a pol miliardami rokov pre vek samotnej Zeme.

A ak tak urobíte, uvidíte, že blízko Zeme určite vybuchne supernova – ale pravdepodobne nie v dohľadnej budúcnosti ľudstva.

Páči sa mi to( 3 ) Nemám rád( 0 )

Princíp paralaxy na jednoduchom príklade.

Metóda na určenie vzdialenosti k hviezdam meraním uhla zdanlivého posunutia (paralaxa).

Thomas Henderson, Vasily Yakovlevich Struve a Friedrich Bessel boli prví, ktorí merali vzdialenosti k hviezdam pomocou metódy paralaxy.

Schéma umiestnenia hviezd v okruhu 14 svetelných rokov od Slnka. Vrátane Slnka je v tejto oblasti známych 32 hviezdnych systémov (Inductiveload / wikipedia.org).

Ďalší objav (30 ročníky XIX storočia) - určenie hviezdnych paralax. Vedci už dlho predpokladali, že hviezdy by mohli byť podobné vzdialeným Slnkám. Stále to však bola hypotéza a povedala by som, že dovtedy nebola založená prakticky na ničom. Bolo dôležité naučiť sa priamo merať vzdialenosť ku hviezdam. Ľudia už dávno pochopili, ako to urobiť. Zem sa točí okolo Slnka a ak si napríklad dnes spravíte presný náčrt hviezdnej oblohy (v 19. storočí sa ešte nedalo odfotiť), počkáte šesť mesiacov a oblohu prekreslíte, Všimnite si, že niektoré hviezdy sa posunuli vzhľadom na iné vzdialené objekty. Dôvod je jednoduchý – na hviezdy sa teraz pozeráme z opačného okraja zemskej dráhy. Dochádza k posunu blízkych predmetov na pozadí vzdialených. Je to presne to isté, ako keby sme sa najprv pozreli na prst jedným a potom druhým okom. Všimneme si, že prst je posunutý na pozadí vzdialených objektov (alebo vzdialené objekty sú posunuté vzhľadom na prst, v závislosti od toho, ktorý referenčný rámec si zvolíme). Tycho Brahe, najlepší pozorovací astronóm predteleskopickej éry, sa pokúsil zmerať tieto paralaxy, ale nezistil ich. V podstate jednoducho dal nižší limit vzdialenosti ku hviezdam. Povedal, že hviezdy sú prinajmenšom ďalej ako približne svetelný mesiac (hoci takýto termín, samozrejme, ešte nemôže existovať). A v 30. rokoch vývoj technológie teleskopického pozorovania umožnil presnejšie merať vzdialenosti k hviezdam. A nie je prekvapujúce, že traja ľudia v rôznych častiach zemegule vykonali takéto pozorovania troch rôznych hviezd.

Thomas Henderson bol prvý, kto formálne správne zmeral vzdialenosť k hviezdam. Pozoroval Alpha Centauri na južnej pologuli. Mal šťastie, takmer náhodou si vybral najbližšiu hviezdu spomedzi tých, ktoré sú na južnej pologuli viditeľné voľným okom. Ale Henderson veril, že mu chýba presnosť jeho pozorovaní, hoci dostal správnu hodnotu. Chyby boli podľa neho veľké a svoje výsledky hneď nezverejnil. Vasily Yakovlevich Struve pozoroval v Európe a vybral si jasnú hviezdu severnej oblohy - Vegu. Mal aj šťastie – mohol si vybrať napríklad Arcturus, ktorý je oveľa ďalej. Struve určil vzdialenosť k Vege a dokonca zverejnil výsledok (ktorý, ako sa neskôr ukázalo, bol veľmi blízko pravde). Viackrát ho však objasnil, zmenil, a preto mnohí mali pocit, že tomuto výsledku sa nedá dôverovať, keďže ho sám autor neustále menil. Friedrich Bessel však konal inak. Vybral si nie jasnú hviezdu, ale takú, ktorá sa rýchlo pohybuje po oblohe – 61 Cygni (samotný názov hovorí, že asi nie je veľmi jasná). Hviezdy sa voči sebe trochu pohybujú a, prirodzene, čím bližšie sú k nám, tým je tento efekt zreteľnejší. Rovnako ako vo vlaku sa za oknom veľmi rýchlo mihnú stĺpy pri ceste, les sa len pomaly hýbe a Slnko vlastne stojí. V roku 1838 publikoval veľmi spoľahlivú paralaxu hviezdy 61 Cygni a správne zmeral vzdialenosť. Tieto merania po prvýkrát dokázali, že hviezdy sú vzdialené slnká a ukázalo sa, že svietivosť všetkých týchto objektov zodpovedá slnečnej hodnote. Určenie paralax pre prvé desiatky hviezd umožnilo zostrojiť trojrozmernú mapu slnečného okolia. Koniec koncov, pre človeka bolo vždy veľmi dôležité stavať mapy. Svet sa vďaka tomu zdal trochu viac kontrolovaný. Tu je mapa a cudzia oblasť už nepôsobí tak tajomne, pravdepodobne tam nežijú draci, ale len nejaký temný les. Nástup merania vzdialeností k hviezdam skutočne urobil najbližšiu slnečnú oblasť vzdialenú niekoľko svetelných rokov o niečo viac, no, priateľskú.

Materiál na vydanie láskavo poskytol Sergej Borisovič Popov - astrofyzik, doktor fyzikálnych a matematických vied, profesor Ruská akadémia Sciences, vedúci výskumník Štátneho astronomického ústavu pomenovaný po. Sternberg z Moskvy štátna univerzita, nositeľ viacerých prestížnych ocenení v oblasti vedy a vzdelávania. Dúfame, že oboznámenie sa s problematikou bude užitočné pre školákov, rodičov, pedagógov – najmä teraz, keď je astronómia opäť zaradená do zoznamu povinných predmetov školskej dochádzky (príkaz č. 506 MŠVVaŠ zo dňa 7.6.2017 ).

Všetky nástenné noviny vydávané naším charitatívnym projektom „Stručne a jasne o najzaujímavejších“ na vás čakajú na stránke k-ya.rf. Existujú tiež

Tak či onak, v mojom Každodenný život meriame vzdialenosti: do najbližšieho supermarketu, do domu príbuzného v inom meste atď. Pokiaľ však ide o rozľahlosť vesmíru, ukazuje sa, že používanie známych hodnôt, ako sú kilometre, je mimoriadne iracionálne. A pointa tu nie je len v náročnosti vnímania výsledných gigantických hodnôt, ale v množstve čísel v nich. Aj napísanie toľkých núl sa stane problémom. Napríklad najkratšia vzdialenosť z Marsu k Zemi je 55,7 milióna kilometrov. Šesť núl! Ale červená planéta je jedným z našich najbližších susedov na oblohe. Ako využiť ťažkopádne čísla, ktoré vznikajú pri výpočte vzdialenosti aj k najbližším hviezdam? A práve teraz potrebujeme takú hodnotu ako svetelný rok. Koľko sa to rovná? Poďme na to teraz.

S relativistickou fyzikou úzko súvisí aj pojem svetelný rok, v ktorom sa začiatkom 20. storočia, keď sa zrútili postuláty newtonovskej mechaniky, vytvorila úzka súvislosť a vzájomná závislosť priestoru a času. Pred touto hodnotou vzdialenosti sú v systéme väčšie jednotky

boli vytvorené celkom jednoducho: každý nasledujúci bol súborom jednotiek menšieho rádu (centimetre, metre, kilometre atď.). V prípade svetelného roku bola vzdialenosť viazaná na čas. Moderná veda vie, že rýchlosť šírenia svetla vo vákuu je konštantná. Navyše je to maximálna rýchlosť v prírode prípustná v modernej relativistickej fyzike. Práve tieto myšlienky tvorili základ nového významu. Svetelný rok sa rovná vzdialenosti, ktorú prejde lúč svetla za jeden pozemský kalendárny rok. V kilometroch je to približne 9,46 * 10 15 kilometrov. Zaujímavé je, že fotón prekoná vzdialenosť k najbližšiemu Mesiacu za 1,3 sekundy. Do slnka je to asi osem minút. Ale ďalšie najbližšie hviezdy, Alfa, sú už od nás vzdialené asi štyri svetelné roky.

Len fantastická vzdialenosť. V astrofyzike existuje ešte väčšia miera priestoru. Svetelný rok sa rovná asi jednej tretine parseku, čo je ešte väčšia jednotka merania medzihviezdnych vzdialeností.

Rýchlosť šírenia svetla v rôznych podmienkach

Mimochodom, existuje aj taká vlastnosť, ktorú môžu fotóny pri rôznych rýchlostiachšíri v rôznych prostrediach. Už vieme, ako rýchlo lietajú vo vákuu. A keď hovoria, že svetelný rok sa rovná vzdialenosti, ktorú prejde svetlo za rok, myslia tým presne ten prázdny priestor. Je však zaujímavé poznamenať, že za iných podmienok môže byť rýchlosť svetla nižšia. Napríklad vo vzduchu sa fotóny rozptyľujú o niečo nižšou rýchlosťou ako vo vákuu. Ktorý závisí od konkrétneho stavu atmosféry. V prostredí naplnenom plynom by bol svetelný rok o niečo menší. Od akceptovaného by sa však výrazne nelíšil.

Každý z nás si niekedy v živote položil otázku: ako dlho trvá let ku hviezdam? Je možné urobiť takýto let v jednom ľudský život, môžu sa takéto úlety stať štandardom každodenného života? Na to komplexná problematika odpovedí je veľa, podľa toho, kto sa pýta. Niektoré sú jednoduché, iné zložitejšie. Na nájdenie úplnej odpovede je toho príliš veľa, čo treba vziať do úvahy.

Bohužiaľ neexistujú žiadne reálne odhady, ktoré by pomohli nájsť takúto odpoveď, a to frustruje futuristov a nadšencov medzihviezdneho cestovania. Či sa nám to páči alebo nie, priestor je veľmi veľký (a zložitý) a naša technológia je stále obmedzená. Ale ak sa niekedy rozhodneme opustiť naše „hniezdo“, budeme mať niekoľko spôsobov, ako sa dostať do najbližšieho hviezdneho systému v našej galaxii.

Najbližšia hviezda k našej Zemi je Slnko, celkom „priemerná“ hviezda podľa Hertzsprung-Russellovho „hlavného sledu“ schémy. To znamená, že hviezda je veľmi stabilná a poskytuje dostatok slnečné svetlo aby sa na našej planéte mohol rozvíjať život. Vieme, že v blízkosti našej slnečnej sústavy obiehajú okolo hviezd aj iné planéty a mnohé z týchto hviezd sú podobné tým našim.

V budúcnosti, ak bude ľudstvo chcieť opustiť slnečnú sústavu, budeme mať obrovský výber hviezd, ku ktorým by sme mohli ísť, a mnohé z nich môžu mať priaznivé podmienky pre život. Ale kam pôjdeme a ako dlho nám bude trvať, kým sa tam dostaneme? Majte na pamäti, že toto všetko sú len špekulácie a v súčasnosti neexistujú žiadne usmernenia pre medzihviezdne cestovanie. No, ako povedal Gagarin, poďme!

Siahnite po hviezde
Ako už bolo uvedené, najbližšia hviezda k našej slnečnej sústave je Proxima Centauri, a preto má veľký zmysel začať plánovať medzihviezdnu misiu práve tam. Proxima, súčasť trojhviezdneho systému Alpha Centauri, je od Zeme vzdialená 4,24 svetelných rokov (1,3 parseku). Alpha Centauri je v podstate najjasnejšia hviezda z troch v systéme, ktorá je súčasťou blízkeho binárneho systému 4,37 svetelných rokov od Zeme - zatiaľ čo Proxima Centauri (najslabšia z troch) je izolovaný červený trpaslík vo vzdialenosti 0,13 svetelných rokov od duálu. systém.

A hoci rozhovory o medzihviezdnom cestovaní pripomínajú všetky druhy cestovania „rýchlejšie ako rýchlosť svetla“ (FSL), od rýchlosti warpu a červích dier až po subpriestorové motory, takéto teórie sú buď najvyšší stupeň sú fiktívne (ako motor Alcubierre) alebo existujú iba v sci-fi. Akákoľvek misia do hlbokého vesmíru bude trvať generácie.

Takže, počnúc jednou z najpomalších foriem cestovania vesmírom, ako dlho bude trvať dostať sa do Proximy Centauri?

Moderné metódy

Otázka odhadu trvania cesty vo vesmíre je oveľa jednoduchšia, ak zahŕňa existujúce technológie a telá v našej slnečnej sústave. Napríklad pomocou technológie používanej misiou New Horizons by sa 16 hydrazínových motorov s monopropelantom mohlo dostať na Mesiac len za 8 hodín a 35 minút.

Je tu aj misia SMART-1 Európskej vesmírnej agentúry, ktorá sa pomocou iónového pohonu poháňala smerom k Mesiacu. S tým revolučná technológia, verziu, ktorú použila aj vesmírna sonda Dawn na dosiahnutie Vesty, misii SMART-1 trvala cesta na Mesiac rok, mesiac a dva týždne.

Od rýchlych raketových kozmických lodí po iónový pohon s nízkou spotrebou paliva, máme niekoľko možností, ako obísť miestny priestor – navyše môžete použiť Jupiter alebo Saturn ako obrovský gravitačný prak. Ak však plánujeme ísť trochu ďalej, budeme musieť zvýšiť silu technológie a preskúmať nové možnosti.

Keď hovoríme o možné metódy, hovoríme o tých, ktoré zahŕňajú existujúce technológie, alebo o tých, ktoré ešte neexistujú, ale sú technicky realizovateľné. Niektoré z nich, ako uvidíte, sú overené časom a potvrdené, zatiaľ čo iné sú stále otázne. Skrátka predstavujú možný, no časovo a finančne veľmi náročný scenár cestovania aj za najbližšou hviezdou.

Iónový pohyb

Teraz najpomalšie a najviac ekonomická forma motor je iónový motor. Pred niekoľkými desaťročiami bol pohyb iónov považovaný za predmet sci-fi. Ale v v posledných rokoch technológie podpory iónových motorov prešli z teórie do praxe a veľmi úspešne. Misia SMART-1 Európskej vesmírnej agentúry je príkladom úspešnej misie na Mesiac v 13-mesačnej špirále zo Zeme.

SMART-1 používa iónové motory zapnuté solárna energia, v ktorej sa odoberala elektrická energia solárne panely a používal sa na napájanie motorov s Hallovým efektom. Na doručenie SMART-1 na Mesiac bolo potrebných iba 82 kilogramov xenónového paliva. 1 kilogram xenónového paliva poskytuje delta-V 45 m/s. Ide o mimoriadne efektívnu formu pohybu, ktorá však zďaleka nie je najrýchlejšia.

Jednou z prvých misií využívajúcich technológiu iónového pohonu bola misia Deep Space 1 na kométu Borrelli v roku 1998. DS1 tiež používal xenónový iónový motor a spotreboval 81,5 kg paliva. Po 20 mesiacoch ťahu dosiahol DS1 v čase preletu kométy rýchlosť 56 000 km/h.

Iónové motory sú ekonomickejšie ako raketová technológia, pretože ich ťah na jednotku hmotnosti pohonnej látky (špecifický impulz) je oveľa vyšší. Ale iónovým motorom trvá zrýchlenie dlho kozmická loď na významné rýchlosti a maximálna rýchlosť závisí od podpory paliva a objemu výroby energie.

Ak by sa teda pri misii na Proxima Centauri použil iónový pohon, motory by museli mať výkonný zdroj energie (jadrová energia) a veľké zásoby paliva (aj keď menšie ako bežné rakety). Ak však vychádzame z predpokladu, že 81,5 kg xenónového paliva sa premietne do rýchlosti 56 000 km/h (a nebudú existovať žiadne iné formy pohybu), je možné vykonať výpočty.

Zapnuté maximálna rýchlosť Pri rýchlosti 56 000 km/h by Deep Space 1 trvalo preletieť 4,24 svetelného roka medzi Zemou a Proximou Centauri 1 81 000 rokov. V čase je to asi 2700 generácií ľudí. Dá sa s istotou povedať, že medziplanetárny iónový pohon bude na medzihviezdnu misiu s ľudskou posádkou príliš pomalý.

Ale ak sú iónové motory väčšie a výkonnejšie (to znamená, že rýchlosť odtoku iónov bude oveľa vyššia), ak bude dostatok raketového paliva na celých 4,24 svetelných rokov, čas cesty sa výrazne skráti. Stále však zostane podstatne viac ľudského života.

Gravitačný manéver

Väčšina rýchly spôsob cestovanie vesmírom je použitie gravitačného pomocného manévru. Táto technika zahŕňa kozmickú loď využívajúcu relatívny pohyb (t. j. obežnú dráhu) a gravitáciu planéty na zmenu svojej dráhy a rýchlosti. Gravitačné manévre sú mimoriadne užitočnou technikou vesmírnych letov, najmä pri použití Zeme alebo inej masívnej planéty (napríklad plynného obra) na zrýchlenie.

Kozmická loď Mariner 10 bola prvou, ktorá použila túto metódu, pričom vo februári 1974 použila gravitačný ťah Venuše na pohyb smerom k Merkúru. Sonda Voyager 1 v 80. rokoch využila Saturn a Jupiter na gravitačné manévre a zrýchlenie na 60 000 km/h pred vstupom do medzihviezdneho priestoru.

Misia Helios 2, ktorá sa začala v roku 1976 a jej cieľom bolo preskúmať medziplanetárne médium medzi 0,3 AU. e a 1a. e od Slnka, drží rekord v najvyššej rýchlosti vyvinutej pomocou gravitačného manévru. V tom čase Helios 1 (uvedený na trh v roku 1974) a Helios 2 držali rekord v najbližšom priblížení k Slnku. Helios 2 bol vypustený konvenčnou raketou a umiestnený na veľmi predĺženú obežnú dráhu.

Vďaka vysokej excentricite (0,54) 190-dňovej slnečnej dráhy bol Helios 2 v perihéliu schopný dosiahnuť maximálnu rýchlosť cez 240 000 km/h. Táto orbitálna rýchlosť bola vyvinutá vďaka gravitačnej príťažlivosti samotného Slnka. Technicky vzato, rýchlosť perihélia Heliosu 2 nebola výsledkom gravitačného manévru, ale jeho maximálnej orbitálnej rýchlosti, no stále drží rekord pre najrýchlejší človekom vyrobený objekt.

Ak by sa Voyager 1 pohyboval smerom k hviezde červeného trpaslíka Proxima Centauri konštantnou rýchlosťou 60 000 km/h, prekonanie tejto vzdialenosti by trvalo 76 000 rokov (alebo viac ako 2 500 generácií). Ak by však sonda dosiahla rekordnú rýchlosť Helios 2 – trvalú rýchlosť 240 000 km/h – preletela by 4 243 svetelných rokov za 19 000 rokov (alebo viac ako 600 generácií). Výrazne lepšie, aj keď nie takmer praktické.

Elektromagnetický motor EM Drive

Ďalšou navrhovanou metódou medzihviezdneho cestovania je RF Resonant Cavity Engine, tiež známy ako EM Drive. Motor navrhnutý v roku 2001 Rogerom Scheuerom, britským vedcom, ktorý vytvoril Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) na realizáciu projektu, je založený na myšlienke, že elektromagnetické mikrovlnné dutiny môžu priamo premieňať elektrinu na ťah.

Zatiaľ čo tradičné elektromagnetické motory sú navrhnuté tak, aby poháňali špecifickú hmotu (napríklad ionizované častice), tento konkrétny pohonný systém je nezávislý od odozvy hmoty a nevyžaruje priame žiarenie. Vo všeobecnosti sa tento motor stretol so značnou dávkou skepticizmu, najmä preto, že porušuje zákon zachovania hybnosti, podľa ktorého hybnosť systému zostáva konštantná a nemôže byť vytvorená alebo zničená, ale iba zmenená pod vplyvom sily. .

Nedávne experimenty s touto technológiou však zjavne viedli k pozitívnym výsledkom. V júli 2014 na 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference v Clevelande v štáte Ohio vedci z NASA pre pokročilý pohon oznámili, že úspešne otestovali nový dizajn elektromagnetického pohonu.

V apríli 2015 vedci z NASA Eagleworks (súčasť Johnsonovho vesmírneho strediska) oznámili, že úspešne otestovali tento motor vo vákuu, čo môže naznačovať možná aplikácia vo vesmíre. V júli toho istého roku skupina vedcov z oddelenia vesmírnych systémov v Drážďanoch Technická univerzita vyvinula vlastnú verziu motora a pozorovala znateľný ťah.

V roku 2010 začala profesorka Zhuang Yang z Northwestern Polytechnic University v Xi'ane v Číne publikovať sériu článkov o svojom výskume technológie EM Drive. V roku 2012 vykázala vysoký príkon (2,5 kW) a zaznamenaný ťah 720 mil. V roku 2014 tiež vykonala rozsiahle testovanie vrátane vnútorných meraní teploty pomocou vstavaných termočlánkov, ktoré ukázali, že systém funguje.

Na základe výpočtov založených na prototype NASA (ktorý mal podľa odhadov výkon 0,4 N/kilowatt) by elektromagneticky poháňaná kozmická loď mohla cestovať k Plutu za menej ako 18 mesiacov. To je šesťkrát menej, ako požadovala sonda New Horizons, ktorá sa pohybovala rýchlosťou 58 000 km/h.

Znie to pôsobivo. Ale aj v tomto prípade loď na elektromagnetických motoroch poletí do Proximy Centauri 13 000 rokov. Blízko, ale stále málo. Navyše, kým nie sú v tejto technológii vybodkované všetky i, je priskoro hovoriť o jej použití.

Jadrový tepelný a jadrový elektrický pohyb

Ďalšou možnosťou medzihviezdneho letu je použitie kozmickej lode vybavenej jadrovými motormi. NASA takéto možnosti skúma už desaťročia. Jadrová raketa s tepelným pohonom by mohla využívať uránové alebo deutériové reaktory na zahrievanie vodíka v reaktore, pričom by ho premenili na ionizovaný plyn (vodíková plazma), ktorý by bol potom nasmerovaný do dýzy rakety, čím by sa vytvoril ťah.

Raketa s jadrovým pohonom využíva rovnaký reaktor na premenu tepla a energie na elektrinu, ktorá potom poháňa elektromotor. V oboch prípadoch by sa raketa spoliehala na jadrovú fúziu alebo štiepenie na generovanie ťahu, a nie na chemické palivo, na ktorom bežia všetky moderné vesmírne agentúry.

V porovnaní s chemickými motormi majú jadrové motory nepopierateľné výhody. Po prvé, má prakticky neobmedzenú hustotu energie v porovnaní s raketovým palivom. Okrem toho bude jadrový motor tiež produkovať silný ťah v pomere k množstvu použitého paliva. Tým sa zníži objem potrebného paliva a zároveň hmotnosť a cena konkrétneho zariadenia.

Aj keď tepelné motory jadrová energia Kým sa nedostali do vesmíru, ich prototypy boli vytvorené a testované a bolo navrhnutých ešte viac.

A napriek tomu, napriek výhodám v spotrebe paliva a špecifickým impulzom, najlepšie navrhovaný jadrový koncept tepelný motor má maximálny špecifický impulz 5000 sekúnd (50 kN s/kg). Použitím jadrové motory, poháňaný jadrovým štiepením alebo fúziou, by vedci z NASA mohli dopraviť kozmickú loď na Mars len za 90 dní, ak je Červená planéta vzdialená 55 000 000 kilometrov od Zeme.

Ale ak hovoríme o ceste do Proxima Centauri, jadrová strela trvalo by storočia, kým by sa dosiahol významný zlomok rýchlosti svetla. Potom to bude trvať niekoľko desaťročí cestovania, po ktorých bude nasledovať mnoho ďalších storočí spomalenia na ceste k cieľu. Sme stále 1000 rokov od nášho cieľa. Čo je dobré pre medziplanetárne misie, nie je také dobré pre tie medzihviezdne.

Kozmické vzdialenosti sa ťažko merajú v bežných metroch a kilometroch, preto astronómovia pri svojej práci používajú iné fyzikálne jednotky. Jeden z nich sa nazýva svetelný rok.


Mnohí fanúšikovia fantasy tento koncept veľmi dobre poznajú, pretože sa často objavuje vo filmoch a knihách. Nie každý však vie, čo je svetelný rok, a niektorí si dokonca myslia, že je podobný bežnému ročnému výpočtu času.

Čo je to svetelný rok?

V skutočnosti svetelný rok nie je jednotkou času, ako by sa dalo predpokladať, ale jednotkou dĺžky používanou v astronómii. Vzťahuje sa na vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za jeden rok.

Zvyčajne sa používa v učebniciach astronómie alebo populárnej sci-fi na určenie dĺžok slnečná sústava. Pre presnejšie matematické výpočty alebo meranie vzdialeností vo Vesmíre sa za základ berie iná jednotka - .

Výskyt svetelného roku v astronómii súvisel s rozvojom hviezdnych vied a potrebou používať parametre porovnateľné s mierkou vesmíru. Koncept bol predstavený niekoľko rokov po prvom úspešnom meraní vzdialenosti od Slnka k hviezde 61 Cygni v roku 1838.


Pôvodne sa vzdialenosť nazývala svetelný rok prejazdné svetlom na jeden tropický rok, teda na časové obdobie rovnajúce sa úplnému cyklu ročných období. Od roku 1984 sa však ako základ začal používať juliánsky rok (365,25 dňa), v dôsledku čoho sa merania spresnili.

Ako sa určuje rýchlosť svetla?

Na výpočet svetelného roku museli vedci najprv určiť rýchlosť svetla. Astronómovia kedysi verili, že šírenie lúčov vo vesmíre je okamžité, no v 17. storočí sa tento záver začal spochybňovať.

Prvé pokusy o výpočty urobil Galileo Gallilei, ktorý sa rozhodol vypočítať čas, ktorý svetlo potrebuje na prejdenie 8 km. Jeho výskum bol neúspešný. Približnú hodnotu sa podarilo vypočítať v roku 1728 Jamesovi Bradleymu, ktorý určil rýchlosť na 301 tisíc km/s.

Aká je rýchlosť svetla?

Napriek tomu, že Bradley robil pomerne presné výpočty, presnú rýchlosť dokázali určiť až v 20. storočí pomocou moderných laserových technológií. Pokročilé vybavenie umožnilo vykonať výpočty korigované na index lomu lúčov, výsledkom čoho bola táto hodnota 299 792,458 kilometrov za sekundu.


S týmito obrazcami astronómovia operujú dodnes. Následne jednoduché výpočty pomohli presne určiť čas, ktorý lúče potrebovali na prelet okolo obežnej dráhy zemegule bez vplyvu gravitačných polí na ne.

Hoci rýchlosť svetla nie je porovnateľná s pozemskými vzdialenosťami, jej použitie vo výpočtoch sa vysvetľuje tým, že ľudia sú zvyknutí myslieť v „pozemských“ kategóriách.

Čomu sa rovná svetelný rok?

Ak vezmeme do úvahy, že svetelná sekunda sa rovná 299 792 458 metrom, je ľahké vypočítať, že svetlo prejde 17 987 547 480 metrov za minútu. Astrofyzici spravidla používajú tieto údaje na meranie vzdialeností vo vnútri planetárnych systémov.

Na štúdium nebeských telies v mierke vesmíru je oveľa pohodlnejšie vziať za základ svetelný rok, ktorý sa rovná 9,460 biliónom kilometrov alebo 0,306 parsekov. Pozorovanie kozmických telies je jediný prípad keď človek môže vidieť minulosť na vlastné oči.

Svetlu vyžarovanému vzdialenou hviezdou trvá mnoho rokov, kým dosiahne Zem. Z tohto dôvodu ich pri pozorovaní vesmírnych objektov vidíte inak, než v akom sa nachádzajú tento moment a aké boli v momente vyžarovania svetla.

Príklady vzdialeností vo svetelných rokoch

Vďaka schopnosti vypočítať rýchlosť pohybu lúčov boli astronómovia schopní vypočítať vzdialenosť vo svetelných rokoch k mnohým nebeským telesám. Vzdialenosť od našej planéty k Mesiacu je teda 1,3 svetelných sekúnd, k Proxima Centauri - 4,2 svetelných rokov, k hmlovine Andromeda - 2,5 milióna svetelných rokov.


Vzdialenosť medzi Slnkom a stredom našej galaxie trvá približne 26 tisíc svetelných rokov a medzi Slnkom a planétou Pluto - 5 svetelných hodín.