Napunk ötmilliárd év múlva vörös óriássá válik és elemészti Földünket. Legkésőbb addig találnunk kell valami módot a Naprendszer elhagyására, ha nem akarjuk, hogy civilizációnk a lángok martaléka legyen1. Egyelőre nem sürgető probléma (bár egy üstökös vagy aszteroida bármikor belénk ütközhet, nem is beszélve az emberiség saját önpusztító törekvéseiről), az embert azonban vonzza az ismeretlen, és akkor is a végtelen felé nyújtózik, ha az nem létkérdés. Képzeletben ezerszer is benépesítettük már a környező naprendszereket, galaxisokat; csillagközi birodalmakat építettünk és taszítottunk ismét a barbárság korába – és mindennek a kulcsa az űrutazás fejlődése.

A mai űrprogramokat szemlélve elég nagy a szakadék a jelenlegi lehetőségek és a valódi csillagközi utazásra alkalmas járművek között, mind gazdaságosságban, mind technikai megvalósításban. Ahhoz, hogy elérhessük a csillagokat, vagy a rakéták hajtóerejét, vagy működésük időtartamát kell megnövelnünk.

Az előző cikkben az erőterek, a lebegő autók és a teleportáció megvalósíthatóságával foglalkoztunk. Ezúttal az űrutazást nézzük meg a fizika szemüvegén keresztül.

Ion- és plazmahajtóművek

1998-ban a Deep Space 1 űrszonda a NASA New Millenium-programjának keretében elsőként tesztelte az NSTAR ionhajtóművet, amely 678 napig működött. A 2003-ban fellőtt japán Hayabusa űrszonda már négy xenon ionhajtóművel rendelkezett.

Az ionhajtóművek a hagyományos rakétákkal szemben nem hirtelen lövellnek ki forró gázokat, sőt, azokhoz képest meglehetősen gyengének tűnhetnek – ha egy asztallapra helyezzük őket, alig mozdulnak el róla. Amit azonban hajtóerőben nélkülöznek, azt bepótolják üzemhosszúságban, mivel a külső űr vákuumában akár évekig is működőképesek lehetnek.

Az ionhajtóművek kamrájában mágneses térben valamilyen nemesgázt ionizálnak, majd a leszakadó elektronok felgyorsítva kilépnek a kamrából. Az elektronok gyorsítására szolgáló metódus alapján megkülönböztetünk elektrosztatikus (Coulomb-erő elvén működő) és elektromágneses (Lorentz-erőt alkalmazó) hajtóműveket. Az ionizációs kamrában keletkező elektrontöbbletet összegyűjtik, és a szonda mögé sugározzák egy katóddal, így semlegesítve a töltött hajtóanyag-felhőt.

Az ionhajtóművek valamivel erősebb változata a plazmahajtómű, például a Franklin Diaz-Chang által kifejlesztett VASIMR, amely plazmasugárral hajtja magát előre. Rádióhullámok és mágneses mezők segítségével több millió fokra hevíti fel a hidrogéngázt, amely plazmaállapotban kilövell a rakétából. Egyelőre az űrben még nem próbálták ki, de a mérnökök azt remélik, hogy plazmahajtóművel néhány hónapra lecsökkenthetik a Mars-utazás hosszát. Egyes modellek a napenergiát használják a plazma előállítására, mások maghasadást – ami felvet bizonyos biztonsági kockázatot.

A Michigani Egyetem munkatársai, Brian Gilchristtel az élen egy olyan nanotechnológián alapuló ionhajtóművet találtak fel, amely gazdaságosabban működhetne az eddigi hűtőméretű ionhajtóműveknél: a nanohajtóműben nanorészecskékből álló folyadékot ionizálnának a kamrában lévő elektródok. Ezeket a nanohajtóműveket nagy számban lehetne az űrhajó felületén elhelyezni, olcsóbb és könnyebb megoldást eredményezve.

Azonban még sem az ion-, sem a plazmahajtómű nem elég erős ahhoz azonban, hogy a csillagokig vihessen bennünket. Ehhez egészen más meghajtásokban kell gondolkodnunk.

A csillagközi utazás két legnagyobb akadálya: az utazás hossza és a borzalmas mennyiségű üzemanyag, amit vinni kéne. Az egyik javaslat, amelyik megoldhatná ezeket a problémákat, a

Napvitorlás

A napvitorlás arra épít, hogy a napfény kicsi, de állandó nyomást fejt ki, amely képes lehet egy nagy vitorla megmozdítására.2 Noha ez egyszerűen hangzik, a gyakorlatban jó ideig nem sikerült kielégítően tesztelni: 2005-ben a Cosmos 1 űrvitorlát nem sikerült az űrbe juttatni, mert a hordozórakétája meghibásodott, 2006-ban pedig a japán M–V rakéta ugyan feljuttatott egy 15 méteres napvitorlát, ám az nem nyílt ki teljesen. 2010 júniusában viszont a japán JAXA IKAROS napvitorlása végre kinyitotta vitorláját és a cikk megírásának idején is az űrben van.

A napvitorlás támogatói azt a megoldást is felvetették, hogy nagy lézereket kell telepíteni a Holdra, amelyeket a vitorlára irányítva a legközelebbi csillagig tudnák hajtani. A terv nem játszik kicsiben: magának a vitorlának is több száz kilométer átmérőjűnek kéne lennie, és az űrben lehetne csak összeszerelni. A Holdról pedig több ezer lézersugarat kéne kilövellni, méghozzá folyamatosan évtizedekig. (Egyes becslések szerint a szükséges energia több ezerszerese lenne a Föld jelenlegi energiatermelésének.)

Nyilvánvaló, hogy ez a terv egyelőre csak papíron valósulhat meg – bár pusztán fizikailag megvalósítható. És az sem mellékes, hogy bár így nyolc év alatt el lehetne érni a legközelebbi csillagot, a visszaúthoz ott is ugyanilyen lézerállomást kéne létesíteni.

Fúziós rakéta

A fúziós hajtóművet először 1960-ban vetette fel Robert W. Bussard fizikus, és később Carl Sagan tette népszerűvé. A működése hidrogénen alapszik, amiből korlátlan mennyiség található az űrben, és amelyet menet közben gyűjtene be – ilyen módon nem kéne üzemanyagot magával vinnie. A hidrogént a hajtómű több millió fokra hevíti, ami már elég nagy a fúzióhoz, és az előrehaladáshoz a termonukleáris reakció energiáját használná.

Működésének feltételeit könnyen kiszámíthatjuk: tudjuk a hidrogén átlagsűrűségét az univerzumban, azt is tudjuk, kb. mennyi hidrogéngázt kell elégetni 1g sebességnövekedés eléréséhez, és azt is meghatározhatjuk, mekkorának kell lennie a merítésnek: kb. 160 kilométer átmérőjűnek.

Elviekben egy ilyen fúziós hajtómű a végtelenségig működőképes lenne. Mivel az idő a rakéta belsejében lelassul, még csak hibernálni sem kéne a legénységet. Az űrhajó órái szerint 11 évig 1g-vel gyorsulva a jármű elérné a Plejádokat, amelyek 400 fényévre vannak, és 23 év múlva elérkezne az Androméda-galaxisba (2 millió fényév)3.

Ennek a hajtóműnek a megvalósításának útjában fúziós reakció áll. A franciaországi Cadarache-ban épülő ITER fúziós reaktor a tervek szerint a hidrogén két ritka megjelenési formájából (deutérium és trícium) állítana elő energiát. Az űrben azonban a hidrogén leggyakoribb formája egy protonból és egy elektronból áll. A proton-proton fúziót egyelőre nehezebb elérni, nem ismerjük teljesen, és jóval kevesebb a várható energia. Amíg a proton-proton fúzió fizikai és gazdasági háttere ismeretlen, nehéz lenne megbecsülni a fúziós hajtómű megvalósíthatóságát.

Nukleáris meghajtás

1953-ban az Egyesült Államok elindította a Project Rovert, amely nukleáris meghajtású rakéták kifejlesztését tűzte ki célul. A hatvanas években a NERVA program részévé tették: a Rover kis atomreaktorok kifejlesztésén dolgozott, a NERVA pedig ezek űrhajókban való használhatóságát vizsgálta4. 1973-ban a programot lezárták.

A kutatási eredmények vegyesek voltak. A rakéták gyakran meghibásodtak, a hajtómű vibrálása repedéseket okozott, és a magas hőmérsékleten égő hidrogén által okozott korrózió is problémát jelentett. A másik veszély az elszabaduló nukleáris reakció volt: ezekben az atomrakétákban a maximális hajtóerő elérése érdekében a mai atomerőművekben használt hígított urán helyett dúsított uránt használtak, ezért könnyen beindulhatott a láncreakció.

A legfőbb aggály tehát a biztonság volt. Ennek ellenére a NASA 2003-ban Prometheus néven újraindította a programot.

Nukleáris impulzusmeghajtás

Elméletileg lehetséges több kis atombombával meghajtani egy űrhajót. Az Orion-projekt alapján mini-hidrogénbombákat dobtak volna ki az űrhajóból, amely ezeknek a lökéshullámait lovagolta volna meg. Eredetileg Stanislaw Ulam vetette fel 1947-ben, majd Ted Taylor és Freeman Dyson dolgozták ki.

Az ötvenes években elvégzett számítások alapján egy ilyen űrhajó egy év alatt megtenné oda-vissza a Plútóra az utat, maximális sebessége pedig elérné a fénysebesség 10%-át. Azonban még ilyen sebesség mellett is negyvennégy évbe kerülne eljutni a legközelebbi csillagig, így az űrhajósoknak gyakorlatilag fel kéne nevelniük útközben a következő generációt. 1959-ben a General Atomics egy jelentésben megbecsülte egy Orion-űrhajó méreteit. A legnagyobb változat 8 millió tonnát nyomott és 400 méter átmérővel rendelkezett volna, és mintegy ezer hidrogénbomba szolgáltatta volna a hajtóerejét.

Ennek a meghajtásnak a hátránya a sugárszennyeződés veszélye és az elektromágneses impulzus (EMP), amely a közeli elektromos rendszereket kisütné.

A kísérleteknek 1963-ban az atomcsendről szóló egyezmény vetett véget. 1973-ban rövid időre feltámadt a kutatás a Daedalus-projekt keretében, amely azt vizsgálta, hogy lehetséges-e olyan legénység nélküli űrhajót építeni, amellyel elérhető a Földtől 5,9 fényévre lévő Barnard-csillag5. A tervezett űrhajó olyan hatalmas lett volna, hogy csak az űrben lehetett volna összeszerelni. 450 tonna hasznos teherrel a fénysebesség 7,1 százalékára tudott volna felgyorsulni. A nukleáris impulzusmeghajtás technikai problémái miatt ezt a projektet is félretették.

Fajlagos tolóerő

Ezen a ponton szót kell ejtenünk a tolóerőről, amelynek értékeit összehasonlítva a fenti rakéták teljesítményét összemérhetjük. A tolóerő a másodpercenkénti tömegveszteség és a kiáramlási sebesség szorzata. Beszélünk még fajlagos tolóerőről is, ez a kiáramlási sebesség és nehézségi gyorsulás hányadosa. A kémiai rakéták, noha nagy a tolóerejük, csak pár percig működnek, és ezért a fajlagos tolóerejük alacsony. Az ionhajtóművek, mivel évekig működőképesek, kis tolóerővel is nagy fajlagos tolóerőre képesek.

Ha a kiáramlási sebességet g-vel elosztjuk, a fajlagos tolóerő másodpercben megadható, ez alapján egy tipikus kémiai rakéta fajlagos tolóereje 400–500 másodperc. A Smart 1 ionmotor fajlagos tolóereje 1640 másodperc volt, egy atomrakéta pedig mintegy 850 másodperc fajlagos tolóerőre képes. (A fénysebesség eléréséhez elméletben 30 millió másodperces fajlagos tolóerő lenne szükséges.)

Rakétatípus
Fajlagos tolóerő (sec)
Szilárd üzemanyagú rakéta 250
Folyékony üzemanyagú rakéta 450
Ionhajtómű 3000
VASIMR plazmahajtómű 1000–30000
Atomrakéta 800–1000
Fúziós rakéta 2500–200000
Nukleáris impulzusmeghajtás 10000–1 millió
Antianyag rakéta 1–10 millió

Űrlift

Nemzetközi űrállomás

A rakétákkal szembeni egyik érv, hogy méretük és tömegük folytán csak az űrben szerelhetők össze, ennek költsége viszont horribilis lenne. A Nemzetközi Űrállomás megépítése például mintegy száz űrrepülő-járatot igényel és százmilliárd dollárt emészt fel, így a legdrágább tudományos projektek egyike. Egy napvitorlás vagy fúziós rakéta megépítése ennek többszörösébe kerülne.

Robert Heinlein sci-fi író gyakran mondogatta, hogy ha 160 kilométerre eltávolodik az ember a Földtől, már félúton van bárhová a Naprendszerben – mivel az első 160 kilométer megtétele kerül a legtöbbe; utána a rakéta már csak ellavírozik a Plútóig.

Éppen ezért a költségek drasztikus csökkentésére merült fel az űrlift elképzelése. Konsztantyin Ciolkovszkij az Eiffel-torony láttán 1895-ben olyan tornyot képzelt el, amely az űrbe vezetve egy égi palotába vinne. Ő még úgy képzelte, hogy ezt a Földön építenék meg és lassan az ég felé nyújtózna. Mintegy fél évszázaddal később Jurij Arcutanov azt javasolta, hogy az űrliftet fentről lefelé építsék meg geostacionárius pályára állt műholdról leengedve. Akárcsak az égig érő paszuly, egy kötél is felvihetne az űrbe, a Föld centrifugális ereje pedig semlegesítené a gravitáció hatását és a kötél sosem esne le. Egy probléma van ezzel: a feszültség a kötélben még egy acélkábelt is könnyűszerrel elszakítana7, ezért is nem épült még meg az űrlift.

Azóta azonban felfedezték a szén nanoszálakat, amelyek erősebbek és könnyebbek az acélkábeleknél – elég erősek ahhoz is, hogy az űrliftet elbírják. 1999-ben a NASA kiszámolta, hogy egy méter széles és 47000 kilométer hosszú szalag mintegy 15 tonna hasznos terhet tudna felvinni az űrbe: ez a jelenlegi 4500 dollárról fél dollárra vinné le egy kiló anyag feljuttatásának költségét. Mondanom sem kell, hogy ez forradalmasítaná az űrutazásról alkotott képünket.

Mielőtt örömtüzeket gyújtanánk, vannak gyakorlati akadályok, amelyeket előbb el kell hárítani. Mint azt az előző cikkben is említettem, jelenleg mintegy 15 mm hosszú nanoszálakat tudnak a laboratóriumokban létrehozni, az űrlifthez pedig több ezer kilométeresek kellenének. Nem csak a hossz számít, de a mikroszkopikus hibákat is ki kell küszöbölni – már egyetlen rosszul álló atom is több tíz százalékkal csökkentené a nanoszál erejét.8

A technikai akadályok mellett számolni kell az űrliftet fenyegető veszélyekkel: műholdak és mikrometeorok keresztezhetik, és kérdés az is, hogy a hurrikánok és ciklonok milyen hatással lennének rá.

Parittyahatás

Egyéb módon is fel lehet gyorsítani egy tárgyat, például a parittyahatás segítségével. Amikor a NASA szondákat küld – mint például a Cassini-szondát vagy a Voyagert – a külső bolygókhoz, időnként egy másik bolygó körül megpördíti őket, hogy a parittyahatással megnövelje sebességüket, és ezzel üzemanyagot takarít meg.

Az űrhajót elvileg a saját napunk körül is meg lehetne lendíteni, hogy a fénysebesség közelébe gyorsuljon. Ezt a módszert használták a Star Trek IV: A hazatérés című filmben. A bökkenő csak az, hogy a filmektől eltérően a valóságban nem tudunk az indulási sebességnél gyorsabban távozni, csak ha a bolygó vagy a csillag, amely körül az űrhajó megpördül, sebesen forog (mely esetben a bolygó mozgásából nyeri az energiáját).

Sínágyú

Van még egy eszköz, amely nagy sebességgel képes az űrbe lőni tárgyakat, ez pedig a hadászati célokra kifejlesztett sínágyú, amely üzemanyag és puskapor helyet elektromágnesesség segítségével gyorsítja fel a lövedéket akár a hangsebesség nyolcszorosára.

Naval Surface Warfare Center sínágyú teszt 2008 januárjában

A sínágyú lényege két párhuzamos huzal vagy sín, amelyen a lövedék U formában megül. Több millió amperes elektromos áramot küldve végig a síneken, azok körül hatalmas mágneses mező keletkezik, amely aztán hihetetlen sebességre gyorsítja a lövedéket. Elméletileg akár 29000 km/h sebességre is fel lehetne gyorsítani egy fémlövedéket, ami bőven elég ahhoz, hogy pályára küldjük a Föld körül.

Hogyan lehetséges elérni ezt a sebességet? A kémiai rakétáknál a táguló gázok csak annyira tudják felgyorsítani a lövedéket, amennyire a lökéshullámok sebessége engedi. A sínágyút azonban nem köti ilyen akadály – olyan sebesen gyorsítja fel a tárgyakat, hogy azok a levegővel érintkezve ellapulnak; számos lövedék deformálódott el ily módon a próbaüzem alatt, és a síneket is ki kellett cserélni. Ha ez egy űrhajóval történne, a pilótát megölné a gyorsulás.

Az egyik javaslat szerint a Holdon kéne felállítani egy űrhajók kilövésére alkalmas sínágyút, mivel így ki lehetne küszöbölni a levegő deformáló hatását, ám a hasznos teher így is megsérülhet. Ez a probléma még megoldásra vár.

Antianyag-rakéta

A harmincas években sokként érte a fizikusokat, amikor rájöttek, hogy minden részecskére jut egy ellentétes töltésű antirészecske. Az első ilyen antirészecske, amit ködkamrában kozmikus sugárzásról készített felvételeken felfedeztek, a pozitron volt (antielektron), amely pozitív töltésű, máskülönben tökéletes mása az elektronnak. 1955-ben Berkeley-ben az egyetemi részecskegyorsítóval előállították az első antiprotont. Ez azt jelentette, hogy elméletileg antiatomok is létrehozhatók, sőt, akár antivegyületek is. A CERN és a Fermilab azóta meg is valósította ezt: antihidrogént állítottak elő, és az ennél bonyolultabb elemek gyártásának útjában is csak gazdaságossági akadályok állnak. Már öt deka antianyag előállításába is beleroppanna a világgazdaság.9

Elméletben ezek az antiatomok örökké fennmaradnának, csakhogy a közönséges atomokkal ütközve megsemmisülnek és energia szabadul fel.10 Emiatt a tárolása is problémákba ütközik – megoldás lehet az ionizálása és mágneses térbe zárása.

Egy antianyag-hajtómű előállításához folyamatosan adagolni kéne az antianyagot egy kamrába, ahol kontrollált körülmények között közönséges anyaggal ütköztetnék – a bekövetkező robbanásban keletkező ionok távozás közben meghajtanák a rakétát. Gerald Smith, a Pennsylvania Egyetem fizikusa szerint 4 milligramm pozitron már elegendő lenne egy antianyag-rakéta eljuttatásához a Marsra. Ennek előállításához antiproton-sugarakat kell előállítani részecskegyorsítóval, amelyeket Penning-csapdában tárolnának. A Penning-csapda főleg folyékony nitrogént és héliumot tartalmazna és öt napig képes lenne mágneses mezőben tartani mintegy trillió antiprotont.11 Gerald Smith jelenleg azon dolgozik, hogy a Penning-csapda mikrogramm mennyiségű antianyagot is raktározni tudjon.

A jelenlegi részecskegyorsítók fő funkciója nem az antianyaggyártás, ezért elég kevéssé hatékonyak. Egy kifejezetten e célra épített részecskegyorsítóval a költségek is kisebbek lehetnének – de addig is az antianyag-rakéta csupán terv.

Űrutazással kapcsolatos problémák

A fent már felsorolt gondok mellett – sugárfertőzés, gyorsulás és üzemzavar – más veszélyek is fenyegetik az űrutazót.

Az első a súlytalanság problémája: a hosszú ideig űrben dolgozók teste a vártnál gyorsabban veszítette el az értékes ásványi anyagokat, és még szigorú edzések mellett is egy év elégséges volt ahhoz, hogy az orosz kozmonauták izmai, akiken ezeket a vizsgálatokat elvégezték, annyira elsorvadjanak, hogy alig tudjanak megállni a lábukon, amikor visszatértek a Földre. A súlytalanság hatásai a csontváz és az izmok elsorvadása mellett: a vörösvérsejtek alacsonyabb száma, az immunrendszer romlása, a keringési rendszer csökkent működése. Éppen ezért a több hónapos vagy akár egy éves Mars-misszió már az űrhajósok fizikai tűrőképességének határait feszegetné, ennél hosszabb utak pedig halálosak is lehetnek. A jövő űrhajóiban forgással, a centrifugális erő kihasználásával mesterséges gravitáció kelthető, ám ez jelentősen megnöveli a költségeket.

Másodszor, az űr tele van óránként több tízezer kilométerrel süvítő mikrometeorokkal, amelyek ellen védekezni kell. Megfelelően nagy sebességnél már a csillagközi por is veszélyt jelenthet. És ha a meteorokat ki is védi a megerősített külső burkolat, az űrben lévő sugárzás mértéke jóval nagyobb, mint amit az emberi szervezet hosszú távon kibír, elvégre az űrhajót nem védi több kilométeres atmoszféra. A napkitörések pedig gyakorlatilag megsüthetik a szerencsétlen űrhajósokat.

A veszélyek mellett felmerül az a probléma is, hogy ha az űrutazás több évtizedig, netán évszázadig tart, mi lesz az űrhajósokkal? Az egyik megoldás a többgenerációs űrhajók építése. Ezzel az a gond a tökéletesen önfenntartó ökoszisztéma űrhajó fedélzetén történő megvalósítása mellett, hogy a megérkező nemzedéknek nem lesz közvetlen emléke a Földről, és talán teljesen más fényben látja az eredeti küldetést is.

A másik lehetőség a hibernálás: ekkor az űrhajósok hőmérsékletét olyannyira leviszik, hogy a testfunkciók szinte teljesen leállnak. Bizonyos halak és békák akár jégbe is fagyhatnak, mégis élnek, amikor eljön az olvadás. Ennek oka, hogy a szervezetük egyfajta természetes fagyásgátlót termel – ez halaknál egy különleges fehérje, békáknál glükóz, mely utóbbi lecsökkenti a víz fagyáspontját.

Ezt a képességet azonban csak nehézkesen lehet emlősökbe átvinni, mivel a sejtekben képződő jégkristályok tönkreteszik a sejthártyát. Az elmúlt időszakban sikerült egereket és kutyákat visszahozniuk lefagyasztás után az életbe – ehhez a vérüket lecsapolták és különleges hideg folyadékkal pótolták. A kutyákat három óra klinikai halál után is sikerült újraéleszteni.

Ha képesek lennénk embereknél is megoldani a testhőmérséklet drasztikus lecsökkentését maradandó károk nélkül, az nagyon sokat segíthetne az orvoslásban. De még azután is sokat kéne várni arra, hogy évszázadokra űrhajósokat hibernálhassunk.

Nanoszondák

Nem muszáj azonban embereket elküldenünk az űrhajón – nanotechnológián alapuló szondákat is felrepíthetünk az űrbe. Az eddig felsorolt hajtóműtípusok egy részének határt jelenleg is csak a költségek és a méretek szabnak, de az sokkal valószínűbb, hogy az emberiség először fénysebességet közelítő, miniatűr szondákat küld a közeli csillagokhoz. Ha egy nanobotot ionizálnánk és egy elektromos mezőbe helyeznénk, könnyen (és olcsón) a fénysebesség közelébe lehetne gyorsítani, aztán már minimális súrlódással süvíthetne az űrben.

Természetesen ez e technológia sem jár hátulütő nélkül. Az űrben eltérítheti őket egy elektromos vagy mágneses mező – ennek kiküszöbölésére nagyon magas feszültségre kell őket gyorsítani indításkor, vagy nagyon sok szondát kell kiküldeni, hogy legalább néhány célba érjen. Ez megoldható, mivel előállítási költségük várhatóan alacsony lenne.

Az önmagukat reprodukáló Turing-gépek matematikáját kidolgozó Neumann János után Neumann-szondának nevezzük azokat a nanobotokat, amelyek megérkezvén nanogyárat építve képesek lennének egy olyan erejű rádióállomást létesíteni, amely vissza tudná sugározni az összegyűjtött információt a Földnek, valamint több millió kópiát készítenének önmagukból, hogy azokat új naprendszerek felé küldve megismételjék a folyamatot. Mivel robotokról van szó, nincs szükség arra, hogy visszatérjenek, elég, ha az információt hazasugározzák a Földre.

Jelenleg több mérnök is dolgozik a problémán, az egyik közülük a már említett Brian Gilchrist. A félvezetőiparban használt gravírozási technikát használva több millió nanohajóból álló flottát tervez, amelyek elektromos mezőben ionizált, tized nanométernyi nanorészecskék kisugárzásával hajtanák magukat, ahogy azt az ionhajtóműveknél említettem. Pillanatnyilag 10000 ilyen hajtóművet tud elhelyezni egyetlen centiméter átmérőjű szilíciumchipen.

A jelenlegi fejlődést figyelembe véve viszonylag biztonságos megtippelnünk, hogy még ebben az évszázadban elindíthatunk valamiféle szondát a közeli csillagokhoz. Hogy mikor leszünk képesek embereket küldeni más csillagokhoz, az azonban nyitott kérdés.

A Nap pusztulásáig mindenesetre van időnk.

Lábjegyzetek

1 Valójában nem kell olyan sokat várni, mert már 10 százalékos hőmérséklet növekedés is elpusztítana minden életet a Földön.

2 A napvitorlás ötletét először Johannes Kepler vetette fel 1811-ben a Somniumban.

3 Mindeközben persze a Földön évmilliók telnének el.

4 1959 és 1972 között a Space Nuclear Propulsion Office 23 reaktortesztet végzett el Nevadában. A Rover programban tesztelt reaktorok a következők voltak: KIWI és Phoebus széria, Peewee-1 és Nuclear Furnace-1. A legmagasabb elért energiaérték 4500 megawatt volt.

5 A választás azért esett a Barnard-csillagra, mert valószínűleg van bolygója. Azóta több ezer olyan közeli csillagról tudunk, amelyek élet fenntartására alkalmas bolygóval rendelkezhetnek. A legesélyesebb jelölt jelenleg az Epszilon Indi A, amely 11,8 fényévre van.

6 Az űrlift a sci-fi irodalmon belül Arthur C. Clarke 1979-es Az Éden szökőkútjai, és Robert Heinlein Friday (1982) című regénye révén lett népszerű.

7 Az űrlift kábelének kb. 60–100 gigapascal feszültségnek kéne ellenállnia. Az acél 2 gPa-nál elszakad.

8 A NASA a problémák megoldására két díjat tűzött ki: a Power Beaming Challenge célkitűzése, hogy a mérnökcsapat egy 25 kilogrammos gépet küldjön fel egy daruról lelógatott kötélen, legalább 1 m/sec sebességgel, 50 méteren át. A robot nem használhat üzemanyagot, akkumulátort vagy elektromos kábelt, energiáját az űrben hozzáférhetőbb napenergiából vagy mikrohullámokból kell fedeznie. A Strong Tether Challenge feladata: a mérnökcsapatnak két méter hosszú kötelet kell készítenie, amely nem lehet 2 grammnál nehezebb, és legalább 50%-kal több súlyt kell elbírnia, mint az előző év legjobb kötele. A Power Beaming Challenge-et és a 900000 dolláros díjat 2009-ben megnyerte LaserMotive LLC. A Strong Tether Challenge díját még senkinek nem sikerült megszereznie.

9 jelenleg évente egy gramm 1–10 milliárdod részének megfelelő mennyiségű antianyagot állítanak elő a világon. 2004-ben a CERN 20 millió dollár költséggel állított elő néhány trilliomod grammnyi antianyagot. Ez a mennyiség pár percig működtetne egy villanykörtét.

10 Univerzumunk létezése az elméletek szerint annak köszönhető, hogy keletkezésekor az anyag és antianyag között kis egyenlőtlenség alakult ki, máskülönben nullázták volna egymást.

11 Nagyon alacsony hőmérsékleten az antiprotonok hullámhossza jóval nagyobb, mint a tartályfal atomjainak hullámhossza, ezért megsemmisülés helyett visszapattannak.

 

Forrás

GRC – NSTAR Ion Thruster

Koronczay Dávid: Atomenergia és űrkutatás, TTK-s Nyúz XXVII/8, 2003. november 12.

Michio Kaku: The Physics of the Impossible: A Scientific Exploration Into the World of Phasers, Force Fields, Teleportation, and Time Travel, Doubleday Publishing, 2008

Flat-panel ion thrusters

Kapcsolódó cikkek:

Lehetetlen! Erőtér, antigravitáció és teleportáció mérnökszemmel

Hozzászólások

hozzászólás


[ további írásai]
Ha tetszett, kövesd a Facebook-on is!
Kategóriák: tudomány

Eddig 9 hozzászólás.

  1. tiger91 szerint:

    De hogyha jól tudom, ha sikerül túllépni a fénysebességet, akkor lényegében már nem haladunk, hanem teret ugrunk. Ergó, csak minden fénysebességnél gyorsabb részecskével ütközhetnénk. Amiről azt hiszem nem tudunk semmit. Mármint fogalmunk sincs, hogy hány ilyen részecske lehet.
    De jelentősen csökkenne az utazásokhoz szükséges idő.

    Vagy mi van az időtorzítással?

    Lehet, hogy nagyon sci-fi!? 😀
    De régen egy tengeralattjáró is fantáziának tűnt…

  2. hanna szerint:

    @tiger91: Oké, játsszunk el a gondolattal, hogy lehetséges a fénynél gyorsabb utazás! (Mondjuk az Alcubierre-hajtóművel, tegyük fel, hogy sikerült uralmunk alá hajtani a negatív energiát.) Ekkor még mindig ott van a gyorsítás-lassítás problémája… 🙂
    Illetve az utazók számára talán kevésnek tűnne az eltelt idő, de sokra mennek vele, ha közben több ezer vagy millió évet öregszik körülöttük az Univerzum. 😉

  3. szs szerint:

    Az ilyen időkülönbségeket hozó utazások esetén az utazók elszakadnak az “anyacivilizációtól” és teljesen önállóak lesznek, mert nem lesz esélyük sem visszatérni, se igazából kötődni oda, ahonnan indultak. Tehát kis expedíciók max. antiszociális kalandoroknak lesznek megfelelőek, de ha egy önmagában is életképes (és ehhez mérten nagy) társaság indul el, az egy önálló civilizációvá válik, ami utazgat, az alkalmas helyeken feltölt, javít, éldegél, majd továbbáll, közben meg az univerzum mindig ugrik egy nagyot – esetleg jó távcsövekkel megnézhetik magukat élőben, hogy a legutóbbi helyen mit alkottak. 🙂

  4. handras szerint:

    Ha jól tudom, az űrhajó felgyorsítása egy dolog, külön problémát jelent a lefékezése, hogy ne száguldjon majd el a cél mellett (ugye ahhoz is rengeteg üzemanyag kéne). Szerintem itt (is) lehetne fontos szerepe a napvitorlának – a célcsillag közelében kiereszteni, és onnantól lassítaná.

  5. mavatar szerint:

    @handras: Nem feltetlenul igaz, amit irok, de az a megerzesem,hogy a napvitorla menetkozbeni kinyitasa veszelyes lehet. Arra gondolok, hogy nagy feluletu vekony anyagrol van szo (persze tudom,h nem kell merolegesen kifesziteni a haladasi irannyal, de akkor is…), az urhajo hull-jahoz kepest biztos serulekenyebb a csillagporral es mikrometeorokkal szemben. Persze feltalalhatnak valami olyan anyagot, aminek a vekonysagaban van az elonye (peldaul atereszti a csillagport valamilyen trukk segitsegevel, vagy nagyon gyorsan regeneralodni kepes – pl nanorobotok…).
    Mondjuk meteorok allo helyzetben is johetnek, szoval serulesi kockazat igyis ugyis van 🙂

  6. mavatar szerint:

    @Hanna:
    Tiltakozom a nanoszondak terhoditasa ellen. Elveszik a jomunkas urhajos emberek allasat 🙂

    Mas megkozelites:
    Mar el is kepzeltem , amint a vilagurt benepesito boldog nanorobotok elmorzsolnak egy konnycseppet a kameralencsejukon, amikor megtudjak, hogy alkotoikat eppen abban a pillanatban perzselte fel sajat napjuk.
    (“…mintha milliardok kialtottak volna fel…”)

  7. mavatar szerint:

    A sugarzas ellen a scifiben gondolom az energia pajzsok szoktak vedeni. Elmeleti esely van ra, h ez jon be majd egyzer a valosagban is (termeszetesen egy olyan valtozata, amire ma meg nem is tudnank tudomanyosan gondolni) 🙂

  8. mavatar szerint:

    @hanna:”sokra mennek vele, ha közben több ezer vagy millió évet öregszik körülöttük az Univerzum”

    Szerintem annyira azert mennek vele, hogy ok tulelhetik, azt amit a tobbiek nem. Szerintem nincs baj a branch civilizaciokkal. Extrem esetben a (biologiai) faj fennmaradasa egy nagysagrenddel fontosabba a kultura fennmaradasanal. (Bar ez utobbit kiirhatjak CD-re, es magukkal vihetik :))

  9. mavatar szerint:

    Egyebkent, lehet, h nem is kene vacakolni az urutazassal, es azt a tech level-t atugorva rogton a teleportra kellene gyurni 🙂

Szólj hozzá

Nem belépett felhasználók számára a hozzászólások kb percenként frissülnek.

Válaszd ki a felemelt kezű figurát!



Keresés az oldalon