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太空旅行Visionaries解决了星际放缓的问题

时间:2021-12-11 18:25:07 来源:

星际之旅:Starshot项目的目的是发送一个由一个巨大的矩形光子帆向alpha Centauri Star系统发出的微小航天器,在那里它将飞过地球平行的Proxima Centauri B。从帆角排放的四个红色梁描绘了与地球通信的激光脉冲。

新的研究细节如何利用恒星的辐射和重力来减速高速间隙射弹。

去年4月,亿万富翁尤里尔纳宣布突破星形倡议。他计划在开发一个超轻型轻型帆的开发中投资1亿美元,这可以加速到20年内到达Alpha Centauri Star系统的速度的20%。一旦它达到目标,如何减慢这种射弹的问题仍然是一个挑战。哥廷根最大普朗克太阳能系统研究所的RenéHeller和他的同事Michael Hippke建议使用Alpha Centauri Stars的辐射和重力来减速工艺。然后,它甚至可以重新排队到红矮星Proxima Centauri及其像地球的地球型Proxima b。

在最近的科幻电影乘客中,一个巨大的宇宙飞船在距离遥远的星球宅基旅途中的120岁旅行速度下,它的5000名乘客将建立一个新的家。这一梦想无法实现当前的技术状况。“通过今天的技术,即使是一个小探针也必须旅行近10万年即可到达目的地,”RenéHeller说。

尽管有技术挑战,但地狱家和他的同事迈克尔希巴想知道,“你怎么能优化这种任务的科学收益率?”在六秒钟内,这种快速探头将覆盖从地球到月球的距离。因此,它将在闪光灯中扼杀亚伯里西系统的星星和行星。

该解决方案用于探针的帆将在抵达时重新部署,以便航天器将通过来自α中心系统中的星星的入射辐射来最佳地减速。RenéHeller,一名致力于即将到来的Exoplanet Mission Plato准备的天体物理学家,在IT专家Michael Hippke中找到了一个共同的精神,他建立了计算机模拟。

这两个科学家基于它们的计算总量,总共重量超过100克,安装在100,000平方米的帆上,相当于14个足球场面积。在α中心的方法期间,制动力会增加。制动力较强,在到达时可以减少宇宙飞船的速度越有效。反之亦然,可以使用相同的物理来从太阳系出发时加速帆,使用太阳作为光子大炮。

小型航天器首先需要接近星形亚群中心,如大约4000万公里,相当于五个恒星半径,最高速度为每秒13,800公里(光速的4.6%)。在更高的速度下,探头将简单地超出星形。

在其恒星遇到期间,探针不仅会被恒星辐射驱逐,而且它也将被星星的引力领域所吸引。这种效果可用于在星系周围偏转它。通过我们的太阳系中的空间探针已经多次进行了这些挥霍行动。“在我们的名义使命场景中,只要旅行者探测现在正在旅行,探针就花了一点时间 - 或大约两倍。这些从20世纪70年代的这些机器仍然是运作的,“迈克尔希巴斯说。

从理论上讲,Heller和Hippke提出的自主,活跃的轻型帆可以沉淀到Alpha Centauri A周围的轨道轨道中,可能探索其行星。然而,这两个科学家们正在考虑更大。Alpha Centauri是一个三星级系统。两个二进制星A和B围绕着它们在相对较近的轨道上的共同肿块中心,而第三颗星,Proxima Centauri,距离0.22光年,太阳和地球之间的距离超过12,500倍。

帆可以是康佩德,使得恒星刹车的恒星压力并向α尖端偏转探针,在几天之后它将到达。然后,帆将再次放慢速度,并飞向Proxima Centauri,在它从地球发射后140年后,−它将在另一个46年后到达。

Proxima Centauri于2016年8月引起了欧洲南部天文台(ESO)的天文学家发现的伴随着大规模的伴侣,它在其所谓的可居住区中的明星轨道。这使得其理论上使得液态水存在于其表面 - 水中是地球上生命的关键先决条件。

“这一发现促使我们思考在Proxima Centauri及其星球上停止高速舒适的光线靶的可能性,”RenéHeller说。Max Planck研究员和他的同事提出了另一种改变Starshot项目的战略:而不是巨大的能量饥饿的激光,太阳的辐射可用于在太阳系之外加速NanoProbe。“它必须将阳光达到大约五个太阳半径内,以获得必要的动力,”Heller说。


从包括修改的N-body Integrator的数值计算计算,该动画显示了光学理由辅助,该辅助从包括在轻帆上的星形中心的光子压力。在该视频的末尾,帆船被恒星光子压力重新插入。如果正确选择了间隔偏转,则可以使用恒星Alpha Centauri A,B和C(Proxima)在星中心A,B和C(Proxima)的组合来射回地球。

这两个天文学家现在正在与突破星际倡议的成员讨论他们的概念,他们欠他们的学习灵感。“我们的新任务概念可以产生高素质的回报,但只有孙子孙女的孙子将收到它。另一方面,星形,在几十年的时间内工作,可以在一代人中实现。所以我们可能已经确定了一个长期的星际跟进概念,“Heller说。

虽然新的情景基于数学研究和计算机模拟,但帆的建议硬件已经在今天的实验室开发:“帆可以由石墨烯,一个极薄而轻的,但巨大的碳膜,”RenéHeller说。这部电影必须通过高反射盖覆盖,以忍受深度空间的恶劣条件和目的地明星附近的热量。

光学和电子系统必须是微小的。但如果您要从现代智能手机中删除所有不必要的组件,“只有几克功能技术将留下。”此外,轻量级宇宙飞船必须独立导航并通过激光将其数据传输到地球。为此,它需要能量,它可以从恒星辐射中线束。

因此,突破星光造成了到目前为止的艰巨挑战,只有从理论上解决。然而,“人类历史上的许多伟大的愿景不得不与看似难以克服的障碍斗争,”海尔说。“我们很快就会进入一个人,其中人类可以留下自己的明星系统来使用飞行任务来探索外产品。”

纸:高速星际光子的减速驶入Centauri的边缘α轨道


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