На вопрос о том, как называется ближайшая к Земле звезда, многие не смогут ответить правильно. Правильный ответ на самом деле очень прост. Самая близкая к нам звезда называется Солнце.
Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет
А вам уже исполнилось 18?
Солнце — самая близкая звезда к Земле
Яркий шар, который поднимается над горизонтом каждый день — это ближайшая к нам звезда. Она образовалась примерно 4,5 млрд. лет назад. Солнце относится к группе молодых звезд. Ученые считают, что появлением светила, мы обязаны взрыву сверхновой. Это подтверждают данные об аномальном количестве золота в веществе Солнечной системы. Светило состоит из раскаленных газов и примесей сравнительно небольшого количества иных элементов.
Его химический состав:
- водород (70 %);
- гелий (28 %);
- железо;
- никель;
- кислород;
- азот;
- кремний;
- магний.
Солнце производит колоссальное количество энергии путем термоядерного синтеза. Сейчас это реакции, связанные с превращением водорода в гелий. Температура поверхности составляет 5780 кельвин (примерно 5500 ̊С). По принятой классификации это не самая большая звезда во вселенной, расположенная в одном из рукавов галактики Млечный путь. Благодаря гигантской силе гравитации Солнце стало центром, вокруг которого вращаются планеты Солнечной системы, а также астероиды, метеориты, космическая пыль, другие космические тела.
Интересные факты:
- светило составляет 99,8% массы нашей планетарной системы;
- здесь каждую секунду 4 млрд. тон вещества превращается в энергию;
- внутри могло бы поместиться 1300 планет, подобных нашей;
- его диаметр равняется 109 диаметрам Земли;
- его масса сопоставима с 332940 массами голубой планеты;
- Солнце движется вокруг центра галактики со скоростью примерно 217 км/с;
- оно ярче, чем 85% звезд галактики Млечный путь;
- свет Солнца на самом деле почти белый: желтый оттенок он приобретает, проходя через атмосферу Земли;
- фотоны света с поверхности светила достигают планеты Земля за 8 минут;
- магнитное поле Солнца очень сильное и способно менять свое направление каждые 11 лет;
- солнечный ветер, пятна на Солнце, вспышки и гигантские протуберанцы возникают под действием магнитного поля;
- подмечено, что циклы солнечной активности длятся 11 лет;
- геомагнитных бурь и на планете просто не было бы без магнитного поля наиболее близкой звезды, ведь они возникают в результате взаимодействия силовых потоков.
Самая близкая звезда поддерживает жизнь на голубой планете. Она является источником света, необходимого для процесса фотосинтеза. Это обеспечивает создание органики из неорганических веществ, а также синтез кислорода. Без него не смогла бы зародиться жизнь. Благодаря фотосинтезу древними растениями была получена энергия, которая содержится в угле, нефти, других углеродсодержащих полезных ископаемых. Высокие дозы ультрафиолетового излучения Солнца опасны для всего живого, его сдерживает озоновый слой атмосферы. Но при этом ультрафиолет имеет антисептические свойства и необходим для выработки витамина D телом человека. Вспышки на Солнце и сильные колебания его магнитного поля способны вызвать перебои в работе электрических приборов, влиять на самочувствие людей.
Солнце — центр нашей планетной системы, поэтому будущее человечества напрямую связано с будущим звезды, какая расположена ближе всего к нашей планете. Сейчас светило находится примерно на середине своего жизненного цикла. Ученые установили, что подобные звезды существуют на главной последовательности 10-12 млн. лет. Какое будущее ожидает наше светило?
Ученые подсчитали:
- через 1,1 млрд. лет Солнце повысит свою яркость на 11%, что угрожает прекращением жизни на поверхности Земли;
- спустя 3,5 млрд. лет Солнце станет ярче на 40%; это сделает Землю подобной Венере в наше время;
- через 6,4 млрд. лет водород в ядре кончится, оно станет сжиматься и уплотнятся;
- пройдет еще 7,7 млрд. лет и Солнце неизбежно станет красным гигантом, радиус которого будет в 206 раз больше современного; если он не поглотит Землю, с нее при этом точно исчезнет вода и атмосфера;
- масса Солнца не позволит ему превратиться в сверхновую, поэтому потом последует фаза планетарной туманности и белого карлика; тогда Солнце будет размерами напоминать Землю;
- примерно через 20 миллионов лет белый карлик угаснет.
Теперь вопрос том, какая самая близкая к голубой планете звезда не застанет вас врасплох. А как называется самая близкаязвезда, кроме Солнца? Это уже более сложный вопрос.
Расстояние от Земли до ближайшей звезды
Ученые давно вычислили, сколько км отделяет Землю от Солнца. Расстояние от Земли до ближайшей звезды составляет примерно 150 миллионов километров. Поскольку орбита Земли эллипсовидная, точное значение может меняться. Минимальное расстояние до Солнца астрономы называют перигелием (148 млн. км), а максимальное — афелием (152 млн. км). Афелий приходится на июль, а перигелий — на январь.
Ближайшая звезда к Земле, кроме Солнца: не все так просто
После Солнца ближе всего к голубой планете расположена очень необычная звезда под названием Альфа Центавра. Расстояние до нее составляет 4,37 световых лет. Альфа Центавра — не одиночный объект.
Она состоит из трех объектов:
- Альфа Центавра А;
- Альфа Центавра В;
- Проксима Центавра.
Они делают обороты вокруг одного совместного центра тяжести. Но больше всего нас интересует Проксима Центавра, которая делает полный оборот вокруг системы Альфа Центавра за 500 тысяч лет. Именно она ближе всего к Земле. Расстояние от нее до Земли — 4,23 световых лет. Это в 270 тысяч раз больше расстояния между Землей и Солнцем. Астрономы утверждают, что она занимает такое положение уже около 32 тысячи лет. А через 55 тысяч лет, по прогнозам ученых, это расстояние уменьшится до 3,11 световых лет. Диаметр Проксима Центавра меньше, чем диаметр Солнца в 7 раз. Масса также примерно в столько же раз меньше массы нашего светила.
Альфа Центавра расположена в созвездии Центавра, которое видно только с Южного полушария. Увидеть ее невооруженным глазом невозможно. Наверное, потому Проксиму Центавра астрономы разглядели только в 1915 году, а исследования этого интереснейшего объекта продолжаются до сегодняшнего дня. Ученые активно искали планеты вокруг этой звезды, но пока безуспешно. Также без мощного телескопа не получится рассмотреть самую близкую к Земле звезду Северного полушария. Она называется звездой Бернарда, находится на расстоянии 5,978 световых лет в созвездии Змееносца и принадлежит к группе красных карликов.
Из тех звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом на ночном небе, ближе всех к Земле находится Сириус (8,6 световых лет). Он вдвое больше Солнца по радиусу и по массе. Второе название Сириуса — Альфа Большого пса. Нет ярче него звезд на ночном небе. По яркости на небосклоне занимает шестое место.
Ярче Сириуса светят только такие небесные тела:
1. Солнце;
3. Юпитер;
4. Венера;
Благодаря своей яркости Сириус издревле был объектом изучения и поклонения у различных народов мира с разных континентов. Он заметен почти с любой точки планеты, хотя относится к Южному полушарию звездного неба. Это двойная звезда. Сириус В — не так ярок, как Сириус А (часть системы, видимая с Земли), но при этом эти космические объекты вращаются вокруг общего центра массы. Периодичность такого вращения составляет 50 лет. Сириус В — белый карлик, а значит, раньше был намного больше Сириуса А. Возраст Сириуса ученые оценивают примерно в 230 млн. лет.
Сейчас он испускает голубовато-белый свет, хотя исследователи более древних эпох описывают его как ярко-красную звезду. Научного объяснения этому факту пока нет. Известно, что яркий вид Сириуса с Земли обусловлен тем, что звезда находится близко, а не ее собственной яркостью. Астрономы подсчитали, что в наше время Сириус приближается к нашей планете со скоростью 7,6 км/с, поэтому его видимый блеск со временем будет расти. Сириус является восьмой по приближенности к Земле звездой.
Список звезд по приближенности к Земле:
- Солнце;
- Альфа Центавра (Проксима Центавра);
- Звезда Бернарда;
- Луман 16;
- WISE 0855-0714;
- Вольф 395;
- Лаланд 21185;
- Сириус.
Возможно, скоро астрономы сделают новые открытия, и этот список пополнится новыми названиями таких далеких, но при этом близких звезд.
Какое расстояние от Земли до ближайшей звезды-Прокси-ма Центавра?
- Считай- 3,87 световых года * на 365 суток * 86400 (кол-во секунд в сутках) * 300 000 (скорость света км/с)=(примерно) как у Устинова Владимира, а до Солнышка нашего всего 150 млн. км
- Возможно есть звезды и поближе (солнце не в счет), только они очень маленькие (белый карлик например), только их еще не обнаружили. 4 световых года — все равно очень далеко((((((
- Ближайшая звезда от Солнца, Проксима Центавра. Ее диаметр меньше солнечного в семь раз, то же самое касается и ее массы. Ее светимость составляет 0,17% светимости Солнца, или всего 0,0056 % в видимом человеческим глазом спектре. Этим и объясняется тот факт, что увидеть ее невооруженным глазом нельзя, и то, что открыта она была только в XX веке. Расстояние от Солнца до этой звезды составляет 4,22 световых года. Что по космическим меркам практически рядом. Ведь даже гравитация нашего Солнца распространяется, примерно, на половину этого расстояния! Однако для человечества, данное расстояние, поистине, огромно. Дистанции в масштабах планет измеряются в световых годах. Сколько пройдет свет в вакууме за 365 дней. Эта величина составляет 9 640 миллиардов километров. Для понимания расстояний приведем несколько примеров. Расстояние от Земли до Луны составляет 1,28 световой секунды, и при современных технологиях путешествие занимает 3 дня. Между планетами нашей солнечной системы расстояния варьируются от 2,3 световых минут до 5,3 световых часов. Другими словами самое длинное путешествие займет чуть больше 10 лет на беспилотном космическом корабле. Теперь рассмотрим сколько нам необходимо времени, чтобы долететь до Проксима Центавры. В настоящее время чемпионом по скорости является беспилотный космический корабль Helios 2. Его скорость 253 000 км/ч или 0,02334 % скорости света. Подсчитав, узнаем, что до ближайшей звезды нам потребуется добираться 18 000 лет. При современном уровне развития технологий мы можем обеспечить работу космического корабля только в течение 50 лет.
- По цифрам сложно представить расстояния. Если наше солнце уменьшить до размера спичечной головки, то расстояние до ближайшей звезды будет примерно равно 1 киллометру
- До Проксима Центавра примерно 40 000 000 000 000 км… 4.22 световых года.. До Альфа Центавра 4.37 свет. года…
- 4 световых года (примерно 37 843 200 000 000 км)
- Путаете, что-то, уваважаемая коллега. Ближайшая звезда — Солнце. 8 минут с небольшим от не свет идет 🙂
- До Проксимы: 4.22 (+- 0.01) св года. Или 1.295 (+-0.004) парсек. Взято отсюда .
- до проксима центавра 4,2 световых года это 41 734 219 479 449,6 км, если 1 световой год это 9 460 528 447 488 км
- 4,5 световых года (1 парсек?)
- Во Вселенной есть звезды, которые находятся так далеко от нас, что у нас даже нет возможности узнать расстояние до них или установить их количество. Но как далека от Земли ближайшая звезда?
Расстояние от Земли до Солнца 150 000 000 километров. Так как свет движется со скоростью 300 000 км/сек, ему требуется 8 минут, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Земли.
Самые близкие к нам звезды Проксима Центавра и Альфа Центавра. Расстояние от них до Земли в 270 000 раз больше, чем расстояние от Солнца до Земли. То есть расстояние от нас до этих звезд в 270 000 раз больше 150 000 000 километров! Их свету нужно 4,5 года, чтобы достичь Земли.
Расстояние до звезд настолько велико, что пришлось выработать единицу измерения этого расстояния. Она называется световым годом. Это такое расстояние, которое свет проходит в течение одного года. Это примерно 10 триллионов километров (10 000 000 000 000 км) . Расстояние до ближайшей звезды превосходит это расстояние в 4,5 раза.
Из всех звезд на небе только 6000 можно увидеть без телескопа, невооруженным взглядом. Не все из этих звезд видны из Великобритании.
В самом деле, глядя на небо и наблюдая за звездами, их можно насчитать немногим более тысячи. А мощным телескопом можно обнаружить во много-много раз больше.
По разным подсчетам, в нашей галактике находится от 200 до 400 миллиардов звезд. В настоящее время ближайшее к Солнцу звездой является красный карлик Проксима Центавра, расстояние до которого составляет 4.24 световых года. Но это в данный момент. По мере движения вокруг центра Млечного пути, обстановка в окрестностях нашей Солнечной системы постоянно меняется - какие-то звезды удаляются от нас, какие-то наоборот, приближаются, а порой и вовсе проходят на весьма малых по астрономическим меркам расстояниях от Солнца.
Источник: ru.wikipedia.org
Например, через 27 000 лет Проксима Центавра приблизится к Солнцу на минимальное расстоянии в 2.9 световых года, после чего дистанция между звездами снова начнет увеличиваться. Через 6000 лет после этого ближайшей к Солнцу звездой станет красный карлик Росс 248, который на тот момент будет находиться от нас на расстоянии 3.02 световых года.
Источник: Matthews, R. A. J. (1994)
3.02 световых года конечно меньше, чем 4.24, но с нашей точки зрения это в общем-то ничего не меняет. Куда интереснее более близкие звездные контакты, когда светила сближаются на расстояния порой меньшие, чем один световой год. Ранее самым вероятным кандидатом на подобное тесное сближение считался оранжевый карлик Глизе 710. Звезда, масса которой составляет 60% солнечной, сейчас находится на расстоянии 45 световых лет от Солнечной системы. Однако, по расчетам астрономов через 1 360 000 лет Глизе 710 станет ближайшей к нам звездой, пройдя на расстоянии 1.100 ± 0.577 световых лет от Солнца.
Впрочем, это далеко не предел. Доктор Корин Бэйлер-Джонс из Института астрономии общества Макса Планка провел исследование траекторий 50 000 звезд, чтобы выяснить какие из них в ближайшем (по астрономическим меркам) будущем могут пройти рядом с нашей системой. Согласно его расчетам, самый главный кандидат на тесное сближение это оранжевый карлик HIP 85605, который сейчас находится на расстоянии 16 световых лет от Солнца.
Данные Бэйлер Джонса о пяти ближайших звездных сближениях. Слева направо: HIP 85605, Глизе 710, Hip 91012, HR 1614 и Hip 85661.Источник: C.A.L. Bailer-Jones
По данным Бэйлер-Джонса, в промежутке между 240 000 и 470 000 годом, HIP 85605 пройдет на расстоянии от 0.13 до 0.652 световых лет от Солнца. Как нетрудно заметить, нижняя граница данной оценки куда меньше, чем в случае с Глизе 710. 0.13 светового года это 8200 астрономических единиц или 48 световых дней: «Вояджеру-1» потребовалось бы 2300 лет полета, чтобы преодолеть такое расстояние. Что касается Глизе 710, то по расчетам ученого, она пройдет на расстоянии от 0.32 до 1.43 световых лет от Солнца в промежутке между 1 300 000 и 1 480 000 годом.
Разумеется, такие тесные по астрономическим меркам пролеты интересны в плане вопроса их влияния на облако Оорта. Считается, что гравитация звезды может сорвать находящиеся в данном регионе кометы со своих орбит и катапультировать их во внутреннюю часть Солнечной системы, что приведет к кометной бомбардировке планетами - в том числе и Земли. Некоторые ученые предполагают, что именно такими событиями объясняются массовые вымирания.
Кометная бомбардировка Солнечной системы в представлении художникаИсточник: NASA/JPL
Однако стоит отметить, что во-первых, у нас слишком мало данных о характеристиках облака Оорта - его точных размерах, плотности тел в нем и его общей стабильности- чтобы рассчитать последствия такого гравитационного возмущения. А во-вторых, подобные сближения происходят достаточно регулярно. Например, судя по полученным в ходе исследования Бэйлер-Джонса данным, всего 15 000 лет назад звезда Ван Маанена (белый карлик, имеющий массу в 70% Солнечной) прошел от нашей системы на расстоянии 3 световых лет.
Схематичное представление облака Оорта
С помощью телескопов Европейской Южной Обсерватории (ESO) астрономам удалось совершить очередное удивительное открытие. На этот раз они обнаружили точные доказательства существования экзопланеты, вращающейся по орбите вокруг самой близкой к Земле звезды – Проксима Центавра. Мир, названный Проксима Центавра b (Proxima Centauri b), был давно разыскиваем учёными всей Земли. Теперь же, благодаря его открытию, установлено, что период его обращения вокруг родной звезды (год) составляет 11 земных дней, а температура поверхности этой экзопланеты является подходящей для возможности нахождения воды в жидком виде. Сам по себе этот каменный мир немного более крупный, чем Земля и, также как и звезда, стал самым близким к нам из всех подобных космических объектов. К тому же, это не просто самая близка к Земле экзопланета, это и самый близкий мир, пригодный для существования жизни.
Проксима Центавра является красным карликом, а расположена она на расстоянии 4.25 световых лет от нас. Своё название звезда получила не просто так – это ещё одно подтверждение близости к Земле, поскольку proxima переводится с латинского как “ближайшая”. Эта звезда расположена в созвездии Центавра, а светимость её настолько слаба, что её совершенно невозможно заметить невооружённым глазом, да к тому же она находится довольно близко к намного более яркой паре звёзд α Центавра AB.
Во время первой половины 2016 года Проксима Центавра регулярно исследовалась с помощью спектрографа HARPS, установленного на 3.6-метровом телескопе в Чили, а также одновременно другими телескопами со всего мира. Изучалась звезда в рамках кампании Pale Red Dot (бледная красная точка или красное пятнышко), во время которой учёные из Лондонского университета изучали колебания звезды, вызываемые присутствием на её орбите неустановленной экзопланеты. Название этой программы является прямой отсылкой к знаменитому изображению Земли с далёких рубежей Солнечной Системы. Тогда Карл Саган назвал этот снимок (голубое пятнышко). Так как Проксима Центавра является красным карликом, то и название программы было скорректировано.
Поскольку эта тема поиска экзопланеты вызвала широкий общественный интерес, прогресс учёных в этой работе с середины января по апрель 2016 году постоянно публично публиковался на собственном веб-сайте программы и через социальные медиа. Эти отчёты сопровождались многочисленными статьями, написанными специалистами со всего мира.
“Первые намёки на возможность существования здесь экзопланеты мы получили , но наши данные тогда оказались неубедительными. С тех пор мы упорно работали, чтобы улучшить наши наблюдения с помощью Европейской Обсерватории и других организаций. Так, например, планирование этой кампании заняло приблизительно два года”, – Гильем Англада-Эскуде, руководитель исследовательской команды.
Данные кампании Pale Red Dot, в объединении с более ранними наблюдениями, проведёнными в обсерваториях ESO и других, показали наличие чёткого сигнала присутствия экзопланеты. Было очень точно установлено, что время от времени Проксима Центавра приближается к Земле на скорости 5 километров в час, что равно обычной человеческой скорости, а затем отдаляется на той же скорости. Этот регулярный цикл изменения радиальных скоростей повторяется с периодом 11.2 дней. Тщательный анализ результирующих Доплеровских смещений указал на присутствие здесь планеты с массой, по крайней мере, в 1.3 раза больше массы Земли на расстоянии 7 миллионов километров от Проксимы Центавра, что составляет всего 5 процентов расстояния от Земли до Солнца. Вообще, подобное обнаружение стало технически возможно лишь в последние 10 лет. Но, фактически, сигналы даже с меньшими амплитудами были обнаружены и ранее. Однако звёзды не гладкие газовые шары, а Проксима Центавра очень активная звезда. Поэтому, точно обнаружение Проксима Центавра b стало возможно только после получения подробного описания того, как звезда изменяется на временных масштабах от минут до десятилетий, и контроля её светимости светоизмерительными телескопами.
“Мы продолжили проверять данные, чтобы полученный сигнал не противоречил тому, что мы обнаружили. Это делалось каждый день ещё в течение 60 дней. После первых десяти дней у нас появилась уверенность, через 20 дней мы поняли, что наш сигнал соответствует ожиданиям, а уже через 30 дней все данные категорически утверждали об открытии экзопланеты Проксима Центавра b, поэтому мы начали готовить статьи по этому событию”.
Красные карлики, такие как Проксима Центавра, являются активными звёздами и имеют в своём арсенале много уловок, чтобы иметь возможность подражать присутствию экзопланеты на их орбитах. Чтобы исключить эту погрешность, исследователи контролировали изменение яркости звезды с помощью телескопа ASH2 в обсерватории Сан-Педро-де-Атаками в Чили и сети телескопов Las Cumbres Observatory. Информация о радиальных скоростях, когда светимость звезды увеличивалась, была исключена из окончательного анализа.
Несмотря на то, что Проксима Центавра b вращается намного ближе к своей звезде, чем Меркурий вокруг Солнца, сама Проксима Центавра намного более слаба нашего светила. В результате этого обнаруженная экзопланета располагается точно в области вокруг звезды, пригодной для существования жизни в том виде, в котором мы её знаем, а предполагаемая температура её поверхности позволяет присутствовать воде в жидком виде. Несмотря на такую умеренную орбиту, условия существования на её поверхности могут находиться под очень сильным влияние ультрафиолетового излучения и рентгеновских вспышек от звезды, которые намного более интенсивны, чем те эффекты, которые оказывает Солнце на Землю.
Фактическая возможность этого вида планеты поддерживать жидкую воду и иметь жизнь, подобную земной, является вопросом интенсивных, но, главным образом, теоретических дебатов. Главные аргументы, которые говорят против присутствия жизни, связаны с близостью Проксимы Центавра. Например, на Проксима Центавра b могут быть созданы такие условия, при которых она всегда обращена к звезде одной стороной, из-за чего на одной половине вечная ночь, а на другой вечный день. Атмосфера планеты могла бы также медленно испариться или иметь более сложную химию, чем земная, из-за сильного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, особенно в течение первого миллиарда лет жизни звезды. Однако до сих пор ни один аргумент не был доказан окончательно, и вряд ли они будут устранены без прямых наблюдательных доказательств и получения точных характеристик атмосферы планеты.
Две отдельные работы были посвящены обитаемости Проксима Центавра b и её климату. Установлено, что сегодня нельзя исключать существование жидкой воды на планете, и в таком случае она может присутствовать на поверхности планеты только в самых солнечных регионах, либо в области полушария планеты, всегда обращённого к звезде (синхронное вращение), или в тропическом поясе (3:2 резонансное вращение). Быстрое движение Проксима Центавра b вокруг звезды, сильное излучение Проксимы Центавра и история формирования планеты сделали климат на ней совершенно не таким, как на Земле, и маловероятно, что Проксима Центавра b вообще обладает сезонами.
Так или иначе, это открытие станет началом масштабных дальнейших наблюдений, как с текущими приборами, так и с последующим поколением гигантских телескопов, таких как Европейской Чрезвычайно Большой Телескоп (E-ELT). В последующие годы Проксима Центавра b станет главной целью для поиска жизни в другой точке Вселенной. Это вполне символично, поскольку система Альфа Центавра выбрана также целью первой попытки человечества переместиться в другую звёздную систему. Проект Breakthrough Starshot – это научно-исследовательский и инженерный проект в рамках программы Breakthrough Initiatives по разработке концепции флота космических кораблей, использующих световой парус, под названием StarChip. Такой тип космических кораблей будет способен совершить путешествие к звездной системе Альфа Центавра, удаленной на 4,37 световых лет от Земли, со скоростью между 20 и 15 процентов от скорости света, что займет от 20 до 30 лет соответственно и еще около 4 лет, чтобы уведомить Землю об успешном прибытии.
В заключении хочется отметить, что многие точные методы поиска экзопланет основываются на анализе её прохождения по диску звезды и звёздного света сквозь её атмосферу. В настоящее время нет никаких доказательств того, что Проксима Центавра b проходит по диску родительской звезды, а возможности увидеть это событие в настоящее время ничтожно слабые. Однако учёные надеются, что в будущем эффективность наблюдательных приборов возрастёт.
> > Сколько займет путешествие до ближайшей звезды?
Узнайте, как долго лететь к ближайшей звезде : самая близкая звезда к Земле после Солнца, расстояние к Проксима Центавра, описание запусков, новые технологии.
Современное человечество тратит усилия на освоения родной Солнечной системы. Но сможем ли мы отправиться на разведку к соседней звезде? И сколько времени займет путешествие до ближайшей звезды ? На это можно ответить очень просто или же углубиться в область научной фантастики.
Если говорить с позиции сегодняшних технологий, то реальные цифры отпугнут энтузиастов и мечтателей. Давайте не будем забывать, что космические дистанции невероятно огромные, а наши ресурсы все еще ограничены.
Ближайшая звезда к планете Земля – . Это средний представитель главной последовательности. Но вокруг нас сосредоточено множество соседей, так что уже сейчас можно создать целую карту маршрутов. Вот только, как долго туда добираться?
Какая звезда является ближайшей
Ближе всего к Земле расположена звезда Проксима Центавра, так что пока следует строить свои расчеты на основе ее характеристик. Входит в состав тройной системы Альфа Центавра и отдалена от нас на расстояние 4.24 световых лет. Это изолированный красный карлик, расположенный в 0.13 световых лет от двойной звезды.
Как только всплывает тема межзвездных путешествий, все тут же вспоминают о скорости деформации и прыжках в червоточины. Но все они либо пока недостижимы, либо абсолютно невозможны. К сожалению, на любую дальнюю миссию уйдет не одно поколение. Начнем разбор с самых медленных способов.
Сколько займет путешествие до ближайшей звезды сегодня
Легко делать расчет на основе уже имеющейся техники и пределах нашей системы. Например, миссия «Новые Горизонты» использовала 16 двигателей, функционирующих на гидразиновом монотопливе. Чтобы добраться до , потребовалось 8 часов 35 минут. А вот миссия SMART-1 основывалась на ионных двигателях и добиралась к земному спутнику 13 месяцев и две недели.
Значит, у нас есть несколько вариантов транспортного средства. К тому же можно использовать или в качестве гигантской гравитационной рогатки. Но если мы планируем отправиться так далеко, нужно проверить все возможные варианты.
Сейчас мы говорим не только о существующих технологиях, но и о тех, которые в теории можно создать. Некоторые из них уже проверены на миссиях, а другие пока только оформлены в виде чертежей.
Ионная сила
Это наиболее медленный способ, зато экономичный. Еще несколько десятков лет назад ионный двигатель считался фантастическим. Но сейчас его используют во многих аппаратах. Например, миссия SMART-1 с его помощью добралась к Луне. В этом случае использовался вариант с солнечными батареями. Таким образом, он потратил всего 82 кг ксенонового топлива. Здесь мы выигрываем по эффективности, но точно не в скоростях.
Впервые ионным двигателем воспользовались для Deep Space 1, летевшего к (1998 год). Аппарат использовал тот же тип двигателя, что и SMART-1, потратив всего 81.5 кг пропеллента. За 20 месяцев путешествия ему удалось разогнаться до 56000 км/ч.
Ионный тип считается намного экономичным, чем ракетные технологии, потому что тяга на единицу массы взрывчатого вещества намного выше. Но на ускорение уходит много времени. Если бы их планировали использовать для поездки от Земли к Проксима Центавра, то понадобилось бы очень много ракетного топлива. Хотя можно взять за основу предыдущие показатели. Итак, если аппарат будет двигаться на скорости в 56000 км/ч, то дистанцию в 4.24 световых года он преодолеет за 2700 человеческих поколений. Так что вряд ли его используют для пилотируемой полетной миссии.
Конечно, если заправить его огромным количеством топлива, то можно увеличить скорость. Но время прибытия все равно займет стандартную человеческую жизнь.
Помощь от гравитации
Это популярный метод, так как позволяет использовать орбиту и планетарную гравитацию, чтобы изменить маршрут и скорость. Им часто пользуются для путешествий к газовым гигантам, чтобы увеличить скорость. Впервые это попробовал Маринер-10. Он полагался на гравитацию Венеры, чтобы достичь (февраль 1974 год). В 80-е Вояджер-1 использовал спутники Сатурна и Юпитера, чтобы разогнаться до 60000 км/ч и перейти в межзвездное пространство.
Но рекордсменом по скорости, добытой при помощи силы тяжести, стала миссия Гелиос-2, отправившаяся на изучение межпланетной среды в 1976 году.
Из-за большого эксцентриситета 190-дневной орбиты, аппарат смог разогнаться до 240000 км/ч. Для этого использовалась исключительно солнечная гравитация.
Что ж, если мы отправим Вояджер-1 на скорости в 60000 км/ч, то придется ждать 76000 лет. У Гелиос-2 на это ушло бы 19000 лет. Это быстрее, но недостаточно.
Электромагнитный привод
Есть еще один способ – радиочастотный резонансный двигатель (EmDrive), предложенный Роджером Шавиром в 2001 году. Он базируется на том, что электромагнитные микроволновые резонаторы могут позволить преобразить электрическую энергию в тягу.
Если обычные электромагнитные двигатели предназначены для движений конкретного типа массы, то этот не использует реакционную массу и не вырабатывает направленного излучения. Этот вид был встречен с огромной долей скептицизма, потому что нарушает закон сохранения импульса: система импульса внутри системы остается постоянной и изменяется только под действием силы.
Но недавние эксперименты потихоньку переманивают к себе сторонников. В апреле 2015 года исследователи заявили, что успешно протестировали диск в вакууме (значит, может функционировать в космосе). В июле они уже построили свою версию двигателя и выявили заметную тягу.
В 2010 году за серию статей принялась Хуан Ян. Она закончила финальной работой в 2012 году, где сообщила о более высокой входной мощности (2.5 кВт) и испытанных условиях тяги (720 мН). В 2014 году она также добавила некие подробности об использовании внутренних температурных изменений, подтвердивших работоспособность системы.
Если верить расчетам, аппарат с таким двигателем, может долететь к Плутону за 18 месяцев. Это важные результаты, ведь отображают 1/6 времени, которое потратил Новые Горизонты. Звучит неплохо, но даже в этом случае для путешествия к Проксима Центавра придется потратить 13000 лет. Тем более, что у нас все еще нет 100% уверенности в ее эффективности, поэтому нет смысла садиться за разработку.
Ядерное тепловое и электрооборудование
Вот уже несколько десятков лет НАСА исследует ядерные двигатели. В реакторах используют уран или дейтерий, чтобы нагреть жидкий водород, трансформируя его в ионизированный водородный газ (плазма). Затем его отправляют через сопло ракеты для формирования тяги.
Ракетно-ядерная электростанция вмещает тот же исходный реактор, который трансформирует тепло и энергию в электрическую энергию. В обоих случаях ракета рассчитывает на ядерное расщепление или слияние, чтобы генерировать двигательные установки.
Если сравнивать с химическими двигателями, то получаем ряд преимуществ. Начнем с неограниченной плотности энергии. Кроме того, гарантируется более высокая тяга. Это снизило бы уровень потребления топлива, а значит, уменьшило бы массу запуска и стоимость миссий.
Пока не было еще ни одного запущенного ядерно-теплового двигателя. Но существует множество концепций. Они начинаются с традиционных твердых конструкций до основанных на жидком или газовом ядре. Несмотря на все эти преимущества, наиболее сложная концепция достигает максимального удельного импульса в 5000 секунд. Если использовать подобный двигатель для поездки на , когда планета находится в 55000000 км (позиция «противостояния»), то на это уйдет 90 дней.
Но, если мы направим его к Проксима Центавра, то понадобятся столетия для разгона, чтобы перешел на скорость света. После этого ушло бы несколько десятков лет на поездку и еще столетия на замедление. В целом, срок сокращается до тысячи лет. Прекрасно для межпланетных поездок, но все еще не годится для межзвездных.
В теории
Наверное, вы уже поняли, что современные технологии довольно медленные для преодоления таких длинных дистанций. Если мы хотим выполнить подобное за одно поколение, то нужно придумать нечто прорывное. И если червоточины все еще пылятся на страничках фантастических книг, то мы располагаем несколькими реальными идеями.
Ядерное импульсное движение
Этой идеей занимался Станислав Улам еще в 1946 году. Проект стартовал в 1958 году и продолжался до 1963 года под названием Орион.
В Орионе планировали использовать мощь импульсивных ядерных взрывов для создания сильного толчка с высоким удельным импульсом. То есть, мы имеет крупный космический корабль с огромнейшим запасом термоядерных боеголовок. Во время сбрасывания, мы используем детонационную волну на задней площадке («толкатель»). После каждого взрыва подушка толкателя поглощает силу и переводит тягу в импульс.
Естественно, в современном мире метод лишен изящества, но зато гарантирует необходимый импульс. По предварительным оценкам, в таком случае можно достичь 5% от скорости света (5.4 х 10 7 км/ч). Но конструкция страдает от недостатков. Начнем с того, что такой корабль обойдется очень дорого, да и весил бы он 400000-4000000 тонн. Причем ¾ веса представлено ядерными бомбами (каждая из них достигает 1 метрической тонны).
Общая стоимость запуска выросла бы на те времена до 367 миллиардов долларов (на сегодняшние – 2.5 триллионов долларов). Есть также и проблема с создаваемым излучением и ядерными отходами. Полагают, что именно из-за этого проект остановили в 1963 году.
Ядерное слияние
Здесь используют термоядерные реакции, за счет которых создается тяга. Энергия производится, когда гранулы дейтерия/гелия-3 зажигаются в реакционном отсеке через инерционное удержание с использованием электронных лучей. Такой реактор будет детонировать 250 гранул в секунду, создавая высокоэнергетическую плазму.
В такой разработке экономится топливо и создается особый импульс. Достижимая скорость – 10600 км (значительно быстрее стандартных ракет). В последнее время этой технологией интересуется все больше людей.
В 1973-1978 гг. Британское межпланетное общество создало технико-экономическое исследование – проект Дедал. Он основывался на современных знаниях технологии слияния и наличия двухступенчатого беспилотного зонда, который смог бы добраться к звезде Барнарда (5.9 световых лет) за одну жизнь.
Первый этап проработает 2.05 лет и разгонит корабль до 7.1% скорости света. Потом его сбросят и запустится двигатель, увеличив скорость до 12% за 1.8 лет. После этого двигатель второй ступени остановится и судно будет добираться 46 лет.
В целом, к звезде корабль доберется за 50 лет. Если направить его к Проксима Центавра, то время сократится до 36 лет. Но и эта технология столкнулась с препятствиями. Начнем с того, что гелий-3 придется добывать на Луне. А реакция, которая активирует движение космического корабля, требует, чтобы выделяемая энергия превышала энергию, которую используют для запуска. И хотя тестирование прошло хорошо, у нас все еще нет необходимого вида энергии, который смог бы подпитать межзвездный космический корабль.
Ну и не будем забывать о деньгах. Один запуск ракеты весом в 30 мегатонн обходится НАСА в 5 миллиардов долларов. Так вот проект Дедал весил бы 60000 мегатонн. Кроме того, понадобится новый вид термоядерного реактора, которые также не вписывается в бюджет.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель
Эту идею предложил Роберт Буссард в 1960 году. Можно считать это улучшенной формой ядерного слияния. В нем используют магнитные поля для сжатия водородного топлива до момента активации слияния. Но здесь создается огромная электромагнитная воронка, которая «вырывает» водород из межзвездной среды и сбрасывает в реактор как топливо.
Корабль будет набирать скорость, и заставит сжатое магнитное поле достигнуть процесса термоядерного синтеза. После оно перенаправит энергию в виде выхлопных газов через форсунку двигателя и ускорит движение. Без использования другого топлива можно достичь 4% от скорости света и отправляться в любую точку галактики.
Но у этой схемы огромная куча недостатков. Сразу же возникает проблема сопротивления. Кораблю необходимо увеличивать скорость, чтобы накопить топливо. Но он сталкивается с огромным количеством водорода, поэтому может замедлиться, особенно попав в плотные регионы. К тому же в космосе очень сложно найти дейтерий и тритий. Зато эту концепцию часто используют в фантастике. Наиболее популярный пример – «Звездный Путь».
Лазерный парус
В целях экономии уже очень давно применяют солнечные паруса для передвижений аппаратов по Солнечной системе. Они легкие и дешевые, к тому же не требуют топлива. Парус использует радиационное давление от звезд.
Но, чтобы использовать подобную конструкцию для межзвездной поездки, необходимо управлять им сфокусированными энергетическими лучами (лазеры и микроволны). Только так его можно разогнать к отметке близкой к скорости света. Эту концепцию разработал Роберт Форд в 1984 году.
Суть в том, что все преимущества солнечного паруса сохраняются. И хотя лазеру потребуется время на ускорение, но ограничение состоит лишь в скорости света. Исследование 2000-го года показало, что лазерный парус может разгоняться до половины скорости света и тратит на это меньше 10 лет. Если размер паруса будет 320 км, то он доберется до точки назначения за 12 лет. А если увеличить его до 954 км, то за 9 лет.
Но для его производства необходимо использовать передовые композиты, чтобы избежать плавления. Не забывайте, что он должен достигать огромных размеров, поэтому цена будет большой. К тому же придется потратиться на создание мощного лазера, который смог бы обеспечить управление на таких больших скоростях. Лазер потребляет постоянный ток в 17000 теравватт. Чтобы вы понимали, это то количество энергии, которое за один день потребляет вся планета.
Антиматерия
Это материал, представленный античастицами, которые достигают той же массы, что и обычные, но обладают противоположным зарядом. Такой механизм будет использовать взаимодействие между материей и антиматерией, чтобы сгенерировать энергию и создать тягу.
В общем, в таком двигателе задействованы частицы водорода и антиводорода. Причем в подобной реакции освобождается столько же энергии, как и в термоядерной бомбе, а также волна субатомных частиц, перемещающихся на 1/3 скорости света.
Плюс этой технологии в том, что большая часть массы преобразуется в энергию, что позволит создать более высокую плотность энергии и удельный импульс. В итоге, мы получим наиболее быстрый и экономичный космический корабль. Если у обычной ракеты уходит тонны химического топлива, то двигатель с антивеществом расходует на те же действия всего несколько миллиграммов. Такая технологии станет прекрасным вариантом для поездки на Марс, но ее нельзя применить к другой звезде, потому что количество топлива растет в геометрической прогрессии (вместе с затратами).
Для двухступенчатой ракеты с антивеществом потребуется 900000 тонн топлива для 40-летнего полета. Сложность в том, что для добычи 1 грамма антивещества понадобится 25 миллионов миллиардов киловатт-часов энергии и более триллиона долларов. Сейчас мы располагаем лишь 20 нанограммами. Зато такое судно способно разгоняться до половины скорости света и долететь до звезды Проксима Центавра в созвездии Центавра за 8 лет. Но весит оно 400 Мт и тратит 170 тонн антиматерии.
В качестве решения проблемы предложили разработку «Вакуум антиматериальной ракетной межзвездной исследовательской системы». Здесь можно было бы использовать крупные лазеры, создающие частицы антивещества при выстреле в пустом пространстве.
Идея также основана на использовании топлива из пространства. Но снова возникает момент дороговизны. К тому же, человечество просто не может создать такое количество антиматерии. Есть также риск радиации, ведь аннигиляция вещества-антивещества может создать взрывы высокоэнергетических гамма-лучей. Потребуется не только защитить экипаж специальными экранами, но и оборудовать двигатели. Поэтому средство уступает по практичности.
Пузырь Алькубьерре
В 1994 году ее предложил мексиканский физик Мигель Алькубьерре. Он хотел создать средство, которое не нарушало бы специальную теорию относительности. Он предлагает растягивание ткани пространства-времени в волне. Теоретически это приведет к тому, что дистанция впереди объекта сократится, а сзади расширится.
Корабль, попавший внутрь волны, сможет передвигаться за пределами релятивистких скоростей. Сам корабль в «пузыре деформации» двигаться не будет, поэтому правила пространства-времени не применимы.
Если говорить о скорости, то это «быстрее света», но в том смысле, что корабль достигнет назначения быстрее, чем луч света, вышедший за пределы пузыря. Расчеты показывают, что он прибудет к месту назначения за 4 года. Если размышлять в теории, то это наиболее быстрый метод.
Но эта схема не учитывает квантовую механику и технически аннулируется Теорией всего. Расчеты количества необходимой энергии также показывали, что потребуется чрезвычайно огромная мощность. И это мы еще не коснулись тем безопасности.
Однако, в 2012 году были разговоры о том, что этот метод тестируется. Ученые утверждали, что построили интерферометр, который сможет найти искажения в пространстве. В 2013 году в Лаборатории реактивного движения проводили эксперимент в условиях вакуума. В выводе результаты показались неубедительными. Если углубиться, то можно понять, что эта схема нарушает один или несколько фундаментальных законов природы.
Что же из этого следует? Если вы надеялись совершить вояж на звезду туда и обратно, то шансы невероятно низкие. Но, если бы человечество решилось построить космический ковчег и отправить людей в вековое путешествие, то все возможно. Конечно, пока это лишь разговоры. Но ученые занимались бы подобными технологиями активнее, если бы нашей планете или системе угрожала реальная опасность. Тогда поездка на другую звезду была бы вопросом выживания.
Пока мы можем лишь бороздить и осваивать просторы родной системы, надеясь, что в будущем появится новый способ, позволивший реализовать межзвездные транзиты.
