Kas yra tarpžvaigždinės kelionės?
Trumpas atsakymas: Tarpžvaigždinės kelionės reiškia skrydį iš vienos žvaigždžių sistemos į kitą. Tai kelionės, kurios tęsiasi už mūsų Saulės ir aplink ją skriejančių planetų ribų, į erdvę tarp žvaigždžių (tarpžvaigždinę erdvę).
Trumpas paaiškinimas
Žvaigždės yra labai toli viena nuo kitos. Artimiausia žvaigždė už Saulės yra taip toli, kad šviesai iki jos pasiekti reikia metų. Greičiausiam mūsų iki šiol erdvėlaiviui prireiktų daugelio tūkstančių metų, kad pasiektų artimiausias žvaigždes.
Raketos stumia mesdamos masę atgal (trečiasis Niutono dėsnis), todėl gabenti pakankamai kuro tarpžvaigždinėms kelionėms yra labai sunku. Erdvėje tarp žvaigždžių taip pat yra mažyčių dulkių, dujų ir spinduliuotės, kuri gali sugadinti dideliu greičiu skriejančius laivus. Mokslininkai tyrinėja daugybę idėjų: mažyčius zondus, stumiamus lazeriais, branduolių sintezės raketas ir labai ilgaamžius „kartos“ laivus, kuriuose žmonės gyvena daugelį kartų.
Visos šios idėjos susiduria su didelėmis inžinerinėmis ir energetikos problemomis. Kol kas siunčiame robotinius zondus ir tyrinėjame žvaigždes iš toli.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindinis dėsnis: Specialusis reliatyvumas (Einšteinas) – šviesos greitis yra universali riba, nurodanti, kaip greitai gali judėti informacija ir masę turintys objektai.
Objektui artėjant prie šviesos greičio, jo energijos poreikis labai padidėja, o keliautojo laikas gali sulėtėti, palyginti su likusiu asmeniu (laiko išsiplėtimas). Dėl to variklių ir degalų sistemų, skirtų kelionėms beveik šviesa, konstravimas yra labai sudėtingas. Svarbūs ir Niutono judėjimo dėsniai: raketos turi stumti masę atgal, kad galėtų judėti į priekį, todėl kuro gabenimas tampa praktine riba.
Kita svarbi idėja yra atvirkštinis kvadratinis šviesos ir kitų spindulių dėsnis: spindulių energija pasiskirsto kartu su atstumu, todėl energijos siuntimas šviesmečiais tampa neefektyvus. Tarpžvaigždinė erdvė nėra tuščia; mikrometeoroidai ir dujos gali sugadinti greitą laivą, o kosminė spinduliuotė kelia pavojų sveikatai ir elektronikai.
Kaip mes tai žinome: Eksperimentai su dalelių greitintuvais ir atominiais laikrodžiais rodo laiko išsiplėtimą ir reliatyvumo numatytus greičio apribojimų efektus. Teleskopai ir erdvėlaivių matavimai sudaro tarpžvaigždinės terpės žemėlapį ir patvirtina dulkių, dujų ir spinduliuotės, kuri turėtų įtakos kelionei, buvimą.
Pavyzdžiai gamtoje
- „Voyager 1“ ir „Voyager 2“ – robotiniai zondai, paleisti aštuntajame dešimtmetyje, dabar judantys pro Saulės įtakos zoną į tarpžvaigždinę erdvę.
- „New Horizons“ – zondas, praskridęs pro Plutoną ir tęsiantis skrydį į išorę, teikdamas duomenis apie išorinę Saulės sistemą.
- Lazeriu varomų burių koncepcijos – nedideli tyrimų projektai ir studijos, kuriose nagrinėjamas mažyčių zondų, skleidžiančių galingus šviesos spindulius, stūmimas link netoliese esančių žvaigždžių.
- Kosminiai teleskopai ir radijo observatorijos – jie tyrinėja netoliese esančias žvaigždes ir planetas, kad padėtų pasirinkti būsimus tarpžvaigždinius taikinius.
Namų Darbai
Saulės sistemos mastelio nustatymas lauke
Sauga: atlikite tai atviroje vietoje, atokiau nuo kelių; rekomenduojama suaugusiųjų priežiūra.
Priemonės
- obuolys (Saulė)
- pipiras (Žemė)
- matavimo juosta arba ilgi laipteliai
- atviras laukas
Žingsniai
- Padėkite obuolį ant žemės – tai jūsų Saulė.
- Padėkite pipirą nedideliu atstumu nuo obuolio, kad jis pavaizduotų Žemę (klasės masteliu pasirinkite nedidelį žingsnelį, pvz., 2–3 metrus).
- Eikite toliau, kad pavaizduotumėte išorines planetas (kiekvienai planetai ženkite daug daugiau žingsnių) ir pažymėkite jas.
- Dabar atsistokite ten, kur esate, ir įsivaizduokite, kiek daugiau futbolo aikščių ar kilometrų jums reikėtų, kad pasiektumėte artimiausią žvaigždę – ji bus daug toliau nei jūsų laukas. Ką tai rodo: net ir sumažintas atstumas iki artimiausios žvaigždės yra daug didesnis nei atstumas tarp planetų.
Žodynas
- Tarpžvaigždinė erdvė: regionas tarp žvaigždžių, užpildytas plonomis dujomis, dulkėmis ir spinduliuote.
- Šviesmetis: atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienerius metus; vienetas, naudojamas labai dideliems atstumams tarp žvaigždžių matuoti.
- Zondas: nepilotuojamas erdvėlaivis, siunčiamas tyrinėti kosmosą ir siųsti duomenis.
- Reliatyvumas: Einšteino idėjų rinkinys, paaiškinantis, kaip laikas, erdvė ir greitis elgiasi esant labai dideliems greičiams.
Atsakymai į klausimus
Ar žmonės gali keliauti į kitas žvaigždes?
Su dabartinėmis raketų technologijomis ne; tai užtruktų daug ilgiau nei žmogaus gyvenimas, nebent būtų sukurti nauji fizikos dėsniai ar labai skirtingi varikliai.
Kiek laiko užtruktų pasiekti artimiausią žvaigždę?
Su tokiais erdvėlaiviais, kokius turime dabar, tai užtruktų nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių metų; naujos koncepcijos siekia sutrumpinti šį laiką, bet dar nėra parengtos.
Kodėl tiesiog nevažiuoti greičiau?
Laivo stumdymas beveik šviesos greičiu reikalauja milžiniškos energijos, o net ir į mažytes dulkeles tokiu greičiu atsitrenkti yra pavojinga.
Ar esame arti sprendimo?
Mokslininkai tyrinėja idėjas, tačiau tarpžvaigždinės kelionės išlieka pagrindiniu technologiniu ir energetiniu iššūkiu.