این ستاره 20 سال نوری از ما فاصله دارد. یک سال نوری برابر است با چیست؟ پارسک و مشتقات آن

پروکسیما قنطورس.

اینجا یک سوال کلاسیک است. از دوستان خود بپرس، " کدام یک به ما نزدیکتر است؟و سپس لیست آنها را تماشا کنید نزدیکترین ستاره ها. شاید سیریوس؟ آلفا چیزی وجود دارد؟ بتلژوز؟ پاسخ واضح است - این است؛ یک توپ عظیم پلاسما که تقریباً در 150 میلیون کیلومتری زمین قرار دارد. بیایید سوال را روشن کنیم. کدام ستاره به خورشید نزدیکتر است?

نزدیکترین ستاره

احتمالاً شنیده اید که سومین ستاره درخشان آسمان تنها 4.37 سال نوری از ما فاصله دارد. ولی آلفا قنطورسنه یک ستاره، بلکه منظومه ای از سه ستاره. ابتدا یک ستاره دوتایی (ستاره دوتایی) با مرکز ثقل مشترک و دوره مداری 80 سال. آلفا قنطورس A فقط کمی جرم تر و درخشان تر از خورشید است و آلفا قنطورس B کمی جرم کمتر از خورشید دارد. یک جزء سوم نیز در این سیستم وجود دارد، یک کوتوله قرمز کم رنگ. پروکسیما قنطورس.

پروکسیما قنطورس- همین است نزدیکترین ستاره به خورشید ماکه تنها 4.24 سال نوری از ما فاصله دارد.

پروکسیما قنطورس.

سیستم چند ستاره آلفا قنطورسواقع در صورت فلکی قنطورس که فقط در نیمکره جنوبی قابل مشاهده است. متأسفانه، حتی اگر این سیستم را ببینید، قادر به دیدن نخواهید بود پروکسیما قنطورس. این ستاره آنقدر کم نور است که برای دیدن آن به یک تلسکوپ نسبتاً قدرتمند نیاز دارید.

بیایید دریابیم که مقیاس چقدر فاصله دارد پروکسیما قنطورساز ما. فکر کن با سرعت تقریباً 60000 کیلومتر در ساعت حرکت می کند که سریع ترین سرعت در آن است. او این مسیر را در سال 2015 طی 9 سال طی کرد. سفر با چنین سرعتی برای رسیدن به پروکسیما قنطورس، New Horizons به 78000 سال نوری نیاز دارد.

پروکسیما قنطورس نزدیکترین ستاره استبیش از 32000 سال نوری است و این رکورد را تا 33000 سال دیگر حفظ خواهد کرد. این ستاره نزدیک‌ترین فاصله خود را به خورشید در حدود 26700 سال آینده خواهد داشت، زمانی که فاصله این ستاره تا زمین تنها 3.11 سال نوری باشد. در 33000 سال، نزدیکترین ستاره خواهد بود راس 248.

نیمکره شمالی چطور؟

برای ما در نیمکره شمالی، نزدیکترین ستاره قابل مشاهده است ستاره بارنارد، یک کوتوله قرمز دیگر در صورت فلکی Ophiuchus. متأسفانه، مانند پروکسیما قنطورس، ستاره بارنارد آنقدر کم نور است که با چشم غیر مسلح دیده نمی شود.

ستاره بارنارد.

نزدیکترین ستاره، که با چشم غیرمسلح می توانید آن را در نیمکره شمالی ببینید سیریوس (Alpha Canis Majoris). سیریوس دو برابر خورشید اندازه و جرم دارد و درخشان ترین ستاره در آسمان است. این ستاره که در فاصله 8.6 سال نوری از ما در صورت فلکی سگ بزرگ قرار دارد، مشهورترین ستاره ای است که شکارچی را در آسمان شب زمستانی تعقیب می کند.

ستاره شناسان چگونه فاصله تا ستاره ها را اندازه گرفتند؟

آنها از روشی به نام استفاده می کنند. بیایید یک آزمایش کوچک انجام دهیم. یک دست خود را دراز نگه دارید و انگشت خود را طوری قرار دهید که شیء دور در نزدیکی آن قرار گیرد. حالا هر چشم را یکی یکی باز و بسته کنید. توجه داشته باشید که چگونه به نظر می رسد که انگشت شما با چشمان متفاوتی به جلو و عقب می پرد. این روش اختلاف منظر است.

اختلاف منظر.

برای اندازه‌گیری فاصله تا ستاره‌ها، می‌توانید زاویه ستاره را با توجه به زمانی که زمین در یک طرف مدار قرار دارد، مثلاً در تابستان، و سپس 6 ماه بعد که زمین به سمت مخالف مدار حرکت می‌کند، اندازه‌گیری کنید. و سپس زاویه ستاره را اندازه گیری کنید که با آن یک جسم دور مقایسه می شود. اگر ستاره به ما نزدیک باشد، می توان این زاویه را اندازه گرفت و فاصله را محاسبه کرد.

در واقع می توانید فاصله را از این طریق اندازه گیری کنید نزدیکترین ستاره هااما این روش فقط تا ۱۰۰۰۰۰ سال نوری جواب می دهد.

20 نزدیکترین ستاره

در اینجا لیستی از 20 نزدیکترین منظومه ستاره ای و فاصله آنها در سال نوری آورده شده است. برخی از آنها چندین ستاره دارند، اما آنها بخشی از یک سیستم هستند.

به گفته ناسا، 45 ستاره در شعاع 17 سال نوری از خورشید وجود دارد. بیش از 200 میلیارد ستاره وجود دارد. برخی از آنها آنقدر ضعیف هستند که تقریباً غیرقابل تشخیص هستند. شاید با فناوری‌های جدید، دانشمندان ستاره‌هایی را حتی نزدیک‌تر به ما بیابند.

عنوان مقاله ای که خواندید "نزدیک ترین ستاره به خورشید".

به هر شکلی، ما در زندگی روزمره خود فاصله ها را اندازه می گیریم: تا نزدیکترین سوپرمارکت، تا خانه یکی از اقوام در شهر دیگر، تا و غیره. با این حال، وقتی صحبت از وسعت فضای بیرونی به میان می‌آید، مشخص می‌شود که استفاده از مقادیر آشنا مانند کیلومتر بسیار غیرمنطقی است. و نکته در اینجا تنها در دشواری درک مقادیر غول پیکر حاصل نیست، بلکه در تعداد اعداد موجود در آنها است. حتی نوشتن این همه صفر هم مشکل ساز خواهد شد. به عنوان مثال، کوتاه ترین فاصله از مریخ تا زمین 55.7 میلیون کیلومتر است. شش صفر! اما سیاره سرخ یکی از نزدیکترین همسایگان ما در آسمان است. چگونه از اعداد دست و پا گیر که هنگام محاسبه فاصله حتی تا نزدیکترین ستاره ها به دست می آیند استفاده کنیم؟ و در حال حاضر ما به ارزشی مانند یک سال نوری نیاز داریم. چقدر برابر است؟ حالا بیایید بفهمیم

مفهوم سال نوری نیز ارتباط نزدیکی با فیزیک نسبیتی دارد، که در آن ارتباط نزدیک و وابستگی متقابل فضا و زمان در آغاز قرن بیستم، زمانی که اصول مکانیک نیوتنی فروپاشید، برقرار شد. قبل از این مقدار فاصله، واحدهای مقیاس بزرگتر در سیستم

به سادگی شکل گرفتند: هر یک از واحدهای بعدی مجموعه ای از واحدهای کوچکتر (سانتی متر، متر، کیلومتر و غیره) بود. در مورد یک سال نوری، فاصله به زمان گره خورده بود. علم مدرن می داند که سرعت انتشار نور در خلاء ثابت است. علاوه بر این، حداکثر سرعت مجاز در طبیعت در فیزیک نسبیتی مدرن است. این ایده ها بود که اساس معنای جدید را تشکیل داد. یک سال نوری برابر است با مسافتی که یک پرتو نور در یک سال تقویمی زمینی طی می کند. در کیلومتر تقریباً 9.46 * 10 15 کیلومتر است. جالب اینجاست که یک فوتون فاصله تا نزدیکترین ماه را در 1.3 ثانیه طی می کند. حدود هشت دقیقه تا خورشید فاصله دارد. اما نزدیکترین ستاره بعدی، آلفا، در حال حاضر حدود چهار سال نوری از ما فاصله دارد.

فقط یک فاصله فوق العاده اندازه گیری حتی بزرگتر از فضا در اخترفیزیک وجود دارد. یک سال نوری برابر با یک سوم پارسک است، واحدی حتی بزرگتر از اندازه گیری فواصل بین ستاره ای.

سرعت انتشار نور در شرایط مختلف

به هر حال، چنین ویژگی نیز وجود دارد که فوتون ها می توانند با سرعت های مختلف در محیط های مختلف منتشر شوند. ما از قبل می دانیم که آنها با چه سرعتی در خلاء پرواز می کنند. و وقتی می گویند یک سال نوری برابر با مسافت طی شده توسط نور در یک سال است، منظورشان فضای خالی است. با این حال، جالب است بدانید که در شرایط دیگر سرعت نور ممکن است کمتر باشد. به عنوان مثال، در هوا، فوتون ها با سرعت کمی کمتر از خلاء پراکنده می شوند. کدام یک به وضعیت خاص جو بستگی دارد. بنابراین، در یک محیط پر از گاز، سال نوری تا حدودی کوچکتر خواهد بود. با این حال، تفاوت قابل توجهی با مورد پذیرفته شده نخواهد داشت.

و چند ستاره بالقوه انفجاری در فواصل ناامن قرار دارند؟

یک ابرنواختر انفجار یک ستاره در مقیاسی باورنکردنی و تقریباً فراتر از حد تصور انسان است. اگر خورشید ما به عنوان یک ابرنواختر منفجر شود، موج شوک حاصله به احتمال زیاد کل زمین را نابود نمی کند، اما سمت زمین رو به خورشید ناپدید می شود. دانشمندان بر این باورند که دمای سیاره به طور کلی حدود 15 برابر افزایش می یابد. علاوه بر این، زمین در مدار باقی نخواهد ماند.

کاهش ناگهانی جرم خورشید می تواند سیاره را آزاد کند و آن را به فضا بفرستد. واضح است که فاصله تا خورشید - 8 دقیقه نوری - ایمن نیست. خوشبختانه خورشید ما ستاره ای نیست که به عنوان یک ابرنواختر منفجر شود. اما ستارگان دیگر، خارج از منظومه شمسی ما، می توانند. نزدیکترین فاصله ایمن چقدر است؟ ادبیات علمی 50 تا 100 سال نوری را به عنوان نزدیک ترین فاصله ایمن بین زمین و یک ابرنواختر نشان می دهد.

تصویری از باقیمانده ابرنواختر 1987A که در طول موج های نوری از تلسکوپ فضایی هابل قابل مشاهده است.

اگر یک ابرنواختر در نزدیکی زمین منفجر شود چه اتفاقی می افتد؟بیایید انفجار ستاره ای غیر از خورشید خود را در نظر بگیریم، اما هنوز در فاصله ای ناامن. فرض کنید یک ابرنواختر 30 سال نوری از ما فاصله دارد. دکتر مارک رید، ستاره شناس ارشد در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، می گوید:

«...اگر ابرنواختری وجود داشت که حدود 30 سال نوری از ما فاصله داشت، منجر به برخوردهای شدید بر روی زمین، احتمالاً انقراض دسته جمعی می شد. اشعه ایکس و پرتوهای پرانرژی گامای یک ابرنواختر می تواند لایه ازن را که از ما در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید محافظت می کند، تخریب کند. همچنین می تواند نیتروژن و اکسیژن موجود در جو را یونیزه کند و منجر به تشکیل مقادیر زیادی اکسید نیتروژن شبه مه دود در جو شود.

علاوه بر این، اگر یک ابرنواختر در فاصله 30 سال نوری از ما منفجر شود، فیتوپلانکتون ها و جوامع صخره ای به ویژه تحت تأثیر قرار می گیرند. چنین رویدادی پایه زنجیره غذایی اقیانوس ها را به شدت تحلیل می برد.

بیایید فرض کنیم که انفجار کمی دورتر بوده است. انفجار یک ستاره نزدیک می تواند زمین، سطح و حیات اقیانوسی آن را نسبتاً دست نخورده باقی بگذارد. اما هر انفجار نسبتاً نزدیک همچنان ما را با پرتوهای گاما و دیگر ذرات پرانرژی می‌باراند. این تابش می تواند باعث جهش در زندگی زمینی شود. علاوه بر این، تشعشعات یک ابرنواختر مجاور می تواند آب و هوای ما را تغییر دهد.

مشخص است که در تاریخ شناخته شده بشر، یک ابرنواختر در چنین فاصله ای نزدیک منفجر نشده است. جدیدترین ابرنواختری که با چشم قابل مشاهده است، Supernova 1987A در سال 1987 بود. تقریباً 168000 سال نوری از ما فاصله داشت. پیش از این، آخرین شعله ورزی که با چشم قابل مشاهده بود توسط یوهانس کپلر در سال 1604 ثبت شد. در فاصله تقریبی 20000 سال نوری از ما، درخشان تر از هر ستاره ای در آسمان شب می درخشید. این انفجار حتی در نور روز هم قابل مشاهده بود! تا آنجا که ما می دانیم، این هیچ اثر قابل توجهی ایجاد نکرد.

چند ابرنواختر بالقوه از فاصله 50 تا 100 سال نوری به ما نزدیکتر هستند؟پاسخ به نوع ابرنواختر بستگی دارد. ابرنواختر نوع دوم یک ستاره پیر و عظیم است که در حال فروپاشی است. هیچ ستاره ای با جرم کافی برای انجام این کار در فاصله 50 سال نوری از زمین وجود ندارد.

اما ابرنواخترهای نوع I نیز وجود دارند که در اثر فروپاشی یک ستاره کوتوله سفید کم رنگ و کوچک ایجاد می‌شوند. این ستارگان کم نور هستند و تشخیص آنها دشوار است، بنابراین نمی توانیم مطمئن باشیم که چه تعداد در اطراف وجود دارد. احتمالاً چند صد مورد از این ستاره ها در فاصله 50 سال نوری قرار دارند.

ستاره IK Pegasi B نزدیکترین نامزد برای نقش یک نمونه اولیه ابرنواختر است. این بخشی از یک منظومه ستاره ای دوتایی است که تقریباً 150 سال نوری از خورشید و منظومه شمسی ما فاصله دارد.

ستاره اصلی منظومه، IK Pegasi A، یک ستاره دنباله اصلی معمولی است که بی شباهت به خورشید ما نیست. ابرنواختر بالقوه نوع اول ستاره دیگری به نام IK Pegasi B است، یک کوتوله سفید عظیم که بسیار کوچک و متراکم است. هنگامی که ستاره A شروع به تکامل به یک غول سرخ می کند، انتظار می رود که تا شعاع رشد کند که با یک کوتوله سفید برخورد کند یا شروع به بیرون کشیدن مواد از پوشش گاز منبسط شده A کند. وقتی ستاره B به اندازه کافی بزرگ شود، ممکن است منفجر شود. به عنوان یک ابرنواختر

بتلژوز چطور؟ستاره دیگری که اغلب در تاریخ ابرنواخترها به آن اشاره می شود، بتلژوز، یکی از درخشان ترین ستاره های آسمان ما، بخشی از صورت فلکی معروف شکارچی است. بتلژوز یک ستاره ابرغول است. ذاتاً بسیار روشن است.

با این حال، چنین درخششی قیمتی دارد. Betelgeuse یکی از مشهورترین ستاره های آسمان است زیرا روزی منفجر خواهد شد. انرژی عظیم Betelgeuse مستلزم مصرف سریع سوخت (به طور نسبی) است و در واقع Betelgeuse در حال حاضر به پایان عمر خود نزدیک شده است. روزی به زودی (از نظر نجومی) سوخت آن تمام می شود و سپس در انفجار ابرنواختر نوع دوم تماشایی منفجر می شود. وقتی این اتفاق بیفتد، Betelgeuse برای چندین هفته یا ماه درخشان‌تر می‌شود، شاید به روشنی ماه کامل و در روز روشن قابل مشاهده باشد.

چه زمانی این اتفاق خواهد افتاد؟احتمالاً در طول زندگی ما نه، اما هیچ کس با اطمینان نمی داند. ممکن است فردا یا یک میلیون سال آینده باشد. وقتی این اتفاق بیفتد، همه روی زمین شاهد یک رویداد دیدنی در آسمان شب خواهند بود، اما زندگی روی زمین تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت. این به این دلیل است که بتلژوز 430 سال نوری از ما فاصله دارد.

چند بار ابرنواختر در کهکشان ما رخ می دهد؟هیچ کس نمی داند. دانشمندان پیشنهاد کرده اند که تابش پرانرژی ابرنواخترها قبلاً باعث جهش در گونه های روی زمین، شاید حتی در انسان ها شده است.

بر اساس یک تخمین، هر 15 میلیون سال ممکن است یک رویداد ابرنواختری خطرناک در مجاورت زمین رخ دهد. دانشمندان دیگر می گویند که به طور متوسط ​​هر 240 میلیون سال یک انفجار ابرنواختری در 10 پارسک (33 سال نوری) زمین رخ می دهد. بنابراین می بینید که ما واقعاً نمی دانیم. اما شما می توانید این اعداد را با چند میلیون سال - زمانی که تصور می شود انسان ها روی سیاره بوده اند - و چهار و نیم میلیارد سال برای سن خود زمین مقایسه کنید.

و اگر این کار را انجام دهید، خواهید دید که یک ابرنواختر قطعاً در نزدیکی زمین منفجر خواهد شد - اما احتمالاً در آینده قابل پیش بینی بشریت نه.

پسندیدن( 3 ) من دوست ندارم( 0 )

در مقطعی از زندگی، هر یک از ما این سوال را پرسیدیم: چقدر طول می کشد تا به سمت ستاره ها پرواز کنیم؟ آیا می توان چنین پروازی را در زندگی یک انسان انجام داد، آیا چنین پروازهایی می تواند به هنجار زندگی روزمره تبدیل شود؟ بسته به اینکه چه کسی سوال می کند، پاسخ های زیادی برای این سوال پیچیده وجود دارد. برخی ساده هستند، برخی دیگر پیچیده تر. برای یافتن پاسخ کامل، چیزهای زیادی برای در نظر گرفتن وجود دارد.

متأسفانه، هیچ تخمین واقعی وجود ندارد که به یافتن چنین پاسخی کمک کند، و این موضوع آینده پژوهان و علاقه مندان به سفرهای بین ستاره ای را ناامید می کند. چه بخواهیم چه نخواهیم، ​​فضا بسیار بزرگ (و پیچیده) است و فناوری ما هنوز محدود است. اما اگر تصمیم بگیریم «لانه» خود را ترک کنیم، چندین راه برای رسیدن به نزدیکترین منظومه ستاره ای در کهکشان خود خواهیم داشت.

نزدیکترین ستاره به زمین ما خورشید است، که طبق طرح "توالی اصلی" هرتزسپرونگ-راسل کاملاً یک ستاره "متوسط" است. این بدان معناست که ستاره بسیار پایدار است و نور خورشید کافی برای رشد حیات در سیاره ما فراهم می کند. ما می دانیم که سیارات دیگری نیز در نزدیکی منظومه شمسی به دور ستارگان می چرخند و بسیاری از این ستارگان شبیه سیارات ما هستند.

در آینده، اگر بشریت بخواهد منظومه شمسی را ترک کند، انتخاب بزرگی از ستارگان خواهیم داشت که می‌توانیم به آن‌ها برویم و بسیاری از آنها ممکن است شرایط مساعد برای زندگی داشته باشند. اما کجا خواهیم رفت و چقدر طول می کشد تا به آنجا برسیم؟ به خاطر داشته باشید که همه اینها فقط حدس و گمان است و در حال حاضر هیچ دستورالعملی برای سفر بین ستاره ای وجود ندارد. خب همونطور که گاگارین گفت بریم!

به یک ستاره برسید
همانطور که اشاره شد، نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی، پروکسیما قنطورس است، و بنابراین شروع برنامه ریزی یک ماموریت بین ستاره ای در آنجا بسیار منطقی است. پروکسیما که بخشی از منظومه ستاره‌ای سه‌گانه آلفا قنطورس است، 4.24 سال نوری (1.3 پارسک) از زمین فاصله دارد. آلفا قنطورس اساساً درخشان‌ترین ستاره از این سه منظومه است، که بخشی از یک منظومه دوتایی نزدیک در فاصله 4.37 سال نوری از زمین است - در حالی که پروکسیما قنطورس (کم نورترین از این سه) یک کوتوله قرمز جدا شده در فاصله 0.13 سال نوری از دوگانه است. سیستم.

و در حالی که صحبت از سفر بین ستاره‌ای انواع سفرهای «سریع‌تر از سرعت نور» (FSL) را به ذهن متبادر می‌کند، از سرعت‌های تار و کرم‌چاله‌ها گرفته تا درایوهای زیرفضایی، چنین نظریه‌هایی یا بسیار تخیلی هستند (مانند درایو Alcubierre) یا فقط در علمی تخیلی . هر ماموریتی در اعماق فضا برای چندین نسل ادامه خواهد داشت.

بنابراین، با شروع یکی از کندترین اشکال سفر فضایی، چقدر طول می کشد تا به پروکسیما قنطورس برسید؟

روش های مدرن

مسئله تخمین مدت سفر در فضا اگر شامل فناوری‌ها و اجسام موجود در منظومه شمسی باشد، بسیار ساده‌تر است. به عنوان مثال، با استفاده از فناوری مورد استفاده در ماموریت افق های جدید، 16 موتور تک پیشرانه هیدرازین می توانند تنها در 8 ساعت و 35 دقیقه به ماه برسند.

ماموریت SMART-1 آژانس فضایی اروپا نیز وجود دارد که با استفاده از نیروی محرکه یونی خود را به سمت ماه پیش برد. با استفاده از این فناوری انقلابی که نسخه ای از آن توسط کاوشگر فضایی داون برای رسیدن به وستا نیز استفاده شد، ماموریت SMART-1 یک سال، یک ماه و دو هفته طول کشید تا به ماه برسد.

از فضاپیمای موشکی سریع گرفته تا پیشرانه یونی کم مصرف، ما چند گزینه برای عبور از فضای محلی داریم - به علاوه می توانید از مشتری یا زحل به عنوان یک تیرکمان گرانشی عظیم استفاده کنید. با این حال، اگر قصد داشته باشیم کمی جلوتر برویم، باید قدرت فناوری را افزایش دهیم و امکانات جدید را کشف کنیم.

وقتی در مورد روش‌های ممکن صحبت می‌کنیم، در مورد روش‌هایی صحبت می‌کنیم که شامل فناوری‌های موجود می‌شوند، یا روش‌هایی که هنوز وجود ندارند اما از نظر فنی امکان‌پذیر هستند. برخی از آنها، همانطور که خواهید دید، با زمان آزمایش و تایید شده اند، در حالی که برخی دیگر هنوز مورد سوال هستند. به طور خلاصه، آنها یک سناریوی ممکن، اما بسیار زمان بر و از نظر مالی گران برای سفر حتی به نزدیکترین ستاره ارائه می دهند.

حرکت یونی

در حال حاضر کندترین و مقرون به صرفه ترین نوع پیشرانه، پیشرانه یونی است. چند دهه پیش، پیشرانه یونی به عنوان ماده ای علمی تخیلی در نظر گرفته می شد. اما در سال‌های اخیر، فناوری‌های پشتیبانی از موتور یونی از تئوری به عمل منتقل شده‌اند و بسیار موفقیت‌آمیز بوده است. ماموریت SMART-1 آژانس فضایی اروپا نمونه ای از ماموریت موفقیت آمیز به ماه در یک مارپیچ 13 ماهه از زمین است.

SMART-1 از موتورهای یونی با انرژی خورشیدی استفاده می‌کرد که در آن‌ها انرژی الکتریکی توسط پنل‌های خورشیدی جمع‌آوری می‌شد و برای تامین انرژی موتورهای اثر هال استفاده می‌شد. برای تحویل SMART-1 به ماه، تنها 82 کیلوگرم سوخت زنون مورد نیاز بود. 1 کیلوگرم سوخت زنون سرعت دلتا 45 متر بر ثانیه را فراهم می کند. این یک شکل حرکتی بسیار کارآمد است، اما از سریعترین آن فاصله زیادی دارد.

یکی از اولین ماموریت هایی که از فناوری پیشران یونی استفاده کرد، ماموریت Deep Space 1 به دنباله دار بورلی در سال 1998 بود. DS1 همچنین از موتور یون زنون استفاده می کرد و 81.5 کیلوگرم سوخت مصرف می کرد. پس از 20 ماه رانش، DS1 در زمان پرواز دنباله دار به سرعت 56000 کیلومتر در ساعت رسید.

موتورهای یونی مقرون به صرفه تر از فناوری موشک هستند، زیرا نیروی رانش آنها در واحد جرم پیشران (پالش خاص) بسیار بیشتر است. اما موتورهای یونی برای شتاب دادن به یک فضاپیما به سرعت های قابل توجهی زمان زیادی نیاز دارند و حداکثر سرعت به پشتیبانی سوخت و میزان الکتریسیته تولید شده بستگی دارد.

بنابراین، اگر قرار بود از نیروی محرکه یونی در مأموریتی به سمت پروکسیما قنطورس استفاده شود، موتورها باید دارای یک منبع نیرو قدرتمند (قدرت هسته ای) و ذخایر سوخت زیادی (البته کمتر از موشک های معمولی) باشند. اما اگر از این فرض شروع کنیم که 81.5 کیلوگرم سوخت زنون به 56000 کیلومتر در ساعت تبدیل می شود (و هیچ گونه حرکت دیگری وجود نخواهد داشت)، می توان محاسباتی انجام داد.

با حداکثر سرعت 56000 کیلومتر در ساعت، اعماق فضای 181000 سال طول می کشد تا 4.24 سال نوری بین زمین و پروکسیما قنطورس را طی کند. با گذشت زمان، این حدود 2700 نسل از مردم است. به جرات می توان گفت که پیشرانه یونی بین سیاره ای برای یک ماموریت بین ستاره ای سرنشین دار بسیار کند خواهد بود.

اما اگر موتورهای یونی بزرگتر و قدرتمندتر باشند (یعنی سرعت خروج یون بسیار بالاتر خواهد بود)، اگر سوخت موشک کافی برای دوام کل 4.24 سال نوری وجود داشته باشد، زمان سفر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اما همچنان زندگی انسان به میزان قابل توجهی باقی خواهد ماند.

مانور جاذبه

سریع ترین راه برای سفر در فضا استفاده از کمک گرانشی است. این تکنیک شامل فضاپیما با استفاده از حرکت نسبی (یعنی مدار) و گرانش سیاره برای تغییر مسیر و سرعت آن است. مانورهای گرانشی یک تکنیک بسیار مفید برای پرواز فضایی است، به ویژه هنگامی که از زمین یا سیاره عظیم دیگری (مانند یک غول گازی) برای شتاب استفاده می شود.

فضاپیمای مارینر 10 اولین کسی بود که از این روش استفاده کرد و در فوریه 1974 از کشش گرانشی ناهید برای حرکت به سمت عطارد استفاده کرد. در دهه 1980، کاوشگر وویجر 1 از زحل و مشتری برای مانورهای گرانشی و شتاب تا 60000 کیلومتر در ساعت قبل از ورود به فضای بین ستاره ای استفاده کرد.

ماموریت هلیوس 2 که در سال 1976 آغاز شد و برای اکتشاف محیط بین سیاره ای بین 0.3 واحد AU در نظر گرفته شد. e. و 1 a. e. از خورشید، رکورد بالاترین سرعت توسعه یافته با استفاده از مانور گرانشی را دارد. در آن زمان هلیوس 1 (که در سال 1974 پرتاب شد) و هلیوس 2 رکورد نزدیکترین نزدیک شدن به خورشید را داشتند. هلیوس 2 توسط یک موشک معمولی پرتاب شد و در مداری بسیار کشیده قرار گرفت.

با توجه به خروج از مرکز (0.54) بالای مدار 190 روزه خورشیدی، هلیوس 2 توانست در حضیض هلیوس 2 به حداکثر سرعت بیش از 240000 کیلومتر در ساعت دست یابد. این سرعت مداری تنها به دلیل جاذبه گرانشی خورشید ایجاد شد. از نظر فنی، سرعت حضیض هلیوس 2 نتیجه یک مانور گرانشی نبود، بلکه حداکثر سرعت مداری آن بود، اما همچنان رکورد سریع ترین جسم ساخته شده توسط انسان را در اختیار دارد.

اگر وویجر 1 با سرعت ثابت 60000 کیلومتر در ساعت به سمت ستاره کوتوله سرخ پروکسیما قنطورس حرکت می کرد، 76000 سال (یا بیش از 2500 نسل) طول می کشید تا این فاصله را طی کند. اما اگر کاوشگر به سرعت رکورد هلیوس 2 برسد - سرعت پایدار 240000 کیلومتر در ساعت - 19000 سال (یا بیش از 600 نسل) طول می کشد تا 4243 سال نوری را طی کند. به طور قابل توجهی بهتر است، اگرچه تقریباً عملی نیست.

موتور الکترومغناطیسی EM Drive

یکی دیگر از روش‌های پیشنهادی برای سفر بین ستاره‌ای، موتور حفره تشدید کننده RF است که به عنوان EM Drive نیز شناخته می‌شود. این موتور در سال 2001 توسط راجر شوئر، دانشمند بریتانیایی که شرکت تحقیقاتی پیشرانه ماهواره ای (SPR) را برای اجرای این پروژه ایجاد کرد، بر این ایده استوار است که حفره های مایکروویو الکترومغناطیسی می توانند به طور مستقیم الکتریسیته را به نیروی رانش تبدیل کنند.

در حالی که موتورهای الکترومغناطیسی سنتی برای به حرکت درآوردن یک جرم خاص (مانند ذرات یونیزه شده) طراحی شده اند، این سیستم پیشرانه خاص مستقل از پاسخ جرم است و تابش هدایت شده ساطع نمی کند. به طور کلی، این موتور با مقدار زیادی شک مواجه شد، عمدتاً به این دلیل که قانون بقای تکانه را نقض می کند، که بر اساس آن تکانه سیستم ثابت می ماند و نمی توان آن را ایجاد یا از بین برد، بلکه تنها تحت تأثیر نیرو تغییر می کند. .

با این حال، آزمایش های اخیر با این فناوری ظاهرا به نتایج مثبتی منجر شده است. در ژوئیه 2014، در پنجاهمین کنفرانس پیشرانه مشترک AIAA/ASME/SAE/ASEE در کلیولند، اوهایو، دانشمندان پیشرانه پیشرفته ناسا اعلام کردند که یک طرح پیشرانه الکترومغناطیسی جدید را با موفقیت آزمایش کرده اند.

در آوریل 2015، دانشمندان ناسا Eagleworks (بخشی از مرکز فضایی جانسون) گفتند که موتور را با موفقیت در خلاء آزمایش کرده‌اند که می‌تواند کاربردهای فضایی احتمالی را نشان دهد. در جولای همان سال، گروهی از دانشمندان از دپارتمان سیستم‌های فضایی دانشگاه صنعتی درسدن، نسخه‌ای از موتور را توسعه دادند و نیروی رانش قابل‌توجهی را مشاهده کردند.

در سال 2010، پروفسور ژوانگ یانگ از دانشگاه پلی تکنیک شمال غربی در شیان، چین، شروع به انتشار مجموعه ای از مقالات در مورد تحقیقات خود در مورد فناوری EM Drive کرد. در سال 2012، او قدرت ورودی بالا (2.5 کیلو وات) و رانش ثبت شده 720 mN را گزارش کرد. همچنین در سال 2014 آزمایش‌های گسترده‌ای از جمله اندازه‌گیری دمای داخلی با ترموکوپل‌های داخلی انجام داد که نشان داد این سیستم کار می‌کند.

بر اساس محاسبات بر اساس نمونه اولیه ناسا (که تخمین زده می شد دارای توان 0.4 نیوتن بر کیلووات باشد)، یک فضاپیما با نیروی الکترومغناطیسی می تواند در کمتر از 18 ماه به پلوتو سفر کند. این 6 برابر کمتر از چیزی است که کاوشگر نیوهورایزنز که با سرعت 58000 کیلومتر در ساعت در حال حرکت بود، مورد نیاز است.

به نظر می رسد چشمگیر است. اما حتی در این مورد، کشتی با موتورهای الکترومغناطیسی به مدت 13000 سال به سمت پروکسیما قنطورس پرواز خواهد کرد. بسته، اما هنوز کافی نیست. علاوه بر این، تا زمانی که تمام iها در این فناوری نقطه چین نشوند، صحبت در مورد استفاده از آن خیلی زود است.

حرکت حرارتی هسته ای و الکتریکی هسته ای

امکان دیگر برای پرواز بین ستاره ای استفاده از فضاپیمای مجهز به موتورهای هسته ای است. ناسا چندین دهه است که در حال مطالعه چنین گزینه هایی است. یک موشک پیشران حرارتی هسته ای می تواند از راکتورهای اورانیوم یا دوتریوم برای گرم کردن هیدروژن در راکتور استفاده کند و آن را به گاز یونیزه (پلاسمای هیدروژن) تبدیل کند، که سپس به نازل موشک هدایت می شود و نیروی رانش ایجاد می کند.

یک موشک با انرژی هسته‌ای از همان راکتور برای تبدیل گرما و انرژی به الکتریسیته استفاده می‌کند و سپس موتور الکتریکی را به حرکت در می‌آورد. در هر دو مورد، موشک به جای سوخت شیمیایی که همه آژانس‌های فضایی مدرن روی آن کار می‌کنند، به همجوشی یا شکافت هسته‌ای برای تولید نیروی رانش متکی است.

در مقایسه با موتورهای شیمیایی، موتورهای هسته ای مزایای غیر قابل انکاری دارند. اولاً، چگالی انرژی تقریباً نامحدودی در مقایسه با سوخت موشک دارد. علاوه بر این، یک موتور هسته ای نیز نیروی رانش قدرتمندی را نسبت به مقدار سوخت مصرفی ایجاد می کند. این امر باعث کاهش حجم سوخت مورد نیاز و در عین حال وزن و هزینه یک دستگاه خاص می شود.

اگرچه موتورهای هسته‌ای حرارتی هنوز به فضا پرتاب نشده‌اند، نمونه‌های اولیه ساخته و آزمایش شده‌اند و حتی موارد بیشتری نیز پیشنهاد شده‌اند.

با این حال، علیرغم مزایای مصرف سوخت و ضربه خاص، بهترین مفهوم موتور حرارتی هسته ای پیشنهادی دارای حداکثر ضربه ویژه 5000 ثانیه (50 کیلو نیوتن بر ثانیه بر کیلوگرم) است. دانشمندان ناسا با استفاده از موتورهای هسته‌ای که از شکافت یا همجوشی نیرو می‌گیرند، می‌توانند یک فضاپیما را تنها در 90 روز به مریخ برسانند، اگر سیاره سرخ در فاصله 55،000،000 کیلومتری زمین قرار داشته باشد.

اما وقتی نوبت به سفر به پروکسیما قنطورس می رسد، قرن ها طول می کشد تا یک موشک هسته ای به کسر قابل توجهی از سرعت نور برسد. سپس چندین دهه سفر و به دنبال آن چندین قرن کاهش سرعت در راه رسیدن به هدف طول خواهد کشید. ما هنوز 1000 سال با مقصدمان فاصله داریم. آنچه برای ماموریت های بین سیاره ای خوب است برای ماموریت های بین ستاره ای چندان خوب نیست.

اندازه گیری فواصل کیهانی در متر و کیلومتر معمولی دشوار است، بنابراین ستاره شناسان از واحدهای فیزیکی دیگری در کار خود استفاده می کنند. یکی از آنها سال نوری نام دارد.


بسیاری از طرفداران فانتزی با این مفهوم بسیار آشنا هستند، زیرا اغلب در فیلم ها و کتاب ها ظاهر می شود. اما همه نمی دانند سال نوری چیست و حتی برخی فکر می کنند که شبیه محاسبه معمول سالانه زمان است.

سال نوری چیست؟

در واقع، یک سال نوری یک واحد زمان نیست، همانطور که ممکن است تصور شود، بلکه یک واحد طول است که در نجوم استفاده می شود. به مسافت طی شده توسط نور در یک سال اشاره دارد.

معمولاً در کتاب های درسی نجوم یا داستان های علمی تخیلی رایج برای تعیین طول منظومه شمسی استفاده می شود. برای محاسبات ریاضی دقیق تر یا اندازه گیری فواصل در جهان، واحد دیگری به عنوان پایه در نظر گرفته می شود - .

ظهور سال نوری در نجوم با توسعه علوم ستاره ای و نیاز به استفاده از پارامترهای قابل مقایسه با مقیاس فضا همراه بود. این مفهوم چندین سال پس از اولین اندازه گیری موفقیت آمیز فاصله خورشید تا ستاره 61 Cygni در سال 1838 معرفی شد.


در ابتدا، یک سال نوری مسافت طی شده توسط نور در یک سال گرمسیری، یعنی در یک دوره زمانی برابر با چرخه کامل فصول بود. با این حال، از سال 1984، سال جولیان (365.25 روز) به عنوان پایه شروع شد، در نتیجه اندازه گیری ها دقیق تر شدند.

سرعت نور چگونه تعیین می شود؟

برای محاسبه یک سال نوری، محققان ابتدا باید سرعت نور را تعیین می کردند. ستاره شناسان زمانی بر این باور بودند که انتشار پرتوها در فضا آنی است، اما در قرن هفدهم این نتیجه زیر سوال رفت.

اولین تلاش‌ها برای انجام محاسبات توسط گالیله گالیلی انجام شد که تصمیم گرفت زمان نور را برای پیمودن 8 کیلومتر محاسبه کند. تحقیقات او ناموفق بود. جیمز بردلی در سال 1728 موفق شد مقدار تقریبی را محاسبه کند که سرعت 301 هزار کیلومتر بر ثانیه را تعیین کرد.

سرعت نور چقدر است؟

علیرغم این واقعیت که برادلی محاسبات نسبتاً دقیقی انجام داد، آنها تنها در قرن بیستم با استفاده از فناوری های لیزری مدرن توانستند سرعت دقیق را تعیین کنند. تجهیزات پیشرفته امکان انجام محاسبات تصحیح شده برای ضریب شکست پرتوها را فراهم کردند که در نتیجه این مقدار 299792.458 کیلومتر در ثانیه بود.


ستاره شناسان تا به امروز با این ارقام کار می کنند. متعاقباً، محاسبات ساده به تعیین دقیق زمان مورد نیاز پرتوها برای پرواز به دور مدار کره زمین بدون تأثیر میدان های گرانشی بر روی آنها کمک کرد.

اگرچه سرعت نور با فواصل زمینی قابل مقایسه نیست، استفاده از آن در محاسبات با این واقعیت توضیح داده می شود که مردم به تفکر در دسته های "زمینی" عادت دارند.

یک سال نوری برابر است با چیست؟

اگر در نظر بگیریم که یک ثانیه نوری برابر با 299,792,458 متر است، به راحتی می توان محاسبه کرد که نور در یک دقیقه 17,987,547,480 متر را طی می کند. به عنوان یک قاعده، اخترفیزیکدانان از این داده ها برای اندازه گیری فواصل درون منظومه های سیاره ای استفاده می کنند.

برای مطالعه اجرام آسمانی در مقیاس کیهان، بسیار راحت‌تر است که یک سال نوری را به عنوان مبنا در نظر بگیریم که برابر با 9.460 تریلیون کیلومتر یا 0.306 پارسک است. رصد اجرام کیهانی تنها موردی است که انسان می تواند گذشته را با چشمان خود ببیند.

سال‌ها طول می‌کشد تا نور ساطع شده از یک ستاره دور به زمین برسد. به همین دلیل، هنگام رصد اجرام کیهانی، آنها را نه آنطور که در لحظه هستند، بلکه در لحظه تابش نور می بینید.

نمونه هایی از فواصل در سال نوری

به لطف توانایی محاسبه سرعت حرکت پرتوها، ستاره شناسان توانستند فاصله بسیاری از اجرام آسمانی را در سال نوری محاسبه کنند. بنابراین، فاصله سیاره ما تا ماه 1.3 ثانیه نوری، تا پروکسیما قنطورس - 4.2 سال نوری، تا سحابی آندرومدا - 2.5 میلیون سال نوری است.


فاصله بین خورشید و مرکز کهکشان ما پرتوها تقریباً 26 هزار سال نوری است و بین خورشید و سیاره پلوتون - 5 ساعت نوری.