До зірки 20 світлових літ. Чому світловий рік дорівнює? Парсек та його похідні

Проксіма Центавра.

Ось класичне питання на засипання. Запитайте друзів, " Яка є найближчою до нас?", а потім дивіться, як вони будуть перераховувати найближчі зірки. Можливо, Сіріус? Альфа щось там? Бетельгейзе? Відповідь очевидна - це; масивна куля плазми, розташована приблизно за 150 мільйонів кілометрів від Землі. Давайте уточнимо питання. Яка зірка найближча до Сонця?

Найближча зірка

Ви, напевно, чули, що - третя за яскравістю зірка в небі на відстані всього 4,37 світлових років. Але Альфа Центавране одиночна зірка, це система із трьох зірок. По-перше, подвійна зірка (бінарна зірка) із загальним центром гравітації та орбітальним періодом 80 років. Альфа Центавра А лише трохи масивніша і яскравіша за Сонце, а Альфа Центавра B трохи менш масивна, ніж Сонце. Також у цій системі присутній третій компонент, тьмяний червоний карлик Проксима Центавра (Proxima Centauri).

Проксима Центавра- це і є найближча зірка до нашого Сонця, розташована на відстані всього 4,24 світлових років.

Проксіма Центавра.

Кратна зіркова система Альфа Центаврарозташована у сузір'ї Центавра, яке видно лише у південній півкулі. На жаль, навіть якщо ви побачите цю систему, ви не зможете розглянути Проксиму Центавра. Ця зірка настільки тьмяна, що вам знадобиться досить потужний телескоп, щоб розглянути її.

Давайте з'ясуємо масштаб того, наскільки далека Проксима Центавравід нас. Подумайте про . рухається зі швидкістю майже 60 000 км/год, найшвидший у . Цей шлях він здолав у 2015 році за 9 років. Мандруючи з такою швидкістю, щоб дістатися до Проксіми Центавра, "Новим Горизонтам" знадобиться 78 000 світлових років.

Проксима Центавра – це найближча зіркапротягом 32 000 світлових років, і вона утримуватиме цей рекорд ще 33 000 років. Вона здійснить свій найближчий підхід до Сонця приблизно через 26700 років, коли відстань від цієї зірки до Землі буде лише 3,11 світлових років. Через 33 000 років найближчою зіркою стане Ross 248.

Що щодо північної півкулі?

Для тих з нас, хто живе у північній півкулі, найближчою видимою зіркою є Зірка Барнардаще один червоний карлик у сузір'ї Змієносця (Ophiuchus). На жаль, як і Проксима Центавра, Зірка Барнарда надто тьмяна, щоб бачити її неозброєним оком.

Зірка Барнард.

Найближча зірка, яку ви зможете побачити неозброєним оком у північній півкулі - це Сіріус (Альфа Великого Пса). Сіріус вдвічі більший за Сонце за розміром і за масою, і найяскравіша зірка в небі. Розташована в 8,6 світлових років від нас у сузір'ї Великого Пса (Canis Major) - це найвідоміша зірка, яка переслідує Оріон на нічному небі взимку.

Як астрономи виміряли відстань до зірок?

Вони використовують метод, що називається . Давайте проведемо невеликий експеримент. Тримайте одну руку витягнутою в довжину і помістіть свій палець так, щоб поряд був якийсь віддалений об'єкт. Тепер почергово відкривайте та закривайте кожне око. Зверніть увагу, здається, що ваш палець стрибає туди і назад, коли ви дивитеся різними очима. Це і є метод паралаксу.

Паралакс.

Щоб виміряти відстань до зірок, ви можете виміряти кут до зірки по відношенню до , коли Земля знаходиться на одному боці орбіти, скажімо влітку, потім через 6 місяців, коли Земля пересунеться на протилежний бік орбіти, а потім виміряти кут до зірки порівняно з яким -небудь віддаленим об'єктом. Якщо зірка близько до нас, цей кут можна буде виміряти та обчислити відстань.

Ви можете дійсно можете виміряти відстань в такий спосіб до найближчих зірокАле цей метод працює тільки до 100"000 світлових років.

20 найближчих зірок

Ось список із 20 найближчих зоряних систем та їх відстань до них у світлових роках. Деякі з них мають кілька зірок, але вони є частиною однієї і тієї ж системи.

За даними NASA, в радіусі 17 світлових років від Сонця існує 45 зірок. У нас налічується понад 200 мільярдів зірок. Деякі з них настільки тьмяні, що майже неможливо виявити. Можливо, з новими технологіями вчені знайдуть зірки ще ближче до нас.

Назва прочитаної вами статті "Найближча зірка до Сонця".

Так чи інакше, у повсякденному житті ми вимірюємо відстані: до найближчого супермаркету, до будинку родичів в іншому місті, до і так далі. Однак коли йдеться про безкраї космічні простори, з'ясовується, що використання знайомих нам значень на кшталт кілометрів вкрай нераціональне. І справа тут уже не тільки в складності сприйняття гігантських значень, а в кількості цифр у них. Проблемою стане навіть саме написання такої кількості нулів. Наприклад, від Марса до Землі найкоротша відстань – 55,7 млн. кілометрів. Шість нулів! Адже червона планета - одна з найближчих наших сусідок на небі. Як використовувати громіздкі цифри, які вийдуть при обчисленні відстані навіть до найближчих зірок? І саме тепер нам потрібна така величина, як світловий рік. Скільки він дорівнює? Зараз розберемося.

Поняття про світловий рік також тісно пов'язане з релятивістською фізикою, в якій тісний зв'язок та взаємна залежність простору та часу було встановлено ще на початку XX століття, коли руйнувалися постулати ньютонівської механіки. До цього значення відстані, більш масштабні одиниці виміру в системі

утворювалися досить просто: кожна наступна була сукупність одиниць дрібнішого порядку (сантиметри, метри, кілометри і так далі). У разі світлового року відстань була прив'язана до часу. Сучасній науці відомо, що швидкість поширення світла у вакуумі стала. Більше того, вона є максимальною швидкістю у природі, допустимою у сучасній релятивістській фізиці. Саме ці уявлення було закладено основою нового значення. Світловий рік дорівнює відстані, що промінь світла проходить за один земний календарний рік. У кілометрах це приблизно 9,46*1015 кілометрів. Цікаво, що до найближчого Місяця фотон долає відстань за 1,3 секунди. До Сонця – близько восьми хвилин. А ось до наступних найближчих зірок Альфи і вже близько чотирьох світлових років.

Просто фантастична відстань. Існує в астрофізиці і ще більший захід простору. Світловий рік дорівнює приблизно одній третині парсека, ще більшої одиниці виміру міжзоряних відстаней.

Швидкість поширення світла у різних умовах

До речі, є ще й така особливість, що фотони можуть з різною швидкістю поширюватись у різному середовищі. Ми вже знаємо, як швидко вони летять у вакуумі. І коли говорять про те, що світловий рік дорівнює відстані, подоланій світлом за рік, мають на увазі саме порожній космічний простір. Однак цікаво відзначити, що в інших умовах швидкість світла може бути меншою. Наприклад, у повітряному середовищі фотони розбігаються з дещо меншою швидкістю, ніж у вакуумі. З якого саме - залежить від конкретного стану атмосфери. Таким чином, у наповненому газом середовищі світловий рік дорівнював би дещо меншому значенню. Втім, воно несуттєво відрізнялося б від прийнятого.

І скільки потенційно вибухонебезпечних зірок розташоване на небезпечній відстані?

Наднова – неймовірний за масштабом вибух зірки – і майже за межами людської уяви. Якби наше Сонце вибухнуло як наднова, то ударна хвиля, що вийшла, ймовірно, не знищила б всю Землю, але сторона Землі, звернена до Сонця, зникла б. Вчені вважають, що температура планети загалом збільшилася приблизно в 15 разів. Понад те, Земля не залишиться на орбіті.

Несподіване зменшення маси Сонця може звільнити планету і відправити блукати в космос. Зрозуміло, що відстань до Сонця – 8 світлових хвилин – не безпечна. На щастя, наше Сонце не є зіркою, якій судилося вибухнути як наднова. Але інші зірки, поза нашою сонячною системою, можуть. Яка найближча безпечна відстань? Наукова література показує від 50 до 100 світлових років як найближчу безпечну відстань між Землею та надновою.

Зображення залишку наднового 1987А, видиме на оптичних довжинах хвиль, знімок Космічного телескопа «Хаббл»

Що станеться, якщо наднова вибухне поблизу Землі?Розгляньмо вибух зірки, крім нашого Сонця, але все ще на небезпечній відстані. Скажімо, наднова зірка знаходиться на відстані 30 світлових років. Доктор Марк Рід, старший астроном із Гарвард — Смітсонівського центру астрофізики, каже:

«…якби була наднова, яка знаходилася приблизно за 30 світлових років від нас, це призвело б до сильних впливів на Землю, можливо, масових вимирань. Рентгенівські промені і енергійніші гамма-промені від наднової можуть зруйнувати озоновий шар, який захищає нас від сонячних ультрафіолетових променів. Він також міг іонізувати азот та кисень в атмосфері, призводячи до утворення великих кількостей смогу подібного закису азоту в атмосфері».

Більше того, якби наднова вибухнула за 30 світлових років від нас, особливо постраждали б фітопланктон та рифові спільноти. Така подія сильно виснажує основу харчового ланцюга океану.

Припустимо, що вибух був трохи далеким. Вибух прилеглої зірки може залишити Землю, її поверхню та океанське життя відносно недоторканими. Але будь-який відносно близький вибух все одно «накрив» нас гамма-променями та іншими частинками високої енергії. Це випромінювання може викликати мутації у земному житті. Крім того, випромінювання найближчої наднової могло змінити наш клімат.

Відомо, що наднова не спалахувала на такій близькій відстані у відомій історії людства. Найостанніша наднова, видима оку, була надновою 1987A, в 1987 році. Вона знаходилася приблизно за 168 000 світлових років від нас. До цього останній спалах, видимий оку, був зареєстрований Йоганном Кеплером в 1604 році. Приблизно у 20 000 світлових роках вона світила яскравіше, ніж будь-яка зірка у нічному небі. Цей вибух було видно навіть за денного світла! Наскільки нам відомо, це не спричинило помітних наслідків.

Скільки потенційних наднових розташовано ближче до нас, ніж відстань від 50 до 100 світлових років?Відповідь залежить від виду наднової. Наднова типу II - старіюча масивна зірка, що руйнується. Не існує зірок досить масивних, щоб зробити це в межах 50 світлових років від Землі.

Але є і наднові I типу — спричинені сплескуванням невеликої блідої зірки білого карлика. Ці зірки тьмяні та їх важко виявити, тому ми не можемо бути впевнені, скільки їх довкола. Ймовірно, кілька сотень із цих зірок знаходяться в межах 50 світлових років.

Зірка IK Pegasi B є найближчим кандидатом на роль прообразу наднової. Це частина бінарної зіркової системи, розташована приблизно за 150 світлових років від нашого Сонця та сонячної системи.

Головна зірка в системі - IK Pegasi A - є звичайною зіркою головної послідовності, що мало чим відрізняється від нашого Сонця. Потенційна наднова I типу – інша зірка – IK Pegasi B – масивний білий карлик, який надзвичайно малий і щільний. Коли зірка А почне еволюціонувати у червоного гіганта, очікується, що вона виросте до радіусу, де зіткнеться з білим карликом або він почне тягнути речовину з розширеної газової оболонки А. Коли зірка стане досить масивною, вона може вибухнути, як наднова.

Що щодо Бетельгейзе?Іншою зіркою, яка часто згадується в історії наднових зірок, є Бетельгейзе, одна з найяскравіших зірок у нашому небі, частина знаменитого сузір'я Оріона. Бетельгейзе - зірка надгігант. Вона за своєю суттю дуже яскрава.

Однак такий блиск має свою ціну. Бетельгейзе - одна з найвідоміших зірок на небі, тому що вона колись вибухне. Величезна енергія Бетельгейзе вимагає, щоб паливо було витрачено швидко (умовно кажучи), і насправді Бетельгейзе вже добігає кінця свого життя. Колись скоро (з астрономічної точки зору) у неї закінчиться паливо, а потім відбудеться вражаючий вибух наднової зірки типу II. Коли це станеться, Бетельгейзе стане яскравішим на кілька тижнів або місяців, можливо, таким самим яскравим, як повний Місяць і буде видно серед білого дня.

Коли це відбудеться?Напевно, не в нашому житті, але ніхто це не знає точно. Це може бути завтра чи через мільйон років у майбутньому. Коли це станеться, всі на Землі будуть свідками вражаючої події у нічному небі, але земне життя не постраждає. Це тому, що Бетельгейзе знаходиться за 430 світлових років від нас.

Як часто спалахують найновіші в нашій галактиці?Ніхто не знає. Вчені припустили, що високоенергетичне випромінювання наднових вже викликало мутації у земних видів, можливо, навіть у людей.

Згідно з однією з оцінок, на околицях Землі кожні 15 мільйонів років може бути одна небезпечна подія наднової. Інші вчені кажуть, що в середньому вибух наднової відбувається протягом 10 парсеків (33 світлові роки) від Землі кожні 240 мільйонів років. Отже, ви бачите, що ми справді не знаємо. Але ви можете порівняти ці цифри з кількома мільйонами років — той час, коли люди вважаються існуючими на планеті, — і чотири з половиною мільярди років для віку Землі.

І, якщо ви це зробите, ви побачите, що наднова обов'язково вибухне біля Землі — але, мабуть, не в найближчому майбутньому людства.

подобається( 3 ) не подобається( 0 )

У якийсь момент життя кожен із нас ставив це питання: як довго летіти до зірок? Чи можна зробити такий переліт за одне людське життя, чи можуть такі польоти стати нормою повсякденності? На це складне питання дуже багато відповідей залежно від того, хто запитує. Деякі прості, інші складніші. Щоб знайти вичерпну відповідь, дуже багато потрібно взяти до уваги.

На жаль, жодних реальних оцінок, які б допомогли знайти таку відповідь, не існує, і це засмучує футурологів та ентузіастів міжзоряних подорожей. Подобається нам це чи ні, космос дуже великий (і складний), і наші технології досі обмежені. Але якщо ми колись наважимося залишити «рідне гніздечко», у нас буде кілька способів дістатися найближчої зіркової системи в нашій галактиці.

Найближчою зіркою до Землі є Сонце, цілком собі «середня» зірка за схемою «головної послідовності» Герцшпрунга – Рассела. Це означає, що зірка дуже стабільна і забезпечує достатньо сонячного світла, щоб на нашій планеті розвивалося життя. Ми знаємо, що навколо зірок поруч із нашою Сонячною системою обертаються й інші планети, і багато з цих зірок схожі на нашу власну.

У майбутньому, якщо людство бажає залишити Сонячну систему, у нас буде величезний вибір зірок, на які ми могли б потрапити, і багато з них цілком можуть мати сприятливі для життя умови. Але куди ми поїдемо і скільки часу у нас займе дорога туди? Не забувайте, що все це лише домисли, і немає жодних орієнтирів для міжзоряних подорожей в даний час. Ну, як казав Гагарін, поїхали!

Дотягнутися до зірки
Як вже зазначалося, найближча зірка до нашої Сонячної системи – це Проксима Центавра, і тому має велике значення розпочати планування міжзоряної місії саме з неї. Будучи частиною потрійної зіркової системи Альфа Центавра, Проксима знаходиться за 4,24 світлових років (1,3 парсек) від Землі. Альфа Центавра - це, по суті, найяскравіша зірка з трьох у системі, частина тісної бінарної системи в 4,37 світлових років від Землі - тоді як Проксима Центавра (найтьмарніша з трьох) є ізольованим червоним карликом у 0,13 світлових років. від подвійної системи.

І хоча розмови про міжзоряні подорожі навіюють думки про всілякі подорожі «швидше швидкості світла» (БСС), починаючи від варп-швидкостей і червоточини до підпросторових двигунів, такі теорії або вкрай вигадані (на зразок двигуна Алькуб'єрре), або існують лише в науковій . Будь-яка місія у глибокий космос розтягнеться на покоління людей.

Отже, якщо починати з однієї з найповільніших форм космічних подорожей, скільки часу знадобиться, щоб дістатися до Проксіми Центавра?

Сучасні методи

Питання оцінки тривалості переміщення в космосі набагато простіше, якщо в ньому замішані існуючі технології та тіла в нашій Сонячній системі. Наприклад, використовуючи технологію, що використовується місією «Нових горизонтів», 16 двигунів на гідразиновому монопаливі, можна дістатися Місяця лише за 8 годин і 35 хвилин.

Є також місія SMART-1 Європейської космічної агенції, яка рухалася до Місяця за допомогою іонної тяги. З цією революційною технологією, варіант якої використав також космічний зонд Dawn, щоб досягти Вести, місії SMART-1 знадобився рік, місяць і два тижні, щоб дістатися Місяця.

Від швидкого ракетного космічного апарату до економного іонного двигуна, у нас є кілька варіантів пересування по місцевому космосу - плюс можна використовувати Юпітер або Сатурн як величезну гравітаційну рогатку. Проте, якщо ми плануємо вибратися трохи подалі, нам доведеться нарощувати потужність технологій та вивчати нові можливості.

Коли ми говоримо про можливі методи, ми говоримо про ті, що залучають існуючі технології, або про ті, яких поки що не існують, але які технічно здійсненні. Деякі з них, як ви побачите, перевірені часом і підтверджені, інші поки залишаються під питанням. Коротко, вони представляють можливий, але дуже затратний за часом та фінансами подорожній сценарій навіть до найближчої зірки.

Іонний рух

Зараз найповільнішою та найекономічнішою формою двигуна є іонний двигун. Декілька десятиліть тому іонний рух вважався предметом наукової фантастики. Але в останні роки технології підтримки іонних двигунів перейшли від теорії до практики і досить успішно. Місія SMART-1 Європейського космічного агентства – приклад успішно проведеної місії до Місяця за 13 місяців спірального руху від Землі.

SMART-1 використовувала іонні двигуни на сонячній енергії, в яких електроенергія збиралася сонячними батареями та використовувалася для живлення двигунів ефекту Холла. Щоб доставити SMART-1 на Місяць, знадобилося всього 82 кілограми ксенонового палива. 1 кілограм ксенонового палива забезпечує дельта-V 45 м/с. Це дуже ефективна форма руху, але далеко не найшвидша.

Однією з перших місій, які використали технологію іонного двигуна, була місія Deep Space 1 до комети Борреллі у 1998 році. DS1 також використав ксеноновий іонний двигун і витратив 81,5 кг палива. За 20 місяців тяги DS1 розвинув швидкості 56 000 км/год на момент прольоту комети.

Іонні двигуни економічніші, ніж ракетні технології, оскільки їх тяга на одиницю маси ракетного палива (питомий імпульс) набагато вища. Але іонним двигунам потрібно багато часу, щоб розігнати космічний апарат до суттєвих швидкостей, і максимальна швидкість залежить від паливної підтримки та обсягів вироблення електроенергії.

Тому, якщо використовувати іонний рух у місії до Проксіми Центавра, двигуни повинні мати потужне джерело енергії (ядерна енергія) та більші запаси палива (хоч і менше, ніж звичайні ракети). Але якщо відштовхуватися від припущення, що 81,5 кг ксенонового палива переводиться в 56 000 км/год (і не буде жодних інших форм руху), можна зробити розрахунки.

На максимальній швидкості 56 000 км/год Deep Space 1 знадобилося б 81 000 років, щоб подолати 4,24 світлових років між Землею і Проксимою Центавра. У часі це близько 2700 поколінь людей. Можна з упевненістю сказати, що міжпланетний іонний двигун буде надто повільним для пілотованої міжзоряної місії.

Але якщо іонні двигуни будуть більшими і потужнішими (тобто швидкість виходу іонів буде значно вищою), якщо буде достатньо ракетного палива, якого вистачить на всі 4,24 світлових роки, час подорожі значно скоротиться. Але все одно залишиться значно більшим за термін людського життя.

Гравітаційний маневр

Найшвидший спосіб космічних подорожей – це використання гравітаційного маневру. Цей метод включає використання космічним апаратом відносного руху (тобто орбіту) та гравітації планети для зміни шляху та швидкості. Гравітаційні маневри є вкрай корисною технікою космічних польотів, особливо під час використання Землі чи іншої масивної планети (на зразок газового гіганта) для прискорення.

Космічний апарат Mariner 10 першим використав цей метод, використовуючи гравітаційну тягу Венери для розгону у бік Меркурія у лютому 1974 року. У 1980-х зонд «Вояджер-1» використовував Сатурн та Юпітер для гравітаційних маневрів та розгону до 60 000 км/год із наступним виходом у міжзоряний простір.

Місії Helios 2, яка почалася 1976 року і мала досліджувати міжпланетне середовище між 0,3 а. е. і 1 а. е. від Сонця, належить рекорд найвищої швидкості, розвиненої за допомогою гравітаційного маневру. На той момент Helios 1 (запущеному в 1974 році) і Helios 2 належав рекорд найближчого підходу до Сонця. Helios 2 був запущений звичайною ракетою та виведений на сильно витягнуту орбіту.

Через великий ексцентриситет (0,54) 190-денної сонячної орбіти, в перигелії Helios 2 вдалося досягти максимальної швидкості понад 240 000 км/год. Ця орбітальна швидкість була розвинена за рахунок лише гравітаційного тяжіння Сонця. Технічно швидкість перигелію Helios 2 не була результатом гравітаційного маневру, а максимальною орбітальною швидкістю, але апарат все одно утримує рекорд найшвидшого штучного об'єкта.

Якби «Вояджер-1» рухався у напрямку червоного карлика Проксіми Центавра з постійною швидкістю 60 000 км/год, йому знадобилося б 76 000 років (чи більше 2500 поколінь), щоб подолати цю відстань. Але якби зонд розвинув рекордну швидкість Helios 2 - постійну швидкість 240 000 км/год - йому знадобилося б 19 000 років (або понад 600 поколінь), щоб подолати 4,243 світлових років. Значно краще, хоч і близько не практично.

Електромагнітний двигун EM Drive

Інший запропонований метод міжзоряних подорожей – це радіочастотний двигун із резонансною порожниною, відомий також як EM Drive. У запропонованого ще в 2001 році Роджером Шойєром, британським ученим, який створив Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) для реалізації проекту, двигуна в основі лежить ідея того, що електромагнітні мікрохвильові порожнини дозволяють безпосередньо перетворювати електроенергію на тягу.

Якщо традиційні електромагнітні двигуни призначені для руху певної маси (на кшталт іонізованих частинок), саме ця рухова система залежить від реакції маси і випускає спрямованого випромінювання. Взагалі, цей двигун зустріли з часткою скепсису багато в чому тому, що він порушує закон збереження імпульсу, згідно з яким імпульс системи залишається постійним і його не можна створити або знищити, а лише змінити під дією сили.

Проте останні експерименти з цією технологією, очевидно, привели до позитивних результатів. У липні 2014 року, на 50-й конференції AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference у Клівленді, штат Огайо, вчені NASA, які займаються передовими реактивними розробками, заявили, що успішно випробували нову конструкцію електромагнітного двигуна.

У квітні 2015 року вчені NASA Eagleworks (частина Космічного центру ім. Джонсона) заявили, що успішно випробували цей двигун у вакуумі, що може вказувати на можливе застосування у космосі. У липні того ж року група вчених із відділення космічних систем Дрезденського технологічного університету розробила власну версію двигуна та спостерігала відчутну тягу.

У 2010 році професор Чжуан Янг із Північно-Західного політехнічного університету в Сіань, Китай, почала публікувати серію статей про свої дослідження технології EM Drive. У 2012 році вона повідомила про високу вхідну потужність (2,5 кВт) і зафіксовану тягу в 720 мн. У 2014 році вона також провела великі випробування, включаючи вимірювання внутрішньої температури із вбудованими термопарами, які показали, що система працює.

За розрахунками на базі прототипу NASA (якому дали оцінку потужності 0,4 Н/кіловатт), космічний апарат на електромагнітному двигуні може здійснити поїздку до Плутона менш ніж за 18 місяців. Це у шість разів менше, ніж знадобилося зонду «Нові горизонти», що рухався на швидкості 58 000 км/год.

Звучить вражаюче. Але навіть у такому разі корабель на електромагнітних двигунах летітиме до Проксіми Центавра 13 000 років. Близько, але ще недостатньо. Крім того, поки в цій технології не будуть розставлені всі точки над нею, рано говорити про її використання.

Ядерний тепловий та ядерний електричний рух

Ще одна можливість здійснити міжзоряний переліт – використовувати космічний апарат, оснащений ядерними двигунами. NASA десятиліттями вивчало такі варіанти. У ракеті на ядерному тепловому русі можна було б використовувати уранові або дейтерієві реактори, щоб нагрівати водень в реакторі, перетворюючи його на іонізований газ (плазму водню), який потім прямуватиме в сопло ракети, генеруючи тягу.

Ракета з ядерним електричним приводом включає той же реактор, що перетворює тепло та енергію на електроенергію, яка потім живить електродвигун. В обох випадках ракета покладатиметься на ядерний синтез або ядерний поділ для створення тяги, а не на хімічне паливо, на якому працюють усі сучасні космічні агенції.

Порівняно з хімічними двигунами, ядерні мають незаперечні переваги. По-перше, це практично необмежена енергетична густина в порівнянні з ракетним паливом. Крім того, ядерний двигун також вироблятиме потужну тягу в порівнянні з обсягом палива, що використовується. Це дозволить скоротити обсяги необхідного палива, а водночас вагу та вартість конкретного апарату.

Хоча двигуни на тепловій ядерній енергії поки що в космос не виходили, їх прототипи створювалися та випробовувалися, а пропонувалося їх ще більше.

І все ж, незважаючи на переваги в економії палива та питомому імпульсі, найкраща із запропонованих концепцій ядерного теплового двигуна має максимальний питомий імпульс 5000 секунд (50 кН·c/кг). Використовуючи ядерні двигуни, що працюють на ядерному розподілі або синтезі, вчені NASA могли б доставити космічний апарат на Марс лише за 90 днів, якщо Червона планета буде за 55 000 000 кілометрів від Землі.

Але якщо говорити про подорож до Проксими Центавра, ядерній ракеті знадобляться століття, щоб розігнатися до значної частки швидкості світла. Потім знадобиться кілька десятиліть шляху, а за ними ще багато століть гальмування на шляху до мети. Ми все ще у 1000 роках від пункту призначення. Що добре для міжпланетних місій, негаразд для міжзоряних.

Космічні відстані слабо піддаються виміру у звичайних метрах та кілометрах, тому астрономи використовують у своїй роботі інші фізичні одиниці. Одна з них має назву світловий рік.


Багато любителів фантастики добре знайомі з цим поняттям, оскільки воно часто зустрічається у фільмах та книгах. Але не кожен знає, чому дорівнює світловий рік, а деякі взагалі думають, що він аналогічний звичайному річному обчисленню часу.

Що таке світловий рік?

Насправді світловий рік – це тимчасова одиниця, як можна було б припустити, а одиниця довжини, застосовувана в астрономії. Під нею розуміють відстань, яка долається світлом за один рік.

Зазвичай її застосовують у астрономічних підручниках чи науково-популярної фантастиці визначення довжин у межах Сонячної системи. Для більш точних математичних розрахунків або виміру відстаней у Всесвіті за основу беруть іншу одиницю – .

Поява світлового року в астрономії була пов'язана з розвитком зоряних наук та необхідністю використовувати параметри, які можна порівняти з масштабами космосу. Поняття ввели через кілька років після першого успішного виміру відстані від Сонця до зірки 61 Лебедя у 1838 році.


Спочатку світловим роком називали відстань, що проходить світлом за один тропічний рік, тобто за відрізок часу, що дорівнює повному циклу зміни сезонів. Проте з 1984-го за основу стали брати юліанський рік (365,25 дня), внаслідок чого виміри стали точнішими.

Як визначається швидкість світла?

Щоб розрахувати світловий рік, дослідникам довелося спочатку визначити швидкість світла. Колись астрономи вважали, що поширення променів у космосі відбувається миттєво, але в XVII столітті такий висновок почав викликати сумніви.

Перші спроби зробити розрахунки зробив Галілео Галлілей, який вирішив вирахувати час, за який світло долає 8 км. Його дослідження не мали успіху. Розрахувати приблизну величину вдалося Джеймсу Бредлі в 1728, який визначив значення швидкості в 301 тисячу км/с.

Яка швидкість світла?

Незважаючи на те, що Бредлі зробив досить вірні розрахунки, визначити точну швидкість змогли лише в XX столітті, використовуючи сучасні лазерні технології. Досконале обладнання дозволило зробити розрахунки з поправкою на коефіцієнт заломлення променів, у результаті ця величина становила 299 792,458 кілометрів на секунду.


Цими цифрами астрономи оперують досі. Надалі нехитрі обчислення допомогли з точністю встановити час, який променям необхідно на обліт орбіти земної кулі без на них гравітаційних полів.

Хоча швидкість світла не можна порівняти із земними відстанями, її використання при обчисленнях пояснюється тим, що люди звикли мислити «земними» категоріями.

Чому дорівнює світловий рік?

Якщо взяти до уваги, що світлова секунда дорівнює 299792458 метрів, легко підрахувати, що за хвилину світло долає 17987547480 метрів. Як правило, ці дані астрофізики застосовують для вимірювання відстаней усередині планетарних систем.

Для вивчення небесних тіл у масштабах Всесвіту набагато зручніше брати за основу світловий рік, що дорівнює 9,460 трлн кілометрів або 0,306 парсек. Спостереження за космічними тілами є єдиним випадком, коли людина може на власні очі бачити минуле.

Щоб світло, що випускається якоюсь далекою зіркою, досягло Землі, потрібно багато років. З цієї причини, спостерігаючи за космічними об'єктами, ви бачимо їх не такими, якими вони є в даний момент, а якими вони були на момент випромінювання світла.

Приклади відстаней у світлових роках

Завдяки можливості обчислювати швидкість руху променів, астрономи зуміли обчислити відстань у світлових роках багатьох небесних тіл. Так, відстань від нашої планети до Місяця становить 1,3 світлових секунди, до Проксиму Центавра – 4,2 світлових років, до туманності Андромеди – 2,5 мільйона світлових років.


Відстань між Сонцем та центром нашої галактики промені проходять приблизно за 26 тисяч світлових років, а між Сонцем та планетою Плутон – за 5 світлових годин.