ที่ซึ่งลมสุริยะตายลงท้ายเรือและชั่วนิรันดรยืนอยู่ข้างเรา … อะไรเล่าที่รอคอยผู้ที่สามารถทะลุผ่านเฮลิโอพอสและสัมผัสแสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลได้? อนุภาคของแถบไคเปอร์ที่เปล่งประกายอย่างน่าสยดสยอง ทศวรรษของการบินโดยไม่ต้องเปลี่ยนหน่วยที่ล้มเหลว พยายามสร้างการสื่อสารกับโลกจากระยะทาง 200 หน่วยดาราศาสตร์
เป็นไปได้ไหมที่เทคโนโลยีสมัยใหม่จะใช้พรมแดนที่ห่างไกลเช่นนี้? บินไปยังที่ซึ่งสัญญาณวิทยุมาจากไหนด้วยความล่าช้าของวัน? แม้แต่แสงก็ให้หนทางไปไกลมาก แต่จิตใจมนุษย์ก้าวไปข้างหน้า
กระโดดข้ามเวลากลางวัน
30 พันล้านกิโลเมตร 70 ปีของการบินโดยใช้ขั้นตอนบนที่มีอยู่กับเครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยของเหลว สถานีอวกาศสมัยใหม่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการสำรวจดังกล่าว หลังจากสามถึงสี่ทศวรรษ แบตเตอรี่ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีก็ดับลง อุปทานของไฮดราซีนในเอ็นจิ้นการปฐมนิเทศ AMC กำลังจะหมดลง การสื่อสารถูกตัดการเชื่อมต่อ และโพรบซึ่งหลับไปตลอดกาลก็สลายไปในอวกาศที่ไม่มีที่สิ้นสุด
จนถึงปัจจุบัน มนุษยชาติสามารถสร้าง "เอ็นเตอร์ไพรส์" ได้ 6 ลำ ซึ่งเกินความเร็วจักรวาลที่สามและออกจากระบบสุริยะไปตลอดกาล
นี่คือชื่อของฮีโร่
สถานีอวกาศอัตโนมัติของซีรีส์ Pioneer หมายเลข 10 และ 11 เปิดตัวในปี 2515-2516 "ผู้บุกเบิก" ไปถึงบริเวณดาวเคราะห์ชั้นนอก โดยส่งภาพถ่ายและข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จากบริเวณใกล้ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์มายังโลกเป็นครั้งแรก หลังจากทำการซ้อมรบในสนามโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ยักษ์ พวกเขาออกจากบริเวณสุริยุปราคาตลอดไปและเข้าสู่การต่อสู้ที่ไม่เท่ากันด้วยพื้นที่และเวลา
การสื่อสารกับ Pioneer 11 ถูกขัดจังหวะในปี 1995 เมื่อมันอยู่นอกวงโคจรของดาวพลูโตไปแล้ว ถึงตอนนี้ ยานสำรวจได้เคลื่อนออกจากดวงอาทิตย์ไป 90 AU และเดินทางต่อไปยังกลุ่มดาวโล่
คู่แฝดของมันใช้เวลาสามสิบปีในอวกาศ: ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดจาก Pioneer 10 ถูกส่งไปยัง Earth ในปี 2545 จากการคำนวณในปี 2555 ควรจะอยู่ที่ 100 AU จากดวงอาทิตย์ ยานสำรวจที่ผล็อยหลับไปตลอดกาลพร้อมกับแผ่นทองคำบนเรือบินตรงไปยังอัลฟ่าทอรัส เวลาที่มาถึงโดยประมาณ - 2,000,000 ปีก่อนคริสตกาล
ฮีโร่คนต่อไปคือผู้เข้าร่วมในภารกิจ Voyager อันน่าทึ่ง ซึ่งเป็นการสำรวจที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาในเที่ยวบินระหว่างดาวเคราะห์ ยานสำรวจสองลำพุ่งชนถนนในปี 1977 ด้วยความหวังว่าจะได้ไปเยือนบริเวณดาวเคราะห์นอกระบบทั้งหมด ภารกิจหลักของยานโวเอเจอร์สิ้นสุดลงด้วยชัยชนะอย่างสมบูรณ์: ยานสำรวจได้ศึกษาดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน วงแหวนของพวกมัน และดาวเทียม 48 ดวงของดาวเคราะห์ยักษ์จากวิถีบินผ่าน ในช่วงเวลาที่เคลื่อนผ่านชั้นเมฆบนของดาวเนปจูน หลังจากบินมา 12 ปีและเดินทางเป็นระยะทาง 4 พันล้านกม. ความเบี่ยงเบนของยานโวเอเจอร์ 2 จากวิถีโคจรที่คำนวณได้นั้นสูงถึง 200 เมตรอย่างไม่น่าเชื่อ!
วันนี้ 37 ปีหลังจากการเปิดตัว พวกเขายังคงเดินทางต่อไปในมหาสมุทรระหว่างดวงดาว โดยเคลื่อนตัวออกจากโลกที่ระยะ 107 และ 130 AU ความล่าช้าของสัญญาณวิทยุจากกระดาน Voyager 1 คือ 17 ชั่วโมง 36 นาที กำลังส่งเพียง 26 วัตต์ แต่สัญญาณยังส่งถึงพื้นโลก
ความจุหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ออนบอร์ดของ Voyager นั้นน้อยกว่าเครื่องเล่น MP3 สมัยใหม่ถึง 100 เท่า อุปกรณ์ย้อนยุคที่ไม่เหมือนใครยังคงทำงานต่อไปผ่านลมพายุแม่เหล็กไฟฟ้าและการทำงานหลายทศวรรษในที่โล่ง มีไฮดราซีนล้ำค่าเหลืออยู่หลายลิตรในถัง และพลังของเครื่องกำเนิดไอโซโทปรังสียังคงสูงถึง 270 วัตต์เกินกว่าวงโคจรของดาวเนปจูนแล้ว โปรแกรมเมอร์ของ NASA สามารถ "รีแฟลช" คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดของยานโวเอเจอร์ได้ ขณะนี้ข้อมูลโพรบถูกเข้ารหัสด้วยรหัสรีด-โซโลมอนคู่ที่มีความปลอดภัยสูง (น่าแปลกที่ระหว่างการเปิดตัวยานโวเอเจอร์ส รหัสดังกล่าวยังไม่มี มาใช้ในทางปฏิบัติ) ในช่วงต้นศตวรรษใหม่ โพรบได้เปลี่ยนไปใช้ชุดสำรองของเครื่องยนต์ควบคุมทัศนคติ (ชุดหลักได้ทำการแก้ไข 353,000 ครั้งในขณะนั้น) แต่ทุก ๆ วัน เซ็นเซอร์ดวงอาทิตย์จะตรวจจับแสงสลัวได้ยากขึ้นทุกวัน พื้นหลังของดวงดาวที่สว่างไสวนับพัน มีการคุกคามของการสูญเสียการปฐมนิเทศและการสูญเสียการสื่อสารกับโลก
ในช่วงฤดูร้อนปี 2555 อุปกรณ์ของยานโวเอเจอร์ 1 บันทึกความเข้มของอนุภาคที่มีประจุของลมสุริยะลดลงอย่างรวดเร็ว โดยยานสำรวจได้ข้ามพรมแดนของระบบสุริยะออกจากเฮลิโอสเฟียร์ ตอนนี้สัญญาณของโพรบถูกบิดเบือนโดยเสียงใหม่ที่ไม่เคยมีการบันทึกมาก่อน นั่นคือพลาสมาของตัวกลางระหว่างดวงดาว
เป็นปีที่เก้าแล้ว สถานีอัตโนมัติ "New Horizons" ซึ่งเปิดตัวในเดือนมกราคม พ.ศ. 2549 ได้สำรวจอวกาศแล้ว เป้าหมายของภารกิจคือดาวพลูโต ซึ่งเราแทบไม่รู้จักลักษณะที่ปรากฏเลย เวลาที่คาดว่าจะถึงปลายทางโดยประมาณ - 14 กรกฎาคม 2558 เก้าปีครึ่งของการบิน - และเพียงสามวันสำหรับการใกล้ชิดกับดาวเคราะห์ที่ห่างไกลที่สุด
New Horizons ออกจากวงโคจรใกล้โลกด้วยความเร็วสูงสุดในบรรดายานอวกาศทั้งหมด - 16, 26 km / s เทียบกับโลกหรือ 45 km / s เทียบกับดวงอาทิตย์ซึ่งทำให้ New Horizons เป็นยานอวกาศโดยอัตโนมัติ
คาดว่าหลังจากผ่านดาวพลูโตแล้ว ยานสำรวจจะยังคงทำงานในที่โล่งจนถึงกลางทศวรรษหน้า โดยจะออกจากดวงอาทิตย์ก่อนเวลานั้น 50-55 AU ระยะเวลาภารกิจที่สั้นกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับยานโวเอเจอร์สนั้นเกิดจากการใช้ "แบตเตอรี่" ของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีสั้น - ภายในฤดูร้อนปี 2558 การปล่อยพลังงานของ RTG จะอยู่ที่ 174 วัตต์เท่านั้น
ด้านหลัง "New Horizons" เล็กน้อยมีวัตถุโดดเด่นอีกอันหนึ่งบินอยู่ นั่นคือ ATK STAR-48B ที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงแข็ง ขั้นตอนที่สามของยานยิง Atlas-5 ซึ่งนำยานสำรวจ New Horizons ไปสู่วิถีการเดินทางไปยังดาวพลูโต ยังได้รับความเร็วจากศูนย์กลางเฮลิโอเซนตริก และตอนนี้จะออกจากขอบเขตของระบบสุริยะอย่างแน่นอน ด้วยเหตุผลเดียวกัน ลูกตุ้มที่ทรงตัวสองตัวจะบินไปสู่ดวงดาวด้วยเหตุเดียวกัน ขั้นตอนที่สอง (ขั้นตอนบน "Centaurus") ยังคงอยู่ในวงโคจร heliocentric โดยมีระยะเวลาการโคจร 2.83 ปี
ตามการคำนวณในเดือนตุลาคม 2558 STAR-48B จะผ่าน 200 ล้านกม. จากดาวพลูโตและหายไปตลอดกาลในห้วงอวกาศ
เรือจะผล็อยหลับไปและเวลาจะหมดความหมายสำหรับพวกเขา ในอีกหลายร้อยหลายพัน อาจเป็นล้านปี วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งหมดเหล่านี้จะไปถึงดวงดาว แต่นักวิทยาศาสตร์สนใจในความเป็นไปได้ในการสร้างยานอวกาศปฏิบัติการที่สามารถทำงานต่อไปในอวกาศระหว่างดวงดาวได้เป็นเวลานาน โดยเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์ในระยะทางหลายร้อยหน่วยดาราศาสตร์
โครงการทอ
TAU (พันหน่วยดาราศาสตร์) แนวคิดปี 1987 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการส่งสถานีอัตโนมัติในระยะห่าง 1/60 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ เวลาเดินทางโดยประมาณคือ 50 ปี จุดประสงค์ของการสำรวจ: การสร้างเครื่องวัดระยะขนาดใหญ่ที่มีพื้นฐาน 1000 AU การวัดระยะทางไปยังดวงดาวที่มีความแม่นยำสูง รวมถึงระยะที่อยู่นอกดาราจักรของเรา งานรอง: การศึกษาภูมิภาคเฮลิโอพอส, การแก้ปัญหาการสื่อสารในอวกาศทางไกลพิเศษ, การตรวจสอบสมมติฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพ
แหล่งจ่ายไฟของโพรบเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กที่มีพลังงานความร้อน 1 เมกะวัตต์ เครื่องยนต์ไอออนที่มีอายุการใช้งาน 10 ปี ผู้เขียนโครงการ TAU ดำเนินการเฉพาะจากเทคโนโลยีที่มีอยู่ในขณะนั้น
ในปัจจุบัน โครงการสำรวจอวกาศที่มีรายละเอียดและเป็นไปได้มากที่สุดคือ Innovative Interstellar Explorer หัววัดขนาดกะทัดรัดที่บรรทุกอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ 35 กก. ไว้บนเรือ และติดตั้ง RTG สามตัว และระบบการสื่อสารในอวกาศที่สามารถให้การสื่อสารที่เสถียรกับโลกจากระยะห่าง 200 AU
การเร่งความเร็วโดยใช้เครื่องเร่งความเร็วจรวดแบบธรรมดากับเชื้อเพลิงเคมี การเคลื่อนตัวโน้มถ่วงในบริเวณใกล้เคียงดาวพฤหัสบดีและตัวขับดันไอออน ซึ่งของไหลทำงานคือซีนอน เทคโนโลยีทั้งสามนี้มีอยู่แล้วและได้รับการพิสูจน์ในทางปฏิบัติเป็นอย่างดี
เครื่องเดินขบวนไอออนของโพรบ Deep Space-1
เครื่องยนต์ไอออนต้องการสองสิ่ง: ของเหลวทำงาน (แก๊ส) และไฟฟ้าหลายกิโลวัตต์ เนื่องจากการใช้สื่อทำงานเพียงเล็กน้อย เครื่องยนต์ไอออนจึงสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาสิบปี อนิจจาแรงผลักดันของเขาก็เล็กน้อยเช่นกัน - หนึ่งในสิบของนิวตัน สิ่งนี้ไม่เพียงพออย่างสมบูรณ์สำหรับการยิงจากพื้นผิวโลก แต่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง เนื่องจากการทำงานระยะยาวอย่างต่อเนื่องและแรงกระตุ้นจำเพาะสูง เครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเร่งโพรบด้วยความเร็วสูงได้
ในภารกิจ Innovative Interstellar Explorer โดยใช้วิธีการเร่งความเร็วสามวิธี นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเร่งความเร็วการสอบสวนให้มีความเร็ว 35-40 กม./วินาที (มากกว่า 4 AU ต่อปี) ซึ่งถือว่าสูงมากตามมาตรฐานอวกาศสมัยใหม่ (ยานโวเอเจอร์ 1 มีความเร็ว 17 กม./วินาที) แต่ในทางปฏิบัติแล้วค่อนข้างเป็นไปได้ด้วยการใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ทันสมัยและเครื่องกำเนิดพลังงานไอโซโทปรังสีความจุสูง
การวิจัยภายใต้โปรแกรม Innovtive Interstellar Explorer ได้ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญของ NASA ตั้งแต่ปี 2546 ในขั้นต้น สันนิษฐานว่าโพรบจะเปิดตัวในปี 2014 และบรรลุเป้าหมาย (เคลื่อน 200 AU จากดวงอาทิตย์) ในปี 2044
อนิจจาพลาดหน้าต่างเริ่มต้นที่ใกล้ที่สุด โครงการสำรวจระหว่างดวงดาวไม่ใช่โครงการสำคัญสำหรับ NASA (ไม่เหมือนกับยานสำรวจดาวอังคาร สถานีอวกาศ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Webb ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้าง)
เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการยิงโพรบระหว่างดวงดาวจะเกิดขึ้นซ้ำทุก ๆ 12 ปี (เนื่องจากจำเป็นต้องทำการซ้อมรบในสนามโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี) ครั้งต่อไปที่ "หน้าต่าง" จะเปิดขึ้นในปี 2026 แต่ยังห่างไกลจากความจริงที่ว่าโอกาสนี้จะถูกใช้ตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ บางทีอาจมีการตัดสินใจบางอย่างภายในปี 2038 แต่แนวคิดของ Innovative Interstellar Explorer นั้นอาจจะล้าสมัยไปอย่างไม่สิ้นสุดในเวลานั้น
วิศวกรกำลังทำงานเกี่ยวกับเครื่องเร่งอนุภาคด้วยความร้อนด้วยไฟฟ้า (VASIMR), มอเตอร์แมกนีโตพลาสมาไดนามิก และมอเตอร์ฮอลล์ การแปรผันของมอเตอร์จรวดไฟฟ้าเหล่านี้ยังมีแรงกระตุ้นจำเพาะสูง เทียบได้กับจังหวะ ภูตผีปีศาจ ไอออนขับดัน แต่พวกเขาสามารถพัฒนาลำดับความสำคัญมากขึ้น - เช่น เร่งเรือไปยังความเร็วที่กำหนดในเวลาอันสั้น