Interstellare Raumfahrt wird besetzt oder hat Reisen zwischen Sternen entmannt. Das Konzept des interstellaren Reisens in starships ist eine Heftklammer der Sciencefiction. Interstellares Reisen ist begrifflich viel schwieriger als interplanetarisches Reisen. Wie man denkt, ist intergalaktisches Reisen oder Reisen zwischen verschiedenen Milchstraßen, noch schwieriger.

Viele wissenschaftliche Papiere sind über zusammenhängende Konzepte veröffentlicht worden. In Anbetracht der genügend Fahrzeit und Technikarbeit scheint beides entmanntes und generational interstellares Reisen möglich, obwohl gegenwärtige beträchtliche technologische und wirtschaftliche Herausforderungen kaum in der nahen Zukunft besonders für besetzte Untersuchungen entsprochen werden. NASA, ESA und andere Raumfahrtbehörden haben sich mit der Forschung in diese Themen seit mehreren Jahren beschäftigt, und haben mehrere theoretische Annäherungen angesammelt.

Die Schwierigkeiten des interstellaren Reisens

Die Hauptherausforderung, die interstellarem Reisen gegenübersteht, ist die riesengroßen Entfernungen, die bedeckt werden müssen. Das bedeutet, dass eine sehr große Geschwindigkeit und/oder eine sehr lange Fahrzeit erforderlich ist. Die Zeit, die man mit den meisten realistischen Antrieb-Methoden braucht, würde von Jahrzehnten bis zu den Millennien sein. Folglich würde ein interstellares Schiff zu den Gefahren viel strenger ausgestellt, die im interplanetarischen Reisen, einschließlich harten Vakuums, Radiation, Schwerelosigkeit und Mikrosternschnuppen gefunden sind. Die langen Fahrzeiten machen es schwierig, besetzte Missionen zu entwerfen. Außerdem ist es schwierig, interstellare Reisen vorauszusehen, die aus herkömmlichen Wirtschaftsgründen rechtfertigen werden; gegebenes Mehrjahrzehnt oder längere Fahrzeiten, einen Diskontsatz viel über der Null annehmend, ist der aktuelle Wert jeder interstellaren Reise sehr klein. Jedoch schließt diese Annahme interstellares Reisen nicht völlig aus; einige menschliche Projekte, wie Klimaveränderungsmilderung und Pensionsbeiträge, übernehmen ähnlich Kosten in der Gegenwart mit erwarteten Belohnungen, die nur viele Jahrzehnte in der Zukunft vorkommen.

Erforderliche Energie

Ein bedeutender Faktor, der zur Schwierigkeit beiträgt, ist die Energie, die geliefert werden muss, um eine angemessene Fahrzeit zu erhalten. Ein für die erforderliche Energie gebundener niedrigerer ist die kinetische Energie K = ½ mv, wo M die Endmasse ist. Wenn die Verlangsamung nach der Ankunft gewünscht wird und durch andere Mittel nicht erreicht werden kann als durch Motoren des Schiffs dann, ist die erforderliche Energie beträchtlich höher.

Die Geschwindigkeit für eine besetzte Hin- und Rückfahrt von ein paar Jahrzehnten zu sogar dem nächsten Stern ist Tausende von Zeiten, die größer sind als diejenigen von gegenwärtigen Raumfahrzeugen. Das bedeutet, dass wegen des Quadratgesetzes, der Millionen von Zeiten so viel Energie erforderlich ist. Die Beschleunigung von einer Tonne zu einem Zehntel der Geschwindigkeit des Lichtes verlangt mindestens 450 PJ oder 4.5 J oder 125 Milliarden kWh, für Verluste nicht verantwortlich seiend. Diese Energie muss vorwärts getragen werden, weil Sonnenkollektoren weit von der Sonne und den anderen Sternen nicht arbeiten.

Es gibt einen Glauben, dass der Umfang dieser Energie interstellares Reisen unmöglich machen kann. Es ist berichtet worden, dass auf der 2008-Gelenk-Antrieb-Konferenz, wo zukünftige Raumantrieb-Herausforderungen besprochen und diskutiert wurden, zu einem Schluss gelangen wurde, dass es unwahrscheinlich war, dass Menschen jemals außer dem Sonnensystem erforschen würden. Brice N. Cassenti, ein Mitprofessor mit der Abteilung der Technik und Wissenschaft am Polytechnikum von Rensselaer, hat festgesetzt, "Dass mindestens 100mal die Gesamtenergie-Produktion der ganzen Welt für die Reise (Alpha Centauri) erforderlich wäre".

Interstellares Medium

Ein Hauptproblem mit dem Reisen mit äußerst hohen Geschwindigkeiten ist, dass interstellarer Staub und Benzin beträchtlichen Schaden dem Handwerk, wegen der hohen Verhältnisgeschwindigkeiten und großen kinetischen beteiligten Energien verursachen können. Verschiedene Abschirmungsmethoden, dieses Problem zu lindern, sind vorgeschlagen worden. Größere Gegenstände (wie makroskopische Staub-Körner) sind viel weniger üblich, aber würden viel zerstörender sein. Die Gefahren, solche Gegenstände und Methoden zusammenzupressen, diese Gefahren zu lindern, sind nicht entsprechend bewertet worden.

Fahrzeit

Es kann behauptet werden, dass eine interstellare Mission, die innerhalb von 50 Jahren nicht vollendet werden kann, überhaupt nicht angefangen werden sollte. Statt dessen annehmend, dass eine Zivilisation noch auf einer zunehmenden Kurve der Antrieb-Systemgeschwindigkeit ist, die Grenze erreicht, sollten die Mittel im Entwerfen eines besseren Antrieb-Systems investiert werden. Das ist, weil ein langsames Raumfahrzeug wahrscheinlich durch eine andere Mission gesandt später mit dem fortgeschritteneren Antrieb passiert würde. Andererseits hat Andrew Kennedy gezeigt, dass, wenn man rechnet, die Reise-Zeit zu einem gegebenen Bestimmungsort als die Rate des Reisens auf Wachstum (sogar Exponentialwachstum) Zunahmen zurückzuführen gewesen ist, gibt es ein klares Minimum in der Gesamtzeit zu diesem Bestimmungsort von jetzt an (sieh warten auf Berechnung). Vor dem Minimum übernommene Reisen werden von denjenigen eingeholt, die am Minimum abreisen, während diejenigen, die nach dem Minimum abreisen, diejenigen nie einholen werden, die am Minimum abgereist sind. Jede Zivilisation, die zu einem interstellaren Bestimmungsort reist, kann sich auf ein einzigartiges Datum freuen, das am besten ist, um, und derjenige abzureisen, der mit Kosten und Zeit am effizientesten ist.

Ein Argument gegen die Positur, einen Anfang bis zum Erreichen schneller Antrieb-Systemgeschwindigkeit zu verzögern, ist, dass die verschiedenen anderen nicht technischen Probleme, die zum Langstreckenreisen mit der beträchtlich höheren Geschwindigkeit spezifisch sind (wie interstellarer Partikel-Einfluss, mögliche dramatische Kürzung der durchschnittlichen menschlichen Lebensdauer während des verlängerten Raumwohnsitzes, usw.) Hindernisse bleiben können, die viel längere Zeit bringen, um sich aufzulösen als das Antrieb-Problem allein, annehmend, dass sie sogar schließlich überhaupt gelöst werden können. Argumente können deshalb dafür vorgebracht werden, eine Mission ohne Verzögerung anzufangen, die auf dem Konzept einer erreichbaren und hingebungsvollen, aber relativ langsamen interstellaren Mission mit dem Strom gestützt ist, technologisch modernst und an relativ niedrigen Kosten, anstatt sich auf das im Stande Sein zu verlassen, alle Probleme zu beheben, die mit einer schnelleren Mission vereinigt sind, ohne einen zuverlässigen Zeitrahmen für achievability von solchem zu haben.

Intergalaktisches Reisen ist mit Entfernungen ungefähr eine Million fach größer verbunden als interstellare Entfernungen, es radikal schwieriger machend, als sogar interstellares Reisen.

Interstellare Entfernungen

Astronomische Entfernungen werden häufig in der Zeit gemessen sie würde einen Lichtstrahl bringen, um zwischen zwei Punkten zu reisen (sieh Lichtjahr). Das Licht in einem Vakuum reist etwa 300,000 Kilometer pro Sekunde oder 186,000 Meilen pro Sekunde.

Die Entfernung von der Erde bis den Mond ist 1.3 leichte Sekunden. Mit aktuellen Raumfahrzeugantriebstechniken kann ein Handwerk die Entfernung von der Erde bis den Mond in ungefähr acht Stunden (Neue Horizonte) bedecken. Das bedeutet leichtes Reisen etwa dreißigtausendmal schneller als aktuelle Raumfahrzeugantriebstechniken. Die Entfernung von der Erde bis andere Planeten im Sonnensystem erstreckt sich von drei leichten Minuten bis zu den ungefähr vier leichten Stunden. Abhängig vom Planeten und seiner Anordnung zur Erde für ein typisches unbemanntes Raumfahrzeug werden diese Reisen von ein paar Monaten bis zu ein wenig zu viel einem Jahrzehnt nehmen.

Der nächste bekannte Stern zur Sonne ist Proxima Centauri, die 4.23 Lichtjahre weg ist. Jedoch kann es unentdeckte Braune Zwergsysteme geben, die näher sind. Das schnellste äußer gebundene Raumfahrzeug noch gesandt, Reisender 1, hat 1/600. eines Lichtjahres in 30 Jahren bedeckt und bewegt zurzeit am 1/18,000. die Geschwindigkeit des Lichtes. An dieser Rate würde eine Reise Proxima Centauri 72,000 Jahre nehmen. Natürlich war diese Mission nicht spezifisch beabsichtigt, um schnell zu den Sternen zu reisen, und aktuelle Technologie konnte viel besser tun. Die Fahrzeit konnte auf ein paar Millennien mit lightsails, oder auf ein Jahrhundert oder weniger verwendenden Kernpulsantrieb reduziert werden. Ein besseres Verstehen der Weite der interstellaren Entfernung zu einem der nächsten Sterne zur Sonne, Alpha Centauri (ein einer Sonne ähnlicher Stern), kann dadurch erhalten werden, die Erdsonne-Entfernung (~150.000.000 km) zu einem Meter herunterzuschrauben. Auf dieser Skala würde die Entfernung Alpha Centauri A noch 271 Kilometer oder ungefähr 169 Meilen sein.

Keine aktuelle Technologie kann ein Handwerk schnell genug antreiben, um sogar die nächsten Sterne in weniger als 50 Jahren zu erreichen.

Jedoch bieten mehr spekulative Annäherungen an das interstellare Reisen die Möglichkeit an, diese Schwierigkeiten zu überlisten. Spezielle Relativität bietet die Möglichkeit an, die Fahrzeit zu verkürzen: Wenn ein starship mit genug fortgeschrittenen Motoren reichen konnte, würden Geschwindigkeiten, die sich der Geschwindigkeit der leichten, relativistischen Zeitausdehnung nähern, die Reise viel kürzer für den Reisenden machen. Jedoch würde man noch viele Jahre der verbrauchten Zeit, wie angesehen, durch die Leute brauchen, die auf der Erde, und nach dem Zurückbringen in die Erde bleiben, die Reisenden würden das finden viel mehr Zeit hatte auf der Erde vergangen, als für sie hatte. (Für mehr auf dieser Wirkung, sieh Zwillingsparadox.)

Allgemeine Relativität bietet die theoretische Möglichkeit an, die schneller als leichtes Reisen möglich sein kann, ohne grundsätzliche Gesetze der Physik zum Beispiel durch Wurmlöcher zu verletzen, obwohl es noch diskutiert wird, ob das teilweise wegen Kausalitätssorgen möglich ist. Vorgeschlagene Mechanismen für schneller als leichtes Reisen innerhalb der Theorie der Allgemeinen Relativität verlangen die Existenz der exotischen Sache.

Kommunikationen

Die Rückfahrverzögerungszeit ist die minimale Zeit zwischen einer Beobachtung durch die Untersuchung und der Moment die Untersuchung kann Instruktionen von der Erde erhalten, die auf die Beobachtung reagiert. In Anbetracht dessen, dass Information nicht schneller reisen kann als die Geschwindigkeit des Lichtes, ist das für den Reisenden 1 ungefähr 32 Stunden in der Nähe von Proxima Centauri es würden 8 Jahre sein. Schnellere Reaktion würde programmiert werden müssen, um automatisch ausgeführt zu werden. Natürlich im Fall von einem besetzten Flug kann die Mannschaft sofort auf ihre Beobachtungen antworten. Jedoch macht die Rückfahrverzögerungszeit sie nicht nur äußerst entfernt von, aber in Bezug auf die Kommunikation, die auch äußerst von der Erde isoliert ist (analog dem, wie vorige lange Entfernungsforscher vor der Erfindung des elektrischen Telegrafen ähnlich isoliert wurden).

Interstellare Kommunikationen sind noch problematisch - selbst wenn eine Untersuchung den nächsten Stern erreichen konnte, würde seine Fähigkeit, zurück zur Erde zu kommunizieren, gegeben die äußerste Entfernung sein schwierig. Wenn die Untersuchung in der Lage gewesen ist, äußerste Energie zur Erde einzustellen, können Kommunikationen möglich sein. Auf zwei Weise würden auf bekannten Technologien gestützte Kommunikationen wahrscheinlich unfruchtbar sein.

Hauptziele für das interstellare Reisen

Es gibt 59 bekannte Sternsysteme innerhalb von 20 Lichtjahren von der Sonne, 81 sichtbare Sterne enthaltend. Der folgende konnte als Hauptziele für interstellare Missionen betrachtet werden:

Vorhandene und kurzfristige astronomische Technologie ist dazu fähig, planetarische Systeme um diese Gegenstände zu finden, ihr Potenzial für die Erforschung vergrößernd.

Besetzte Missionen

Die Masse jedes zu tragenden Menschen fähigen Handwerks würde unvermeidlich wesentlich größer sein als das, das für eine unbemannte interstellare Untersuchung notwendig ist. Zum Beispiel hatte die erste Raumsonde, Sputnik 1, eine Nutzlast von 83.6 Kg, während Raumfahrzeug, um einen lebenden Passagier (Laika der Hund), Sputnik 2 zu tragen, eine Nutzlast sechsmal das an 508.3 Kg hatte. Das unterschätzt den Unterschied im Fall von interstellaren Missionen, in Anbetracht der gewaltig größeren Fahrzeiten beteiligt und die resultierende Notwendigkeit eines Lebensunterstützungssystems des geschlossenen Zyklus. Als Technologie fortsetzt, verbunden mit den gesamten Gefahren und den Unterstützungsvoraussetzungen, dem interstellaren Reisen von irdischen Lebensformen vorwärts zu gehen, werden die ersten interstellaren Missionen kaum irdische Lebensformen tragen.

Vorgeschlagene Methoden des interstellaren Reisens

Wenn ein Raumschiff 10 Prozent der leichten Geschwindigkeit im Durchschnitt betragen konnte, würde das genug sein, um Proxima Centauri in vierzig Jahren zu erreichen. Mehrere Antrieb-Systeme werden vorgeschlagen (und verlangsamen Sie sich am Bestimmungsort, für besetzte Missionen), aber keiner von ihnen ist zum kurzfristigen (wenige Jahrzehnte) Entwicklung an annehmbaren Kosten bereit.

Kernrakete-Konzepte

Alle Rakete-Konzepte werden durch die Rakete-Gleichung beschränkt, die die charakteristische Geschwindigkeit verfügbar als eine Funktion des Auspuff-Geschwindigkeits- und Massenverhältnisses, von der Initiale (M, einschließlich des Brennstoffs) zum endgültigen (M, Brennstoff entleert) Masse setzt.

Spaltungsangetriebene Raketen

Kernelektrische oder Plasmamotoren, seit langen Zeiträumen beim niedrigen Stoß und angetrieben durch Spaltungsreaktoren funktionierend, haben das Potenzial, um Geschwindigkeiten zu erreichen, die viel größer sind als chemisch angetriebene Fahrzeuge. Solche Fahrzeuge haben wahrscheinlich das Potenzial, um Sonnensystemerforschung mit angemessenen Reisezeiten innerhalb des aktuellen Jahrhunderts anzutreiben. Wegen ihres niedrig gestoßenen Antriebs würden sie auf den außer Planeten, Tief-Raum-zur Tief-Raumoperation beschränkt.

Mit der Spaltung ist die Energieproduktion etwa 0.1 % der Gesamtmassenenergie des Reaktorbrennstoffs und beschränkt die wirksame Auspuffgeschwindigkeit auf ungefähr 5 % der Geschwindigkeit des Lichtes. (Für die maximale Geschwindigkeit sollte die Reaktionsmasse aus Spaltungsprodukten, der "Asche" der primären Energiequelle optimal bestehen, damit keine Extrareaktionsmasse im Massenverhältnis buchbehalten werden muss.) Bedeutet das, dass erreichende interstellare Start-Stopreisezeiten weniger als einer menschlichen Lebenszeit Massenverhältnisse zwischen 1,000 und 1,000,000, sogar für die näheren Sterne verlangen. Das konnte durch mehrinszenierte Fahrzeuge auf einer riesengroßen Skala erreicht werden. Spaltungsbasierte Thermalrakete-Konzepte erzeugen viel niedrigere Auspuffgeschwindigkeiten, und sind so für besetzte Missionen weniger viel versprechend.

Fusionsraketen

Fusionsrakete starships, angetrieben durch Kernfusionsreaktionen, sollte denkbar im Stande sein, Geschwindigkeiten der Ordnung von 10 % von diesem des Lichtes zu erreichen, das auf Energierücksichten gestützt ist, allein. In der Theorie konnte eine Vielzahl von Stufen ein Fahrzeug willkürlich in der Nähe von der Geschwindigkeit des Lichtes stoßen. Diese würden solche leichten Element-Brennstoffe als schwerer Wasserstoff, Tritium, Er, B und Li "verbrennen". Weil Fusion ungefähr 0.3-0.9 % der Masse des Kernbrennstoffs als veröffentlichte Energie nachgibt, ist es energisch günstiger als Spaltung, die entworfen und optimiert für die zu Mannschaft gehörte Sonnensystemerforschung veröffentlicht, die auf dem DHe Reaktions-, aber Verwenden-Wasserstoff als Reaktionsmasse gestützt ist, ist von einer Mannschaft vom Forschungszentrum von Glenn der NASA beschrieben worden. Es erreicht charakteristische Geschwindigkeiten> 300 km/s mit einer Beschleunigung ~1.7 · 10 g, mit einer Schiff-Initiale-Masse von ~1700 Metertonnen und Nutzlast-Bruchteil über 10 %. Während diese noch weit an den Voraussetzungen für das interstellare Reisen auf menschlichen Zeitskalen knapp sind, scheint die Studie, einen angemessenen Abrisspunkt dazu zu vertreten, was innerhalb von mehreren Jahrzehnten zugänglich sein kann, nicht unmöglich außer dem modernsten Strom.

Kernpulsantrieb

Seit den 1960er Jahren ist es technisch möglich gewesen, Raumschiffe mit Kernpulsantrieb-Motoren, d. h. durch eine Reihe von Kernexplosionen gesteuerte Schiffe zu bauen. Dieses Antrieb-System enthält die Aussicht des sehr hohen spezifischen Impulses (die Entsprechung der Raumfahrt von der Kraftstoffwirtschaft) und hohe Geschwindigkeit, und deshalb davon, den nächsten Stern in Jahrzehnten aber nicht Jahrhunderten zu erreichen; wie man erwartete, waren Aufbau und betriebliche Kosten pro Einheit der Nutzlast denjenigen von Schiffen mit chemischen Raketen ähnlich.

Vorgeschlagene interstellare Raumfahrzeuge mit dem Kernpulsantrieb schließen Projektorion ein, der Atombomben als Treibgas und Projektlongshot verwendet hat, der lasergesteuerte Trägheitsbeschränkungsfusionsexplosionen verwendet hat. Orion ist einer der sehr wenigen bekannten interstellaren Raumfahrzeugvorschläge, die völlig mit der vorhandenen Technologie gebaut werden konnten. Jedoch würde interstellares Reisen nur fortgeschrittene Ableitungen des möglichen Verwendens des Designs mit Dauergeschwindigkeiten von 8 %-10 % c sein. Während des Projektes studierte Versionen hatten Auspuffgeschwindigkeiten von 20-30 km/sec, um zu niedrig angemessene interstellare Dauergeschwindigkeiten zu erreichen. Neue Vorschläge, die Z-Kneifen-Fusionsschemas verwerten, sind auch unter der Entwicklung, obwohl wieder die Technologie für die Außensonnensystemerforschung passender sein kann als wahrer interstellarer Flug.

Jedoch ist ein Haupthindernis zur Entwicklung jedes atombetriebenen Raumfahrzeugs 1963 Teilweiser Testverbot-Vertrag, der ein Verbot auf der Detonation irgendwelcher Kerngeräte (sogar Nichtwaffe gestützt) im Weltraum einschließt.

Antimaterie-Raketen

Eine Antimaterie-Rakete würde eine viel höhere Energiedichte und spezifischen Impuls haben als jede andere vorgeschlagene Klasse der Rakete. Wenn, wie man findet, Energiemittel und effiziente Produktionsmethoden Antimaterie in den Mengen erforderlich machen, würde es theoretisch möglich sein, Geschwindigkeiten in der Nähe von diesem des Lichtes zu erreichen, wo Zeitausdehnung viel mehr bemerkenswert werden würde, so Zeit findend, an einer langsameren Quote für die Reisenden, wie wahrgenommen, durch einen Außenbeobachter gehen. Ein Problem für die Antimaterie ist so viel von der Energie, wird einige in der sehr eindringenden energiereichen Gammastrahlung, aber besonders in neutrinos verloren, so dass wesentlich weniger als mc wirklich verfügbar sein würde. Trotzdem würde die für den Antrieb verfügbare Energie wahrscheinlich wesentlich höher sein als die ~1 % des mc Ertrags der Kernfusion, des nächst-besten konkurrierenden Kandidaten.

Nichtrakete-Konzepte

Ein Problem mit allen traditionellen Raketenantrieb-Methoden besteht darin, dass das Raumfahrzeug seinen Brennstoff damit würde tragen müssen, so es sehr massiv in Übereinstimmung mit der Rakete-Gleichung machend. Einige Konzepte versuchen, diesem Problem zu entfliehen:

Interstellare Staustrahltriebwerke

1960 hat Robert W. Bussard das Staustrahltriebwerk von Bussard, eine Fusionsrakete vorgeschlagen, in der eine riesige Schaufel den weitschweifigen Wasserstoff im interstellaren Raum sammeln, es im Fluge das Verwenden einer Protonenproton-Fusionsreaktion "verbrennen", und es aus dem Rücken vertreiben würde. Obwohl spätere Berechnungen mit genaueren Schätzungen darauf hinweisen, dass der erzeugte Stoß weniger sein würde als die durch jedes denkbare Schaufel-Design verursachte Schinderei, ist die Idee attraktiv, weil, weil der Brennstoff en route (entsprechend dem Konzept des Energieerntens) gesammelt würde, das Handwerk zur Nähe die Geschwindigkeit des Lichtes theoretisch beschleunigen konnte.

Ausgestrahlter Antrieb

Ein leichtes Segel oder magnetisches Segel, das durch einen massiven Laser oder Partikel-Gaspedal im Haussternsystem angetrieben ist, konnten noch größere Geschwindigkeiten potenziell erreichen als Rakete - oder Pulsantrieb-Methoden, weil es seine eigene Reaktionsmasse würde nicht zu tragen brauchen und nur deshalb die Nutzlast des Handwerks würde beschleunigen müssen. Robert L. Forward hat ein Mittel vorgeschlagen, für ein interstellares leichtes Segel im Bestimmungsort-Sternsystem zu verlangsamen, ohne zu verlangen, dass eine Laserreihe in diesem System da gewesen ist. In diesem Schema wird ein kleineres sekundäres Segel am Ende des Raumfahrzeugs aufmarschiert, während das große primäre Segel vom Handwerk losgemacht wird, um fortzusetzen, selbstständig voranzukommen. Licht wird vom großen primären Segel bis das sekundäre Segel widerspiegelt, das verwendet wird, um das sekundäre Segel und die Raumfahrzeugnutzlast zu verlangsamen.

Ein magnetisches Segel konnte sich auch an seinem Bestimmungsort ohne abhängig vom getragenen Brennstoff oder einem Fahrbalken im Bestimmungsort-System verlangsamen, indem es mit dem Plasma aufeinander gewirkt worden ist, das im Sonnenwind des Bestimmungsort-Sterns und des interstellaren Mediums gefunden ist. Verschieden vom leichten Segel-Schema von Forward würde das die Handlung des Partikel-Balkens nicht verlangen, der verwendet ist, für das Handwerk zu starten. Wechselweise konnte ein magnetisches Segel durch einen Partikel-Balken oder einen Plasmabalken gedrängt werden, hohe Geschwindigkeit, wie vorgeschlagen, durch Landis und Winglee zu erreichen.

Ausgestrahlter Antrieb scheint, die beste interstellare jetzt verfügbare Reisetechnik zu sein, da es bekannte Physik und bekannte Technologie verwendet, die zu anderen Zwecken entwickelt wird und beträchtlich preiswerter sein würde als Kernpulsantrieb.

Der folgende Tisch hat Schlagseite etwas Beispiel-Konzeptverwenden hat Laserantrieb, wie vorgeschlagen, durch den Physiker Robert L. Forward gestrahlt:

Weiter spekulative Methoden

Langsamer als leichtes Reisen

Schwarze Loch-Falknerei-Radiation

In einem schwarzen Loch starship würde ein parabolischer Reflektor Jagende Radiation von einem künstlichen schwarzen Loch widerspiegeln. 2009 haben Louis Crane und Shawn Westmoreland von Kansas Staatlicher Universität eine Zeitung veröffentlicht, die die Durchführbarkeit dieser Idee untersucht. Ihr Beschluss bestand darin, dass es am Rand der Möglichkeit war, aber dass Quant-Ernst-Effekten, die jetzt unbekannt sind, es leichter machen oder es unmöglich machen können.

Unveränderlicher Beschleunigungslaufwerk

Unabhängig von wie es erreicht wird, wenn ein Antrieb-System unaufhörlich von der Abfahrt bis Bestimmungsort dann funktionieren kann, wird das die schnellste Methode des Reisens sein. Wenn das Antrieb-System das Schiff schneller und schneller für die erste Hälfte der Reise steuert, sich dann umdreht und das Handwerk bremst, so dass es den Bestimmungsort einen Stillstand erreicht, ist das eine unveränderliche Beschleunigungsreise. Das würde auch im Vorteil sein, unveränderlichen Ernst zu erzeugen.

Leichtes Geschwindigkeitsreisen

Interstellares Reisen durch die Übertragung

Wenn physische Entitäten als Information übersandt und an einem Bestimmungsort wieder aufgebaut werden konnten, würde das Reisen mit fast der Geschwindigkeit des Lichtes möglich sein, der für die "Reisenden" sofortig sein würde. Jedoch (sagt) das Senden einer Atom-für-Atom-Beschreibung dessen, dass ein menschlicher Körper eine Einschüchtern-Aufgabe sein würde. Das Extrahieren und das Senden nur einer Computergehirnsimulation sind ein bedeutender Teil dieses Problems. "Reise"-Zeit würde die leichte Fahrzeit plus die Zeit sein musste verschlüsseln, die ganze Übertragung zu senden und wieder aufzubauen.

Als Licht schnelleres Reisen: Verzogene Raum-Zeit, Wurmlöcher

Wissenschaftler und Autoren haben mehrere Wege verlangt, durch die es möglich sein könnte, die Geschwindigkeit des Lichtes zu übertreffen. Sogar die seriösesten von diesen sind spekulativ.

Gemäß der Gleichung von Einstein der Allgemeinen Relativität wird Raum-Zeit gebogen:

Allgemeine Relativität kann das Reisen eines Gegenstands schneller erlauben als Licht in der gekrümmten Raum-Zeit.

Man konnte sich vorstellen, die Krümmung auszunutzen, um eine "Abkürzung" von einem Punkt bis einen anderen zu nehmen. Das ist eine Form des Konzepts der Warp Drive.

In der Physik basiert die Alcubierre Drive auf einem Argument, dass die Krümmung die Form einer Welle annehmen konnte, in der ein Raumschiff in einer "Luftblase" getragen werden könnte. Raum würde an einem Ende der Luftblase zusammenbrechen und sich am anderen Ende ausbreiten. Die Bewegung der Welle würde ein Raumschiff von einem Raumpunkt bis einen anderen in kürzerer Zeit tragen, als Licht durch den unverzogenen Raum nehmen würde. Dennoch würde sich das Raumschiff schneller nicht bewegen als Licht innerhalb der Luftblase. Dieses Konzept würde verlangen, dass das Raumschiff ein Gebiet der exotischen Sache, oder "negative Masse" vereinigt.

Wurmlöcher sind mutmaßliche Verzerrungen in der Raum-Zeit, die Theoretiker verlangen, konnte zwei willkürliche Punkte im Weltall über die Einstein Rosen Bridge verbinden. Es ist nicht bekannt, ob Wurmlöcher in der Praxis möglich sind. Obwohl es Lösungen der Gleichung von Einstein der allgemeinen Relativität gibt, die Wurmlöcher berücksichtigen, schließen alle zurzeit bekannten Lösungen eine Annahme, zum Beispiel die Existenz der negativen Masse ein, die unphysisch sein kann. Jedoch, Cramer u. a. behaupten Sie, dass solche Wurmlöcher im frühen Weltall geschaffen worden sein könnten, das durch die kosmische Schnur stabilisiert ist. Die allgemeine Theorie von Wurmlöchern wird von Visser im Buch Lorentzian Wurmlöcher besprochen.

Wie weit kann eine besetzte Mission von der Erde reisen?

Das Annehmen von man kann schneller nicht reisen als Licht, man könnte beschließen, dass ein Mensch eine Hin- und Rückfahrt weiter von der Erde nie machen kann als 20 Lichtjahre, wenn der Reisende zwischen den Altern 20 und 60 energisch ist. So würde ein Reisender nie im Stande sein, mehr zu reichen, als die sehr wenigen Sternsysteme, die innerhalb der Grenze von 10-20 Lichtjahren von der Erde bestehen.

Aber das würde ein falscher Beschluss sein, weil er scheitert, Zeitausdehnung in Betracht zu ziehen. Informell erklärt, Uhren an Bord des Schiffs geführt langsamer als Erduhren, so wenn die Schiff-Motoren stark genug sind, kann das Schiff größtenteils überall in der Milchstraße reichen und zur Erde innerhalb von 40 mit dem Schiff maligen Jahren zurückgehen. Das Problem besteht darin, dass, wenn er zur Erde zurückkommen wird, der Astronaut finden wird, dass Tausende von Jahren auf der Erde inzwischen vergangen haben werden.

Ein Beispiel wird das klarer machen. Nehmen Sie an, dass ein Raumschiff zu einem Stern 32 Lichtjahre weg reist. Zuerst beschleunigt es sich an einer Konstante 1.03g (d. h., 10.1 m/s) seit 1.32 Jahren (Schiff-Zeit). Dann hört es die Motoren und Küsten seit den nächsten 17.3 Jahren (Schiff-Zeit) mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit auf. Dann es deccelerates wieder seit 1.32 Schiff-Jahren, um auf einem Halt am Bestimmungsort zu kommen. Der Astronaut sieht ringsherum an und kommt zur Erde derselbe Weg zurück.

Nach der vollen Hin- und Rückfahrt, die Uhren an Bord die Schiff-Show, die 40 Jahre passiert haben, aber gemäß dem Erdkalender kommt das Schiff 76 Jahre nach dem Start zurück.

Also, die gesamte durchschnittliche Geschwindigkeit ist 0.84 Lichtjahre pro Erdjahr oder 1.6 Lichtjahre pro Schiff-Jahr. Das ist möglich, weil mit einer Geschwindigkeit 0.87 Zeit an Bord das Schiff scheint, langsamer zu laufen. Alle zwei Erdjahre bringen Schiff-Uhren 1 Jahr vor.

Aus dem Gesichtspunkt des Astronauten, natürlich, scheinen Uhren an Bord, normalerweise zu laufen. Der Stern scheint vorn, sich mit einer Geschwindigkeit von 0.87 Lichtjahren pro Schiff-Jahr zu nähern. Da das ganze Weltall zusammengezogen entlang der Richtung des Reisens zur Hälfte der Größe aussieht, die es hatte, als das Schiff beruhigt gewesen ist, scheint die Entfernung zwischen diesem Stern und der Sonne, 16 Lichtjahre, wie gemessen, durch den Astronauten zu sein, so ist es kein Wunder, dass die Reise an 0.87 ly pro shipyear 20 Schiff-Jahre nimmt.

Mit höheren Geschwindigkeiten wird die Zeit an Bord noch langsamer laufen, so konnte der Astronaut zum Zentrum unserer Milchstraße (30k ly von der Erde) und zurück in 40 mit dem Schiff maligen Jahren reisen. Aber die Geschwindigkeit gemäß Erduhren wird immer weniger als 1 Lichtjahr pro Erdjahr, so sein, wenn zurück nachhause der Astronaut finden wird, dass sechzigtausend Jahre auf Erde verzichtet haben werden.

Sieh vier-Geschwindigkeiten- und Außenverbindungen.

Methoden für langsame besetzte Missionen

Verlangsamen Sie sich interstellare Reisedesigns wie Projektlongshot verwenden allgemein Antriebstechniken der nahen Zukunft. Infolgedessen sind Reisen äußerst lang und unsicher, von ungefähr hundert Jahren anfangend und bis Tausende von Jahren reichend. Zu Mannschaft gehörte (spekulative) Reisen könnten Einwegreisen sein, um Kolonien aufzustellen.

Dennoch, ernst, wenn einleitende Diskussionen für den zeitlichen Rahmen des ~100 Jahres mit Proben mit dem MMSEV/Nautilus-X Konzept Wurzel schlagen, das zur Asteroid-Erforschung in der Vorbereitung einleitend ist.

Die Dauer einer langsamen interstellaren Reise präsentiert ein Haupthindernis. Der folgende ist einige vorgeschlagene Lösungen:

Enzmann starship

Der Enzmann starship, wie ausführlich berichtet, durch G. Harry Stine im Problem im Oktober 1973 des Analogons, war ein Design für eine Zukunft starship, gestützt auf den Ideen von Dr Robert Duncan-Enzmann. Das Raumfahrzeug, selbst wie vorgeschlagen verwendet, ein 12,000,000-Tonne-Ball von eingefrorenem schwerem Wasserstoff, um 12-24 thermonukleare Pulsantrieb-Einheiten anzutreiben. Zweimal so lang wie das Reich-Staatsgebäude und gesammelt in der Bahn war das Raumfahrzeug ein Teil eines größeren Projektes, das durch interstellare Untersuchungen und teleskopische Beobachtung von Zielsternsystemen vorangegangen ist.

Generationsschiffe

Ein Generationsschiff ist ein Typ der interstellaren Arche in der die Mannschaft erreicht die den Bestimmungsort wird von denjenigen hinuntergestiegen, die die Reise angefangen haben. Generationsschiffe sind wegen der Schwierigkeit nicht zurzeit ausführbar, ein Schiff der enormen erforderlichen Skala und der großen biologischen und soziologischen Probleme zu bauen, die das Leben an Bord solch eines Schiffs erhebt.

Aufgehobener Zeichentrickfilm

Wissenschaftler und Schriftsteller haben verschiedene Techniken für den aufgehobenen Zeichentrickfilm verlangt. Diese schließen menschlichen Winterschlaf und cryonic Bewahrung ein. Während keiner zurzeit praktisch ist, bieten sie die Möglichkeit von Schlafwagen-Schiffen an, in denen die Passagiere träge seit den langen Jahren der Reise lügen.

Verlängerte menschliche Lebensspanne

Eine Variante auf dieser Möglichkeit basiert auf der Entwicklung der wesentlichen menschlichen Lebenserweiterung wie die "Strategien für das Konstruierte Unwesentliche Altern, das" von Dr Aubrey de Grey vorgeschlagen ist. Wenn eine Schiff-Mannschaft Lebensspanne von einigen Tausenden von Jahren hatte, oder künstliche Körper hatte, konnten sie interstellare Entfernungen ohne das Bedürfnis überqueren, die Mannschaft in Generationen zu ersetzen. Die psychologischen Effekten solch einer verlängerten Periode des Reisens würden potenziell still, ein Problem aufwerfen.

Eingefrorene Embryos

Eine robotic Raummission, die eine Zahl eingefrorener früher Bühne-Mensch-Embryos trägt, ist eine andere theoretische Möglichkeit. Diese Methode der Raumkolonisation, verlangt unter anderem, die Entwicklung einer Methode, Bedingungen in einer Gebärmutter, der vorherigen Entdeckung eines bewohnbaren Landplaneten und den Fortschritten im Feld von völlig autonomen beweglichen Robotern und Bildungsrobotern zu wiederholen, die menschliche Eltern ersetzen würden.

Forschung von NASA

Das Durchbruch-Antrieb-Physik-Programm von NASA (begrenzt FY 2003 nach der 6-jährigen Studie von $ 1.2 Millionen als "Scheinen keine Durchbrüche nahe bevorstehend.") hat einige Durchbrüche identifiziert, die für das interstellare Reisen erforderlich sind, um möglich zu sein.

Geoffrey A. Landis von Forschungszentrum von Glenn der NASA stellt fest, dass ein laserangetriebenes interstellares Segel-Schiff vielleicht innerhalb von 50 Jahren mit neuen Methoden der Raumfahrt gestartet werden konnte. "Ich denke, dass schließlich wir dabei sind, es zu tun, ist es gerade eine Frage dessen, wenn und wer," hat Landis in einem Interview gesagt. Raketen sind zu langsam, um Menschen auf interstellaren Missionen zu senden. Statt dessen stellt er sich interstellares Handwerk mit umfassenden Segeln vor, die durch das Laserlicht zu ungefähr einem Zehntel die Geschwindigkeit des Lichtes angetrieben sind. Solch ein Schiff würde ungefähr 43 Jahre brauchen, um Alpha Centauri zu erreichen, wenn es das System durchführen würde. Das Verlangsamen, um an Alpha Centauri anzuhalten, konnte die Reise nach 100 Jahren vergrößern, während eine Reise ohne sich zu verlangsamen das Thema aufbringt, genug genaue und nützliche Beobachtungen und Maße während einer Luftparade zu machen.

Das Hundert jährige Starship-Studie

100-jähriger Starship (100YSS) ist der Name der gesamten Anstrengung, die, im Laufe des nächsten Jahrhunderts, zum Erzielen interstellaren Reisens arbeiten wird. Die Anstrengung wird auch durch den Namen 100YSS gehen. Die 100-jährige Studie von Starship ist der Name eines Jahr-Projektes, die Attribute zu bewerten und den Grundstein für eine Organisation zu legen, die die 100-jährige Vision von Starship vortragen kann. NASA und DARPA'S.

Siehe auch

• Interstellare Kommunikation
• Starwisp
• Interstellares Reisen in der Fiktion
• Gesundheitsdrohung von kosmischen Strahlen
• Skala von Kardashev
• Liste von nächstem irdischem exoplanets
• Liste von Plasma (Physik) Artikel
• Hundert jähriger Starship

Referenzen

• Eugene F. Mallove, Robert L. Forward, Zbigniew Paprotny, Jurgen Lehmann: "Interstellares Reisen und Kommunikation: Eine Bibliografie," Zeitschrift der britischen Interplanetarischen Gesellschaft, Vol. 33, Seiten 201-248, 1980.
• Geoffrey A. Landis, "Die Äußerste Erforschung: Eine Rezension von Antrieb-Konzepten für den Interstellaren Flug," in Interstellaren Reise- und Mehrgenerationsraumschiffen, Kondo, Bruhweiller, Moore und Sheffield. Hrsg., Seiten 52-61, Apogäum-Bücher (2003), internationale Standardbuchnummer 1-896522-99-8.
• Zbigniew Paprotny, Jurgen Lehmann: "Interstellare Reise- und Nachrichtenbibliografie: 1982-Aktualisierung," Zeitschrift der britischen Interplanetarischen Gesellschaft, Vol. 36, Seiten 311-329, 1983.
• Zbigniew Paprotny, Jurgen Lehmann, John Prytz: "Interstellare Reise- und Nachrichtenbibliografie: 1984 Aktualisierung" Zeitschrift der britischen Interplanetarischen Gesellschaft, Vol. 37, Seiten 502-512, 1984.
• Zbigniew Paprotny, Jurgen Lehmann, John Prytz: "Interstellare Reise- und Nachrichtenbibliografie: 1985 Aktualisierung" Zeitschrift der britischen Interplanetarischen Gesellschaft, Vol. 39, Seiten 127-136, 1986.

Links

• Leonard David - das Greifen nach interstellarem Flug (2003) - MSNBC (MSNBC Webpage)
• Durchbruch-Antrieb-Physik-Programm von NASA (NASA Webpage)
• Centauri Träume (der Blog der Organisation)
• "Atomraketen" SF Raumfahrzeuganhänger-Seite
• Bibliografie des Interstellaren Flugs (Quellliste)
• Umfassende Quellenangabe-Wissenschaft und Sciencefiction für den Interstellaren Flug (Quellliste)
• abovespaceandtime.blip.tv (Video mit Anzeigen)
• astronomycast.com/space-flight/ep-145-interstellar-travel/ (Audioblog)

• http://library.thinkquest.org/C0116043/specialtheorytext.htm Thinkquest org
• http://www.weburbia.com/physics/rocket.html