A finales de la década de 1950, los científicos estadounidenses lanzaron un plan de investigación para la exploración de Marte, el "Proyecto Orión". Se espera que la nave espacial no tripulada "Olean" diseñada para este fin sea impulsada por las ondas de choque generadas por explosiones nucleares espaciadas. Más tarde, los científicos mejoraron el diseño de "Olean" y lo convirtieron en una nave espacial interestelar tripulada que volaba hacia Sirio u otras estrellas. La enorme nave espacial puede transportar a cientos de astronautas y astronautas y a sus descendientes, así como todo lo necesario para sustentar sus vidas y su trabajo. El dispositivo de propulsión por pulsos nucleares de la nave espacial utiliza una pequeña explosión de una bomba de hidrógeno para generar energía. El poder explosivo de una bomba de hidrógeno equivale a 1.000 toneladas de explosivos amarillos, explotando uno cada 3 o 10 segundos. La nave espacial puede acelerarse a una velocidad de 10.000 kilómetros en 10 días. Gracias al efecto de velocidad, podrá alcanzar las proximidades de Sirio en 280 años.
En enero de 1973, la Asociación Británica de Navegación Interestelar formó un equipo de científicos encabezado por Alan Bond que diseñaron la nave espacial automática "Daedalus" en el proyecto de investigación "Daedalus", que solía volar a la estrella de Barnard. está a 6 años luz de la Tierra. La nave espacial consta de dos etapas, y ambas utilizan propulsión por impulsos nucleares. La nave espacial tiene una longitud total de 200 metros y una masa inicial de 54.000 toneladas, de las cuales las dos etapas de combustible nuclear son 46.000 toneladas y 4.000 toneladas respectivamente.
Utilizando el isótopo de hidrógeno neón y el isótopo de helio helio-3 como combustible, se mezclan a baja temperatura de -270°C y se convierten en bolitas con un diámetro de 2 a 4 centímetros. Cuando la unidad de potencia está en funcionamiento, se inyecta una pastilla de combustible en la cámara de combustión del motor. Al mismo tiempo, docenas de generadores de haces de electrones emiten haces de electrones de alta energía, que bombardean las bolitas de combustible nuclear juntas, provocando que la temperatura aumente a decenas de millones de grados. La reacción de fusión nuclear del neón y el helio-3 genera una enorme energía. para impulsar la nave espacial hacia adelante. Si se queman 250 perdigones por segundo, es decir, la frecuencia del pulso nuclear alcanza 250 veces por segundo, el empuje puede ser aproximadamente continuo.
El primer nivel de trabajo se separará del segundo nivel después de 205 años. La segunda etapa funciona durante 1,76 años y lleva la nave espacial a una velocidad de 36.000 kilómetros por segundo. Debido al efecto de la velocidad, se necesitan unos 50 años para llegar a la estrella de Barnard. En los años previos a su aproximación a la estrella de Barnard, se lanzaron sondas para detectar la estrella de Barnard, sus planetas y sus lunas. Contando desde el lanzamiento de la nave espacial, la información de detección de la nave espacial "Daedalus" se recibirá aproximadamente 60 años después.
A principios de los años 80, Freeman Deason propuso utilizar velas de microondas para propulsar naves espaciales. Sobre esta base, Robert Fowatt diseñó en 1984 la nave espacial "Starbeam". Tiene una vela de malla circular de 14 metros de diámetro, tejida con alambre de aluminio extremadamente fino y que pesa sólo 20 gramos. Hay 10 billones de intersecciones de cables de aluminio en la vela, y cada intersección es un circuito microelectrónico. No son solo componentes de computadora, sino también fotosensibles y tienen la función de una cámara estenopeica en miniatura.
Una central solar satelital que orbita la Tierra convierte la energía eléctrica en microondas. Se instala una lente Fresnel entre el satélite y la nave espacial "Star Beam" para enfocar las microondas del satélite en la vela de la nave espacial, activando 10 billones de circuitos microelectrónicos y ajustando la conductividad de la vela. desde la vela alcanza el valor máximo y la presión de los fotones del haz de microondas que actúa sobre la vela acelera la nave espacial. Los cálculos científicos muestran que un haz de microondas de 20 gigavatios puede permitir a la nave obtener un valor de aceleración de 155 gramos y alcanzar 1/5 de la velocidad de la luz, o 60.000 kilómetros por segundo, en seis o siete días. Debido al efecto velocidad, se necesitan unos 20 años para llegar a Próxima Centauri. Si se prolonga el tiempo de aceleración del haz de microondas, se puede acortar el tiempo de llegada.
Durante el vuelo, el bloque integrado de gran escala en la nave espacial utilizará automáticamente los cables de la vela de malla como antena de microondas para recoger la energía del haz de microondas y luego, como los fotorreceptores. en la retina del ojo humano, analiza automáticamente la información espectral de la estrella objetivo, toma fotografías a una velocidad de 25 imágenes por segundo y luego usa la vela de red como antena direccional para enviar la información detectada de regreso a la tierra.
Debido a la energía eléctrica de la central solar del satélite, la nave espacial propulsada por láser se puede convertir en un rayo de microondas o en un rayo láser, y el rayo láser es menos divergente que el rayo de microondas. Por este motivo, Robert Forvat diseñó la nave espacial "Star Collection" a finales de los años 1980, sustituyendo los rayos de microondas por rayos láser. Consta de tres anillos coaxiales. La capa exterior es una etapa de aceleración con un diámetro de 1.000 kilómetros, la capa intermedia es una etapa de encuentro con un diámetro de 320 kilómetros y la capa interior es una etapa de retorno con un diámetro de 100 kilómetros. La vela de la nave espacial está hecha de una película de aluminio con un espesor de 16 nanómetros, un diámetro de 3,6 kilómetros y un peso de unas cinco toneladas.
La lente de Fresnel que enfoca el rayo láser sobre la vela tiene un diámetro de 1.000 kilómetros y se encuentra en órbita alrededor del Sol, entre Saturno y Urano. La vela de película delgada de aluminio puede reflejar el 82% de la energía luminosa, dejar pasar el 4,5% de la luz y absorber el 13,5%. Los cálculos muestran que un rayo láser de 65 gigavatios puede permitir a la nave espacial obtener el 4% del valor de aceleración de la gravedad de la Tierra. Después de una aceleración continua durante tres años, la nave puede alcanzar el 11% de la velocidad de la luz y alcanzar Próxima Centauri en unos 40 años. .
Si se aumenta la potencia del láser a 43000×1012 vatios, entonces la nave espacial podrá acelerarse a 1/3 de gramo, volar una distancia de 0,4 años luz en 16 años y alcanzar el 50% de su velocidad. la velocidad de la luz. Debido al efecto de la velocidad, se necesitan 20 años para llegar a la galaxia EE, que está a 10,8 años luz de nosotros. A una distancia de 0,4 años luz de la estrella EE, la capa exterior se desplaza y refleja el rayo láser hacia el punto de encuentro. Debido a la dirección opuesta de acción, después de 1,6 años de desaceleración es posible aterrizar en un planeta a una distancia de 0,4 años luz de la estrella EE. una velocidad más baja. O volar a baja velocidad para su inspección. La duración total del viaje fue de 23,2 años. Si la nave espacial detecta allí durante 5 años, luego separa la etapa de retorno y la etapa de encuentro gira la superficie reflectante hacia el sistema solar, la nave espacial acelerará de regreso a la Tierra y el tiempo de viaje de ida y vuelta será de 51 años.
Propulsión de cohetes de fotones La nave espacial propulsada por cohetes de fotones ideada por Sanger a principios de la década de 1950 se divide en tres partes. En la parte delantera está la cabina donde trabajan y viven los astronautas. La parte media es el tanque de combustible. La última parte es la parte de potencia. Su componente principal es un enorme reflector cóncavo con una superficie de decenas de metros cuadrados. El generador de fotones está en el foco del reflector, impulsando la nave espacial hacia adelante a gran velocidad.
Entonces, ¿de dónde vienen los fotones? La materia está compuesta de átomos. Los átomos están compuestos por un núcleo compuesto de protones y neutrones y electrones fuera del núcleo. Las diferentes sustancias solo tienen diferente número de protones, neutrones y electrones. Por ejemplo, el núcleo de un átomo de hidrógeno es un protón. es un electrón fuera del núcleo; helio. El núcleo consta de dos protones, dos neutrones, dos electrones fuera del núcleo, etc. Las partículas como protones, neutrones y electrones se denominan colectivamente partículas subatómicas. En las décadas de 1930 y 1940, los científicos descubrieron que cada partícula subatómica tiene su correspondiente antipartícula, como antiprotones, antineutrones, antielectrones, etc. Las partículas positivas forman la materia positiva, que son las diversas sustancias con las que entramos en contacto todos los días, y las antipartículas forman la antimateria. Sin embargo, hasta ahora no se ha encontrado antimateria natural en el universo y sólo unas pocas partículas pueden crearse en laboratorios de física nuclear de alta energía.
Los científicos creen que en los primeros días del Big Bang, cuando la materia se creó a partir de energía, la materia y la antimateria aparecieron en pares. Al contrario de este proceso, cuando la materia y la antimateria se encuentran, ambas desaparecerán (científicamente llamado aniquilación) y liberarán fotones, y al mismo tiempo liberarán la energía encerrada en la materia. El cohete de fotones de Sanger preveía la aniquilación de protones y antiprotones, es decir, hidrógeno y antihidrógeno, para producir fotones.