Pour vaincre la force de gravité et mettre le vaisseau spatial en orbite terrestre, la fusée doit voler à une vitesse d'au moins 8 kilomètres par seconde. C'est la première vitesse spatiale. L'appareil, qui reçoit la première vitesse cosmique, après séparation de la Terre, devient un satellite artificiel, c'est-à-dire qu'il se déplace autour de la planète sur une orbite circulaire. Si, au contraire, l'appareil est informé d'une vitesse inférieure à la première vitesse cosmique, alors il se déplacera le long d'une trajectoire qui coupe la surface du globe. En d'autres termes, il tombera sur Terre.
Les projectiles A et B reçoivent une vitesse inférieure à la première cosmique - ils tomberont sur la Terre;
le projectile C, qui a reçu la première vitesse cosmique, ira sur une orbite circulaire
Mais un tel vol nécessite beaucoup de carburant. 3un jet de quelques minutes, le moteur mange tout un réservoir ferroviaire, et pour donner à la fusée l'accélération nécessaire, une énorme composition ferroviaire de carburant est nécessaire.
Il n'y a pas de stations-service dans l'espace, vous devez donc emporter tout le carburant avec vous.
Les réservoirs de carburant sont très grands et lourds. Lorsque les réservoirs sont vides, ils deviennent une cargaison supplémentaire pour la fusée. Les scientifiques ont trouvé un moyen de se débarrasser du poids inutile. La fusée est assemblée en tant que constructeur et se compose de plusieurs niveaux, ou étapes. Chaque étage a son propre moteur et sa propre alimentation en carburant.
Le premier pas est le plus difficile. Voici le moteur le plus puissant et le plus de carburant. Elle doit déplacer la fusée de sa place et lui donner l'accélération nécessaire. Lorsque le carburant du premier étage est épuisé, il se détache de la fusée et tombe au sol, la fusée devient plus légère et n'a pas besoin d'utiliser de carburant supplémentaire pour transporter des réservoirs vides.
Ensuite, les moteurs du deuxième étage, qui est plus petit que le premier, sont mis en marche, car il a besoin de dépenser moins d'énergie pour soulever le vaisseau spatial. Lorsque les réservoirs de carburant sont vides, cette étape se «détachera» de la fusée. Puis le troisième, le quatrième...
Après la fin de la dernière étape, le vaisseau spatial est en orbite. Il peut voler autour de la Terre pendant très longtemps sans dépenser une seule goutte de carburant.
Avec l'aide de telles fusées, des astronautes, des satellites, des stations automatiques interplanétaires sont envoyés en vol.
Sais-tu...
La première vitesse cosmique dépend de la masse de l'astre. Pour Mercure, dont la masse est 20 fois inférieure à celle de la Terre, c'est 3,5 kilomètres par seconde, et pour Jupiter, dont la masse est 318 fois supérieure à la masse de la Terre, c'est presque 42 kilomètres par seconde !
Dans la lutte pour surmonter le "seuil de condensation", les scientifiques aérodynamiques ont dû abandonner l'utilisation d'une buse en expansion. Des souffleries supersoniques d'un type fondamentalement nouveau ont été créées. À l'entrée d'un tel tuyau, un cylindre haute pression est placé, qui en est séparé par une plaque mince - un diaphragme. À la sortie, le tuyau est relié à une chambre à vide, à la suite de quoi un vide poussé est créé dans le tuyau.
Si le diaphragme est cassé, par exemple, par une forte augmentation de la pression dans le cylindre, le flux de gaz se précipitera à travers le tuyau dans l'espace raréfié de la chambre à vide, précédé d'une puissante onde de choc. Par conséquent, ces installations sont appelées souffleries de choc.
Comme pour un tube de type ballon, le temps d'action des souffleries à choc est très court et ne s'élève qu'à quelques millièmes de seconde. Pour effectuer les mesures nécessaires en si peu de temps, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs électroniques complexes à grande vitesse.
L'onde de choc se déplace dans le tuyau à très grande vitesse et sans buse spéciale. Dans les souffleries créées à l'étranger, il était possible d'obtenir des vitesses de flux d'air allant jusqu'à 5200 mètres par seconde à une température du flux lui-même de 20 000 degrés. À des températures aussi élevées, la vitesse du son dans le gaz augmente également, et bien plus encore. Ainsi, malgré la grande vitesse du flux d'air, son excès sur la vitesse du son est négligeable. Le gaz se déplace à une vitesse absolue élevée et à une vitesse faible par rapport au son.
Pour reproduire des vitesses de vol supersoniques élevées, il fallait soit augmenter encore la vitesse du flux d'air, soit y réduire la vitesse du son, c'est-à-dire réduire la température de l'air. Et puis les aérodynamiciens se souviennent à nouveau de la buse en expansion: après tout, elle peut être utilisée pour faire les deux en même temps - elle accélère le flux de gaz et le refroidit en même temps. La buse supersonique en expansion dans ce cas s'est avérée être le pistolet à partir duquel les aérodynamiciens ont fait d'une pierre deux coups. Dans les tubes à choc dotés d'une telle buse, il était possible d'obtenir des vitesses d'écoulement d'air 16 fois supérieures à la vitesse du son.
VITESSE SATELLITES
Il est possible d'augmenter fortement la pression dans le cylindre du tube de choc et ainsi percer le diaphragme. différentes façons. Par exemple, comme ils le font aux États-Unis, où une puissante décharge électrique est utilisée.
Un cylindre à haute pression est placé dans le tuyau d'admission, séparé du reste par un diaphragme. Derrière le ballon se trouve une buse en expansion. Avant le début des tests, la pression dans le cylindre est passée à 35-140 atmosphères, et en chambre à vide, à la sortie du tuyau, a diminué d'un millionième pression atmosphérique. Ensuite, une décharge super puissante d'un arc électrique avec un courant d'un million ! La foudre artificielle dans la soufflerie a fortement augmenté la pression et la température du gaz dans le cylindre, le diaphragme s'est évaporé instantanément et le flux d'air s'est précipité dans la chambre à vide.
En un dixième de seconde, une vitesse de vol d'environ 52 000 kilomètres par heure, soit 14,4 kilomètres par seconde, pourrait être reproduite ! Ainsi, dans les laboratoires, il était possible de surmonter à la fois la première et la seconde vitesses cosmiques.
Depuis ce moment, les souffleries sont devenues un outil fiable non seulement pour l'aviation, mais aussi pour la technologie des fusées. Ils vous permettent de décider toute la ligne questions de la navigation spatiale moderne et future. Avec leur aide, vous pouvez tester des modèles de fusées, de satellites terrestres artificiels et d'engins spatiaux, reproduisant la partie de leur vol qu'ils passent dans l'atmosphère planétaire.
Mais les vitesses atteintes ne devraient être qu'au tout début de l'échelle d'un compteur de vitesse cosmique imaginaire. Leur développement n'est que la première étape vers la création d'une nouvelle branche de la science - l'aérodynamique spatiale, qui a été animée par les besoins de la technologie des fusées en développement rapide. Et il y a déjà de nouveaux succès significatifs dans le développement ultérieur des vitesses cosmiques.
Étant donné que l'air est ionisé dans une certaine mesure lors d'une décharge électrique, on peut essayer d'utiliser des champs électromagnétiques dans le même tube de choc pour accélérer davantage le plasma d'air résultant. Cette possibilité a été réalisée pratiquement dans un autre tube à choc hydromagnétique de petit diamètre conçu aux États-Unis, dans lequel la vitesse de l'onde de choc a atteint 44,7 kilomètres par seconde ! Jusqu'à présent, les concepteurs d'engins spatiaux ne pouvaient que rêver d'une telle vitesse de déplacement.
Il ne fait aucun doute que de nouvelles avancées scientifiques et technologiques ouvriront davantage larges opportunitésà l'aérodynamique du futur. Aujourd'hui encore, les laboratoires d'aérodynamique commencent à utiliser des installations physiques modernes, par exemple des installations à jets de plasma à grande vitesse. Pour reproduire le vol des fusées photoniques dans le milieu raréfié interstellaire et étudier le passage des engins spatiaux à travers les accumulations de gaz interstellaire, il faudra utiliser les acquis de la technologie d'accélération des particules nucléaires.
Et, évidemment, bien avant que les premiers vaisseaux spatiaux ne franchissent les limites, leurs copies miniatures connaîtront plus d'une fois en soufflerie toutes les épreuves d'un long voyage vers les étoiles.
P.S. À quoi d'autre pensent les scientifiques britanniques : cependant, la vitesse cosmique est loin d'être réservée aux laboratoires scientifiques. Alors, disons que si vous êtes intéressé par la création de sites à Saratov - http://galsweb.ru/, alors ici, il sera créé pour vous avec vraiment vitesse spatiale.
Cela a commencé en 1957, lorsque le premier satellite, Spoutnik-1, a été lancé en URSS. Depuis lors, les gens ont réussi à visiter et des sondes spatiales sans pilote ont visité toutes les planètes, à l'exception de. Les satellites en orbite autour de la Terre font désormais partie de nos vies. Grâce à eux, des millions de personnes ont la possibilité de regarder la télévision (voir l'article ""). La figure montre comment une partie du vaisseau spatial revient sur Terre à l'aide d'un parachute.
fusées
L'histoire de l'exploration spatiale commence avec les fusées. Les premières fusées ont été utilisées pour le bombardement pendant la Seconde Guerre mondiale. En 1957, une fusée a été créée qui a envoyé Spoutnik-1 dans l'espace. La majeure partie de la fusée est occupée par des réservoirs de carburant. Seule la partie supérieure de la fusée, appelée charge utile. La fusée Ariane-4 comporte trois sections distinctes avec des réservoirs de carburant. Elles sont appelées étages de fusée. Chaque étage pousse la fusée sur une certaine distance, après quoi, lorsqu'elle est vide, elle se sépare. En conséquence, seule la charge utile reste de la fusée. Le premier étage transporte 226 tonnes de carburant liquide. Le carburant et deux boosters créent l'énorme masse nécessaire au décollage. La deuxième étape se sépare à 135 km d'altitude. Le troisième étage de la fusée est le sien, fonctionnant au liquide et à l'azote. Le carburant brûle ici en 12 minutes environ. En conséquence, il ne reste que la charge utile de la fusée Ariane-4 de l'Agence spatiale européenne.
Dans les années 1950-1960. L'URSS et les États-Unis se sont affrontés dans l'exploration spatiale. Vostok a été le premier vaisseau spatial habité. La fusée Saturn V a transporté des humains sur la Lune pour la première fois.
Missiles des années 1950-/960 :
1. "Satellite"
2. Avant-garde
3. "Junon-1"
4. "Est"
5. "Mercure-Atlant"
6. "Gémeaux-Titan-2"
8. "Saturne-1B"
9. "Saturne-5"
vitesses spatiales
Pour entrer dans l'espace, la fusée doit aller au-delà. Si sa vitesse est insuffisante, il tombera simplement sur la Terre, sous l'action de la force. La vitesse nécessaire pour aller dans l'espace s'appelle première vitesse cosmique. C'est 40 000 km/h. En orbite vaisseau spatial fait le tour de la terre vitesse orbitale. La vitesse orbitale d'un vaisseau dépend de sa distance à la Terre. Lorsqu'un vaisseau spatial vole en orbite, il tombe essentiellement, mais il ne peut pas tomber, car il perd de la hauteur autant que la surface de la Terre descend sous lui, s'arrondissant.
sondes spatiales
Les sondes sont des véhicules spatiaux sans pilote envoyés sur de longues distances. Ils ont visité toutes les planètes sauf Pluton. La sonde peut voler jusqu'à sa destination pendant de nombreuses années. Lorsqu'il vole vers le corps céleste souhaité, il se met en orbite autour de lui et envoie les informations obtenues à la Terre. Miriner-10, la seule sonde qui a visité. "Pioneer-10" est devenu la première sonde spatiale à sortir des limites système solaire. Il atteindra l'étoile la plus proche dans plus d'un million d'années.
Certaines sondes sont conçues pour atterrir à la surface d'une autre planète, ou elles sont équipées d'atterrisseurs qui sont largués sur la planète. Le véhicule de descente peut collecter des échantillons de sol et les livrer sur Terre pour la recherche. En 1966, pour la première fois, un engin spatial, la sonde Luna-9, se pose à la surface de la Lune. Après l'atterrissage, il s'est ouvert comme une fleur et a commencé à filmer.
satellites
Un satellite est un véhicule sans pilote placé en orbite, généralement la Terre. 
Le satellite a une tâche précise - par exemple, surveiller, transmettre une image télévisée, explorer des gisements miniers : il existe même des satellites espions. Le satellite se déplace en orbite à la vitesse orbitale. Sur la photo, vous voyez une photo de l'embouchure de la rivière Humber (Angleterre), prise par Landset depuis l'orbite terrestre. "Landset" peut "considérer des zones sur Terre avec une superficie aussi petite que 1 carré. M.
La station est le même satellite, mais conçue pour le travail des personnes à bord. Un vaisseau spatial avec un équipage et une cargaison peut accoster à la station. Jusqu'à présent, seules trois stations de longue durée ont fonctionné dans l'espace : l'américain Skylab et les russes Salyut et Mir. Skylab est lancé en orbite en 1973. Trois équipages se succèdent à son bord. La station a cessé d'exister en 1979.
Les stations orbitales jouent un rôle énorme dans l'étude de l'effet de l'apesanteur sur le corps humain. Les stations du futur, comme Freedom, que les Américains sont en train de construire avec des contributions de l'Europe, du Japon et du Canada, seront utilisées pour des expériences de très longue durée ou pour production industrielle dans l'espace.
Lorsqu'un astronaute quitte la station ou le vaisseau spatial Cosmos il met scaphandre. L'intérieur de la combinaison spatiale est créé artificiellement, égal à l'atmosphère. Les couches internes de la combinaison sont refroidies par liquide. Des appareils surveillent la pression et la teneur en oxygène à l'intérieur. Le verre du casque est très résistant, il peut résister à l'impact de petites pierres - micrométéorites.
Les technologies modernes et les découvertes amènent l'exploration spatiale à un niveau complètement différent, mais les voyages interstellaires restent un rêve. Mais est-ce si irréaliste et inaccessible ? Que pouvons-nous faire maintenant et à quoi pouvons-nous nous attendre dans un avenir proche ?
En étudiant les données du télescope Kepler, les astronomes ont découvert 54 exoplanètes potentiellement habitables. Ces mondes lointains sont dans la zone habitable, c'est-à-dire. à une certaine distance de l'étoile centrale, ce qui permet de maintenir de l'eau liquide à la surface de la planète.
Cependant, la réponse à la question principale, sommes-nous seuls dans l'Univers, est difficile à obtenir - en raison de l'énorme distance qui sépare le système solaire de nos voisins les plus proches. Par exemple, la planète "prometteuse" Gliese 581g est à 20 années-lumière - assez proche selon les normes cosmiques, mais encore trop loin pour les instruments terrestres.
L'abondance d'exoplanètes dans un rayon de 100 années-lumière ou moins autour de la Terre et l'énorme intérêt scientifique voire civilisationnel qu'elles représentent pour l'humanité nous font porter un nouveau regard sur l'idée jusqu'alors fantasque des vols interstellaires.
Voler vers d'autres étoiles est, bien sûr, une question de technologie. De plus, il existe plusieurs possibilités pour atteindre un objectif aussi lointain, et le choix en faveur de l'une ou l'autre méthode n'a pas encore été fait.
L'humanité a déjà envoyé des véhicules interstellaires dans l'espace : les sondes Pioneer et Voyager. À l'heure actuelle, ils ont quitté le système solaire, mais leur vitesse ne nous permet pas de parler d'une réalisation rapide de l'objectif. Ainsi, Voyager 1, se déplaçant à une vitesse d'environ 17 km / s, même jusqu'à l'étoile la plus proche de nous, Proxima Centauri (4,2 années-lumière), volera pendant une durée incroyablement longue - 17 000 ans.
De toute évidence, avec les moteurs de fusée modernes, nous n'irons pas plus loin que le système solaire : pour transporter 1 kg de fret, même jusqu'à Proxima Centauri, à proximité, des dizaines de milliers de tonnes de carburant sont nécessaires. Dans le même temps, avec l'augmentation de la masse du navire, la quantité de carburant nécessaire augmente et du carburant supplémentaire est nécessaire pour son transport. Cercle vicieux qui met fin aux réservoirs de carburant chimique - la construction d'un engin spatial pesant des milliards de tonnes semble être une entreprise absolument incroyable. Des calculs simples utilisant la formule de Tsiolkovsky démontrent que pour accélérer un vaisseau spatial alimenté par des produits chimiques à environ 10% de la vitesse de la lumière, il faudrait plus de carburant que ce qui est disponible dans l'univers connu.
Réaction fusion thermonucléaire produit de l'énergie par unité de masse, en moyenne, un million de fois plus que procédés chimiques la combustion. C'est pourquoi, dans les années 1970, la NASA a attiré l'attention sur la possibilité d'utiliser des moteurs de fusée thermonucléaires. Le projet du vaisseau spatial sans pilote Daedalus impliquait la création d'un moteur dans lequel de petites pastilles de combustible thermonucléaire seraient introduites dans la chambre de combustion et enflammées par des faisceaux d'électrons. Les produits d'une réaction thermonucléaire s'envolent de la tuyère du moteur et donnent une accélération au navire.
Le vaisseau spatial Daedalus comparé à l'Empire State Building
Daedalus était censé embarquer 50 000 tonnes de pastilles de combustible d'un diamètre de 4 et 2 mm. Les granulés sont constitués d'un noyau contenant du deutérium et du tritium et d'une enveloppe d'hélium-3. Ce dernier ne représente que 10 à 15 % de la masse de la pastille de combustible, mais, en fait, c'est le combustible. L'hélium-3 est abondant sur la Lune et le deutérium est largement utilisé dans l'industrie nucléaire. Le noyau de deutérium sert de détonateur pour déclencher la réaction de fusion et provoque une réaction puissante avec la libération d'un jet de plasma réactif, qui est contrôlé par un puissant champ magnétique. La chambre de combustion principale en molybdène du moteur Daedalus devait peser plus de 218 tonnes, la chambre du deuxième étage - 25 tonnes. Les bobines supraconductrices magnétiques sont également à la hauteur d'un énorme réacteur: le premier pèse 124,7 tonnes et le second - 43,6 tonnes.A titre de comparaison: le poids à sec de la navette est inférieur à 100 tonnes.
Le vol de Daedalus était prévu en deux étapes : le moteur du premier étage devait fonctionner pendant plus de 2 ans et brûler 16 millions de pastilles de combustible. Après la séparation du premier étage, le moteur du deuxième étage a fonctionné pendant près de deux ans. Ainsi, en 3,81 années d'accélération continue, Dédale aurait atteint une vitesse maximale de 12,2 % de la vitesse de la lumière. La distance jusqu'à l'étoile de Barnard (5,96 années-lumière) sera surmontée par un tel vaisseau en 50 ans et pourra, en survolant un système stellaire lointain, transmettre les résultats de ses observations par radio à la Terre. Ainsi, l'ensemble de la mission prendra environ 56 ans.
Malgré les grandes difficultés à assurer la fiabilité de nombreux systèmes de Daedalus et son coût énorme, ce projet est mis en œuvre au niveau technologique moderne. D'ailleurs, en 2009, une équipe de passionnés a relancé les travaux sur le projet d'un navire thermonucléaire. Actuellement, le projet Icarus comprend 20 sujets scientifiques sur le développement théorique de systèmes et de matériaux pour un vaisseau spatial interstellaire.
Ainsi, des vols interstellaires sans pilote jusqu'à 10 années-lumière sont déjà possibles aujourd'hui, ce qui prendra environ 100 ans de vol plus le temps nécessaire au signal radio pour revenir sur Terre. Dans ce rayon se trouvent systèmes stellaires Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 et 248, CN Leo, WISE 1541-2250. Comme vous pouvez le voir, il y a suffisamment d'objets près de la Terre à étudier à l'aide de missions sans pilote. Mais que se passerait-il si les robots trouvaient quelque chose de vraiment inhabituel et unique, comme une biosphère complexe ? Une expédition impliquant des humains pourra-t-elle se rendre sur des planètes lointaines ?
Vol d'une vie
Si nous pouvons commencer à construire un navire sans pilote aujourd'hui, alors avec un navire habité, la situation est plus compliquée. Tout d'abord, la question du temps de vol est aiguë. Prenons la même étoile de Barnard. Les cosmonautes devront être formés pour un vol habité depuis l'école, car même si le lancement depuis la Terre a lieu le jour de leur 20e anniversaire, le navire atteindra l'objectif du vol d'ici le 70e anniversaire ou même le 100e anniversaire (en tenant compte du besoin de freinage, qui n'est pas nécessaire dans un vol sans pilote). La sélection d'un équipage à un jeune âge est lourde d'incompatibilité psychologique et conflits interpersonnels, et l'âge de 100 ans ne donne pas l'espoir d'un travail fructueux à la surface de la planète et d'un retour à la maison.
Cependant, est-il judicieux de revenir? De nombreuses études de la NASA aboutissent à une conclusion décevante : un long séjour en apesanteur détruira de manière irréversible la santé des astronautes. Par exemple, les travaux du professeur de biologie Robert Fitts avec les astronautes de l'ISS montrent que même malgré des exercices physiques actifs à bord du vaisseau spatial, après une mission de trois ans sur Mars, les gros muscles, comme les mollets, deviendront 50 % plus faibles. De même, la densité minérale osseuse diminue également. En conséquence, la capacité de travail et de survie dans des situations extrêmes diminue considérablement et la période d'adaptation à la gravité normale sera d'au moins un an. Voler en apesanteur pendant des décennies remettra en question la vie même des astronautes. Peut-être que le corps humain pourra récupérer, par exemple, en train de freiner avec une gravité progressivement croissante. Cependant, le risque de décès est encore trop élevé et nécessite une solution radicale.
Stanford Tor est une structure colossale avec des villes entières à l'intérieur d'un cercle tournant.
Malheureusement, il n'est pas si facile de résoudre le problème de l'apesanteur sur un vaisseau spatial interstellaire. La possibilité qui s'offre à nous de créer une gravité artificielle en faisant tourner le module habitable présente un certain nombre de difficultés. Pour créer la gravité terrestre, même une roue de 200 m de diamètre devra tourner à une vitesse de 3 tours par minute. Avec une rotation aussi rapide, la force de Cariolis va créer des charges totalement insupportables pour l'appareil vestibulaire humain, provoquant des nausées et des accès aigus de mal de mer. La seule solution à ce problème est le Stanford Tor, développé par des scientifiques de l'Université de Stanford en 1975. Il s'agit d'un immense anneau d'un diamètre de 1,8 km, dans lequel 10 000 cosmonautes pourraient vivre. En raison de sa taille, il offre une gravité de 0,9 à 1,0 g et une vie assez confortable pour les personnes. Cependant, même à des vitesses de rotation inférieures à un tour par minute, les personnes ressentiront toujours un inconfort léger mais perceptible. De plus, si un tel compartiment de vie gigantesque est construit, même de petits changements dans la répartition du poids du tore affecteront la vitesse de rotation et provoqueront des vibrations de toute la structure.
Le problème des rayonnements reste complexe. Même près de la Terre (à bord de l'ISS), les astronautes ne passent pas plus de six mois en raison du danger d'exposition aux radiations. Le vaisseau interplanétaire devra être équipé d'une protection lourde, mais la question de l'effet des radiations sur le corps humain demeure. En particulier, sur le risque de maladies oncologiques, dont le développement en apesanteur n'est pratiquement pas étudié. Plus tôt cette année, le scientifique Krasimir Ivanov du Centre aérospatial allemand de Cologne a publié les résultats recherche intéressante comportement des cellules de mélanome (la forme la plus dangereuse de cancer de la peau) en apesanteur. Par rapport aux cellules cancéreuses cultivées sous gravité normale, les cellules qui ont passé 6 et 24 heures en apesanteur sont moins susceptibles de métastaser. Cela semble être une bonne nouvelle, mais seulement à première vue. Le fait est qu'un tel cancer "spatial" peut rester inactif pendant des décennies et se propager de manière inattendue à grande échelle si le système immunitaire est perturbé. De plus, l'étude montre clairement que nous savons encore peu de choses sur la réaction corps humain pour un long séjour dans l'espace. Aujourd'hui, les astronautes, des gens forts et en bonne santé, y passent trop peu de temps pour transférer leur expérience sur un long vol interstellaire.
Dans tous les cas, un navire pour 10 000 personnes est une entreprise douteuse. Pour créer un écosystème fiable pour un si grand nombre de personnes, vous avez besoin d'un grand nombre de plantes, 60 000 poulets, 30 000 lapins et un troupeau de bovins. Seul cela peut fournir un régime au niveau de 2400 calories par jour. Cependant, toutes les expériences visant à créer de tels écosystèmes fermés se soldent invariablement par des échecs. Ainsi, au cours de la plus grande expérience "Biosphere-2" de Space Biosphere Ventures, un réseau de bâtiments hermétiques a été construit avec une superficie totale 1,5 hectares avec 3 mille espèces de plantes et d'animaux. L'ensemble de l'écosystème était censé devenir une petite "planète" autonome dans laquelle vivaient 8 personnes. L'expérience a duré 2 ans, mais après quelques semaines de sérieux problèmes ont commencé : les micro-organismes et les insectes ont commencé à se multiplier de manière incontrôlable, consommant de l'oxygène et des plantes en trop grande quantité, il s'est également avéré que sans vent, les plantes devenaient trop fragiles. À la suite d'une catastrophe environnementale locale, les gens ont commencé à perdre du poids, la quantité d'oxygène est passée de 21% à 15% et les scientifiques ont dû violer les conditions de l'expérience et fournir de l'oxygène et de la nourriture à huit «cosmonautes».
Ainsi, la création d'écosystèmes complexes semble être une manière erronée et dangereuse de fournir de l'oxygène et de la nutrition à l'équipage d'un vaisseau spatial interstellaire. La résolution de ce problème nécessitera des organismes spécialement conçus avec des gènes modifiés qui peuvent se nourrir de lumière, de déchets et de substances simples. Par exemple, les grandes usines modernes de production d'algues alimentaires chlorella peuvent produire jusqu'à 40 tonnes de suspension par jour. Un bioréacteur complètement autonome de plusieurs tonnes peut produire jusqu'à 300 litres de suspension de chlorella par jour, ce qui est suffisant pour nourrir un équipage de plusieurs dizaines de personnes. La chlorella génétiquement modifiée pourrait non seulement répondre aux besoins en nutriments de l'équipage, mais aussi recycler les déchets, dont le dioxyde de carbone. Aujourd'hui, le processus de génie génétique des microalgues est devenu monnaie courante et de nombreuses conceptions ont été développées pour le traitement des eaux usées, la production de biocarburants, etc.
Rêve gelé
Presque tous les problèmes ci-dessus du vol interstellaire habité pourraient être résolus par une technologie très prometteuse - l'animation suspendue, ou comme on l'appelle aussi la cryostase. L'anabiose est un ralentissement des processus de la vie humaine au moins plusieurs fois. S'il est possible de plonger une personne dans une telle léthargie artificielle, qui ralentit le métabolisme de 10 fois, alors dans un vol de 100 ans, elle ne vieillira dans son sommeil que de 10 ans. Cela facilite la résolution des problèmes de nutrition, d'approvisionnement en oxygène, de troubles mentaux, de destruction du corps à la suite de l'apesanteur. De plus, il est plus facile de protéger un compartiment avec des chambres d'animation suspendues des micrométéorites et des radiations qu'une grande zone habitable.
Malheureusement, ralentir les processus de la vie humaine est une tâche extrêmement difficile. Mais dans la nature, il existe des organismes qui peuvent hiberner et augmenter leur espérance de vie des centaines de fois. Par exemple, un petit lézard appelé la salamandre sibérienne est capable d'hiberner dans les moments difficiles et de rester en vie pendant des décennies, même lorsqu'il est congelé dans un bloc de glace à une température de moins 35 à 40 ° C. Il y a des cas où les salamandres ont hiberné pendant environ 100 ans et, comme si de rien n'était, ont dégelé et se sont enfuies des chercheurs surpris. Dans le même temps, l'espérance de vie "continue" habituelle d'un lézard ne dépasse pas 13 ans. L'étonnante capacité de la salamandre s'explique par le fait que son foie synthétise une grande quantité de glycérol, près de 40 % de son poids corporel, qui protège les cellules des basses températures.
Le principal obstacle à l'immersion d'une personne dans la cryostase est l'eau, qui constitue 70 % de notre corps. Lorsqu'il gèle, il se transforme en cristaux de glace, augmentant de volume de 10%, à cause desquels la membrane cellulaire se brise. De plus, à mesure qu'elle gèle, les substances dissoutes à l'intérieur de la cellule migrent dans l'eau restante, perturbant les processus d'échange d'ions intracellulaires, ainsi que l'organisation des protéines et d'autres structures intercellulaires. En général, la destruction des cellules lors de la congélation rend impossible le retour à la vie d'une personne.
Cependant, il existe un moyen prometteur de résoudre ce problème - les hydrates de clathrate. Ils ont été découverts en 1810, lorsque le scientifique britannique Sir Humphry Davy a injecté du chlore sous haute pression dans l'eau et a assisté à la formation de structures solides. Il s'agissait d'hydrates de clathrate - l'une des formes de glace d'eau, dans laquelle le gaz étranger est inclus. Contrairement aux cristaux de glace, les réseaux de clathrate sont moins durs, n'ont pas d'arêtes vives, mais ont des cavités dans lesquelles les substances intracellulaires peuvent «se cacher». La technologie de l'animation suspendue au clathrate serait simple : un gaz inerte, comme le xénon ou l'argon, une température juste en dessous de zéro, et le métabolisme cellulaire commence à ralentir progressivement jusqu'à ce qu'une personne tombe en cryostase. Malheureusement, la formation d'hydrates de clathrate nécessite haute pression(environ 8 atmosphères) et une très forte concentration de gaz dissous dans l'eau. Comment créer de telles conditions dans un organisme vivant est encore inconnu, bien qu'il y ait quelques succès dans ce domaine. Ainsi, les clathrates sont capables de protéger le tissu musculaire cardiaque de la destruction des mitochondries, même à des températures cryogéniques (inférieures à 100 degrés Celsius), ainsi que de prévenir les dommages aux membranes cellulaires. Les expériences sur l'anabiose du clathrate chez l'homme ne sont pas encore discutées, car la demande commerciale pour les technologies de cryostase est faible et la recherche sur ce sujet est principalement menée petites entreprises offrant des services pour congeler les corps des morts.
Vol sur hydrogène
En 1960, le physicien Robert Bassard a proposé le concept original d'un statoréacteur à fusion qui résout de nombreux problèmes de voyage interstellaire. L'essentiel est d'utiliser l'hydrogène et la poussière interstellaire présents dans l'espace. Un vaisseau spatial équipé d'un tel moteur accélère d'abord sur son propre carburant, puis déploie un énorme entonnoir d'un champ magnétique, de milliers de kilomètres de diamètre, qui capte l'hydrogène de l'espace. Cet hydrogène est utilisé comme source inépuisable de carburant pour un moteur-fusée à fusion.
L'utilisation du moteur Bussard promet d'énormes avantages. Tout d'abord, grâce au carburant "gratuit", il est possible de se déplacer avec une accélération constante de 1 g, ce qui signifie que tous les problèmes liés à l'apesanteur disparaissent. De plus, le moteur vous permet d'accélérer à une vitesse énorme - 50% de la vitesse de la lumière et même plus. Théoriquement, se déplaçant avec une accélération de 1 g, un navire équipé d'un moteur Bussard peut parcourir une distance de 10 années-lumière en environ 12 années terrestres, et pour l'équipage, en raison d'effets relativistes, seuls 5 ans de temps de navire se seraient écoulés.
Malheureusement, il existe un certain nombre de Problèmes sérieux qui ne peuvent pas être résolus au niveau actuel de la technologie. Tout d'abord, il faut créer un piège à hydrogène gigantesque et fiable qui génère des champs magnétiques gigantesques. En même temps, il doit fournir pertes minimales et un transport efficace de l'hydrogène vers un réacteur de fusion. Le processus même de la réaction thermonucléaire de transformation de quatre atomes d'hydrogène en un atome d'hélium, proposé par Bassard, soulève de nombreuses questions. Le fait est que cette réaction la plus simple est difficile à mettre en œuvre dans un réacteur à passage unique, car elle se déroule trop lentement et, en principe, n'est possible qu'à l'intérieur des étoiles.
Cependant, les progrès dans l'étude de la fusion thermonucléaire permettent d'espérer que le problème pourra être résolu, par exemple en utilisant des isotopes "exotiques" et de l'antimatière comme catalyseur de réaction.
Jusqu'à présent, les recherches sur le moteur Bussard se situent exclusivement sur le plan théorique. Des calculs basés sur des technologies réelles sont nécessaires. Tout d'abord, il faut développer un moteur capable de générer suffisamment d'énergie pour alimenter un piège magnétique et entretenir une réaction thermonucléaire, produire de l'antimatière et vaincre la résistance du milieu interstellaire, ce qui ralentira l'énorme "voile" électromagnétique.
L'antimatière à la rescousse
Cela peut sembler étrange, mais aujourd'hui, l'humanité est plus proche de la création d'un moteur antimatière que de l'intuitif et simple à première vue du statoréacteur de Bussard.
La sonde, développée par Hbar Technologies, aura une fine voile en fibre de carbone recouverte d'uranium 238. En s'écrasant dans la voile, l'antihydrogène s'annihilera et créera une poussée de jet.
À la suite de l'annihilation de l'hydrogène et de l'antihydrogène, un puissant flux de photons se forme, dont la vitesse d'échappement atteint un maximum pour un moteur-fusée, c'est-à-dire la vitesse de la lumière. C'est un indicateur idéal qui vous permet d'atteindre des vitesses proches de la lumière très élevées d'un vaisseau spatial avec un moteur à photons. Malheureusement, il est très difficile d'utiliser l'antimatière comme carburant de fusée, car lors de l'annihilation, des éclairs du rayonnement gamma le plus puissant se produisent, ce qui tuera les astronautes. De plus, il n'existe pas encore de technologies de stockage un grand nombre l'antimatière, et le fait même de l'accumulation de tonnes d'antimatière, même dans l'espace loin de la Terre, est une menace sérieuse, puisque l'annihilation d'un seul kilogramme d'antimatière équivaut à une explosion nucléaire d'une capacité de 43 mégatonnes (une explosion d'une telle force peut transformer un tiers du territoire des États-Unis en désert). Le coût de l'antimatière est un autre facteur qui complique le vol interstellaire à photons. Les technologies modernes de production d'antimatière permettent de produire un gramme d'antihydrogène à un coût de dizaines de billions de dollars.
Cependant, de grands projets de recherche sur l'antimatière portent leurs fruits. À l'heure actuelle, des installations spéciales de stockage des positrons ont été créées, des «bouteilles magnétiques», qui sont des conteneurs refroidis par de l'hélium liquide avec des parois constituées de champs magnétiques. En juin de cette année, les scientifiques du CERN ont réussi à préserver les atomes d'antihydrogène pendant 2 000 secondes. Le plus grand dépôt d'antimatière au monde est en cours de construction à l'Université de Californie (États-Unis), qui pourra accumuler plus d'un billion de positrons. L'un des objectifs des scientifiques de l'Université de Californie est de créer des conteneurs portables pour l'antimatière pouvant être utilisés à des fins scientifiques loin des grands accélérateurs. Ce projet est soutenu par le Pentagone, qui s'intéresse aux applications militaires de l'antimatière, il est donc peu probable que le plus grand réseau de bouteilles magnétiques au monde soit sous-financé.
Les accélérateurs modernes seront capables de produire un gramme d'antihydrogène en quelques centaines d'années. C'est très long, donc la seule issue est de développer nouvelle technologie production d'antimatière ou unir les efforts de tous les pays de notre planète. Mais même dans ce cas, technologies modernes il n'y a rien à rêver à la production de dizaines de tonnes d'antimatière pour le vol habité interstellaire.
Cependant, tout n'est pas si triste. Les spécialistes de la NASA ont développé plusieurs modèles de vaisseaux spatiaux qui pourraient aller dans l'espace lointain avec un seul microgramme d'antimatière. La NASA estime qu'un équipement amélioré permettra de produire des antiprotons à un coût d'environ 5 milliards de dollars par gramme.
La société américaine Hbar Technologies, avec le soutien de la NASA, développe le concept de sondes sans pilote pilotées par un moteur antihydrogène. Le premier objectif de ce projet est de créer un vaisseau spatial sans pilote qui pourrait voler jusqu'à la ceinture de Kuiper à la périphérie du système solaire en moins de 10 ans. Aujourd'hui, il est impossible de voler vers de tels points éloignés dans 5 à 7 ans, en particulier, la sonde NASA New Horizons survolera la ceinture de Kuiper 15 ans après son lancement.
Une sonde qui parcourt une distance de 250 AU dans 10 ans, il sera très petit, avec une charge utile de seulement 10 mg, mais il lui faudra aussi un peu d'antihydrogène - 30 mg. Le Tevatron produira cette quantité dans quelques décennies, et les scientifiques pourraient tester le concept d'un nouveau moteur lors d'une véritable mission spatiale.
Des calculs préliminaires montrent également qu'une petite sonde peut être envoyée à Alpha Centauri de la même manière. Sur un gramme d'antihydrogène, il s'envolera vers une étoile lointaine dans 40 ans.
Il peut sembler que tout ce qui précède est de la fiction et n'a rien à voir avec le futur proche. Heureusement, ce n'est pas le cas. Alors que l'attention du public est rivée sur les crises mondiales, les échecs des pop stars et d'autres événements actuels, les initiatives qui font époque restent dans l'ombre. L'agence spatiale de la NASA a lancé le projet grandiose 100 Year Starship, qui implique la création progressive et à long terme de scientifiques et fondement technologique pour les vols interplanétaires et interstellaires. Ce programme est unique dans l'histoire de l'humanité et devrait attirer des scientifiques, des ingénieurs et des passionnés d'autres professions du monde entier. Du 30 septembre au 2 octobre 2011, un symposium se tiendra à Orlando, en Floride, pour discuter technologies diverses vols spatiaux. Sur la base des résultats de tels événements, les spécialistes de la NASA élaboreront un plan d'affaires pour aider certaines industries et entreprises qui développent des technologies qui ne sont pas encore disponibles, mais nécessaires pour le futur vol interstellaire. Si le programme ambitieux de la NASA réussit, d'ici 100 ans, l'humanité pourra construire un vaisseau spatial interstellaire, et nous nous déplacerons dans le système solaire avec la même facilité que nous volons aujourd'hui d'un continent à l'autre.
Notre lecteur Nikita Ageev demande : quel est le principal problème des vols interstellaires ? La réponse, comme , nécessitera un article volumineux, bien que la question puisse être répondue avec un seul caractère : c .
La vitesse de la lumière dans le vide, c, est d'environ 300 000 kilomètres par seconde et ne peut être dépassée. Par conséquent, il est impossible d'atteindre les étoiles en moins de quelques années (la lumière met 4,243 ans pour atteindre Proxima Centauri, donc le vaisseau spatial ne peut pas arriver encore plus vite). Si l'on ajoute le temps d'accélération et de décélération avec une accélération plus ou moins acceptable pour une personne, on obtient alors une dizaine d'années jusqu'à l'étoile la plus proche.
Quelles sont les conditions pour voler ?
Et cette période est déjà un obstacle important en soi, même si l'on ignore la question "comment accélérer à une vitesse proche de la vitesse de la lumière". Désormais, aucun vaisseau spatial ne permettrait à l'équipage de vivre de manière autonome dans l'espace pendant si longtemps - les astronautes sont constamment ravitaillés en provenance de la Terre. Habituellement, une conversation sur les problèmes des voyages interstellaires commence par des questions plus fondamentales, mais nous commencerons par des problèmes purement appliqués.
Même un demi-siècle après le vol de Gagarine, les ingénieurs n'ont pas pu créer une machine à laver et une douche assez pratique pour les engins spatiaux, et les toilettes conçues pour l'apesanteur tombent en panne sur l'ISS avec une régularité enviable. Un vol vers au moins Mars (22 minutes-lumière au lieu de 4 années-lumière) pose déjà une tâche non négligeable aux plombiers concepteurs : donc voyager vers les étoiles nécessitera au moins d'inventer une toilette spatiale avec une garantie de vingt ans et le même Machine à laver.
L'eau pour se laver, se laver et boire devra également être emportée avec soi ou réutilisée. En plus de l'air et de la nourriture, ils doivent être stockés ou cultivés à bord. Des expériences visant à créer un écosystème fermé sur Terre ont déjà été menées, mais leurs conditions sont encore très différentes de celles de l'espace, du moins en présence de gravité. L'homme sait transformer le contenu d'un pot de chambre en pur boire de l'eau, mais dans ce cas, il faut pouvoir le faire en apesanteur, avec une fiabilité absolue et sans un camion de consommables : transporter un camion de cartouches filtrantes vers les étoiles coûte trop cher.
Laver les chaussettes et se protéger contre les infections intestinales peuvent sembler des restrictions trop banales et "non physiques" sur les vols interstellaires - mais tout voyageur expérimenté confirmera que de "petites choses" comme des chaussures inconfortables ou des maux d'estomac dus à des aliments inconnus lors d'une expédition autonome peuvent se transformer en une menace pour la vie.
La solution de problèmes quotidiens, même élémentaires, nécessite la même base technologique sérieuse que le développement de solutions fondamentalement nouvelles. moteurs spatiaux. Si sur Terre un joint usé dans une cuvette de toilettes peut être acheté au magasin le plus proche pour deux roubles, alors déjà sur un vaisseau spatial martien, il est nécessaire de fournir soit une réserve tous pièces similaires ou une imprimante tridimensionnelle pour la production de pièces de rechange à partir de matières premières plastiques universelles.
Dans l'US Navy en 2013 pour de bon engagé dans l'impression 3D après avoir évalué le temps et le coût de réparation des équipements militaires en utilisant les méthodes traditionnelles sur le terrain. L'armée a estimé qu'il était plus facile d'imprimer un joint rare pour un assemblage d'hélicoptère qui avait été interrompu il y a dix ans que de commander une pièce dans un entrepôt sur un autre continent.
L'un des associés les plus proches de Korolev, Boris Chertok, a écrit dans ses mémoires Rockets and People qu'à un moment donné, le programme spatial soviétique a été confronté à une pénurie de contacts de prise. Des connecteurs fiables pour les câbles multiconducteurs ont dû être développés séparément.
En plus des pièces de rechange pour l'équipement, la nourriture, l'eau et l'air, les astronautes auront besoin d'énergie. L'énergie sera nécessaire au moteur et à l'équipement embarqué, de sorte que le problème d'une source puissante et fiable devra être résolu séparément. Panneaux solaires ne conviennent pas, ne serait-ce qu'en raison de la distance des luminaires en vol, les générateurs de radio-isotopes (ils alimentent les Voyagers et New Horizons) ne fournissent pas la puissance requise pour un gros vaisseau spatial habité, et ils n'ont toujours pas appris à fabriquer des réacteurs nucléaires à part entière pour l'espace.
Le programme soviétique de satellites à propulsion nucléaire a été entaché d'un scandale international à la suite de la chute de Kosmos-954 au Canada, ainsi que d'une série d'échecs aux conséquences moins dramatiques ; des travaux similaires aux États-Unis ont été réduits encore plus tôt. Maintenant, Rosatom et Roskosmos ont l'intention de créer une centrale nucléaire spatiale, mais ce sont toujours des installations pour des vols courts, et non un voyage à long terme vers un autre système stellaire.
Peut-être qu'au lieu d'un réacteur nucléaire, des tokamaks seront utilisés dans les futurs navires interstellaires. À propos de la difficulté de déterminer au moins correctement les paramètres d'un plasma thermonucléaire, à l'Institut de physique et de technologie de Moscou cet été. Soit dit en passant, le projet ITER sur Terre progresse avec succès : même ceux qui sont entrés en première année aujourd'hui ont toutes les chances de rejoindre les travaux sur le premier projet expérimental réacteur thermonucléaire avec un bilan énergétique positif.
Quoi voler?
Les moteurs de fusée ordinaires ne conviennent pas à l'accélération et à la décélération d'un vaisseau spatial interstellaire. Ceux qui connaissent le cours de mécanique, qui est enseigné à l'Institut de physique et de technologie de Moscou au premier semestre, peuvent calculer indépendamment la quantité de carburant dont une fusée aura besoin pour atteindre au moins cent mille kilomètres par seconde. Pour ceux qui ne connaissent pas encore l'équation de Tsiolkovsky, nous annoncerons immédiatement le résultat - la masse des réservoirs de carburant est nettement supérieure à la masse du système solaire.
Il est possible de réduire l'alimentation en carburant en augmentant la vitesse à laquelle le moteur éjecte le fluide de travail, gaz, plasma ou autre, jusqu'au faisceau particules élémentaires. Actuellement, les propulseurs à plasma et ioniques sont activement utilisés pour les vols de stations interplanétaires automatiques dans le système solaire ou pour la correction de l'orbite des satellites géostationnaires, mais ils présentent un certain nombre d'autres inconvénients. En particulier, tous ces moteurs donnent trop peu de poussée, jusqu'à présent ils ne peuvent pas donner au navire une accélération de plusieurs mètres par seconde au carré.
Le vice-recteur du MIPT, Oleg Gorshkov, est l'un des experts reconnus dans le domaine des moteurs à plasma. Les moteurs de la série SPD sont produits au Fakel Design Bureau, ce sont des produits en série pour corriger l'orbite des satellites de communication.
Dans les années 1950, un projet de moteur était en cours de développement qui utiliserait l'élan explosion nucléaire(projet Orion), mais c'est loin d'être clé en main pour les vols interstellaires. Encore moins développée est la conception du moteur, qui utilise l'effet magnétohydrodynamique, c'est-à-dire qu'il accélère en raison de l'interaction avec le plasma interstellaire. Théoriquement, le vaisseau spatial pourrait "aspirer" le plasma et le rejeter avec la création d'une poussée de jet, mais il y a un autre problème.
Comment survivre?
Le plasma interstellaire est principalement constitué de protons et de noyaux d'hélium, si l'on considère les particules lourdes. Lorsqu'elles se déplacent à des vitesses de l'ordre de centaines de milliers de kilomètres par seconde, toutes ces particules acquièrent de l'énergie en mégaélectronvolts ou même en dizaines de mégaélectronvolts - la même quantité que les produits des réactions nucléaires. La densité du milieu interstellaire est d'environ cent mille ions par mètre cube, ce qui signifie qu'en une seconde mètre carré la peau du navire recevra environ 10 13 protons avec des énergies de plusieurs dizaines de MeV.
Un électronvolt, eV,― c'est l'énergie qu'un électron acquiert en volant d'une électrode à l'autre avec une différence de potentiel d'un volt. Les quanta de lumière ont une telle énergie, et les quanta ultraviolets avec une énergie plus élevée sont déjà capables d'endommager les molécules d'ADN. Des rayonnements ou des particules d'énergies en mégaélectronvolts accompagnent les réactions nucléaires et, de plus, sont eux-mêmes capables de les provoquer.
Une telle irradiation correspond à une énergie absorbée (en supposant que toute l'énergie est absorbée par la peau) de plusieurs dizaines de joules. De plus, cette énergie ne viendra pas seulement sous forme de chaleur, mais pourra être partiellement dépensée pour initier des réactions nucléaires dans le matériau du navire avec formation d'isotopes à vie courte : en d'autres termes, la peau deviendra radioactive.
Une partie des protons incidents et des noyaux d'hélium peut être déviée sur le côté par un champ magnétique, et une coque complexe de plusieurs couches peut être protégée du rayonnement induit et du rayonnement secondaire, mais ces problèmes n'ont pas encore été résolus. De plus, les difficultés fondamentales de la forme «quel matériau sera le moins détruit par irradiation» au stade de l'entretien du navire en vol se transformeront en problèmes particuliers - «comment dévisser quatre boulons par 25 dans un compartiment avec un fond de cinquante millisieverts par heure».
Rappelons que lors de la dernière réparation du télescope Hubble, les astronautes n'ont d'abord pas réussi à dévisser les quatre boulons qui fixaient l'une des caméras. Après avoir conféré avec la Terre, ils ont remplacé la clé dynamométrique par une clé ordinaire et ont appliqué la force brute. Les boulons ont commencé à bouger, la caméra a été remplacée avec succès. Si le boulon coincé avait été arraché en même temps, la deuxième expédition aurait coûté un demi-milliard de dollars américains. Ou cela ne serait pas arrivé du tout.
Existe-t-il des solutions de contournement ?
Dans la science-fiction (souvent plus fantastique que scientifique), le voyage interstellaire s'effectue à travers des "tunnels subspatiaux". Formellement, les équations d'Einstein, qui décrivent la géométrie de l'espace-temps en fonction de la masse et de l'énergie distribuées dans cet espace-temps, permettent quelque chose de similaire - seuls les coûts énergétiques estimés sont encore plus déprimants que les estimations de la quantité de carburant de fusée pour un vol vers Proxima Centauri. Non seulement il faut beaucoup d'énergie, mais la densité d'énergie doit également être négative.
La question de savoir s'il est possible de créer un "trou de ver" stable, grand et énergétiquement possible est liée à des questions fondamentales sur la structure de l'Univers dans son ensemble. L'un des problèmes physiques non résolus est le manque de gravité dans le soi-disant modèle standard- théorie décrivant le comportement des particules élémentaires et trois des quatre interactions physiques fondamentales. La grande majorité des physiciens sont plutôt sceptiques quant à la place des "sauts interstellaires à travers l'hyperespace" dans la théorie quantique de la gravité, mais, à proprement parler, personne n'interdit de chercher une solution de contournement pour les vols vers les étoiles.