3.1 Пять ступеней. Многоступенчатый подход/результаты

Хартман (Hartman) [35] в ранней версии этого доклада, рассчитывал время, которое ограничивает 5-и ступенчатую ракету с долей полезной нагрузки 10^-5 и долей мертвой массы0.1. Эти ранние материалы (19 августа 1994 г.) были распространены как препринт на конференции "Автоматический межзвездный полет: готовы ли мы?" (Practical Robotic Interstellar Flight: Are We Ready?, 29 Aug-1 Sep 1994, New York University, New York City, and at ConAdian: The 52nd World Science Fiction Convention, 1 Sep-5 Sep 1994, Winnipeg, Manitoba ). Там я неочевидно предположил, что корабль, о котором идет речь, должен достичь Альфы Центавры "приблизительно за 6 лет".

Как прокомментировал Хартман, "самое низкое ускорение, которое позволит иметь конечную скорость 0.64 от света, если конечная цель - Альфа Центавра, (предполагая расстояние в 4.1световых года) должна быть приблизительно 0.0485 g. Для этого потребуется постоянное ускорение в течении всего путешествия и все это займет 12.81 года (12 лет 294 дня). Любое меньшее ускорение возможно только на большем расстоянии и потребует больше времени, если вы хотите достигнуть этой же скорости. С ускорением в земную силу тяжести 1g судно должно достичь 0.64 от света в течении 0.62 года (0.622) преодолев при этом дистанцию почти в две десятых светового года (0.199). Затем бы судно летело по инерции оставшийся путь в 3.9световых года (3.901) в итоге потратив на весь полет 6.7 лет (6.717)."

Он правильно замечает, что небольшая прочность конструкции потребовала бы низкого ускорения в связи с использованием водородного льда. "Выдержит ли конструкция зонда даже1/20g? Если нет, конечная скорость будет ниже." Различные методы армирования, что здесь предлагались, для водородного льда не смогут обеспечить кораблю ускорение в 1g, но практически нет сомнений, что ускорение 0.0485g допустимо. Ускорение свободного падения =47.5 см/сек².

Далее Хартман анализирует аспекты моего сценария, который не был детально расписан в более ранней работе. Как он предположил, "все пять ступеней должны достичь Альф Центавры за разумный период времени. Пятая ступень, если вы используете 0.0485g, должна достичь своей цели в течении 12.81 года (ускоряется все время на всей дистанции в 4.1 св. лет). Четвертая достигнет цели за 13.19 лет (ускорение 4/5 времени, на дистанции 2.6 св. лет еще летит по инерции 1.5 световых лет). Третья ступень долетит за 14.51 года (разгон 3/5 на дистанции 1.48 световых лет, и по инерции еще 2.62 св. лет). Вторая ступень долетит до цели за 18.6 лет (работа ее двигателей займет 2/5 этого времени. Полет с ускорением 0.65, и по инерции еще преодолеет 3.45 световых лет). В конце концов первая ступень потребуется 33.3года (ускорение 1/5 от всего времени, дистанция разгона 0.165, полет по инерции 3.935 св. лет).

Если можно получить большее ускорение, то это время уменьшится, и сроки полета ступеней будет колебаться от 6.72 до 32 лет. Если каждая ступень несет собственный комплект приборов, то помимо того, что зонд на пятой ступени должен получить огромное количество сведений, эти данные будут пополнены данными с остальных четырех ступеней. Когда пятая ступень пронесется мимо звезды к которой летела со скоростью почти в две трети скорости света, она сможет только бросить беглый взгляд на свою цель. Следующие ступени могли бы сделать свой взгляд более длинным. И все же только первая и возможно вторая ступени могли бы выиграть от получения предварительной информации с пятой ступени."

Далее следуют данные, вычисленные Хартманом по срокам прибытия полезной нагрузки и всех остальных четырех ступеней со своим набором приборов. Эти цифры не предполагают никакого торможения у цели. На конференции было достигнуто согласие, что полезная нагрузка такого зонда должна быть эквивалентна массе космического телескопа Хаббл чтобы увидеть планету-цель с приемлемым качеством и поддерживать оптическую связь с Землей.

Ступень	Скорость подлета	Время подлета	Возвращение сигнала
5	0.640 c	12 лет + 295 дней	16 лет + 331 дней
4	0.512 c	13 лет + 68 дней	17 лет + 105 дней
3	0.384 c	14 лет + 185 дней	18 лет + 222 дня
2	0.256 c	18 лет + 219 дней	22 года + 256 дней
1	0.128 c	33 года + 111 дней	37 года + 148 дней