Deep Space Flight and Communications: Exploiting the Sun as a Gravitational Lens

اکثریت کتاب‌هایی که به چشم‌انداز پرواز بین ستاره‌ای می‌پردازند، به مشکل سیستم‌های پیشرانه‌ای می‌پردازند که برای فرستادن یک کشتی در مسیر بین ستاره‌ای مورد نیاز هستند. کتاب پیشنهادی به دو جنبه دیگر، به همان اندازه مهم از چنین مأموریت‌های فضایی می‌پردازد، و هر کدام نیمی از این کتاب دو قسمتی را تشکیل می‌دهند.

بخش 1 به روش‌های انجام آن می‌پردازد. امکان بهره برداری از اثر تمرکز خورشید به عنوان یک عدسی گرانشی برای مأموریت های علمی تا فواصل 550 واحد نجومی و فراتر از آن در فضای بین ستاره ای. نویسنده مکانیسم خورشید را به عنوان یک عدسی گرانشی، تحقیقات علمی که ممکن است در طول مسیر تا فاصله 550 واحد نجومی (و در خود کره 550 واحد نجومی) انجام شود، شرایط لازم برای خروج از منظومه شمسی در بالاترین حد توضیح می دهد. سرعت و طیف وسیعی از ایده‌های پروژه برای ماموریت‌هایی که وارد فضای بین ستاره‌ای می‌شوند.

بخش دوم کتاب به مشکلات ارتباط بین یک سفینه فضایی بین‌ستاره‌ای و زمین، به‌ویژه در ارتفاعات بسیار بالا می‌پردازد. سرعت ها در اینجا نویسنده طیف وسیعی از ابزارهای ریاضی مربوط به تبدیل Karhunen-Loève (KLT) را برای ارتباطات راه دور بهینه ارزیابی می‌کند، موضوعات فنی که ممکن است روزی به انسان‌هایی که در اطراف کهکشان پرواز می‌کنند قادر باشند با زمین در تماس باشند. این بخش از کتاب با خلاصه‌ای از سخنرانی Pešek نویسنده در سال 2003 که در IAC در برمن ارائه شد، آغاز می‌شود که مفهوم KLT را برای مهندسان و «تازه‌واران» به این موضوع معرفی می‌کند. برنامه ریزی شده است که یک دی وی دی حاوی مشتقات کامل ریاضی KLT برای علاقه مندان به این ابزار مهم ریاضی در نظر گرفته شود، در حالی که خود متن حاوی نتایج مختلف بدون طرح کلی برهان های ریاضی باشد. بنابراین مهندسان فضانوردی قادر خواهند بود تا کاربرد نتایج را بدون گرفتار شدن در ریاضیات ببینند.

The majority of books dealing with prospects for interstellar flight tackle the problem of the propulsion systems that will be needed to send a craft on an interstellar trajectory. The proposed book looks at two other, equally important aspects of such space missions, and each forms half of this two part book.

Part 1 looks at the ways in which it is possible to exploit the focusing effect of the Sun as a gravitational lens for scientific missions to distances of 550 AU and beyond into interstellar space. The author explains the mechanism of the Sun as a gravitational lens, the scientific investigations which may be carried out along the way to a distance of 550 AU (and at the 550 AU sphere itself), the requirements for exiting the Solar System at the highest speed and a range of project ideas for missions entering interstellar space.

Part 2 of the book deals with the problems of communicating between an interstellar spaceship and the Earth, especially at very high speeds. Here the author assesses a range of mathematical tools relating to the Karhunen-Loève Transform (KLT) for optimal telecommunications, technical topics that may one day enable humans flying around the Galaxy to keep in contact with the Earth. This part of the book opens with a summary of the author’s 2003 Pešek Lecture presented at the IAC in Bremen, which introduces the concept of KLT for engineers and ‘newcomers’ to the subject. It is planned to include a DVD containing the full mathematical derivations of the KLT for those interested in this important mathematical tool whilst the text itself will contain the various results without outlines of the mathematical proofs. Astronautical engineers will thus be able to see the application of the results without getting bogged down in the mathematics.