Slnečná sústava už dlho nie je predmetom osobitného záujmu autorov science fiction. Prekvapivo však pre niektorých vedcov naše „domáce“planéty nespôsobujú veľa inšpirácie, hoci ešte neboli prakticky preskúmané.
Sotva rozrezané okno do vesmíru je ľudstvo roztrhané na neznáme vzdialenosti, a to nielen vo snoch, ako predtým.
Sergei Korolyov tiež sľúbil, že čoskoro lety do vesmíru „na odborových lístkoch“, ale táto fráza je už pol storočia stará a vesmírna odysea je stále veľa elity - príliš drahé potešenie. Pred dvoma rokmi však spoločnosť HACA spustila ambiciózny 100-ročný projekt Starship, ktorý zahŕňa fázovú a viacročnú tvorbu vedeckého a technického základu pre vesmírne lety.
Tento jedinečný program by mal prilákať vedcov, technikov a nadšencov z celého sveta. Ak bude všetko korunované úspechom, ľudstvo bude môcť o 100 rokov vybudovať medzihviezdnu loď a budeme sa pohybovať okolo slnečnej sústavy ako v električkách.
Aké problémy je potrebné vyriešiť, aby sa hviezdna hviezda stala realitou?
ČAS A RÝCHLOSŤ SÚ RELATÍVNE
Propagačné video:
Astronautika automatických vozidiel sa zdá byť pre niektorých vedcov takmer vyriešeným problémom. A to aj napriek tomu, že pri odpaľovaní strojov na hviezdy so súčasnými rýchlosťami slimákov (približne 17 km / s) a inými primitívnymi (pre takéto neznáme cesty) nemá zmysel.
Americká vesmírna loď Pioneer-10 a Voyager-1 teraz opustili slnečnú sústavu a už s nimi nie je spojené. Pioneer 10 mieri k hviezde Aldebaran. Ak sa mu nič nestane, dostane sa do blízkosti tejto hviezdy … za 2 milióny rokov. Rovnakým spôsobom sa ostatné zariadenia plazia po celom vesmíre.
Takže bez ohľadu na to, či je loď obývaná alebo nie, na to, aby mohla lietať k hviezdam, potrebuje vysokú rýchlosť blízku rýchlosti svetla. Pomôže to však vyriešiť problém lietania iba s najbližšími hviezdami.
„Aj keby sa nám podarilo postaviť hviezdnu loď, ktorá by mohla lietať rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla,“napísal K. Feoktistov, „cestovný čas v našej Galaxii sa bude počítať za tisícročia a desiatky tisícročí, pretože jeho priemer je približne 100 000 svetla. rokov starý. Počas tejto doby však na Zemi prejde omnoho viac. ““
Podľa teórie relativity je čas v dvoch systémoch pohybujúcich sa jeden k druhému iný. Pretože na veľké vzdialenosti bude mať loď čas vyvinúť rýchlosť veľmi blízku rýchlosti svetla, rozdiel v čase na Zemi a na lodi bude obzvlášť veľký.
Predpokladá sa, že prvým cieľom medzihviezdnych letov bude Alpha Centauri (systém troch hviezd) - najbližší k nám. Môžete tam letieť rýchlosťou svetla za 4,5 roka, na Zemi to bude trvať desať rokov. Ale čím väčšia je vzdialenosť, tým väčší je časový rozdiel.
Pamätáte si na slávnu hmlovinu Andromeda od Ivana Efremova? Tam sa let meria v rokoch a pozemsky. Krásna rozprávka, nič nepovieš. Táto vyhľadávaná hmlovina (presnejšie galaxia Andromeda) sa však nachádza vo vzdialenosti 2,5 milióna svetelných rokov od nás.
Podľa niektorých výpočtov bude cesta trvať viac ako 60 rokov pre astronautov (podľa hviezdnych hodín), ale na Zemi prebehne celá éra. Ako sa ich vzdialení potomkovia stretnú s priestorom „Neaderthals“? A bude Zem vôbec nažive? To znamená, že návrat je v podstate bezvýznamný. Avšak, rovnako ako samotný let, musíme pamätať na to, že vidíme galaxiu hmloviny Andromeda tak, ako to bolo pred 2,5 miliónmi rokov - tak dlho, ako k nám svetlo putuje. Aký má zmysel letieť k neznámemu cieľu, ktorý snáď už dávno neexistuje, aspoň v jeho pôvodnej podobe a na starom mieste?
To znamená, že aj lety s rýchlosťou svetla sú oprávnené iba voči relatívne blízkym hviezdam. Vozidlá lietajúce rýchlosťou svetla však stále žijú iba teoreticky, čo pripomína sci-fi, ale vedecké.
LODE VELIKOSTI PLÁNU
Vedci pochopiteľne v prvom rade prišli s myšlienkou využiť najúčinnejšiu termonukleárnu reakciu v lodnom motore - ako už bolo čiastočne zvládnuté (na vojenské účely). Avšak na to, aby sa cestoval v oboch smeroch rýchlosťou blízkou svetlu, dokonca aj pri ideálnej konštrukcii systému, je potrebný pomer počiatočnej hmotnosti k konečnej hmotnosti najmenej 10 k tridsiatej energii. To znamená, že kozmická loď bude ako obrovské zloženie s palivom veľkosti malej planéty. Nie je možné spustiť taký kolos do vesmíru zo Zeme. A aby sa zhromaždili na obežnej dráhe - tiež, nie bez dôvodu, vedci o tejto možnosti nediskutujú.
Myšlienka fotónového motora používajúceho princíp ničenia hmoty je veľmi populárna.
Annihilation je transformácia častice a antičastice, keď sa zrazia, na akékoľvek iné častice odlišné od pôvodných. Najlepšie študované je zničenie elektrónu a pozitrónu, ktoré generujú fotóny, ktorých energia bude pohybovať kozmickou loďou. Výpočty amerických fyzikov Ronan Keane a Wei-ming Zhang ukazujú, že moderné technológie sa dajú použiť na vytvorenie motora zničenia schopného urýchliť kozmickú loď na 70% rýchlosti svetla.
Začnú však ďalšie problémy. Bohužiaľ, použitie antihmoty ako hnacej látky nie je ľahké. Počas ničenia dochádza k výbuchu silného gama žiarenia, ktoré je pre astronautov smrteľné. Navyše kontakt pozitrónového paliva s loďou je plný smrteľnej explózie. Na záver ešte neexistujú žiadne technológie na získanie dostatočného množstva antihmoty a jej dlhodobého skladovania: napríklad antihmotový atóm „žije“teraz menej ako 20 minút a výroba miligramu pozitrónov stojí 25 miliónov dolárov.
Predpokladajme však, že v priebehu času sa tieto problémy dajú vyriešiť. Stále však bude potrebné veľa paliva a počiatočná hmotnosť fotónovej lode bude porovnateľná s hmotnosťou Mesiaca (podľa Konstantina Feoktistova).
PORUŠTE SAIL
Za najobľúbenejšiu a najrealistickejšiu loď v súčasnosti sa považuje slnečná plachetnica, ktorej myšlienka patrí sovietskemu vedcovi Friedrichovi Zanderovi.
Slnečná (ľahká, fotónová) plachta je zariadenie, ktoré využíva tlak slnečného svetla alebo laser na zrkadlový povrch na pohon kozmickej lode.
V roku 1985 navrhol americký fyzik Robert Forward návrh na medzihviezdnu sondu urýchlenú energiou mikrovlnného žiarenia. Projekt predpokladal, že sonda dosiahne najbližšie hviezdy za 21 rokov.
Na medzinárodnom astronomickom kongrese XXXVI bol navrhnutý projekt laserovej vesmírnej lode, ktorej pohyb je zabezpečený energiou laserov v optickom rozsahu umiestnenom na obežnej dráhe okolo Merkúra. Podľa výpočtov by cesta hviezdnej lode tohto dizajnu k hviezdnemu epsilonu Eridani (10,8 svetelných rokov) a späť trvala 51 rokov.
„Je nepravdepodobné, že na základe údajov získaných z ciest v našej slnečnej sústave sa nám podarí dosiahnuť výrazný pokrok v porozumení sveta, v ktorom žijeme. Myšlienka sa samozrejme zmení na hviezdy. Koniec koncov, skôr sa pochopilo, že lety v blízkosti Zeme, lety na iné planéty našej slnečnej sústavy nie sú konečným cieľom. Dláždiť cestu k hviezdam sa zdalo ako hlavná úloha. ““
Tieto slová nepatria autorovi sci-fi, ale dizajnérovi vesmírnych lodí a kozmonautovi Konstantinovi Feoktistovovi. Podľa vedcov sa v slnečnej sústave nenájdu nič nové. A to napriek skutočnosti, že táto osoba doteraz dosiahla iba mesiac …
Avšak mimo slnečnej sústavy sa tlak slnečného svetla blíži nule. Preto existuje projekt na rozptýlenie solárnej plachetnice s laserovými inštaláciami od asteroidu.
Toto všetko je stále teória, ale prvé kroky sa už podnikajú.
V roku 1993 bola na ruskú loď Progress M-15 ako súčasť projektu Znamya-2 prvýkrát nasadená slnečná plachta s dĺžkou 20 metrov. Keď sa Progress ukotvil v stanici Mir, jeho posádka nainštalovala na palubu Progress jednotku nasadenia reflektorov. Výsledkom bolo, že reflektor vytvoril svetlé miesto široké 5 km, ktoré prešlo Európou do Ruska rýchlosťou 8 km / s. Bod svetla mal jas približne rovnaký ako v splne.
Výhodou solárnej plachetnice je nedostatok paliva na palube, nevýhodou je zraniteľnosť štruktúry plachty: v skutočnosti je to tenká fólia natiahnutá cez rám. Kde je záruka, že na ceste plachta nezíska diery z kozmických častíc?
Možnosť plachtenia môže byť vhodná na spustenie robotických sond, staníc a nákladných lodí, ale nie je vhodná na spiatočné lety s posádkou. Existujú aj iné vesmírne projekty, ale podobným spôsobom sa podobajú projektom uvedeným vyššie (s rovnakými problémami veľkého rozsahu).
PRIESKUM V MEDZINÁRODNÉM PRIESTORE
Zdá sa, že veľa prekvapení čaká cestujúcich vo vesmíre. Napríklad sotva sa vyklonil zo slnečnej sústavy, americká kozmická loď Pioneer-10 začala pociťovať silu neznámeho pôvodu, čo spôsobilo slabé spomalenie. Boli urobené mnohé predpoklady až do doteraz neznámych účinkov zotrvačnosti alebo dokonca času. Pre tento jav stále neexistuje jednoznačné vysvetlenie, zvažujú sa rôzne hypotézy: od jednoduchých technických (napríklad reaktívna sila z úniku plynu v prístroji) po zavedenie nových fyzikálnych zákonov.
Ďalšie zariadenie, Voyadger-1, zaznamenalo na hranici slnečnej sústavy oblasť so silným magnetickým poľom. V ňom tlak nabitých častíc z medzihviezdneho priestoru núti pole, ktoré vytvára Slnko, aby sa stalo hustejším. Zariadenie sa tiež zaregistrovalo:
zvýšenie počtu elektrónov s vysokou energiou (asi 100-krát), ktoré prenikajú do slnečnej sústavy z medzihviezdneho priestoru;
prudký nárast úrovne galaktických kozmických lúčov - vysokoenergetické nabité častice medzihviezdneho pôvodu.
A to je len kvapka v oceáne! To, čo je dnes známe o medzihviezdnom oceáne, však stačí na spochybnenie samotnej možnosti surfovania po rozľahlosti vesmíru.
Priestor medzi hviezdami nie je prázdny. Všade sú zvyšky plynu, prachu a častíc. Keď sa snažíme pohybovať rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, každý atóm zrážajúci sa s loďou bude ako častica kozmického žiarenia vysokej energie. Úroveň tvrdého žiarenia počas tohto bombardovania sa neprípustne zvýši, aj keď bude lietať k najbližším hviezdam.
A mechanický účinok častíc pri takýchto rýchlostiach je ako výbušné guľky. Podľa niektorých výpočtov bude každý centimeter štítu lode vystrelený nepretržite rýchlosťou 12 kôl za minútu. Je zrejmé, že žiadna obrazovka nevydrží taký vplyv niekoľko rokov letu. Alebo bude musieť mať neprijateľnú hrúbku (desiatky a stovky metrov) a hmotnosť (stovky tisíc ton).
Hviezdna loď bude pozostávať hlavne z tejto obrazovky a paliva, ktoré bude vyžadovať niekoľko miliónov ton. Kvôli týmto okolnostiam sú lety pri takýchto rýchlostiach nemožné, a to tým skôr, že na ceste sa môžete naraziť nielen na prach, ale aj na niečo väčšie, alebo spadnúť do pasce neznámeho gravitačného poľa. A potom je smrť opäť nevyhnutná. Ak je teda možné zrýchliť vesmírnu loď na subluminálnu rýchlosť, potom nedosiahne konečný cieľ - na svojej ceste narazí na príliš veľa prekážok. Preto môžu byť medzihviezdne lety uskutočňované iba pri výrazne nižších rýchlostiach. Ale potom časový faktor robí tieto lety bezvýznamné.
Ukazuje sa, že nie je možné vyriešiť problém prepravy hmotných tiel na galaktické vzdialenosti rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Nemá zmysel prelomiť priestor a čas mechanickou štruktúrou.
MOLE HOLE
Vedci sa snažia prekonať neúprosný čas, vymysleli, ako „nahlodať diery“vo vesmíre (a čase) a „zložiť“ich. Vynašli rôzne hyperprostorové skoky z jedného bodu do druhého a obchádzali stredné oblasti. Teraz sa vedci pripojili k autorom sci-fi.
Fyzici začali hľadať extrémne stavy hmoty a exotické medzery vo vesmíre, kde sa môžete pohybovať superluminálnou rýchlosťou, na rozdiel od Einsteinovej teórie relativity.
Takto vznikla myšlienka červej dierky. Táto diera spája obe časti vesmíru ako rez cez tunel spájajúci dve mestá oddelené vysokou horou. Bohužiaľ, červí diery sú možné iba v absolútnom vákuu. V našom vesmíre sú tieto nory extrémne nestabilné: môžu sa jednoducho zrútiť skôr, ako sa tam dostane kozmická loď.
Účinok, ktorý objavil Holanďan Hendrik Casimir, sa však môže použiť na vytvorenie stabilných červí diery. Spočíva vo vzájomnej príťažlivosti vedenia nenabitých telies pod vplyvom kvantových oscilácií vo vákuu. Ukazuje sa, že vákuum nie je úplne prázdne, je vystavené kolísaniu gravitačného poľa, v ktorom sa spontánne objavujú a miznú častice a mikroskopické červie diery.
Zostáva len nájsť jednu z dier a natiahnuť ju, umiestniť ju medzi dve supravodivé gule. Jedno ústie červej dierky zostane na Zemi, zatiaľ čo druhá kozmická loď sa bude pohybovať rýchlosťou blízkej svetlu k hviezde - konečnému objektu. To znamená, že kozmická loď prerazí tunel. Keď hviezdna loď dosiahne svoj cieľ, červí diera sa otvorí pre skutočný medzihviezdny pohyb bleskom rýchly, ktorého trvanie sa vypočíta v minútach.
BUBBLE OF CURVATION
V teórii červí diery sa podobá zakriveniu bublín. V roku 1994 mexický fyzik Miguel Alcubierre vykonal výpočty podľa Einsteinových rovníc a našiel teoretickú možnosť vlnovej deformácie priestorového kontinua. V tomto prípade sa priestor pred kozmickou loďou zmenší a súčasne sa za ňou rozšíri. Vesmírna loď je, tak ako bola, umiestnená v zakrivenej bubline, schopnej pohybu neobmedzenou rýchlosťou. Génia tejto myšlienky je, že kozmická loď spočíva v bubline zakrivenia a nie sú porušené zákony relativity. V tomto prípade sa samotná zakrivená bublina pohybuje a miestne skresľuje časopriestor.
Napriek nemožnosti cestovať rýchlejšie ako svetlo, nič nebráni tomu, aby sa priestor pohyboval alebo šíril sa deformácia časopriestoru rýchlejšie ako svetlo, o ktorom sa predpokladá, že k nemu došlo bezprostredne po Veľkom tresku počas formovania vesmíru.
Všetky tieto myšlienky sa ešte nezmestili do rámca modernej vedy, ale predstavitelia NASA v roku 2012 oznámili prípravu experimentálneho testu teórie Dr. Alcubierra. Kto vie, možno sa Einsteinova teória relativity jedného dňa stane súčasťou novej globálnej teórie. Koniec koncov, proces poznania je nekonečný. To znamená, že jedného dňa sa nám podarí preraziť tŕne k hviezdam.
Irina GROMOVÁ