Saulės sistema jau seniai nedomino mokslinės fantastikos rašytojų. Tačiau stebėtina, kad kai kuriems mokslininkams mūsų „namų“planetos nesukelia daug įkvėpimo, nors jos dar nebuvo praktiškai ištirtos.
Vos išpjovusi langą į kosmosą, žmonija atitraukta į nežinomus atstumus ir ne tik sapnuose, kaip anksčiau.
- „Salik.biz“
Sergejus Koroljovas taip pat pažadėjo, kad netrukus skrydžiai į kosmosą „pateikiami pagal profsąjungos bilietą“, tačiau ši frazė jau siekia pusę amžiaus, o kosminė odisėja vis dar yra elito dalis - per brangus malonumas. Tačiau prieš dvejus metus HACA pradėjo plataus užmojo projektą „100 metų žvaigždėlaivis“, kuris apima laipsnišką ir daugiametį kosminių skrydžių mokslinio ir techninio pagrindo sukūrimą.
Ši nepakartojama programa turėtų pritraukti mokslininkus, inžinierius ir entuziastus iš viso pasaulio. Jei viską vainikuos sėkmė, per 100 metų žmonija sugebės pastatyti tarpžvaigždinį laivą, o mes judėsime aplink Saulės sistemą kaip ir tramvajais.
Taigi, kokias problemas reikia išspręsti, norint skristi žvaigždėmis ir tapti realybe?
LAIKAS IR greitis yra susiję
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kai kuriems mokslininkams atrodo, kad automatinių transporto priemonių astronautika yra beveik išspręsta problema. Ir tai nepaisant to, kad nėra jokios prasmės paleisti mašinų į žvaigždes su dabartiniu sraigės greičiu (apie 17 km / s) ir kita primityvia (tokiems nežinomiems keliams) įranga.
Dabar amerikiečių erdvėlaiviai „Pioneer-10“ir „Voyager-1“paliko saulės sistemą, o su jais ryšio nebėra. „Pioneer 10“važiuoja žvaigždės Aldebarano link. Jei jam nieko neatsitiks, jis pasieks šią žvaigždę … per 2 milijonus metų. Tuo pačiu būdu kiti įtaisai slenka per Visatos plotis.
Taigi, nepaisant to, ar laivas gyvena, ar ne, norint skristi į žvaigždes, jam reikia didelio greičio, artimo šviesos greičiui. Tačiau tai padės išspręsti skraidymo tik į artimiausias žvaigždes problemą.
„Net jei mums pavyktų pastatyti žvaigždinį laivą, kuris galėtų plaukti greičiu, artimu šviesos greičiui“, - rašė K. Feoktistovas, „vien mūsų galaktikoje kelionės laikas bus skaičiuojamas tūkstantmečiais ir dešimtimis tūkstantmečių, nes jo skersmuo yra apie 100 000 lengvųjų. metų. Tačiau per tą laiką Žemėje praeis daug daugiau “.
Remiantis reliatyvumo teorija, dviejų sistemų, judančių viena kitos atžvilgiu, laikas yra skirtingas. Kadangi dideliais atstumais laivas turės laiko išvystyti greitį, labai artimą šviesos greičiui, laiko skirtumas Žemėje ir laive bus ypač didelis.
Manoma, kad pirmasis tarpžvaigždinių skrydžių taikinys bus „Alpha Centauri“(trijų žvaigždžių sistema) - arčiausiai mūsų. Galite skristi šviesos greičiu per 4,5 metų, Žemėje per tą laiką tai užtruks dešimt metų. Bet kuo didesnis atstumas, tuo didesnis laiko skirtumas.
Prisimeni garsųjį Ivano Efremovo „Andromedos ūką“? Ten skrydis matuojamas metais ir žemiškas. Graži pasaka, nieko nepasakysi. Tačiau šis trokštamas ūkas (tiksliau, Andromedos galaktika) yra 2,5 milijono šviesmečių atstumu nuo mūsų.
Remiantis kai kuriais skaičiavimais, kelionė astronautams užtruks daugiau nei 60 metų (pagal žvaigždėlaičio valandas), tačiau Žemėje praeis visa era. Kaip jų tolimi palikuonys sutiks erdvę „Neadertaliečiai“? Ar žemė išvis bus gyva? T. y., Grąžinimas iš esmės yra beprasmis. Tačiau, kaip ir pats skrydis: turime atsiminti, kad Andromedos ūko galaktiką matome tokią, kokia ji buvo prieš 2,5 milijono metų - tol, kol jos šviesa keliauja pas mus. Kokia prasmė skristi į nežinomą taikinį, kuris, ko gero, jau seniai neegzistuoja, bent jau buvusia forma ir senojoje vietoje?
Tai reiškia, kad net skrydžiai šviesos greičiu yra pateisinami tik santykinai arti žvaigždžių. Tačiau transporto priemonės, skraidančios šviesos greičiu, vis dar gyvena tik teoriškai, o tai primena mokslinę fantastiką, tačiau mokslinę.
PLANETO DYDŽIO LAIVAS
Natūralu, kad pirmiausia mokslininkai sugalvojo idėją panaudoti efektyviausią laivo variklio termobranduolinę reakciją - kaip jau iš dalies įvaldytą (kariniams tikslams). Tačiau norint važiuoti abiem kryptimis greičiu, artimu šviesai, net ir esant idealiai sistemos konstrukcijai, reikia, kad pradinės masės ir galutinės masės santykis būtų ne mažesnis kaip 10 iki trisdešimties galios. T. y., Erdvėlaivis bus kaip didžiulė kompozicija, turinti mažos planetos dydžio degalus. Tokio koloso iš kosmoso iš Žemės iškelti neįmanoma. Surinkti orbitoje taip pat ne veltui mokslininkai šio varianto neaptarė.
Labai populiari yra fotono variklio, naudojančio materijos sunaikinimo principą, idėja.
Panaikinimas yra dalelės ir antidalelės virtimas bet kuriomis kitomis dalelėmis, nesiskiriančiomis nuo pradinių. Geriausiai ištirtas elektronų ir pozitronų sunaikinimas, sukuriantis fotonus, kurių energija judins erdvėlaivį. Amerikiečių fizikų Ronano Keane'o ir Wei-mingo Zhango atlikti skaičiavimai rodo, kad šiuolaikinės technologijos gali būti panaudotos sunaikinimo varikliui, galinčiam pagreitinti erdvėlaivį iki 70% šviesos greičio, sukurti.
Tačiau prasideda tolesnės problemos. Deja, naudoti prieštankines medžiagas kaip svaidomąją medžiagą nėra lengva. Sunaikinimo metu įvyksta galingos gama spinduliuotės sprogimai, kurie astronautams yra mirtini. Be to, pozitronų degalų kontaktas su laivu yra mirtinas sprogimas. Pagaliau vis dar nėra technologijų, leidžiančių gauti pakankamą kiekį antimaterijos ir ją ilgai laikyti: pavyzdžiui, antihidrogeno atomas „gyvena“mažiau nei 20 minučių, o miligramų pozitronų gamyba kainuoja 25 milijonus dolerių.
Bet, tarkime, laikui bėgant šios problemos gali būti išspręstos. Tačiau vis tiek reikės daug degalų, o fotono žvaigždėlaivio pradinė masė bus palyginama su Mėnulio mase (pasak Konstantino Feoktistovo).
BURKITE SAJĄ
Populiariausiu ir tikroviškiausiu žvaigždėlaiviu šiandien laikomas saulės burlaivis, kurio idėja priklauso sovietų mokslininkui Friedrichui Zanderiui.
Saulės (šviesos, fotono) burė yra prietaisas, kuris naudoja saulės spindulius arba lazerį ant veidrodžio paviršiaus, kad pastumtų erdvėlaivį.
1985 m. Amerikiečių fizikas Robertas Forwardas pasiūlė tarpžvaigždinio zondo, pagreitinto mikrobangų spinduliuotės energija, projektą. Projekte buvo numatyta, kad zondas artimiausias žvaigždes pasieks per 21 metus.
XXXVI tarptautiniame astronomijos kongrese buvo pasiūlytas lazerio žvaigždėlaivio, kurio judėjimą užtikrina lazerių energija optiniame diapazone, esančių orbitoje aplink Merkurijų, energija. Remiantis skaičiavimais, tokio dizaino žvaigždėlaivio kelias iki epsilono Eridani (10,8 šviesmečio) ir atgal būtų užtrukęs 51 metus.
„Vargu ar remiantis duomenimis, gautais iš kelionių po mūsų saulės sistemą, mes sugebėsime padaryti didelę pažangą suvokdami pasaulį, kuriame gyvename. Natūralu, kad mintis kreipiasi į žvaigždes. Galų gale, anksčiau buvo suprantama, kad skrydžiai šalia Žemės, skrydžiai į kitas mūsų saulės sistemos planetas nėra pagrindinis tikslas. Kelias į žvaigždes atrodė kaip pagrindinė užduotis “.
Šie žodžiai priklauso ne mokslinės fantastikos rašytojui, o erdvėlaivių dizaineriui ir kosmonautui Konstantinui Feoktistovui. Anot mokslininko, nieko ypač naujo Saulės sistemoje nebus rasta. Ir tai nepaisant to, kad žmogus iki šiol pasiekė tik mėnulį …
Tačiau už Saulės sistemos ribų saulės šviesos slėgis artės prie nulio. Todėl yra projektas išsklaidyti burlaivį nuo saulės su lazerinėmis instaliacijomis iš kokio nors asteroido.
Visa tai vis dar yra teorija, tačiau pirmieji žingsniai jau žengti.
1993 m. Į Rusijos „Progress M-15“laivą kaip „Znamya-2“projektą pirmą kartą buvo išmesta 20 metrų pločio saulės burė. Kai „Progress“prisijungė prie „Mir“stoties, jos įgula „Progress“laive įrengė atšvaitų dislokavimo bloką. Dėl to atšvaitas sukūrė šviesią 5 km pločio vietą, kuri per Europą į Rusiją praėjo 8 km / s greičiu. Šviesos taško ryškumas buvo maždaug lygus pilnaties mėnuliui.
Taigi, saulės burlaivio pranašumas yra degalų trūkumas laive, trūkumai yra burės konstrukcijos pažeidžiamumas: iš tikrųjų tai yra plona folija, ištempta per rėmą. Kur yra garantija, kad pakeliui burė negaus skylių iš kosminių dalelių?
Plaukimo parinktis gali būti tinkama robotizuotiems zondams, stotims ir krovininiams laivams paleisti, tačiau ji nėra tinkama pilotuojamiems skrydžiams atgal. Yra ir kitų erdvėlaivių projektų, tačiau jie vienaip ar kitaip primena aukščiau išvardintus (su tomis pačiomis didelėmis problemomis).
STEBĖJIMAI TARPinterELLARINĖJE erdvėje
Panašu, kad Visatoje keliautojų laukia daug staigmenų. Pavyzdžiui, vos nepasitraukęs iš saulės sistemos, amerikiečių erdvėlaivis „Pioneer-10“pradėjo patirti nežinomos kilmės jėgą, sukeldamas silpną lėtėjimą. Buvo padaryta daug prielaidų, dar nežinomų inercijos ar net laiko padarinių. Vis dar nėra vienareikšmio šio reiškinio paaiškinimo, svarstomos įvairios hipotezės: nuo paprastų techninių (pavyzdžiui, reaktyvioji jėga, atsirandanti dėl aparato dujų nuotėkio) iki naujų fizikinių įstatymų įvedimo.
Kitas prietaisas „Voyadger-1“užfiksavo plotą su stipriu magnetiniu lauku ant saulės sistemos sienos. Jame iš tarpžvaigždinės erdvės įkrautų dalelių slėgis verčia Saulės sukurtą lauką tankesnį. Įrenginys taip pat registruotas:
padidėjęs aukštos energijos elektronų, kurie įsiskverbia į Saulės sistemą iš tarpžvaigždžių erdvės, skaičius (apie 100 kartų);
staigus galaktikos kosminių spindulių lygio pakilimas - tarpžvaigždinės kilmės didelės energijos įkrautos dalelės.
Ir tai tik lašas vandenyne! Tačiau to, kas šiandien žinoma apie tarpžvaigždinį vandenyną, užtenka suabejoti pačia galimybe naršyti Visatos platybėse.
Tarpas tarp žvaigždžių nėra tuščias. Visur yra dujų, dulkių, dalelių likučių. Bandant judėti greičiu, kuris artimas šviesos greičiui, kiekvienas su laivu susidūręs atomas bus tarsi kosminės, didelės energijos spindulių dalelė. Stiprios radiacijos lygis tokio bombardavimo metu neleistinai padidės net skrendant į artimiausias žvaigždes.
O mechaninis dalelių poveikis tokiu greičiu yra kaip sprogstamosios kulkos. Remiantis kai kuriais skaičiavimais, kiekvienas žvaigždėlaivio skydo centimetras bus nuolat išmetamas 12 raundų per minutę. Akivaizdu, kad nė vienas ekranas negali atlaikyti tokio smūgio kelerius metus trukusio skrydžio. Arba jo storis (dešimtys ir šimtai metrų) ir masė (šimtai tūkstančių tonų) turės būti nepriimtini.
Tiesą sakant, žvaigždžių laivą daugiausia sudarys šis ekranas ir degalai, kuriems reikės kelių milijonų tonų. Dėl šių aplinkybių tokio greičio skrydžiai yra neįmanomi, juo labiau, kad pakeliui galite patekti ne tik į dulkes, bet ir į ką nors didesnį, ar patekti į nežinomo gravitacinio lauko spąstus. Ir tada mirtis vėl yra neišvengiama. Taigi, jei įmanoma padidinti kosminį laivą iki subluminalinio greičio, tada jis nepasieks galutinio tikslo - pakeliui susidurs per daug kliūčių. Todėl tarpžvaigždinius skrydžius galima vykdyti tik žymiai mažesniu greičiu. Bet tada dėl laiko faktoriaus šie skrydžiai tampa beprasmiai.
Pasirodo, neįmanoma išspręsti materialiųjų kūnų gabenimo galaktikos atstumais greičio, artimo šviesos greičiui, problemos. Nėra prasmės sprogti erdvėje ir laike mechanine struktūra.
MOLĖS ŠVENTĖ
Mokslininkai, bandydami įveikti neišdildomą laiką, sugalvojo, kaip erdvėje (ir laike) „išrauti skyles“ir „sulankstyti“. Jie išrado įvairius hiperkosmoso šuolius iš vieno erdvės taško į kitą, apeidami tarpines zonas. Dabar mokslininkai prisijungė prie mokslinės fantastikos rašytojų.
Fizikai pradėjo ieškoti kraštutinių materijos būsenų ir egzotinių spragų Visatoje, kur galima judėti superluminaliu greičiu, priešingai nei Einsteino reliatyvumo teorija.
Taip kilo kirmgraužos idėja. Ši skylė sujungia dvi Visatos dalis tarsi perpjovą tuneliu, jungiančiu du miestus, kuriuos skiria aukštas kalnas. Deja, kirmgraužos yra įmanomos tik esant absoliučiam vakuumui. Mūsų Visatoje šie urvai yra ypač nestabilūs: jie gali tiesiog žlugti, kol ten pateks erdvėlaivis.
Tačiau olando Hendriko Casimiro atrastą efektą galima panaudoti kuriant stabilias kirmėles. Tai susideda iš abipusio patraukimo nekraunamiems kūnams veikiant kvantiniams virpesiams vakuume. Pasirodo, vakuumas nėra visiškai tuščias, jį veikia gravitacinio lauko svyravimai, kuriuose spontaniškai atsiranda ir išnyksta dalelės bei mikroskopinės sliekinės skylės.
Belieka tik surasti vieną iš skylių ir ją ištempti, dedant tarp dviejų superlaidžių rutulių. Viena kirmgraužos burna liks Žemėje, o kita erdvėlaivis beveik šviesos greičiu judės į žvaigždę - galutinį objektą. T. y., Erdvėlaivis tarsi pradurs tunelį. Kai žvaigždžių laivas pasieks savo tikslą, sliekų skylė atsidarys tikrai žaibiškai tarpžvaigždinėms kelionėms, kurių trukmė bus apskaičiuota minutėmis.
KŪRIMO BUMBAS
„Kirminų“teorijai visiškai nepatinka burbulo kreivumas. 1994 m. Meksikiečių fizikas Miguelis Alcubierre'as atliko skaičiavimus pagal Einšteino lygtis ir nustatė teorinę erdvinio kontinuumo bangos deformacijos galimybę. Tokiu atveju erdvė susitraukia priešais erdvėlaivį ir kartu plečiasi už jo. Erdvėlaivis yra tarsi įdėtas į kreivės burbulą, galintį judėti neribotu greičiu. Idėjos genijus yra tas, kad erdvėlaivis guli kreivų burbule ir reliatyvumo įstatymai nepažeidžiami. Tokiu atveju pats kreivės burbulas juda, lokaliai iškraipydamas erdvės laiką.
Nepaisant nesugebėjimo keliauti greičiau nei šviesa, niekas netrukdo erdvei judėti ar erdvės-laiko deformacijos plitimui greičiau nei šviesa, kuri, kaip manoma, įvyko iškart po Didžiojo sprogimo, formuojant visatą.
Visos šios idėjos dar netelpa į šiuolaikinio mokslo rėmus, tačiau 2012 m. NASA atstovai paskelbė paruošiantį eksperimentinį dr. Alcubierre'o teorijos testą. Kas žino, galbūt Einšteino reliatyvumo teorija kada nors taps naujos globalios teorijos dalimi. Juk pažinimo procesas yra begalinis. Tai reiškia, kad vieną dieną galėsime pramušti erškėčius iki žvaigždžių.
Irina GROMOVA