Solsystemet har lenge ikke hatt noen særlig interesse for science fiction-forfattere. Men overraskende nok, for noen forskere, gir ikke våre "hjemlige" planeter mye inspirasjon, selv om de ennå ikke har blitt praktisk utforsket.
Etter å ha knekt et vindu i verdensrommet, blir menneskeheten revet i ukjente avstander, og ikke bare i drømmer, som før.
Sergei Korolyov lovet også at snart flyr ut i verdensrommet "på en fagforeningskort", men denne frasen er allerede et halvt århundre gammel, og verdensrommet er fortsatt elitenes parti - for dyr fornøyelse. For to år siden lanserte imidlertid HACA det ambisiøse 100-årige Starship-prosjektet, som innebærer en faset og flerårig opprettelse av det vitenskapelige og tekniske grunnlaget for romflukt.
Dette enestående programmet skal tiltrekke forskere, ingeniører og entusiaster fra hele verden. Hvis alt er kronet med suksess, vil menneskeheten om 100 år kunne bygge et interstellært skip, og vi vil bevege oss rundt i solsystemet som på trikker.
Så hvilke problemer må løses for at starflying skal bli en realitet?
TID OG HASTIGHET ER RELATIV
Salgsfremmende video:
Astronautikk av automatiske kjøretøy synes noen forskere å være et nesten løst problem, merkelig nok. Og dette til tross for at det absolutt ikke er noe poeng i å sette i gang maskiner til stjernene med dagens sneglehastighet (ca. 17 km / s) og annet primitivt (for så ukjente veier) utstyr.
Nå har det amerikanske romfartøyet Pioneer-10 og Voyager-1 forlatt solsystemet, og det er ikke lenger noen forbindelse med dem. Pioneer 10 er på vei mot stjernen Aldebaran. Hvis ingenting skjer med ham, vil han nå nærheten til denne stjernen … om 2 millioner år. På samme måte kryper andre enheter over universets vidder.
Så uansett om et skip er bebodd eller ikke, for å fly til stjernene, trenger det en høy hastighet, nær lysets hastighet. Dette vil imidlertid bidra til å løse problemet med å fly bare til de nærmeste stjernene.
"Selv om vi klarte å bygge et stjerneskip som kunne fly i en hastighet nær lysets hastighet," skrev K. Feoktistov, "vil reisetiden i vår Galaxy alene regnes i årtusener og titusenvis av årtusener, siden dens diameter er omtrent 100.000 lys år gammel. Men mye mer vil passere på jorden i løpet av denne tiden."
I følge relativitetsteorien er tidsforløpet i to systemer som beveger seg det ene i forhold til det andre forskjellig. Siden skipet på store avstander vil ha tid til å utvikle en hastighet veldig nær lysets hastighet, vil forskjellen i tid på jorden og på skipet være spesielt stor.
Det antas at det første målet for interstellare flyreiser vil være Alpha Centauri (et system med tre stjerner) - det nærmeste for oss. Du kan fly dit med lysets hastighet om 4,5 år, på jorden i løpet av denne tiden vil det ta ti år. Men jo større avstand, desto større er tidsforskjellen.
Husker du den berømte "Andromeda-tåken" av Ivan Efremov? Der måles flyturen i år, og jordisk. Et vakkert eventyr, du vil ikke si noe. Imidlertid ligger denne ettertraktede tåken (nærmere bestemt Andromeda-galaksen) i en avstand på 2,5 millioner lysår fra oss.
I følge noen beregninger vil reisen ta mer enn 60 år for astronauter (i henhold til stjerneskipstimer), men en hel æra vil passere på jorden. Hvordan vil deres fjerne etterkommere møte rommet "Neaderthals"? Og vil jorden i det hele tatt være i live? Det vil si at retur i utgangspunktet er meningsløst. Imidlertid, som selve flyreisen: vi må huske at vi ser Andromeda-nebula-galaksen slik den var for 2,5 millioner år siden - så lenge lyset reiser til oss. Hva er vitsen med å fly til et ukjent mål, som kanskje ikke har eksistert på lenge, i alle fall i sin tidligere form og på det gamle stedet?
Dette betyr at selv flyreiser med lysets hastighet bare er berettiget til relativt nære stjerner. Imidlertid lever kjøretøyer som flyr med lysets hastighet fortsatt bare i teorien, som ligner science fiction, men vitenskapelig.
PLANETS STØRRESKIP
Naturligvis, først av alt, fant forskere ideen om å bruke den mest effektive termonukleære reaksjonen i skipets motor - som allerede delvis mestret (for militære formål). For å reise i begge retninger med en hastighet nær lys, selv med en ideell systemdesign, kreves det imidlertid et forhold mellom den første massen og den endelige massen, ikke mindre enn 10 til den trettiende kraften. Det vil si at romskipet vil være som en enorm sammensetning med drivstoff på størrelse med en liten planet. Det er umulig å skyte en slik kolossus ut i verdensrommet fra Jorden. Og for å sette seg sammen i bane - også, ikke uten grunn diskuterer ikke forskere dette alternativet.
Ideen om en fotonmotor som bruker prinsippet om utslettelse av materie er veldig populær.
Annihilation er transformasjonen av en partikkel og en antipartikkel, når de kolliderer, til andre partikler som er forskjellige fra de opprinnelige. Det best studerte er utslettelse av et elektron og en positron, som genererer fotoner, hvis energi vil bevege romskipet. Beregninger av amerikanske fysikere Ronan Keane og Wei-ming Zhang viser at moderne teknologier kan brukes til å lage en utslettingsmotor som kan akselerere et romfartøy til 70% av lysets hastighet.
Imidlertid begynner ytterligere problemer. Det er dessverre ikke lett å bruke antimaterie som drivmiddel. Under utslettelsen oppstår det utbrudd av kraftig gammastråling, som er dødelige for astronauter. I tillegg er kontakten med positron-drivstoffet med skipet full av en dødelig eksplosjon. Endelig er det fremdeles ingen teknologier for å oppnå en tilstrekkelig mengde antimateriale og dets langvarige lagring: for eksempel et "vannhydro-atom" lever "nå i mindre enn 20 minutter, og produksjonen av et milligram positron koster 25 millioner dollar.
Men antar at over tid kan disse problemene løses. Imidlertid vil det fortsatt være behov for mye drivstoff, og startmassen til fotonstjerneskipet vil kunne sammenlignes med månenes masse (ifølge Konstantin Feoktistov).
BREK TEGLEN
Det mest populære og realistiske stjerneskipet i dag regnes som et solseilskute, hvis ide tilhører den sovjetiske forskeren Friedrich Zander.
Et solseil (lett, foton) seil er en enhet som bruker sollystrykket eller en laser på et speiloverflate for å drive et romskip.
I 1985 foreslo den amerikanske fysikeren Robert Forward et design for en interstellar sonde akselerert med energien fra mikrobølgestråling. Prosjektet så for seg at sonden skulle nå de nærmeste stjernene om 21 år.
På XXXVI International Astronomical Congress ble det foreslått et prosjekt med et laser-stjerneskip, hvis bevegelse er gitt av energien fra lasere i det optiske området, som ligger i bane rundt Mercury. I følge beregninger ville banen til et stjerneskip av denne designen til stjernen epsilon Eridani (10,8 lysår) og tilbake ta 51 år.
“Det er lite sannsynlig at vi, basert på dataene som er hentet fra reiser i solsystemet, vil kunne gjøre betydelige fremskritt når det gjelder å forstå verdenen vi lever i. Tanken vender naturlig nok til stjernene. Tross alt ble det tidligere forstått at flyvninger nær jorden, flyreiser til andre planeter i solsystemet vårt ikke er det endelige målet. Å bane vei til stjernene virket som hovedoppgaven."
Disse ordene tilhører ikke en science fiction-forfatter, men til designeren av romskip og kosmonaut Konstantin Feoktistov. I følge forskeren vil ikke noe spesielt nytt i solsystemet bli funnet. Og dette til tross for at personen så langt bare har nådd månen …
Utenfor solsystemet vil imidlertid sollystrykket nærme seg null. Derfor er det et prosjekt for å spre et solseilskip med laserinstallasjoner fra en eller annen asteroide.
Alt dette er fremdeles en teori, men de første trinnene er allerede tatt.
I 1993 ble et 20 meter bredt solseil først utplassert på det russiske Progress M-15-skipet som en del av Znamya-2-prosjektet. Da Progress la til kai med Mir-stasjonen, installerte mannskapet en reflektordistribusjonsenhet ombord Progress. Som et resultat skapte refleksen et lyspunkt som var 5 km bredt, som gikk gjennom Europa til Russland med en hastighet på 8 km / s. Lyspunktet hadde en lysstyrke som tilsvarer omtrent fullmånen.
Så fordelen med en solseilbåt er mangelen på drivstoff om bord, ulempene er sårbarheten til seilstrukturen: faktisk er det en tynn folie som er strukket over rammen. Hvor er garantien for at seilet på vei ikke vil motta hull fra kosmiske partikler?
Seilalternativet kan være egnet for utsetting av robotprober, stasjoner og lasteskip, men ikke egnet for bemannede returflyvninger. Det er andre romskip-prosjekter, men de ligner på en eller annen måte de som er nevnt ovenfor (med samme store problemer).
OVERRASKNINGER I INTERSTELLAR RUM
Det ser ut til at mange overraskelser venter reisende i universet. For eksempel, knapt lent seg ut av solsystemet, begynte det amerikanske romfartøyet Pioneer-10 å oppleve en styrke med ukjent opprinnelse og forårsake svak retardasjon. Det er gjort mange antakelser, opp til de ennå ukjente effektene av treghet eller til og med tid. Det er fremdeles ingen entydig forklaring på dette fenomenet; en rekke hypoteser vurderes: fra enkle tekniske (for eksempel den reaktive kraften fra en gasslekkasje i apparatet) til innføring av nye fysiske lover.
En annen enhet, Voyadger-1, registrerte et område med et sterkt magnetfelt på grensen til solsystemet. I den tvinger trykket fra ladede partikler fra det interstellare rom feltet som er skapt av solen, til å bli tettere. Enheten registrerte også:
en økning i antall høyenergi-elektroner (omtrent 100 ganger) som trenger inn i solsystemet fra det interstellare rommet;
en kraftig økning i nivået av galaktiske kosmiske stråler - høyt energiladede partikler av interstellar opprinnelse.
Og dette er bare en dråpe i havet! Det som er kjent i dag om det interstellare hav er imidlertid nok til å sette tvil om selve muligheten for å surfe på universets enorme bredde.
Plassen mellom stjernene er ikke tom. Det er rester av gass, støv, partikler overalt. Når du prøver å bevege deg med en hastighet nær lysets hastighet, vil hvert atom som kolliderer med skipet være som en partikkel av kosmiske stråler med høy energi. Nivået på hard stråling under et slikt bombardement vil avviselig øke selv når du flyr til de nærmeste stjernene.
Og den mekaniske effekten av partikler i slike hastigheter er som eksplosive kuler. I følge noen beregninger vil hver centimeter av stjerneskipets skjold kontinuerlig avfyres med 12 runder i minuttet. Det er tydelig at ingen skjerm tåler en slik påvirkning i flere års flyging. Eller det må ha en uakseptabel tykkelse (titalls og hundrevis av meter) og masse (hundretusener av tonn).
Egentlig vil da stjerneskipet hovedsakelig bestå av denne skjermen og drivstoff, som vil kreve flere millioner tonn. På grunn av disse omstendighetene er flyvninger med slike hastigheter umulige, spesielt siden du på veien kan støte på ikke bare støv, men også noe større, eller bli fanget i et ukjent gravitasjonsfelt. Og da er døden igjen uunngåelig. Således, hvis det er mulig å akselerere romskipet til subluminal hastighet, vil det ikke nå det endelige målet - det vil møte for mange hindringer på vei. Derfor kan interstellare flyreiser kun gjennomføres i betydelig lavere hastighet. Men da gjør tidsfaktoren disse flyvningene meningsløse.
Det viser seg at det er umulig å løse problemet med å transportere materiallegemer over galaktiske avstander med hastigheter nær lysets hastighet. Det gir ingen mening å sprekke gjennom rom og tid med en mekanisk struktur.
MOLE HOLE
Forskere, som prøver å overvinne den ubønnhørlige tiden, har oppfunnet hvordan man kan “gnage hull” i rommet (og tiden) og “brette” den. De oppfant en rekke hyperspace-hopp fra et punkt i rommet til et annet, og omgå mellomliggende områder. Nå har forskere sluttet seg til science fiction-forfattere.
Fysikere begynte å lete etter ekstreme materietilstander og eksotiske smutthull i universet, hvor du kan bevege deg i superluminal hastighet, i strid med Einsteins relativitetsteori.
Slik oppstod ideen om et ormhull. Dette hullet samler de to delene av universet som et snitt gjennom en tunnel som forbinder to byer atskilt av et høyt fjell. Dessverre er ormehull bare mulig i absolutt vakuum. I vårt univers er disse gravene ekstremt ustabile: de kan ganske enkelt kollapse før et romskip kommer dit.
Effekten som oppdaget av nederlenderen Hendrik Casimir kan imidlertid brukes til å lage stabile ormer. Det består i den gjensidige tiltrekningen av å lede uladede kropper under påvirkning av kvanteoscillasjoner i et vakuum. Det viser seg at vakuumet ikke er helt tomt, det er utsatt for svingninger i gravitasjonsfeltet, der partikler og mikroskopiske ormer spontant vises og forsvinner.
Det gjenstår bare å finne et av hullene og strekke det og plassere det mellom to superledende baller. Den ene munnen av ormhullet vil forbli på Jorden, mens det andre romfartøyet vil bevege seg i nær lyshastighet til stjernen - det endelige objektet. Det vil si at romskipet som sagt vil stikke hull i en tunnel. Når stjerneskipet har nådd målet, vil ormhullet åpne for virkelig lynrask interstellar reise, hvis varighet vil bli beregnet i minutter.
BUBBLE OF CURVATION
Akin til teorien om ormehull er boblekurvatur. I 1994 utførte den meksikanske fysikeren Miguel Alcubierre beregninger i henhold til Einsteins ligninger og fant den teoretiske muligheten for bølgedeformasjon av det romlige kontinuum. I dette tilfellet vil rommet krympe foran romskipet og samtidig utvide seg bak det. Romskipet er som sagt plassert i en krumningsboble, i stand til å bevege seg med ubegrenset fart. Geniets ide er at romskipet hviler i en boble av krumning, og relativitetslovene ikke blir krenket. I dette tilfellet beveger selve krumningsboblen seg og forvrenger rom-tid lokalt.
Til tross for manglende evne til å reise raskere enn lys, er det ingenting som forhindrer at rommet beveger seg eller forplantningen av deformasjon av rom-tid raskere enn lys, noe som antas å ha skjedd umiddelbart etter Big Bang under dannelsen av universet.
Alle disse ideene passer foreløpig ikke inn i rammen av moderne vitenskap, men i 2012 kunngjorde representanter fra NASA forberedelsen av en eksperimentell test av Dr. Alcubierres teori. Hvem vet, kanskje Einsteins relativitetsteori en dag vil bli en del av en ny global teori. Tross alt er prosessen med kognisjon uendelig. Dette betyr at vi en dag vil være i stand til å bryte gjennom tornene til stjernene.
Irina GROMOVA
