Autor članka detaljno govori o četiri obećavajuće tehnologije koje ljudima pružaju priliku da tijekom jednog ljudskog života stignu na bilo koje mjesto u Svemiru. Za usporedbu: uz korištenje moderne tehnologije, put do drugog zvjezdanog sustava trajat će oko 100 tisuća godina.
Otkako je čovjek prvi put pogledao u noćno nebo, sanjamo da posjetimo druge svjetove i vidimo Svemir. I dok su naše rakete na kemijsko gorivo već dosegle mnoge planete, mjesece i druga tijela u Sunčevom sustavu, svemirska letjelica koja je najudaljenija od Zemlje, Voyager 1, prešla je samo 22,3 milijarde kilometara. Ovo je samo 0,056% udaljenosti do najbližeg poznatog zvjezdanog sustava. Korištenjem suvremene tehnologije put do drugog zvjezdanog sustava trajat će oko 100 tisuća godina.
Međutim, nema potrebe djelovati kao što smo uvijek radili. Učinkovitost slanja vozila s velikom masom korisnog tereta, čak i kod ljudi na brodu, na neviđenim udaljenostima u svemiru može se uvelike poboljšati ako se koristi prava tehnologija. Konkretnije, postoje četiri obećavajuće tehnologije koje nas mogu dovesti do zvijezda u mnogo kraćem vremenu. Evo ih.
1). Nuklearna tehnologija. Do sada u ljudskoj povijesti sve svemirske letjelice lansirane u svemir imaju jedno zajedničko: motor s kemijskim gorivima. Da, raketno gorivo je posebna mješavina kemikalija namijenjena maksimalnom potisku. Ovdje je važna fraza "kemikalije". Reakcije koje motoru daju energiju temelje se na preraspodjeli veza između atoma.
To u osnovi ograničava naše postupke! Ogromna većina mase atoma pada na njegovo jezgro - 99,95%. Kada započne kemijska reakcija, elektroni koji se okreću oko atoma se preraspodijeljuju i obično oslobađaju kao energiju oko 0,0001% ukupne mase atoma koji sudjeluju u reakciji, prema Einsteinovoj poznatoj jednadžbi: E = mc2. To znači da za svaki kilogram goriva koji se ubaci u raketu, tijekom reakcije, dobivate energiju koja je jednaka otprilike 1 miligram.
Međutim, ako se koriste rakete s nuklearnim gorivom, situacija će biti dramatično drugačija. Umjesto da se oslanjate na promjene u konfiguraciji elektrona i kako se atomi povezuju, možete osloboditi relativno ogromnu količinu energije utječući na to kako su jezgre atoma povezane jedna s drugom. Kada cijepite atom urana bombardirajući ga neutronima, on emitira puno više energije nego bilo koja kemijska reakcija. 1 kilogram urana-235 može otpustiti količinu energije koja je ekvivalentna 911 miligrama mase, što je gotovo tisuću puta učinkovitije od kemijskog goriva.
Mogli bismo učiniti motore još učinkovitijima ako svladamo nuklearnu fuziju. Primjerice, u sustavu inercijalne kontrolirane termonuklearne fuzije, uz pomoć kojeg bi bilo moguće sintetizirati vodik u helij, takva se lančana reakcija događa na Suncu. Sinteza 1 kilograma vodikovog goriva u helij pretvorit će 7,5 kilograma mase u čistu energiju, što je gotovo 10 tisuća puta učinkovitije od kemijskog goriva.
Ideja je dobiti isto ubrzanje rakete za mnogo dulje razdoblje: stotine ili čak tisuće puta duže nego sada, što bi im omogućilo da se razvijaju stotine ili tisuće puta brže od klasičnih raketa sada. Takva metoda smanjila bi vrijeme međuzvezdanog leta na stotine ili čak desetke godina. Ovo je obećavajuća tehnologija koju ćemo moći koristiti do 2100., ovisno o tempu i smjeru razvoja znanosti.
Promotivni video:
2). Zrak kozmičkih lasera. Ova je ideja u središtu projekta Breakthrough Starshot koji je postao poznat prije nekoliko godina. Tijekom godina, koncept nije izgubio svoju atraktivnost. Dok konvencionalna raketa nosi gorivo sa sobom i koristi ga za ubrzanje, ključna ideja ove tehnologije je snop snažnih lasera koji će svemirskom brodu dati potreban impuls. Drugim riječima, izvor ubrzanja bit će odvojen od samog broda.
Ovaj je koncept uzbudljiv i revolucionaran na više načina. Laserske se tehnologije uspješno razvijaju i postaju ne samo snažnije, već i visoko kolimirane. Dakle, ako stvorimo materijal nalik jedru koji odražava dovoljno visok postotak laserske svjetlosti, možemo se upotrijebiti laserskim snimkom kako bi svemirski brod razvio kolosalne brzine. Očekuje se da će "zvjezdani brod" mase oko 1 gram dostići brzinu od oko 20% brzine svjetlosti, što će mu omogućiti da leti do najbliže zvijezde, Proxime Centauri, za samo 22 godine.
Naravno, za to ćemo morati stvoriti ogroman snop lasera (oko 100 km2), a to treba učiniti u svemiru, iako je to više problem troškova nego tehnologije ili znanosti. No, postoji niz problema koje je potrebno prevladati kako bi se mogao provesti takav projekt. Među njima:
- jedro nesigurno će se okretati, potreban je nekakav (još nije razvijen) stabilizacijski mehanizam;
- nemogućnost kočenja kad se dostigne odredišna točka, jer na brodu nema goriva;
- čak i ako se pokaže da mjeri uređaj za prijevoz ljudi, osoba neće moći preživjeti ogromnim ubrzanjem - značajnom razlikom u brzini u kratkom vremenskom razdoblju.
Možda će nas jednog dana tehnologija moći odvesti do zvijezda, ali ne postoji uspješna metoda da osoba dosegne brzinu jednaku ~ 20% brzine svjetlosti.
3). Gorivo protiv antimaterije. Ako i dalje želimo nositi gorivo sa sobom, možemo to učiniti najučinkovitijim mogućim: temeljit će se na uništavanju čestica i antičestica. Za razliku od kemijskih ili nuklearnih goriva, gdje se samo djelić mase na brodu pretvara u energiju, uništavanje čestica-antičestica koristi 100% mase čestica i antičestica. Sposobnost pretvaranja svega goriva u pulsnu energiju najviši je stupanj iskorištenja goriva.
Pojavljuju se poteškoće u primjeni ove metode u praksi u tri glavna područja. Posebno:
- stvaranje stabilne neutralne antimaterije;
- sposobnost da ga se izolira od obične materije i precizno kontrolira;
- proizvode antimateriju u dovoljno velikim količinama za međuzvjezdani let.
Srećom, na prva dva broja već se radi.
Europska organizacija za nuklearna istraživanja (CERN), dom Velikog hadronskog sudarača, ima ogroman kompleks poznat kao "tvornica antimaterija". Tamo šest neovisnih timova znanstvenika istražuje svojstva antimaterije. Oni uzimaju antiprotone i usporavaju ih, prisiljavajući pozitrone da se vežu za njih. Tako se stvaraju antiatomi ili neutralna antimaterija.
Oni izoliraju ove antiatome u spremniku s različitim električnim i magnetskim poljem koja ih drže na mjestu, daleko od zidova spremnika izrađenih od tvari. Do sredine 2020. oni su uspješno izolirali i stabilizirali nekoliko antiatoma na sat vremena. Tijekom sljedećih nekoliko godina, znanstvenici će moći kontrolirati kretanje antimaterije unutar gravitacijskog polja.
Ova nam tehnologija u skoroj budućnosti neće biti dostupna, ali može se ispostaviti da je naš najbrži način međuzvezdnog putovanja raketa antimaterija.
4). Zvjezdani brod na tamnoj materiji. Ova se opcija zasigurno oslanja na pretpostavku da se svaka čestica koja je odgovorna za tamnu tvar ponaša se poput bozona i njezina je antičestica. Teoretski, tamna tvar, koja je njezina antičestica, ima malu, ali ne i nultu šansu da se uništi s bilo kojom drugom česticom tamne materije koja se sudara s njom. Možemo potencijalno koristiti energiju koja se oslobađa kao posljedica sudara.
Za to postoje mogući dokazi. Kao rezultat opažanja utvrđeno je da Mliječni put i druge galaksije imaju neobjašnjiv višak gama zračenja koji dolazi iz njihovih središta, gdje bi koncentracija tamne energije trebala biti najveća. Uvijek postoji mogućnost da za to postoji, na primjer, jednostavno astrofizičko objašnjenje, na primjer, pulsari. Međutim, moguće je da se to još uvijek tamna tvar uništava sama sa sobom u središtu galaksije i tako nam daje nevjerojatnu ideju - zvjezdani brod na tamnoj materiji.
Prednost ove metode je u tome što tamna tvar postoji doslovno svugdje u galaksiji. To znači da na putovanju ne moramo nositi gorivo sa sobom. Umjesto toga, "reaktor" tamne energije jednostavno može učiniti sljedeće:
- uzmi bilo koju tamnu materiju koja se nalazi u blizini;
- ubrzati njegovo uništavanje ili mu dopustiti da se prirodno uništi;
- preusmjerite primljenu energiju da dobije zamah u bilo kojem željenom smjeru.
Čovjek može kontrolirati veličinu i snagu reaktora za postizanje željenih rezultata.
Bez potrebe za gorivom na brodu, mnogi će problemi kretanja kroz svemirski pogon pogonom nestati. Umjesto toga, moći ćemo ostvariti dragocjeni san o bilo kojem putovanju - neograničeno konstantno ubrzanje. To će nam pružiti najnepredvidivu sposobnost - sposobnost da dođemo do bilo kojeg mjesta u Univerzumu tijekom jednog ljudskog života.
Ako se ograničimo na postojeće raketne tehnologije, tada će nam trebati najmanje desetine tisuća godina da putujemo sa Zemlje do najbližeg zvjezdanog sustava. Međutim, značajan napredak u tehnologiji motora nadomak je i smanjit će vrijeme putovanja na jedan ljudski život. Ako se uspijemo nositi s nuklearnim gorivom, kozmičkim laserskim snopovima, antimaterijom ili čak mračnom materijom, ostvarit ćemo svoj vlastiti san i postati svemirska civilizacija bez korištenja remetilačkih tehnologija poput warp pogona.
Postoji mnogo potencijalnih načina da se znanstveno utemeljene ideje pretvore u izvedive, stvarne tehnologije sljedeće generacije motora. Sasvim je moguće da do kraja stoljeća svemirski brod, koji još nije izumljen, zauzme mjesto New Horizons, Pioneer i Voyager kao najudaljenije čovjekove predmete sa Zemlje. Znanost je već spremna. Ostaje nam da pogledamo dalje od naše trenutne tehnologije i ostvarimo taj san.