Sunčev sustav dugo nije posebno zanimao pisce znanstvene fantastike. No, začudo, za neke znanstvenike naši „kućni“planeti ne izazivaju puno nadahnuća, iako još uvijek nisu praktično istraženi.
Nakon što je jedva probio prozor u svemir, čovječanstvo je rastrgano u nepoznate daljine, i to ne samo u snovima, kao prije.
Sergej Korolyov je također obećao da će uskoro letjeti u svemir "na sindikalnu kartu", ali ta je fraza stara već pola stoljeća, a svemirska odiseja još je puno elite - preskupo zadovoljstvo. Međutim, prije dvije godine, HACA je pokrenuo ambiciozni 100-godišnji Starship projekt koji uključuje postupno i višegodišnje stvaranje znanstveno-tehničkog temelja za svemirske letove.
Ovaj neusporedivi program trebao bi privući znanstvenike, inženjere i entuzijaste iz cijelog svijeta. Ako sve bude okrunjeno uspjehom, za 100 godina čovječanstvo će moći izgraditi međuzvjezdani brod, a mi ćemo se kretati oko Sunčevog sustava kao u tramvajima.
Pa koji se problemi moraju riješiti da bi zvijezde postale stvarnost?
VRIJEME I BRZINA SU ODNOSNI
Promotivni video:
Astronautika automatskih vozila čini se da je nekim znanstvenicima gotovo riješen problem. I to unatoč činjenici da apsolutno nema smisla lansirati strojeve prema zvijezdama s trenutnim puževim brzinama (oko 17 km / s) i ostalom primitivnom (za tako nepoznate ceste) opremom.
Sada su američki svemirski brodovi Pioneer-10 i Voyager-1 napustili Sunčev sustav i s njima više nema veze. Pioneer 10 kreće prema zvijezdi Aldebaran. Ako mu se ništa ne dogodi, on će doseći blizinu ove zvijezde … za 2 milijuna godina. Na isti način, i drugi uređaji puze po prostranstvima Svemira.
Dakle, bez obzira živi li brod ili ne, za let do zvijezda potrebna mu je velika brzina, blizu brzine svjetlosti. Međutim, to će pomoći u rješavanju problema letenja samo do najbližih zvijezda.
"Čak i ako smo uspjeli izgraditi zvjezdani brod koji bi mogao letjeti brzinom bliskom brzini svjetlosti", napisao je K. Feoktistov, "vrijeme putovanja u našoj Galaksiji računat će se tisućljećima i desecima tisućljeća, budući da je njegov promjer oko 100 000 svjetlosti godina star. Ali mnogo više će proći na Zemlji za to vrijeme."
Prema teoriji relativnosti, tijek vremena u dva sustava koja se kreću jedan u odnosu na drugi je različit. Budući da će na velikim udaljenostima brod imati vremena razviti brzinu vrlo blizu brzine svjetlosti, razlika u vremenu na Zemlji i na brodu bit će posebno velika.
Pretpostavlja se da će prva meta međuzvjezdanih letova biti Alpha Centauri (sustav s tri zvjezdice) - nama najbliži. Možete letjeti brzinom svjetlosti za 4,5 godine, na Zemlji će za to vrijeme biti potrebno deset godina. Ali što je veća udaljenost, to je veća i razlika u vremenu.
Sjećate se one čuvene "maglice Andromeda" Ivana Efremova? Tamo se let mjeri u godinama i zemaljskim. Prekrasna bajka, nećete ništa reći. Međutim, ova željena maglica (točnije, galaksija Andromeda) nalazi se na udaljenosti od 2,5 milijuna svjetlosnih godina od nas.
Prema nekim proračunima, putovanje će astronautima trebati više od 60 godina (prema satima zvjezdanog broda), ali na Zemlji će proći čitavo razdoblje. Kako će njihovi daleki potomci upoznati svemirske "neadertale"? A hoće li Zemlja uopće biti živa? Odnosno, povratak je u osnovi besmislen. Međutim, kao i sam let: moramo se sjetiti da vidimo galaksiju maglice Andromeda kakva je bila prije 2,5 milijuna godina - sve dok nam svjetlost putuje prema nama. Kakva je svrha letenja u nepoznatu metu, koja možda već dugo ne postoji, barem u svom bivšem obliku i na starom mjestu?
To znači da su čak i letovi brzinom svjetlosti opravdani samo relativno bliskim zvijezdama. Međutim, vozila koja lete brzinom svjetlosti još uvijek žive samo u teoriji, što nalikuje znanstvenoj fantastici, međutim, znanstvenoj.
PLANET VELIČARSTVO
Naravno, prije svega, znanstvenici su došli na ideju da iskoriste najučinkovitiju termonuklearnu reakciju u brodskom motoru - kao što je već djelomično savladano (u vojne svrhe). Međutim, za putovanje u oba smjera brzinom bliskom svjetlosti, čak i uz idealnu konstrukciju sustava, potreban je omjer početne mase prema konačnoj masi ne manji od 10 u odnosu na tridesetu snagu. Odnosno, svemirski će brod biti poput ogromnog sastava s gorivom veličine malog planeta. Nemoguće je pokrenuti takav koloskop u svemir sa Zemlje. I okupiti se u orbiti - također, ne bez razloga, znanstvenici ne raspravljaju o toj opciji.
Ideja fotonskog motora koja koristi princip uništavanja materije vrlo je popularna.
Uništavanje je transformacija čestice i antičestice, kada se sudaraju, u bilo koje druge čestice različite od izvornih. Najbolje se proučava uništavanje elektrona i pozitrona, koji stvara fotone, čija će energija pomicati svemirski brod. Proračuni američkih fizičara Ronana Keanea i Wei-ming Zhang pokazuju da se moderne tehnologije mogu koristiti za stvaranje motora za uništavanje koji bi mogao ubrzati svemirski brod do 70% brzine svjetlosti.
Međutim, počinju daljnji problemi. Nažalost, korištenje antimaterije kao potisnog sredstva nije lako. Tijekom uništenja nastaju rafali snažnog gama zračenja, koji su pogubni za astronaute. Pored toga, kontakt gorila za pozitrone s brodom prepun je fatalne eksplozije. Napokon, još uvijek ne postoje tehnologije za dobivanje dovoljne količine antimaterije i njezino dugotrajno skladištenje: na primjer, atom antihidrogena "živi" sada manje od 20 minuta, a proizvodnja miligrama pozitrona košta 25 milijuna dolara.
Ali, pretpostavimo, s vremenom se ti problemi mogu riješiti. Međutim, još će trebati puno goriva, a početna masa fotonskog zvjezdanog broda bit će usporediva s masom Mjeseca (prema Konstantinu Feoktistovu).
POVRATITE JEDNO
Danas najpopularnijim i realističnijim brodom smatra se solarni jedrenjak, čija ideja pripada sovjetskom znanstveniku Friedrichu Zanderu.
Solarno (svjetlosno, fotonsko) jedro je uređaj koji koristi pritisak sunčeve svjetlosti ili lasera na zrcalnoj površini za pokretanje svemirskog broda.
1985. američki fizičar Robert Forward predložio je dizajn međuzvjezdane sonde koja se ubrzala energijom mikrovalnog zračenja. Projektom je predviđeno da sonda postigne najbliže zvijezde za 21 godinu.
Na XXXVI međunarodnom astronomskom kongresu predložen je projekt laserskog broda, čije gibanje osigurava energija lasera u optičkom rasponu, koji se nalazi u orbiti oko Merkura. Prema proračunima, put zvijezde ovog dizajna do epsilona Zvijezde Eridanija (10,8 svjetlosnih godina) i natrag trebao bi trajati 51 godinu.
"Malo je vjerojatno da ćemo na temelju podataka dobivenih putovanjima u našem Sunčevom sustavu moći postići značajan napredak u razumijevanju svijeta u kojem živimo. Naravno, misao se okreće zvijezdama. Uostalom, ranije se podrazumijevalo da letovi u blizini Zemlje, letovi na druge planete našeg Sunčevog sustava nisu konačni cilj. Asfaltiranje puta do zvijezda činilo se kao glavni zadatak."
Te riječi ne pripadaju piscu znanstvene fantastike, već konstruktoru svemirskih brodova i kozmonauta Konstantinu Feoktistovu. Prema znanstveniku, neće se naći ništa posebno novo u Sunčevom sustavu. I to unatoč činjenici da je osoba do sada stigla samo do Mjeseca …
Međutim, izvan Sunčevog sustava, pritisak sunčeve svjetlosti približit će se nuli. Stoga postoji projekt raspršivanja solarnog jedrenjaka laserskim instalacijama iz nekog asteroida.
Sve je to još uvijek teorija, ali prvi koraci se već poduzimaju.
Godine 1993. solarno jedro široko 20 metara prvi je put postavljeno na ruski brod Progress M-15 u sklopu projekta Znamya-2. Kad je Progress pristao sa stanicom Mir, njegova posada postavila je jedinicu za aktiviranje reflektora na brodu Progress. Kao rezultat, reflektor je stvorio svijetlu točku široku 5 km, koja je prošla kroz Europu u Rusiju brzinom od 8 km / s. Mjesto svjetla ima blistavost što je približno ekvivalentno punom mjesecu.
Dakle, prednost solarne jedrilice je nedostatak goriva na brodu, a nedostaci su ranjivost strukture jedra: u stvari, to je tanka folija navučena preko okvira. Gdje je jamstvo da na putu jedro neće dobiti rupe od kozmičkih čestica?
Opcija plovidbe može biti prikladna za pokretanje robotskih sondi, stanica i teretnih brodova, ali nije prikladna za povratne letove sa posadom. Postoje i drugi svemirski projekti, ali oni na ovaj ili onaj način nalikuju gore navedenim (s istim velikim problemima).
SURPRISE U INTERSTELARNOM PROSTORU
Čini se da mnoštvo iznenađenja čeka putnike u Svemir. Primjerice, jedva izlazeći iz Sunčevog sustava, američka svemirska letjelica Pioneer-10 počela je doživljavati silu nepoznatog podrijetla, uzrokujući slabo usporavanje. Mnogo je pretpostavki, pa sve do još nepoznatih učinaka inercije ili čak vremena. Još uvijek ne postoji nedvosmisleno objašnjenje ovog fenomena, razmatra se niz hipoteza: od jednostavnih tehničkih (na primjer, reaktivne sile od curenja plina u aparatu) do uvođenja novih fizikalnih zakona.
Drugi uređaj, Voyadger-1, zabilježio je područje s jakim magnetskim poljem na granici Sunčevog sustava. U njemu pritisak nabijenih čestica iz međuzvezdanog prostora prisiljava da polje koje stvori Sunce gušće. Uređaj je također registrirao:
porast broja visokoenergetskih elektrona (oko 100 puta) koji prodiru u Sunčev sustav iz međuzvjezdanog prostora;
nagli porast razine galaktičkih kozmičkih zraka - visokoenergetske nabijene čestice međuzvježđa.
A ovo je samo kap u oceanu! Međutim, ono što se danas zna o međuzvjezdanom oceanu dovoljno je da postavi sumnju u samu mogućnost surfanja prostranstvom svemira.
Prostor između zvijezda nije prazan. Posvuda su ostaci plina, prašine, čestica. Kada se pokušavate kretati brzinom bliskom brzini svjetlosti, svaki atom koji se sudari s brodom bit će poput čestice kozmičkih zraka visoke energije. Razina tvrdog zračenja tijekom takvog bombardiranja nedopustivo će se povećati čak i prilikom leta do najbližih zvijezda.
A mehanički učinak čestica takvim brzinama je poput eksplozivnih metaka. Prema nekim proračunima, svaki centimetar štitnika zvjezdanog broda bit će kontinuirano ispaljen pri 12 metaka u minuti. Jasno je da niti jedan ekran ne može podnijeti takav utjecaj tijekom nekoliko godina leta. Ili će morati imati neprihvatljivu debljinu (desetine i stotine metara) i masu (stotine tisuća tona).
Zapravo, tada će se zvjezdani brod sastojati uglavnom od ovog zaslona i goriva, za što će biti potrebno nekoliko milijuna tona. Zbog tih okolnosti letovi takvim brzinama su nemogući, tim više jer na putu možete naletjeti ne samo na prašinu, već i na nešto veće ili upasti u zamku nepoznatog gravitacijskog polja. A onda je smrt opet neizbježna. Dakle, ako je moguće ubrzati svemirski brod do subluminalne brzine, tada neće postići konačni cilj - naići će na previše prepreka na svom putu. Stoga se međuzvjezdani letovi mogu obavljati samo pri znatno nižim brzinama. Ali tada faktor vremena čini ove letove besmislenim.
Ispada da je problem prijenosa materijalnih tijela preko galaktičkih udaljenosti nemogućim riješiti brzinama bliskim brzini svjetlosti. Nema smisla probijati se kroz prostor i vrijeme mehaničkom strukturom.
MOLE HOLE
Znanstvenici, pokušavajući prevladati neumoljivo vrijeme, izmislili su kako „gristi rupe“u prostoru (i vremenu) i „sklopiti“ga. Izmislili su razne hipersvemičke skokove s jedne točke u svemir, zaobilazeći srednja područja. Sada su se znanstvenici pridružili piscima znanstvene fantastike.
Fizičari su počeli tražiti ekstremna stanja materije i egzotične rupe u Svemiru, gdje se možete kretati superluminalnom brzinom, suprotno Einsteinovoj teoriji relativnosti.
Tako je nastala ideja o crvotočnoj rupi. Ova rupa spaja dva dijela Svemira poput proreza kroz tunel koji povezuje dva grada odvojena visokom planinom. Nažalost, crvotočne su rupe moguće samo u apsolutnom vakuumu. U našem Svemiru ove su vrpce krajnje nestabilne: mogu se jednostavno srušiti prije nego što se svemirski brod uđe u njih.
Međutim, učinak koji je otkrio Nizozemac Hendrik Casimir može se koristiti za stvaranje stabilnih crvotočina. Sastoji se u međusobnom privlačenju provođenja neispranih tijela pod utjecajem kvantnih oscilacija u vakuumu. Ispada da vakuum nije potpuno prazan, podložan je fluktuacijama u gravitacijskom polju u kojima se čestice i mikroskopske crvotočine spontano pojavljuju i nestaju.
Ostaje samo pronaći jednu od rupa i ispružiti je, smještajući je između dvije superprovodne kuglice. Jedno ušće crvotočine ostat će na Zemlji, dok će se druga svemirska letjelica kretati gotovo svjetlošću prema zvijezdi - konačnom objektu. Odnosno, svemirski brod će, kao da je, probiti tunel. Jednom kada brod dosegne svoje odredište, otvoriće se crvotočina za stvarna munjevrska međimurska putovanja, čije će se trajanje računati u minutama.
BUBBLE KURVACIJE
Ak teorija crvotočina je zakrivljenost mjehurića. Meksički fizičar Miguel Alcubierre je 1994. izvršio proračune prema Einsteinovim jednadžbama i otkrio teoretsku mogućnost valne deformacije prostornog kontinuuma. U tom će se slučaju prostor smanjiti ispred svemirske letjelice i istovremeno proširiti iza njega. Svemirski brod je, kao da je smješten u zakrivljenom mjehuriću, sposoban za kretanje s neograničenom brzinom. Genijalnost ideje je da svemirski brod počiva u mjehuriću zakrivljenosti, a zakoni relativnosti nisu kršeni. U ovom se slučaju sam mjehurić zakrivljenosti pomiče, lokalno izobličujući prostor-vrijeme.
Unatoč nemogućnosti putovanja bržim od svjetlosti, ništa ne sprečava kretanje prostora ili širenje deformacije prostora-vremena brže od svjetlosti, što se vjeruje da se dogodilo odmah nakon Velikog praska tijekom formiranja svemira.
Sve ove ideje još se ne uklapaju u okvir moderne znanosti, ali 2012. godine, predstavnici NASA-e najavili su pripremu eksperimentalnog testa teorije dr. Alcubierrea. Tko zna, možda će Einsteinova teorija relativnosti jednog dana postati dijelom nove globalne teorije. Uostalom, proces spoznaje je beskrajan. To znači da ćemo se jednog dana moći probiti kroz trnje do zvijezda.
Irina GROMOVA