Međuzvjezdano putovanje je nemoguće. Je li moguće letjeti do drugih zvijezda? I još brže

Sunčev sustav dugo nije bio od posebnog interesa za pisce znanstvene fantastike. Ali, iznenađujuće, za neke znanstvenike naši "domaći" planeti ne izazivaju puno inspiracije, iako još nisu praktički istraženi.

Jedva otvorivši prozor u svemir, čovječanstvo hrli u nepoznate daljine, a ne samo u snovima, kao prije.
Sergej Korolev također je obećao da će uskoro letjeti u svemir "na sindikalnoj karti", ali ova je fraza stara već pola stoljeća, a svemirska odiseja još uvijek je dio elite - preskupo zadovoljstvo. No prije dvije godine HACA je pokrenula grandiozan projekt 100 godina Starship,što podrazumijeva postupno i višegodišnje stvaranje znanstveno-tehničke podloge za svemirske letove.

Dakle, koje probleme treba riješiti da bi zvjezdani let postao stvarnost?

VRIJEME I BRZINA SU RELATIVNI

Astronomija pomoću automatskih svemirskih letjelica nekim se znanstvenicima čini gotovo riješenim problemom, koliko god bilo čudno. I to unatoč činjenici da nema apsolutno nikakvog smisla lansirati automate prema zvijezdama s trenutnom puževom brzinom (oko 17 km/s) i drugom primitivnom (za takve nepoznate ceste) opremom.

Sada su američke svemirske letjelice Pioneer 10 i Voyager 1 napustile Sunčev sustav i s njima više nema veze. Pioneer 10 se kreće prema zvijezdi Aldebaran. Ako mu se ništa ne dogodi, doći će u blizinu ove zvijezde... za 2 milijuna godina. Na isti način i drugi uređaji puze prostranstvima Svemira.

Dakle, bez obzira na to je li brod nastanjen ili ne, za let do zvijezda potrebna mu je velika brzina, bliska brzini svjetlosti. Međutim, to će pomoći riješiti problem letenja samo do najbližih zvijezda.

„Čak i kad bismo uspjeli izgraditi zvjezdani brod koji bi mogao letjeti brzinom bliskom brzini svjetlosti“, napisao je K. Feoktistov, „vrijeme putovanja samo u našoj Galaksiji računalo bi se u tisućljećima i desecima tisućljeća, budući da je njezin promjer je oko 100 000 svjetlosnih godina godina. Ali na Zemlji će se mnogo više dogoditi tijekom ovog vremena.”

Prema teoriji relativnosti, tijek vremena u dvama sustavima koji se međusobno kreću je različit. Budući da će na velikim udaljenostima brod imati vremena postići brzinu vrlo blisku brzini svjetlosti, vremenska razlika na Zemlji i na brodu bit će posebno velika.

Pretpostavlja se da će prva meta međuzvjezdanih letova biti Alpha Centauri (sustav od tri zvijezde) - nama najbliži. Brzinom svjetlosti tamo možete stići za 4,5 godine, na Zemlji će za to vrijeme proći deset godina. Ali što je veća udaljenost, to je veća vremenska razlika.

Sjećate se poznate “Andromedine maglice” Ivana Efremova? Tamo se let mjeri u godinama, i to u zemaljskim godinama. Prekrasna bajka, nema se što reći. Međutim, ova željena maglica (točnije galaksija Andromeda) nalazi se na udaljenosti od 2,5 milijuna svjetlosnih godina od nas.

To znači da su čak i letovi brzinom svjetlosti opravdani samo do relativno bliskih zvijezda. Međutim, uređaji koji lete brzinom svjetlosti još uvijek žive samo u teoriji, koja nalikuje znanstvenoj fantastici, iako znanstvenoj.

BROD VELIČINE PLANETA

Naravno, prije svega, znanstvenici su došli na ideju korištenja najučinkovitije termonuklearne reakcije u brodskom motoru - jer je već bio djelomično ovladan (u vojne svrhe). Međutim, za povratno putovanje brzinom bliskom brzini svjetlosti, čak i uz idealan dizajn sustava, potreban je omjer početne i konačne mase od najmanje 10 na tridesetu potenciju. Odnosno, svemirski brod će izgledati kao ogroman vlak s gorivom veličine malog planeta. Sa Zemlje je nemoguće lansirati takvog kolosa u svemir. A moguće ga je sastaviti i u orbiti; nije uzalud što znanstvenici ne raspravljaju o ovoj opciji.

Ideja o fotonskom motoru koji koristi princip anihilacije materije vrlo je popularna.

Anihilacija je transformacija čestice i antičestice nakon njihovog sudara u neke druge čestice različite od prvobitnih. Najviše se proučava anihilacija elektrona i pozitrona, koja stvara fotone, čija će energija pokretati zvjezdani brod. Izračuni američkih fizičara Ronana Keenea i Wei-ming Zhanga pokazuju da je na temelju suvremenih tehnologija moguće stvoriti anihilacijski motor koji može ubrzati svemirsku letjelicu do 70% brzine svjetlosti.

Međutim, počinju daljnji problemi. Nažalost, korištenje antimaterije kao raketnog goriva vrlo je teško. Tijekom anihilacije dolazi do izbijanja snažnog gama zračenja, štetnog za astronaute. Osim toga, kontakt pozitronskog goriva s brodom prepun je smrtonosne eksplozije. Konačno, još ne postoje tehnologije za dobivanje dovoljne količine antimaterije i njezino dugoročno skladištenje: na primjer, atom antivodika sada "živi" manje od 20 minuta, a proizvodnja miligrama pozitrona košta 25 milijuna dolara.

Ali pretpostavimo da se s vremenom ti problemi mogu riješiti. Međutim, i dalje će vam trebati mnogo goriva, a početna masa fotonskog zvjezdanog broda bit će usporediva s masom Mjeseca (prema Konstantinu Feoktistovu).

JEDRO JE PODERANO!

Najpopularniji i realističniji zvjezdani brod danas smatra se solarnom jedrilicom, čija ideja pripada sovjetskom znanstveniku Friedrichu Zanderu.

Sunčevo (svjetlosno, fotonsko) jedro je uređaj koji koristi pritisak sunčeve svjetlosti ili lasera na površinu zrcala za pogon svemirske letjelice.
Godine 1985. američki fizičar Robert Forward predložio je dizajn međuzvjezdane sonde ubrzane mikrovalnom energijom. Projektom je bilo predviđeno da sonda do najbližih zvijezda stigne za 21 godinu.

Na XXXVI Međunarodnom astronomskom kongresu predložen je projekt laserskog zvjezdanog broda, čije kretanje osigurava energija optičkih lasera koji se nalaze u orbiti oko Merkura. Prema izračunima, put zvjezdanog broda ovog dizajna do zvijezde Epsilon Eridani (10,8 svjetlosnih godina) i natrag trajao bi 51 godinu.

“Malo je vjerojatno da će podaci dobiveni putovanjem kroz naš Sunčev sustav značajno napredovati u razumijevanju svijeta u kojem živimo. Naravno, misao se okreće zvijezdama. Uostalom, prije se shvatilo da letovi u blizini Zemlje, letovi na druge planete našeg sunčevog sustava nisu konačni cilj. Utrti put do zvijezda činilo se glavnim zadatkom.”

Ove riječi ne pripadaju piscu znanstvene fantastike, već dizajneru svemirskog broda i kozmonautu Konstantinu Feoktistovu. Prema riječima znanstvenika, u Sunčevom sustavu neće biti otkriveno ništa posebno novo. I to unatoč činjenici da je čovjek dosad stigao samo do Mjeseca...

Sve je to još uvijek teorija, ali prvi koraci se već poduzimaju.

Godine 1993. solarno jedro širine 20 metara prvi je put postavljeno na ruski brod Progress M-15 u sklopu projekta Znamya-2. Prilikom spajanja Progressa sa stanicom Mir, njegova je posada ugradila jedinicu za postavljanje reflektora na Progress. Kao rezultat toga, reflektor je stvorio svijetlu točku širine 5 km, koja je prošla kroz Europu do Rusije brzinom od 8 km/s. Svjetlosna točka imala je sjaj otprilike jednak punom Mjesecu.

Verzija s jedrima može biti prikladna za lansiranje automatskih sondi, postaja i teretnih brodova, ali nije prikladna za povratne letove s posadom. Postoje i drugi projekti zvjezdanih brodova, ali oni, na ovaj ili onaj način, podsjećaju na gore navedene (s istim velikim problemima).

IZNENAĐENJA U MEĐUZVJEZDANOM PROSTORU

Čini se da putnike u Svemiru očekuju mnoga iznenađenja. Na primjer, jedva dosežući izvan Sunčevog sustava, američki uređaj Pioneer 10 počeo je iskusiti silu nepoznatog podrijetla, uzrokujući slabo kočenje. Iznesene su mnoge pretpostavke, uključujući još nepoznate učinke inercije ili čak vremena. Za ovaj fenomen još uvijek nema jasnog objašnjenja, razmatraju se razne hipoteze: od jednostavnih tehničkih (primjerice, reaktivna sila od curenja plina u aparatu) do uvođenja novih fizikalnih zakona.

Drugi uređaj, Voyadger 1, otkrio je područje s jakim magnetskim poljem na granici Sunčevog sustava. U njemu pritisak nabijenih čestica iz međuzvjezdanog prostora uzrokuje gušće polje koje stvara Sunce. Uređaj je također registrirao:

• povećanje broja elektrona visoke energije (oko 100 puta) koji prodiru u Sunčev sustav iz međuzvjezdanog prostora;
• nagli porast razine galaktičkih kozmičkih zraka – visokoenergetskih nabijenih čestica međuzvjezdanog podrijetla.

Prostor između zvijezda nije prazan. Posvuda ima ostataka plina, prašine i čestica. Pri pokušaju putovanja blizu brzine svjetlosti, svaki atom koji se sudari s brodom bit će poput čestice kozmičkih zraka visoke energije. Razina tvrdog zračenja tijekom takvog bombardiranja će se neprihvatljivo povećati čak i tijekom letova do obližnjih zvijezda.

A mehanički udar čestica pri takvim brzinama bit će poput eksplozivnih metaka. Prema nekim izračunima, svaki centimetar zaštitnog zaslona zvjezdanog broda bit će neprekidno gađan brzinom od 12 metaka u minuti. Jasno je da nijedan zaslon neće izdržati takvo izlaganje tijekom nekoliko godina leta. Ili će morati imati neprihvatljivu debljinu (desetke i stotine metara) i masu (stotine tisuća tona).

Ispostavilo se da je nemoguće riješiti problem prijenosa materijalnih tijela na galaktičke udaljenosti brzinama bliskim brzini svjetlosti. Nema smisla probijati se kroz prostor i vrijeme mehaničkom strukturom.

KRTIČNJA RUPA

Pisci znanstvene fantastike, pokušavajući nadvladati neumoljivo vrijeme, izmislili su kako "izgrizati rupe" u prostoru (i vremenu) i "presavijati" ga. Smislili su razne hipersvemirske skokove s jedne točke u svemiru na drugu, zaobilazeći međupodručja. Sada su se piscima znanstvene fantastike pridružili i znanstvenici.

Fizičari su počeli tražiti ekstremna stanja materije i egzotične rupe u svemiru u kojima je moguće kretati se superluminalnim brzinama, suprotno Einsteinovoj teoriji relativnosti.

Međutim, za stvaranje stabilnih crvotočina možete koristiti efekt koji je otkrio Nizozemac Hendrik Casimir. Sastoji se od međusobnog privlačenja provodnih nenabijenih tijela pod utjecajem kvantnih oscilacija u vakuumu. Ispostavilo se da vakuum nije potpuno prazan, postoje fluktuacije u gravitacijskom polju u kojem se čestice i mikroskopske crvotočine spontano pojavljuju i nestaju.

Sve što preostaje je otkriti jednu od rupa i rastegnuti je, smjestiti između dvije supravodljive kuglice. Jedan otvor crvotočine ostat će na Zemlji, a drugi će svemirska letjelica brzinom gotovo svjetlosnom pomaknuti do zvijezde - konačnog objekta. Odnosno, svemirski brod će, takoreći, probiti tunel. Jednom kada zvjezdani brod stigne na svoje odredište, crvotočina će se otvoriti za pravo munjevito međuzvjezdano putovanje, čije će se trajanje mjeriti u minutama.

MJEHUR POREMEĆAJA

Srodan teoriji crvotočine je warp mjehurić. Godine 1994. meksički fizičar Miguel Alcubierre izveo je proračune prema Einsteinovim jednadžbama i pronašao teoretsku mogućnost valne deformacije prostornog kontinuuma. U tom slučaju prostor će se sabijati ispred letjelice i istovremeno širiti iza nje. Zvjezdani brod je, takoreći, smješten u mjehur zakrivljenosti, sposoban se kretati neograničenom brzinom. Genijalnost ideje je da letjelica počiva u mjehuru zakrivljenosti, a zakoni relativnosti nisu prekršeni. U isto vrijeme, sam mjehurić zakrivljenosti se pomiče, lokalno iskrivljujući prostor-vrijeme.

Unatoč nemogućnosti putovanja brže od svjetlosti, ne postoji ništa što bi spriječilo kretanje prostora ili širenje prostorno-vremenskog iskrivljenja brže od svjetlosti, za što se vjeruje da se dogodilo neposredno nakon Velikog praska kada je nastao Svemir.

Sve ove ideje još se ne uklapaju u okvire moderne znanosti, međutim, 2012. godine predstavnici NASA-e najavili su pripremu eksperimentalnog testiranja teorije dr. Alcubierrea. Tko zna, možda će Einsteinova teorija relativnosti jednog dana postati dio nove globalne teorije. Uostalom, proces učenja je beskrajan. To znači da ćemo se jednog dana moći probiti kroz trnje do zvijezda.

Irina GROMOVA

Bi li se međuzvjezdana putovanja mogla pretvoriti iz pustog sna u stvarnu mogućnost?

Znanstvenici diljem svijeta kažu da čovječanstvo ide sve dalje u istraživanju svemira, a pojavljuju se nova otkrića i tehnologije. Međutim, ljudi još uvijek mogu samo sanjati o međuzvjezdanim letovima. No je li taj san toliko nedostižan i nerealan? Što čovječanstvo ima danas i kakvi su izgledi za budućnost?

Prema stručnjacima, ako napredak ne stagnira, onda će u roku od jednog ili dva stoljeća čovječanstvo moći ispuniti svoj san. Ultramoćni teleskop Kepler svojedobno je astronomima omogućio otkrivanje 54 egzoplaneta na kojima je moguć razvoj života, a danas je već potvrđeno postojanje 1028 takvih planeta. Ovi planeti, koji kruže oko zvijezde izvan Sunčevog sustava, toliko su udaljeni od središnje zvijezde da se na njihovoj površini može zadržati tekuća voda.

Međutim, još uvijek je nemoguće dobiti odgovor na glavno pitanje - je li čovječanstvo samo u Svemiru - zbog gigantskih udaljenosti do najbližih planetarnih sustava. Mnoštvo egzoplaneta na udaljenosti od stotinjak ili manje svjetlosnih godina od Zemlje, kao i ogroman znanstveni interes koji izazivaju, tjeraju nas da na ideju međuzvjezdanog putovanja gledamo na potpuno drugačiji način.

Let na druge planete ovisit će o razvoju novih tehnologija i odabiru metode potrebne za postizanje tako dalekog cilja. U međuvremenu, izbor još nije napravljen.

Kako bi zemljani uspjeli prevladati nevjerojatno goleme svemirske udaljenosti, i to u relativno kratkom vremenu, inženjeri i kozmolozi morat će stvoriti temeljno novi motor. Prerano je govoriti o međugalaktičkim letovima, ali čovječanstvo bi moglo istražiti Mliječnu stazu, galaksiju u kojoj se nalaze Zemlja i Sunčev sustav.

Galaksija Mliječni put ima oko 200-400 milijardi zvijezda, oko kojih se planeti kreću u svojim orbitama. Najbliža zvijezda Suncu je Alpha Centauri. Udaljenost do njega je otprilike četrdeset trilijuna kilometara ili 4,3 svjetlosne godine.

Raketa s konvencionalnim motorom do njega će morati letjeti oko 40 tisuća godina! Koristeći formulu Ciolkovskog, lako je izračunati da je za ubrzanje svemirske letjelice s mlaznim motorom na raketno gorivo do brzine od 10% brzine svjetlosti potrebno više goriva nego što ga ima na cijeloj Zemlji. Stoga je govoriti o svemirskoj misiji s modernim tehnologijama potpuni apsurd.

Prema znanstvenicima, budući svemirski brodovi moći će letjeti pomoću termonuklearnog raketnog motora. Reakcija termonuklearne fuzije može proizvesti energiju po jedinici mase u prosjeku gotovo milijun puta više od procesa kemijskog izgaranja.

Zato je 1970. godine grupa inženjera zajedno sa znanstvenicima razvila projekt divovskog međuzvjezdanog broda s termonuklearnim pogonskim sustavom. Svemirska letjelica bez ljudske posade Daedalus trebala je biti opremljena pulsirajućim termonuklearnim motorom. Male granule trebale su biti bačene u komoru za izgaranje i zapaljene snopovima snažnih elektronskih zraka. Plazma, kao proizvod termonuklearne reakcije, izlazeći iz mlaznice motora, osigurava vuču brodu.

Pretpostavljalo se da je Daedalus trebao letjeti do Barnardove zvijezde, čiji je put udaljen šest svjetlosnih godina. Ogromni svemirski brod do njega bi stigao za 50 godina. I iako projekt nije realiziran, do danas nema realnijeg tehničkog projekta.

Drugi smjer u tehnologiji stvaranja međuzvjezdanih brodova je solarno jedro. Korištenje solarnog jedra danas se smatra najperspektivnijom i najrealističnijom opcijom za zvjezdani brod. Prednost solarne jedrilice je što nema potrebe za gorivom na brodu, što znači da će nosivost biti puno veća nego kod drugih svemirskih letjelica. Već danas je moguće izgraditi međuzvjezdanu sondu, gdje će pritisak solarnog vjetra biti glavni izvor energije za brod.

O ozbiljnosti namjera razvoja međuplanetarnih letova svjedoči projekt koji se od 2010. godine razvija u jednom od glavnih znanstvenih laboratorija NASA-e. Znanstvenici rade na projektu pripreme za let s ljudskom posadom u druge zvjezdane sustave u sljedećih sto godina.

Koristeći postojeću tehnologiju, trebalo bi jako, jako dugo da se pošalju znanstvenici i astronauti u međuzvjezdanu misiju. Putovanje će biti bolno dugo (čak i prema kozmičkim standardima). Ako želimo ostvariti takvo putovanje u barem jednom životu, ili čak generaciji, potrebne su nam radikalnije (čitaj: čisto teoretske) mjere. I dok su crvotočine i podsvemirski motori trenutačno apsolutno fantastični, godinama postoje druge ideje za koje vjerujemo da će se ostvariti.

Nuklearni pogon

Nuklearni pogon je teoretski moguć "motor" za brza svemirska putovanja. Koncept je izvorno predložio Stanislaw Ulam 1946. godine, poljsko-američki matematičar koji je sudjelovao u Projektu Manhattan, a preliminarne izračune napravili su F. Reines i Ulam 1947. godine. Projekt Orion pokrenut je 1958. godine i trajao je do 1963. godine.

Pod vodstvom Teda Taylora iz General Atomicsa i fizičara Freemana Dysona s Instituta za napredne studije na Princetonu, Orion bi iskoristio snagu pulsirajućih nuklearnih eksplozija kako bi pružio ogroman potisak s vrlo visokim specifičnim impulsom.

Ukratko, projekt Orion uključuje veliku svemirsku letjelicu koja dobiva na brzini podržavanjem termonuklearnih bojevih glava, izbacivanjem bombi straga i ubrzavanjem od udarnog vala koji ide u stražnji "gurač", pogonsku ploču. Nakon svakog guranja, ova ploča apsorbira snagu eksplozije i pretvara je u kretanje prema naprijed.

Iako ovaj dizajn teško da je elegantan prema modernim standardima, prednost koncepta je u tome što pruža visok specifični potisak - to jest, izvlači maksimalnu količinu energije iz izvora goriva (u ovom slučaju nuklearne bombe) uz minimalne troškove. Osim toga, ovaj koncept teoretski može postići vrlo velike brzine, neke procjenjuju do 5% brzine svjetlosti (5,4 x 107 km/h).

Naravno, ovaj projekt ima neizbježne nedostatke. S jedne strane, brod ove veličine bit će izuzetno skup za izgradnju. Dyson je 1968. procijenio da bi svemirska letjelica Orion, pokretana hidrogenskim bombama, težila između 400.000 i 4.000.000 metričkih tona. A najmanje tri četvrtine te težine dolazilo bi od nuklearnih bombi, svaka teška oko jedne tone.

Dysonovi konzervativni izračuni pokazali su da bi ukupna cijena izgradnje Oriona bila 367 milijardi dolara. Prilagođen inflaciji, ovaj iznos iznosi 2,5 trilijuna dolara, što je dosta. Čak i uz najkonzervativnije procjene, uređaj će biti izuzetno skup za proizvodnju.

Tu je i mali problem radijacije koju će emitirati, da ne spominjemo nuklearni otpad. Vjeruje se da je to razlog zašto je projekt odbačen kao dio sporazuma o djelomičnoj zabrani pokusa iz 1963., kada su svjetske vlade nastojale ograničiti nuklearna pokusa i zaustaviti prekomjerno ispuštanje radioaktivnih padalina u atmosferu planeta.

Fuzijske rakete

Druga mogućnost korištenja nuklearne energije je kroz termonuklearne reakcije za proizvodnju potiska. U ovom konceptu, energija bi se stvorila paljenjem kuglica mješavine deuterija i helija-3 u reakcijskoj komori inercijskim zatvaranjem pomoću elektronskih zraka (slično onome što se radi u National Ignition Facility u Kaliforniji). Takav fuzijski reaktor eksplodirao bi 250 kuglica u sekundi, stvarajući visokoenergetsku plazmu koja bi zatim bila preusmjerena u mlaznicu, stvarajući potisak.

Poput rakete koja se oslanja na nuklearni reaktor, ovaj koncept ima prednosti u smislu učinkovitosti goriva i specifičnog impulsa. Procjenjuje se da će brzina doseći 10 600 km/h, što daleko premašuje ograničenja brzine konvencionalnih raketa. Štoviše, ova je tehnologija opsežno proučavana tijekom posljednjih nekoliko desetljeća i dani su mnogi prijedlozi.

Na primjer, između 1973. i 1978. Britansko međuplanetarno društvo provelo je studiju o izvedivosti projekta Daedalus. Oslanjajući se na suvremeno znanje i tehnologiju fuzije, znanstvenici su pozvali na izgradnju dvostupanjske znanstvene sonde bez ljudske posade koja bi mogla dosegnuti Barnardovu zvijezdu (5,9 svjetlosnih godina od Zemlje) unutar ljudskog vijeka.

Prvi stupanj, najveći od dva, radio bi 2,05 godina i ubrzao bi letjelicu do 7,1% brzine svjetlosti. Tada se ovaj stupanj odbacuje, drugi se pali, a uređaj ubrzava do 12% brzine svjetlosti za 1,8 godina. Zatim se gasi motor drugog stupnja, a brod leti 46 godina.

Projekt Daedalus procjenjuje da bi misiji trebalo 50 godina da stigne do Barnardove zvijezde. Ako do Proxime Centauri, isti će brod tamo stići za 36 godina. Ali, naravno, projekt uključuje puno neriješenih pitanja, posebice onih koja se ne mogu riješiti modernim tehnologijama - a većina njih još nije riješena.

Na primjer, na Zemlji praktički nema helija-3, što znači da će se morati eksploatirati negdje drugdje (najvjerojatnije na Mjesecu). Drugo, reakcija koja pokreće aparat zahtijeva da emitirana energija znatno premašuje energiju utrošenu za pokretanje reakcije. I premda su eksperimenti na Zemlji već premašili "točku rentabilnosti", još smo daleko od količine energije koja može pokretati međuzvjezdanu letjelicu.

Treće, ostaje pitanje cijene takvog plovila. Čak i prema skromnim standardima bespilotnog vozila Project Daedalus, potpuno opremljeno vozilo težilo bi 60.000 tona. Da vam damo ideju, bruto težina NASA SLS-a je nešto više od 30 metričkih tona, a samo lansiranje koštat će 5 milijardi dolara (procjene iz 2013.).

Ukratko, ne samo da bi fuzijska raketa bila preskupa za izgradnju, već bi također zahtijevala razinu fuzijskog reaktora daleko iznad naših mogućnosti. Icarus Interstellar, međunarodna organizacija znanstvenika građana (od kojih su neki radili za NASA-u ili ESA-u), pokušava oživjeti koncept s projektom Icarus. Osnovana 2009. godine, grupa se nada da će omogućiti pokret fuzije (i više od toga) u doglednoj budućnosti.

Fusion ramjet

Također poznat kao Bussard ramjet, motor je prvi predložio fizičar Robert Bussard 1960. godine. U svojoj srži, to je poboljšanje standardne fuzijske rakete, koja koristi magnetska polja za komprimiranje vodikovog goriva do točke fuzije. Ali u slučaju ramjeta, ogromni elektromagnetski lijevak usisava vodik iz međuzvjezdanog medija i ispušta ga u reaktor kao gorivo.

Kako vozilo dobiva na brzini, reaktivna masa ulazi u ograničavajuće magnetsko polje, koje je komprimira sve dok ne započne termonuklearna fuzija. Magnetsko polje zatim usmjerava energiju u mlaznicu rakete, ubrzavajući letjelicu. Budući da ga nikakvi spremnici goriva neće usporiti, fuzijski ramjet može doseći brzine reda veličine 4% brzine svjetlosti i putovati bilo gdje u galaksiji.

Međutim, postoji mnogo potencijalnih nedostataka ove misije. Na primjer, problem trenja. Svemirska letjelica se oslanja na visoku stopu skupljanja goriva, ali će također naići na velike količine međuzvjezdanog vodika i izgubiti na brzini - posebno u gustim područjima galaksije. Drugo, u svemiru ima malo deuterija i tricija (koji se koriste u reaktorima na Zemlji), a sinteza običnog vodika, kojeg svemir ima u izobilju, još nije pod našom kontrolom.

Međutim, znanstvena fantastika se zaljubila u ovaj koncept. Najpoznatiji primjer je možda franšiza Star Trek, koja koristi kolekcionare Bussard. U stvarnosti, naše razumijevanje fuzijskih reaktora nije ni približno onoliko dobro koliko bismo željeli.

Lasersko jedro

Solarna jedra odavno se smatraju učinkovitim načinom osvajanja Sunčevog sustava. Osim što su relativno jednostavni i jeftini za izradu, imaju veliku prednost: ne zahtijevaju gorivo. Umjesto da koristi rakete koje trebaju gorivo, jedro koristi pritisak zračenja od zvijezda kako bi potjeralo ultratanka zrcala do velikih brzina.

Međutim, u slučaju međuzvjezdanog putovanja, takvo bi jedro moralo pokretati fokusirane zrake energije (laser ili mikrovalovi) kako bi se ubrzalo do brzine bliske svjetlosti. Koncept je prvi predložio Robert Forward 1984. godine, fizičar u Hughes Aircraft Laboratoryju.

Njegova ideja zadržava prednosti solarnog jedra u tome što ne zahtijeva gorivo na brodu, kao i to što se laserska energija ne raspršuje na daljinu na isti način kao sunčevo zračenje. Dakle, iako će laserskom jedru trebati neko vrijeme da ubrza do brzine bliske svjetlosti, ono će naknadno biti ograničeno samo brzinom svjetlosti.

Prema studiji koju je 2000. godine proveo Robert Frisby, direktor istraživanja koncepta napredne propulzije u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon, lasersko bi jedro ubrzalo do polovine brzine svjetlosti za manje od desetljeća. Također je izračunao da bi jedro promjera 320 kilometara moglo stići do Proxime Centauri za 12 godina. U međuvremenu, jedro, promjera 965 kilometara, stići će za samo 9 godina.

Međutim, takvo će jedro morati biti izgrađeno od naprednih kompozitnih materijala kako bi se izbjeglo topljenje. Što će biti posebno teško s obzirom na veličinu jedra. Troškovi su još gori. Prema Frisbyju, laseri bi zahtijevali stalan protok od 17.000 terawata energije, što je otprilike onoliko koliko cijeli svijet potroši u jednom danu.

Motor antimaterije

Ljubitelji znanstvene fantastike dobro znaju što je antimaterija. Ali ako ste zaboravili, antimaterija je tvar sastavljena od čestica koje imaju istu masu kao obične čestice, ali suprotnog naboja. Motor na antimateriju je hipotetski motor koji se oslanja na interakcije između materije i antimaterije za generiranje energije ili potiska.

Ukratko, motor antimaterije koristi čestice vodika i antivodika koje se sudaraju jedna s drugom. Energija emitirana tijekom procesa anihilacije po volumenu je usporediva s energijom eksplozije termonuklearne bombe praćene protokom subatomskih čestica - piona i miona. Te se čestice, koje putuju jednom trećinom brzine svjetlosti, preusmjeravaju u magnetsku mlaznicu i stvaraju potisak.

Prednost ove klase raketa je u tome što se većina mase mješavine materije i antimaterije može pretvoriti u energiju, što rezultira visokom gustoćom energije i specifičnim impulsom koji je bolji od bilo koje druge rakete. Štoviše, reakcija anihilacije može ubrzati raketu do polovine brzine svjetlosti.

Ova klasa raketa bit će najbrža i energetski najučinkovitija moguća (ili nemoguća, ali predložena). Dok konvencionalne kemijske rakete zahtijevaju tone goriva da potjeraju svemirsku letjelicu do odredišta, motor na antimateriju obavit će isti posao sa samo nekoliko miligrama goriva. Međusobno uništavanje pola kilograma čestica vodika i antivodika oslobađa više energije nego hidrogenska bomba od 10 megatona.

Upravo iz tog razloga NASA-in Advanced Concepts Institute istražuje ovu tehnologiju kao mogućnost za buduće misije na Mars. Nažalost, kada se razmatraju misije do obližnjih zvjezdanih sustava, količina potrebnog goriva eksponencijalno raste, a troškovi postaju astronomski (bez namjere).

Prema izvješću pripremljenom za 39. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, dvostupanjska raketa s antimaterijom zahtijevala bi više od 815.000 metričkih tona pogonskog goriva da stigne do Proxime Centauri za 40 godina. Relativno je brz. Ali cijena...

Iako jedan gram antimaterije proizvodi nevjerojatnu količinu energije, proizvodnja samo jednog grama zahtijevala bi 25 milijuna milijardi kilovat-sati energije i koštala trilijun dolara. Trenutno je ukupna količina antimaterije koju su stvorili ljudi manja od 20 nanograma.

Čak i kad bismo mogli proizvoditi antimateriju jeftino, trebao bi nam masivan brod koji bi mogao primiti potrebnu količinu goriva. Prema izvješću dr. Darrella Smitha i Jonathana Webbyja sa Sveučilišta Embry-Riddle Aeronautical u Arizoni, međuzvjezdana letjelica pokretana antimaterijom mogla bi postići brzinu 0,5 puta veću od brzine svjetlosti i dosegnuti Proxima Centauri za nešto više od 8 godina. Međutim, sam brod bi bio težak 400 tona i zahtijevao bi 170 tona goriva antimaterije.

Mogući način da se to zaobiđe bilo bi stvaranje plovila koje bi stvaralo antimateriju i potom je koristilo kao gorivo. Ovaj koncept, poznat kao Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), predložio je Richard Aubauzi iz Icarus Interstellar. Na temelju ideje o recikliranju na licu mjesta, vozilo VARIES koristilo bi velike lasere (pokretane golemim solarnim panelima) za stvaranje čestica antimaterije kada bi se ispalile u prazan prostor.

Slično konceptu fusion ramjet, ovaj prijedlog rješava problem transporta goriva izvlačenjem izravno iz svemira. Ali opet, cijena takvog broda bit će iznimno visoka ako ga izgradimo našim modernim metodama. Mi jednostavno ne možemo stvoriti antimateriju u ogromnim razmjerima. Tu je i problem zračenja koji treba riješiti, budući da anihilacija materije i antimaterije proizvodi izljeve visokoenergetskih gama zraka.

Ne predstavljaju opasnost samo za posadu, nego i za motor kako se ne bi raspali na subatomske čestice pod utjecajem svog tog zračenja. Ukratko, motor s antimaterijom potpuno je nepraktičan s obzirom na našu trenutnu tehnologiju.

Alcubierre Warp Drive

Ljubitelji znanstvene fantastike bez sumnje su upoznati s konceptom warp pogona (ili Alcubierreovog pogona). Predložio meksički fizičar Miguel Alcubierre 1994., ideja je bila pokušaj da se zamisli trenutno kretanje u svemiru bez kršenja Einsteinove teorije specijalne relativnosti. Ukratko, ovaj koncept uključuje rastezanje tkanine prostorvremena u val, što bi teoretski uzrokovalo skupljanje prostora ispred objekta i širenje prostora iza njega.

Objekt unutar ovog vala (naš brod) moći će voziti ovaj val, budući da je u "warp mjehuru", brzinom puno većom od relativističke. Budući da se brod ne kreće u samom mjehuru, već ga on nosi, zakoni relativnosti i prostor-vremena neće biti povrijeđeni. U biti, ova metoda ne uključuje kretanje brže od brzine svjetlosti u lokalnom smislu.

On je "brži od svjetlosti" samo u smislu da brod može stići do odredišta brže od zrake svjetlosti koja putuje izvan warp mjehura. Pod pretpostavkom da je letjelica opremljena sustavom Alcubierre, doći će do Proxime Centauri za manje od 4 godine. Stoga, kada je riječ o teoretskom međuzvjezdanom svemirskom putovanju, ovo je daleko najperspektivnija tehnologija u smislu brzine.

Naravno, cijeli ovaj koncept je izuzetno kontroverzan. Među argumentima protiv, na primjer, je da ne uzima u obzir kvantnu mehaniku i da se može opovrgnuti teorijom svega (kao što je petlja kvantne gravitacije). Izračuni potrebne količine energije također su pokazali da bi warp pogon bio pretjerano proždrljiv. Ostale neizvjesnosti uključuju sigurnost takvog sustava, prostorno-vremenske učinke na odredištu i kršenje uzročnosti.

Međutim, 2012. NASA-in znanstvenik Harold White objavio je da su on i njegovi kolege počeli istraživati ​​mogućnost stvaranja Alcubierre motora. White je izjavio da su izgradili interferometar koji bi uhvatio prostorne distorzije nastale širenjem i skupljanjem prostor-vremena u Alcubierreovoj metrici.

Laboratorij za mlazni pogon objavio je 2013. rezultate ispitivanja warp polja provedenih u uvjetima vakuuma. Nažalost, rezultati su smatrani "neuvjerljivima". Dugoročno, možemo otkriti da Alcubierreova metrika krši jedan ili više temeljnih zakona prirode. Čak i ako se njegova fizika pokaže točnom, nema jamstva da se sustav Alcubierre može koristiti za let.

Općenito, sve je kao i obično: rođeni ste prerano da biste putovali do najbliže zvijezde. Međutim, ako čovječanstvo osjeti potrebu za izgradnjom "međuzvjezdane arke" koja će prihvatiti samoodrživo ljudsko društvo, bit će moguće doći do Proxime Centauri za otprilike sto godina. Ako, naravno, želimo ulagati u takav događaj.

Što se tiče vremena, čini se da su sve dostupne metode krajnje ograničene. I dok nas provođenje stotina tisuća godina putujući do najbliže zvijezde može malo zanimati kada je naš vlastiti opstanak u pitanju, kako svemirska tehnologija bude napredovala, metode će ostati krajnje nepraktične. Dok naša arka stigne do najbliže zvijezde, njena će tehnologija zastarjeti, a čovječanstvo možda više neće postojati.

Dakle, osim ako ne napravimo veliki napredak u fuziji, antimateriji ili laserskoj tehnologiji, zadovoljit ćemo se istraživanjem vlastitog solarnog sustava.

“Tehnologija za mlade” 1991 br. 10, str. 18-19

Vladimir ATSYUKOVSKY,
kandidat tehničkih znanosti,
Zhukovsky, Moskovska regija.

Je li moguće međuzvjezdano putovanje?

Tisak je preplavio val izvješća o NLO-ima. Očevici tvrde da su vidjeli NLO za koji je očito da ga je napravio čovjek. Ne sumnjaju da su promatrali svemirske brodove vanzemaljskih civilizacija. No, naša svijest to odbija prihvatiti: za planete Sunčevog sustava prisutnost drugih civilizacija osim Zemlje gotovo je nemoguća, jer na njima, barem na njihovoj površini, nema uvjeta za život. Možda ispod površine? Malo vjerojatno, iako...

I na planetima drugih sustava možda postoji život, ali je vrlo daleko od njih: najbližih 28 zvijezda nalazi se u rasponu od 4 (najbliži Centauri) do 13 svjetlosnih godina (Kapteynova zvijezda). Zvijezde kao što su Sirius A i B, Procyon A i B, Tau Ceti nalaze se unutar ovog intervala. Ni blizu! Ako brodovi lete naprijed-natrag brzinom svjetlosti, tada će im trebati od 8 do 26 godina u oba smjera, a to je samo za najbliže zvijezde. Ne računajući vrijeme za ubrzanje i usporavanje. To nije preporučljivo, što znači da morate letjeti brže od svjetlosti.

Pa procijenimo koliko će vremena trebati ubrzanju do takvih brzina (i kočenju). Radi preglednosti, rezultati su sažeti u tablicu, iz koje možete odmah saznati vrijeme potrebno za postizanje određene brzine pri određenom ubrzanju. Ispada: ako pretpostavimo da je dopušteno trajanje putovanja u jednom smjeru jednako jednom mjesecu, tada trebate letjeti brzinom reda nekoliko desetaka brzina svjetlosti i ubrzavati (i usporavati) s ubrzanje mnogih stotina zemaljskih ubrzanja. Hmmm!.. A za sve ovo ipak negdje trebamo naći energiju! Čovjek se neizbježno pita: jesu li međuzvjezdani letovi uopće izvedivi? Ali odakle onda dolaze NLO-i? Štoviše, ponašaju se prkosno: iznenada nestaju, manevriraju pod pravim kutom, ispuštaju nešto... Što ako...

Uostalom, što nam, uostalom, treba? Odgovorite samo na tri pitanja:

1. Je li načelno moguće letjeti brzinama većim od brzine svjetlosti? (U školi su me učili da ne smijem.)

2. Je li moguće jako ubrzati bez uništavanja tijela? (Prema modernim konceptima, već 10-struko preopterećenje je maksimalno dopušteno.)

3. Je li moguće dobiti energiju za ubrzanje i kočenje? (Izračuni pokazuju da za to nije dovoljna nikakva termonuklearna energija.)

Začudo, sva pitanja, unatoč skeptičnim napomenama u zagradama, već danas imaju pozitivne odgovore. Nemoguće je letjeti brzinama većim od brzine svjetlosti samo zbog zabrane koju je nametnuo A. Einstein. Ali zašto je, zaboga, njegova teorija relativnosti uzdignuta na rang apsolutne istine? Uostalom, dolazi iz postulata, odnosno autorovih invencija, koje se i same temelje na lažnim premisama. Na primjer, 1887. godine, u poznatom Michelsonovom eksperimentu, otkriven je eterični vjetar, iako se njegova magnituda pokazala manjom od očekivane (tada nije bio poznat koncept graničnog sloja). Što se događa? S jedne strane, SRT - specijalna teorija relativnosti - ne može postojati ako postoji eter. S druge strane, GTR – opća teorija relativnosti – kako je sam Einstein napisao u člancima “O eteru” i “Eter i teorija relativnosti”, uvijek pretpostavlja prisutnost etera. Kako razumjeti ovu kontradikciju?

Moj kritički pregled svih glavnih eksperimenata na SRT i GTR (vidi “Logički i eksperimentalni temelji teorije relativnosti. Analitički pregled.” M., MPI, 1990., 56 str.) pokazao je da među njima nema nijednog koji bi nedvosmisleno potvrdio ovo teorija! Zato se ovdje može zanemariti i ne uzeti u obzir. Štoviše, P. Laplace je također utvrdio da je brzina širenja gravitacijskih poremećaja čak 50 milijuna puta veća od brzine svjetlosti, a cjelokupno iskustvo nebeske mehanike, koja operira isključivo statičkim formulama koje pretpostavljaju beskonačno veliku brzinu od širenje gravitacije, to potvrđuje. Ukratko, nema zabrane podsvjetlosnih brzina, radilo se o lažnoj uzbuni.

Prijeđimo na drugo pitanje. Razmotrimo kako astronaut ubrzava? Raketni plinovi pritišću stijenku komore za izgaranje koja pritišće raketu, raketa pritišće naslon stolca, a naslon stolca nju. I tijelo, cijela masa astronauta, pokušavajući ostati u stanju mirovanja, deformira se i pod jakim utjecajima može se srušiti. Ali kad bi isti astronaut pao u gravitacijsko polje neke zvijezde, tada, iako bi ubrzao mnogo brže, ne bi doživio nikakvu deformaciju, jer se svi elementi njegova tijela ubrzavaju istovremeno i jednako. Ista stvar će se dogoditi ako eter otpuhnete u astronauta. U ovom slučaju, protok etera - stvarnog viskoznog plina - ubrzat će svaki proton i astronauta u cjelini, bez deformiranja tijela (sjetite se znanstvenofantastičnog romana A. Belyaeva "Ariel"). Štoviše, ubrzanje može imati bilo koju vrijednost, sve dok je protok jednoličan. Dakle, i tu ima mogućnosti.

I na kraju, odakle crpite energiju? Prema mojim podacima (vidi “Opća dinamika etera. Modeliranje strukture materije i polja na temelju ideja o plinovitom eteru.” M., Energoatomizdat, 1990., 280 str.), eter je pravi plin fine strukture, stlačiv. i viskozna. Istina, njegova je viskoznost prilično mala i to praktički nema utjecaja na usporavanje planeta, ali pri velikim brzinama igra vrlo zamjetnu ulogu. Tlak etera je ogroman, više od 2 x 10 in 29 atm (2 x 10 in 32 N/sq. m), gustoća - 8,85 x 10 in - 12 kg/kubiku. m (u svemiru blizu Zemlje). I kako se pokazalo, u njemu postoji prirodni proces koji nas može opskrbiti neograničenom količinom energije u bilo kojoj točki svemira u obrocima bilo koje veličine... Govorimo o vrtlozima.

Odakle obični tornadi crpe svoju kinetičku energiju? Nastaje spontano iz potencijalne energije atmosfere. I napomena: ako je potonje praktički nemoguće koristiti, onda se prvo može koristiti, na primjer, prisiljavanjem tornada da okreće turbinu. Svi znaju da tornado nalikuje deblu - deblji je u dnu. Analiza ove okolnosti pokazala je da je sabijena atmosferskim tlakom. Vanjski tlak uzrokuje da se čestice plina u tijelu tornada kreću spiralno tijekom procesa kompresije. Razlika u silama pritiska - vanjskim i unutarnjim (plus centrifugalna sila) daje projekciju rezultirajuće sile na putanju čestica plina (slika 1) i uzrokuje njihovo ubrzanje u tijelu tornada. Postaje tanji, a brzina kretanja njegove stijenke se povećava. U tom slučaju vrijedi zakon očuvanja kutne količine gibanja mrv = const, a što je tornado stisnjeniji to je veća brzina kretanja. Dakle, cjelokupna atmosfera planeta djeluje na svaki tornado; Njegova energija temelji se na gustoći zraka jednakoj 1 kg / kubnom metru. m, i tlak jednak 1 atm (10 u 5 N/sq. m). A u eteru je gustoća 11 redova veličine manja, ali je pritisak 29 (!) redova veličine veći. I eter također ima svoj vlastiti mehanizam sposoban za opskrbu energijom. Ovo je BL, kuglasta munja.

Etersko-dinamički model BL-a jedini je (!) sposoban objasniti sve njegove karakteristike u cjelini. A ono što danas nedostaje za dobivanje ekološki prihvatljive energije iz etera je naučiti kako stvoriti umjetni CMM. Naravno, nakon što naučimo kako stvoriti uvjete za formiranje vrtloga u eteru. Ali ne samo da ne znamo kako to učiniti, nego ne znamo ni na koji način tome pristupiti. Izuzetno tvrd orah! Jedno je ohrabrujuće: ipak ih priroda nekako uspijeva stvoriti, te CMM! A ako je tako, možda ćemo se i mi jednog dana snaći. I tada više neće biti potrebe za svim vrstama nuklearnih elektrana, hidroelektrana, termoelektrana, termoelektrana, vjetroelektrana, solarnih elektrana i ostalih elektrana. Imajući željenu količinu energije na bilo kojem mjestu, čovječanstvo će rješavanju ekoloških problema pristupiti na potpuno drugačiji način. Naravno, pod uvjetom da će morati mirno živjeti na svom planetu, a dovraga, neće biti uništena samo njegova rodna Zemlja, već i cijeli Sunčev sustav! Vidite, s energijom se problem može riješiti. Pritom obratite pozornost na važan detalj - ovom metodom neće biti potrebe za ubrzavanjem i usporavanjem mase goriva, koja sada uvelike određuje masu broda.

Pa, što je sa samim međuzvjezdanim brodom, kako bi trebao biti dizajniran? Da, barem u obliku već poznatog “letećeg tanjura”. (Sl. 2.) U njegovom prednjem dijelu nalaze se dva “eter usisnika” koji upijaju eter iz okolnog prostora. Iza njih su komore za formiranje vrtloga, u kojima eter teče vrtložno i samokompaktirano. Dalje duž vrtložnih kanala, eterična tornada prenose se u komoru za anihilaciju, gdje (identičnim pokretima vijka, ali usmjerenim u suprotnom smjeru; anihiliraju jedni druge plugom. Zgusnuti eter više nije sputan graničnim slojem i eksplodira, raspršuje se u svim smjerovima. Mlazna struja se baca natrag, i naprijed - tok koji zahvaća cijeli brod i tijelo astronauta, koje ubrzava bez deformacija. I brod leti ispred svjetlosti, u običnom euklidskom prostoru i u običnom vremenu ...

Ali što je s paradoksima blizanaca, povećanjem mase i smanjenjem duljine? Ali nikako. Postulati - oni su postulati - slobodni izumi, plodovi slobodne mašte. I oni moraju biti pometeni zajedno s "teorijom" koja ih je rodila. Jer ako je došlo vrijeme da čovječanstvo rješava primijenjene probleme, onda to ne bi smjele zaustaviti nikakve napuhane vlasti sa svojim spekulativnim barijerama koje su došle niotkuda.

Bilješka: Navedene knjige mogu se naručiti na adresi: 140160, Žukovski, Moskovska oblast, poštanski fah 285.