星間旅行は不可能です。 他の星に飛ぶことは可能ですか？ そしてさらに速く

太陽系は長い間、SF 作家にとって特別な興味を持っていませんでした。 しかし、驚くべきことに、一部の科学者にとって、私たちの「ネイティブ」惑星は、まだ実際には調査されていないにもかかわらず、あまりインスピレーションを与えません。

かろうじて宇宙への窓を開いた人類は、以前のように夢の中だけではなく、未知の距離に突入しています。
セルゲイ・コロリョフも「労働組合の切符で」間もなく宇宙に飛ぶと約束したが、この言葉はすでに半世紀前のものであり、宇宙の旅は依然としてエリートたちの多くにとって、あまりにも高価な楽しみである。 しかし、2年前、HACAは壮大なプロジェクトを立ち上げました。 100年のスターシップ、これには、宇宙飛行のための科学的および技術的基盤を複数年かけて段階的に構築することが含まれます。

それでは、スターフライトを現実にするためには、どのような問題を解決する必要があるのでしょうか?

時間と速度は相対的なものです

奇妙なことに、自動宇宙船による天文学は、一部の科学者にとってはほぼ解決された問題であるように見えます。 そして、これは、現在のカタツムリの速度（約17 km / s）やその他の原始的な（そのような未知の道路用の）装置で星に自動機械を打ち上げることにまったく意味がないという事実にもかかわらずです。

現在、アメリカの宇宙船パイオニア10号とボイジャー1号は太陽系を離れ、もはやそれらとのつながりはありません。 パイオニア10号は恒星アルデバランに向かって進んでいます。 何も起こらなければ、200万年後にはこの星の近くに到達するでしょう。 同様に、他のデバイスも宇宙の広がりを這い回ります。

したがって、船が人が住んでいるかどうかに関係なく、星に飛ぶためには光速に近い高速度が必要です。 ただし、これは、最も近い星にのみ飛行するという問題を解決するのに役立ちます。

「たとえ光速に近い速度で飛行できる宇宙船を建造できたとしても、銀河系内だけの移動時間は数千年、数万年単位で計算されるだろう」とK.フェオクチストフは書いている。約10万光年です。 しかし地球では、この時期にさらに多くのことが起こるでしょう。」

相対性理論によれば、互いに相対的に移動する 2 つのシステムの時間の経過は異なります。 長距離では船は光速に非常に近い速度に達するまでに時間がかかるため、地球上と船上での時間差は特に大きくなります。

恒星間飛行の最初の目標は、私たちに最も近いアルファ・ケンタウリ（3 つ星系）であると想定されています。 光の速さなら4年半で到着するが、地球ではこの間に10年が経過してしまう。 しかし、距離が離れると時間差も大きくなります。

イワン・エフレモフの有名な「アンドロメダ星雲」を覚えていますか? そこでは、飛行は年と地上の年で測定されます。 言うことなしの美しいおとぎ話。 しかし、この誰もが憧れる星雲（正確にはアンドロメダ銀河）は、私たちから250万光年の距離にあります。

これは、光速での飛行であっても、比較的近い恒星に対してのみ正当化されることを意味します。 しかし、光の速度で飛行する装置は依然として理論の中でのみ生きており、科学的ではあるものの SF に似ています。

惑星ほどの大きさの船

当然のことながら、科学者たちはまず、船のエンジンで最も効果的な熱核反応を使用するというアイデアを思いつきました - それはすでに部分的に（軍事目的で）習得されていたからです。 ただし、光速に近い速度での往復移動の場合、理想的なシステム設計であっても、少なくとも 10 の 30 乗の初期質量と最終質量の比が必要です。 つまり、宇宙船は小さな惑星ほどの大きさの燃料を積んだ巨大な列車のように見えることになる。 このような巨像を地球から宇宙に打ち上げることは不可能です。 また、軌道上で組み立てることも可能であり、科学者がこのオプションについて議論しないのも当然です。

物質消滅の原理を利用した光子エンジンのアイデアは非常に人気があります。

消滅とは、粒子と反粒子が衝突した際に、元の粒子とは異なる別の粒子に変化することです。 最も研究されているのは、電子と陽電子の消滅であり、これにより光子が生成され、そのエネルギーが宇宙船を動かす。 アメリカの物理学者ローナン・キーンとウェイミン・チャンの計算によると、現代の技術に基づいて、宇宙船を光速の70%まで加速できる消滅エンジンを作成することが可能だという。

しかし、さらなる問題が始まります。 残念ながら、反物質をロケット燃料として使用することは非常に困難です。 消滅中には、宇宙飛行士に有害な強力なガンマ線のバーストが発生します。 さらに、陽電子燃料が船と接触すると、致命的な爆発が発生する可能性があります。 最後に、十分な量の反物質を入手し、それを長期保存するための技術はまだありません。たとえば、反水素原子の「生存」時間は現在 20 分未満であり、1 ミリグラムの陽電子の生成には 2,500 万ドルの費用がかかります。

しかし、時間が経てばこれらの問題は解決できると仮定しましょう。 ただし、依然として大量の燃料が必要であり、光子宇宙船の初期質量は月の質量に匹敵します（コンスタンチン・フェオクティストフ氏による）。

帆が破れています！

今日最も人気があり現実的な宇宙船はソーラーヨットであると考えられており、そのアイデアはソビエトの科学者フリードリヒ・ザンダーに属しています。

ソーラー（光、光子）セイルは、太陽光または鏡面上のレーザーの圧力を利用して宇宙船を推進する装置です。
1985 年、アメリカの物理学者ロバート フォワードは、マイクロ波エネルギーによって加速される星間探査機の設計を提案しました。 このプロジェクトでは、探査機が 21 年以内に最も近い星に到達することを想定していました。

第 36 回国際天文学会議では、水星周回軌道上に配置された光学レーザーのエネルギーによって移動するレーザー宇宙船のプロジェクトが提案されました。 計算によれば、この設計の宇宙船が恒星エリダヌス座イプシロン星（10.8光年）まで往復するのに51年かかることになる。

「太陽系を通過する旅行から得られたデータが、私たちが住んでいる世界の理解に大きな進歩をもたらす可能性は低いです。 当然、思考は星に向けられます。 結局のところ、地球近くの飛行や太陽系の他の惑星への飛行が最終目標ではないことは以前から理解されていました。 星への道を切り開くことが主な仕事のように思えた。」

これらの言葉はSF作家のものではなく、宇宙船設計者で宇宙飛行士のコンスタンチン・フェオクチストフのものである。 科学者によると、太陽系では特に新しいものは何も発見されないという。 人類はまだ月にしか到達していないにもかかわらず、これは…

これはまだ理論上の話ですが、最初の一歩はすでに踏み出されています。

1993 年、ズナムヤ 2 プロジェクトの一環として、幅 20 メートルのソーラーセイルがロシアの船舶プログレス M-15 に初めて配備されました。 プログレス号をミールステーションにドッキングする際、乗組員はプログレス号にリフレクター展開ユニットを設置しました。 その結果、反射板は幅5 kmの輝点を生成し、それは8 km/sの速度でヨーロッパを通過してロシアに到達しました。 光点は満月とほぼ同等の明るさを持っていました。

帆バージョンは自動探査機、ステーション、貨物船の打ち上げには適しているかもしれませんが、有人帰還飛行には適していません。 他にも宇宙船プロジェクトはありますが、いずれにしても上記のものを彷彿とさせます（同じ大規模な問題を抱えています）。

星間空間のサプライズ

宇宙ではたくさんの驚きが旅人を待っているようです。 たとえば、太陽系の外にかろうじて到達したアメリカの装置パイオニア 10 は、原因不明の力を受け始め、弱いブレーキを引き起こしました。 まだ知られていない慣性や時間の影響など、多くの仮定が行われています。 この現象にはまだ明確な説明はなく、単純な技術的な仮説（例えば、装置内のガス漏れによる反力）から新しい物理法則の導入まで、さまざまな仮説が検討されています。

別の装置であるボイドジャー 1 号は、太陽系の境界にある強い磁場の領域を検出しました。 その中で、星間空間からの荷電粒子の圧力により、太陽によって形成された場の密度が高まります。 デバイスは次のものも登録しました。

• 星間空間から太陽系に侵入する高エネルギー電子の数の増加（約100倍）。
• 銀河宇宙線（星間起源の高エネルギー荷電粒子）のレベルの急激な増加。

星と星の間の空間は空ではありません。 いたるところにガス、塵、粒子の残骸があります。 光速に近い速度で移動しようとすると、船に衝突する各原子は高エネルギーの宇宙線粒子のようなものになります。 このような爆撃中の硬放射線のレベルは、近くの星への飛行中であっても許容できないほど増加します。

そして、そのような速度での粒子の機械的衝撃は爆発弾のようなものになります。 いくつかの計算によると、宇宙船の保護スクリーンの 1 センチメートルごとに、毎分 12 発の速度で継続的に発射されることになります。 数年間の飛行中にそのような暴露に耐えられるスクリーンがないことは明らかです。 あるいは、許容できない厚さ（数十、数百メートル）と質量（数十万トン）を持たなければなりません。

物質体を光速に近い速度で銀河の距離を越えて輸送するという問題を解決することは不可能であることが判明しました。 機械構造を使って時空を突破するのは意味がありません。

モールホール

サイエンス フィクション作家たちは、容赦のない時間を克服しようとして、空間 (および時間) に「穴をあけ」、それを「折り畳む」方法を発明しました。 彼らは、中間領域を迂回して、空間内のある点から別の点へのさまざまなハイパースペースジャンプを考案しました。 今では科学者もSF作家に加わりました。

物理学者は、アインシュタインの相対性理論に反して、超光速で移動できる宇宙の物質の極端な状態とエキゾチックな抜け穴を探し始めました。

ただし、安定したワームホールを作成するには、オランダ人の Hendrik Casimir が発見したエフェクトを使用できます。 それは、真空中での量子振動の影響下での導電性の非帯電物体の相互引力から成ります。 真空は完全に空ではなく、粒子や微小なワームホールが自発的に現れたり消えたりする重力場に変動があることが判明しました。

残っているのは、穴の 1 つを見つけてそれを伸ばし、2 つの超電導ボールの間に置くことだけです。 ワームホールの一方の口は地球上に残り、もう一方の口は宇宙船によって光速に近い速度で最終物体である恒星に移動される。 つまり、宇宙船はいわばトンネルを突き破るのです。 宇宙船が目的地に到着すると、ワームホールが開き、実際の超高速の星間旅行が可能になります。その期間は数分で測定されます。

破壊のバブル

ワームホール理論に似ているのがワープバブルです。 1994 年、メキシコの物理学者ミゲル アルクビエールはアインシュタインの方程式に従って計算を実行し、空間連続体の波の変形の理論的可能性を発見しました。 この場合、空間は宇宙船の前方で圧縮され、同時に後方で膨張します。 この宇宙船は、いわば湾曲の泡の中に置かれており、無制限の速度で移動することができます。 このアイデアの天才的な点は、宇宙船が湾曲した泡の中に置かれており、相対性の法則に違反していないことです。 同時に、曲率バブル自体が移動し、局所的に時空を歪めます。

光より速く移動することはできないにもかかわらず、宇宙が移動したり、光より速く時空の歪みが広がったりすることを妨げるものは何もありません。それが、宇宙が形成されたビッグバンの直後に起こったと考えられています。

これらすべてのアイデアはまだ現代科学の枠組みに適合していませんが、2012 年に NASA の代表者はアルクビエール博士の理論の実験的テストの準備を発表しました。 アインシュタインの相対性理論がいつか新しい世界理論の一部になるかもしれません。 結局のところ、学習のプロセスには終わりがありません。 これは、いつか私たちが星への棘を打ち破ることができることを意味します。

イリーナ・グロモバ

星間旅行は夢物語から現実的なものに変わるのでしょうか?

世界中の科学者は、人類は宇宙探査をますます進めており、新たな発見や技術が登場していると述べています。 しかし、人々は依然として星間飛行について夢を見ることしかできません。 しかし、この夢はそれほど達成不可能で非現実的なものなのでしょうか？ 人類は現在どのような状況にあり、将来はどのような展望を持っているのでしょうか?

専門家によれば、進歩が停滞しなければ、1～2世紀以内に人類はその夢を実現できるだろうという。 かつて、超強力なケプラー望遠鏡により、天文学者は生命の発生が可能な系外惑星を 54 個発見することができ、現在ではそのような惑星の存在がすでに 1028 個確認されています。 これらの惑星は、太陽系の外側の恒星を周回していますが、中心星から非常に離れているため、その表面には液体の水が維持できます。

しかし、最も近い惑星系までの距離が非常に遠いため、宇宙には人類だけなのかという主要な疑問に対する答えを得ることは依然として不可能です。 地球から 100 光年以下の距離にある多数の系外惑星と、それらが生み出す膨大な科学的関心により、私たちは星間旅行という概念をまったく異なる観点から見ることを余儀なくされています。

他の惑星への飛行は、新しい技術の開発と、そのような遠い目標を達成するために必要な方法の選択にかかっています。 その間、選択はまだ行われていません。

地球人が信じられないほど広大な宇宙の距離を比較的短期間で克服できるようにするには、エンジニアと宇宙学者は根本的に新しいエンジンを作成する必要があります。 銀河間飛行について話すのは時期尚早ですが、人類は地球と太陽系が位置する銀河である天の川を探索する可能性があります。

天の川銀河には約 2,000 ～ 4,000 億の星があり、その周りを惑星が公転しています。 太陽に最も近い星はケンタウリ座アルファ星です。 そこまでの距離は約40兆キロメートル、つまり4.3光年です。

従来のエンジンを搭載したロケットは、約 4 万年飛行しなければなりません。 ツィオルコフスキーの公式を使用すると、ロケット燃料でジェット エンジンを備えた宇宙船を光速の 10% の速度まで加速するには、地球全体で利用できるよりも多くの燃料が必要であると計算するのは簡単です。 したがって、現代のテクノロジーを使った宇宙ミッションについて語ることは全くの馬鹿げています。

科学者らによると、将来の宇宙船は熱核ロケットエンジンを使って飛行できるようになるという。 熱核融合反応は、化学燃焼プロセスよりも平均して単位質量あたりほぼ 100 万倍のエネルギーを生成できます。

そのため、1970 年にエンジニアのグループが科学者と協力して、熱核推進システムを備えた巨大な星間船のプロジェクトを開発しました。 無人宇宙船ダイダロスにはパルス熱核エンジンが搭載されるはずだった。 小さな粒子が燃焼室に投げ込まれ、強力な電子ビームによって点火されることになっていました。 熱核反応の生成物としてエンジン ノズルから放出されるプラズマは、船に牽引力を与えます。

ダイダロスは6光年離れたバーナードの星に飛ぶはずだと考えられていた。 巨大宇宙船なら50年以内に到達するだろう。 そしてプロジェクトは実行されませんでしたが、今日に至るまでこれ以上現実的な技術プロジェクトはありません。

星間船を作る技術のもう一つの方向性は、ソーラーセイルです。 ソーラーセイルの使用は、今日、宇宙船にとって最も有望かつ現実的な選択肢であると考えられています。 ソーラーヨットの利点は、船上に燃料を必要としないことです。これは、他の宇宙船よりも積載量がはるかに大きいことを意味します。 現在、太陽風圧を船の主なエネルギー源とする星間探査機を建造することがすでに可能になっています。

惑星間飛行の開発意図の真剣さは、NASA の主要な科学研究所の 1 つで 2010 年以来開発されてきたこのプロジェクトによって証明されています。 科学者たちは、今後100年以内に他の星系への有人飛行を準備するプロジェクトに取り組んでいます。

既存のテクノロジーを使用して科学者や宇宙飛行士を星間ミッションに派遣するには、非常に長い時間がかかります。 その旅は（宇宙の基準から見ても）痛ましいほど長くなるだろう。 少なくとも一生涯、あるいは一世代でそのような旅を達成したいのであれば、より根本的な（つまり、純粋に理論的な）対策が必要です。 ワームホールと亜空間エンジンは現時点では本当に素晴らしいものですが、私たちが実現すると信じているアイデアが長年にわたってありました。

原子力推進

原子力推進は、理論的には高速宇宙旅行のための「エンジン」として可能です。 この概念はもともと 1946 年にマンハッタン計画に参加したポーランド系アメリカ人の数学者スタニスワフ ウラムによって提案され、1947 年に F. ライネスとウラムによって予備計算が行われました。 オリオン計画は 1958 年に開始され、1963 年まで続きました。

ゼネラル・アトミックスのテッド・テイラーとプリンストン高等研究所の物理学者フリーマン・ダイソンが率いるオリオンは、パルス核爆発の力を利用して、非常に高い比推力で巨大な推力を提供する予定である。

一言で言えば、オリオン計画には、熱核弾頭をサポートし、後方から爆弾を発射し、後部に取り付けられた推進パネルに入る爆風によって加速することで速度を高める大型宇宙船が含まれます。 押すたびに、爆発の力がこのパネルによって吸収され、前進運動に変換されます。

この設計は現代の基準から見ればエレガントとは言えませんが、この概念の利点は高い比推力を提供すること、つまり最小限のコストで燃料源 (この場合は核爆弾) から最大量のエネルギーを抽出できることです。 さらに、この概念は理論的には非常に高速な速度を実現でき、光速の最大 5% (5.4 x 107 km/h) と推定する人もいます。

もちろん、このプロジェクトには避けられない欠点があります。 一方で、このサイズの船は建造費が非常に高くなります。 ダイソン氏は1968年、水素爆弾を動力源とするオリオン宇宙船の重量は40万トンから400万トンの間だろうと推定した。 そしてその重量の少なくとも4分の3は核爆弾によるもので、それぞれの重さは約1トンである。

ダイソン社の保守的な計算では、オリオンの建設にかかる総コストは 3,670 億ドルになることが示されました。 インフレを調整すると、この金額は 2 兆 5,000 億ドルとなり、かなりの額になります。 最も控えめに見積もっても、このデバイスの製造コストは非常に高くなります。

核廃棄物は言うまでもなく、放出される放射線に関する小さな問題もあります。 これが、世界各国政府が核実験を制限し、地球の大気中への放射性降下物の過度の放出を阻止しようとしていた1963年の部分核実験禁止条約の一環としてこの計画が廃止された理由であると考えられている。

核融合ロケット

核エネルギーを使用するもう 1 つの可能性は、熱核反応によって推力を生成することです。 この概念では、電子ビームを使用した慣性閉じ込めによって反応室内で重水素とヘリウム 3 の混合物のペレットを点火することによってエネルギーが生成されます (カリフォルニアの国立点火施設で行われているものと同様)。 このような核融合炉は毎秒 250 個のペレットを爆発させ、高エネルギーのプラズマを生成し、そのプラズマがノズルに向けられて推力を生み出します。

原子炉に依存するロケットと同様に、このコンセプトには燃料効率と比推力の点で利点があります。 その速度は時速10,600kmに達すると推定されており、従来のロケットの速度制限をはるかに超えています。 さらに、この技術は過去数十年にわたって広範囲に研究され、多くの提案がなされてきました。

たとえば、1973 年から 1978 年にかけて、英国惑星間協会はダイダロス計画の実現可能性に関する研究を実施しました。 科学者たちは、現代の知識と融合技術を活用して、人類が生きているうちにバーナード星（地球から5.9光年）に到達できる2段式無人科学探査機の建設を求めている。

2 つのステージのうち最大の第 1 ステージは 2.05 年間稼働し、宇宙船を光速の 7.1% まで加速します。 次に、この段階は破棄され、2 番目の段階が点火され、装置は 1.8 年で光速の 12% まで加速します。 その後、第 2 段エンジンが停止され、船は 46 年間飛行します。

ダイダロス計画は、このミッションがバーナード星に到達するまでに 50 年かかったであろうと推定しています。 プロキシマ・ケンタウリに行くなら、同じ船が36年後に到着することになる。 しかし、もちろん、このプロジェクトには多くの未解決の問題、特に現代のテクノロジーを使用しても解決できない問題が含まれており、そのほとんどはまだ解決されていません。

たとえば、ヘリウム 3 は地球上に事実上存在しないため、他の場所 (おそらく月) で採掘する必要があります。 第二に、装置を駆動する反応には、反応を開始するために消費されるエネルギーを大幅に超えるエネルギーが放出される必要があります。 そして、地球上での実験はすでに「損益分岐点」を超えていますが、星間宇宙船に電力を供給できる量のエネルギーにはまだ程遠いのです。

第三に、そのような船舶のコストの問題が残っています。 プロジェクト ダイダロス無人車両の控えめな基準に照らしても、完全装備の車両の重量は 60,000 トンになります。 参考までに、NASA SLS の総重量は 30 トンをわずかに超えており、打ち上げだけで 50 億ドルの費用がかかります (2013 年の推定)。

つまり、核融合ロケットの製造にはコストが高すぎるだけでなく、私たちの能力をはるかに超えたレベルの核融合炉が必要になるということです。 市民科学者 (NASA や ESA で働いていた人もいます) の国際組織である Icarus Interstellar は、Project Icarus でこの概念を復活させようとしています。 2009 年に結成されたこのグループは、近い将来、フュージョン運動 (およびそれ以上) を可能にしたいと考えています。

フュージョンラムジェット

バサード ラムジェットとしても知られるこのエンジンは、1960 年に物理学者のロバート バサードによって初めて提案されました。 その核心は、磁場を使用して水素燃料を核融合点まで圧縮する標準的な核融合ロケットの改良版です。 しかし、ラムジェットの場合、巨大な電磁漏斗が星間物質から水素を吸引し、燃料として原子炉に投棄します。

車両が速度を上げると、反応質量が閉じ込め磁場に入り、熱核融合が始まるまで圧縮されます。 次に、磁場がロケット ノズルにエネルギーを送り、宇宙船を加速します。 燃料タンクが速度を落とすことはないため、核融合ラムジェットは光速の 4% 程度の速度に達し、銀河内のどこにでも移動できます。

ただし、このミッションには多くの潜在的な欠点があります。 例えば摩擦の問題。 この宇宙船は高速の燃料収集に依存していますが、特に銀河の高密度領域では、大量の星間水素に遭遇して速度が低下します。 第二に、宇宙には（地球上の原子炉で使用される）重水素と三重水素はほとんど存在せず、宇宙に豊富にある通常の水素の合成はまだ私たちの制御の範囲内ではありません。

しかし、SF はこの概念に夢中になりました。 最も有名な例はおそらく、Bussard コレクターを使用したスタートレック シリーズでしょう。 実際には、核融合炉についての私たちの理解は、私たちが望んでいるほどよくありません。

レーザーセイル

ソーラーセイルは太陽系を征服するための効果的な方法であると長い間考えられてきました。 製造が比較的簡単で安価であるという事実に加えて、燃料を必要としないという大きな利点もあります。 燃料を必要とするロケットを使用する代わりに、セイルは星からの放射圧を利用して極薄ミラーを高速で推進します。

しかし、星間旅行の場合、そのような帆は、光速に近い速度まで加速するために、集束されたエネルギービーム（レーザーまたはマイクロ波）によって推進される必要がある。 この概念は、1984 年にヒューズ航空機研究所の物理学者ロバート フォワードによって最初に提案されました。

彼のアイデアは、船上に燃料を必要とせず、レーザーエネルギーが太陽放射と同じように遠くまで散逸しないというソーラーセイルの利点を維持しています。 したがって、レーザーセイルが光速近くまで加速するには時間がかかりますが、その後は光速自体によってのみ制限されるようになります。

NASA ジェット推進研究所の先進推進概念研究部長、ロバート・フリスビーによる 2000 年の研究によると、レーザーセイルは 10 年以内に光速の半分まで加速するという。 同氏はまた、直径320キロメートルの帆がプロキシマ・ケンタウリに12年以内に到達できると計算した。 一方、直径965キロメートルの帆はわずか9年以内に到着する予定だ。

ただし、そのような帆は溶解を避けるために高度な複合材料で作られる必要があります。 帆の大きさを考えると、これは特に難しいでしょう。 コストはさらに悪化します。 フリスビー氏によると、レーザーには 17,000 テラワットのエネルギーが安定的に必要で、これはほぼ全世界が 1 日に消費する量に相当します。

反物質エンジン

SF ファンは反物質が何であるかをよく知っています。 しかし、忘れた方のために付け加えておきますが、反物質は、通常の粒子と同じ質量を持ち、逆の電荷を持つ粒子で構成される物質です。 反物質エンジンは、物質と反物質の間の相互作用に依存してエネルギーまたは推力を生成する仮説上のエンジンです。

つまり、反物質エンジンは水素と反水素粒子を互いに衝突させて使用します。 消滅プロセス中に放出されるエネルギーは、亜原子粒子（パイオンとミューオン）の流れを伴う熱核爆弾の爆発のエネルギーに匹敵します。 光の 3 分の 1 の速度で移動するこれらの粒子は磁気ノズルに向けられ、推力を生成します。

このクラスのロケットの利点は、物質と反物質の混合物の質量の大部分をエネルギーに変換でき、その結果、他のロケットよりも高いエネルギー密度と比推力が得られることです。 さらに、消滅反応によりロケットは光速の半分まで加速される可能性があります。

このクラスのロケットは、可能な限り最速かつエネルギー効率が最も高い（または不可能だが、提案されている）。 従来の化学ロケットは宇宙船を目的地まで推進するために大量の燃料を必要とするが、反物質エンジンはわずか数ミリグラムの燃料で同じ仕事をする。 0.5 キログラムの水素粒子と反水素粒子が相互に破壊すると、10 メガトンの水素爆弾よりも多くのエネルギーが放出されます。

NASA の先進概念研究所が将来の火星ミッションの可能性としてこの技術を研究しているのはこのためです。 残念ながら、近くの星系へのミッションを考えると、必要な燃料の量は指数関数的に増加し、コストは天文学的な金額になります（冗談ではありません）。

第 39 回 AIAA/ASME/SAE/ASEE 共同推進会議および展示会用に作成された報告書によると、2 段式反物質ロケットがプロキシマ ケンタウリに到達するには 40 年間で 815,000 トン以上の推進剤が必要となります。 比較的速いです。 でも値段が…

1 グラムの反物質は信じられないほどのエネルギーを生成しますが、わずか 1 グラムを生成するには 2,500 万キロワット時のエネルギーが必要となり、1 兆ドルの費用がかかります。 現在、人類が作り出した反物質の総量は20ナノグラム未満です。

そして、たとえ反物質を安価に製造できたとしても、必要な量の燃料を搭載できる巨大な船が必要になるでしょう。 アリゾナ州エンブリー・リドル航空大学のダレル・スミス博士とジョナサン・ウェビー博士の報告によると、反物質を動力源とする星間宇宙船は光速の0.5倍の速度に達し、わずか8年余りでプロキシマ・ケンタウリに到達する可能性があるという。 ただし、船自体の重量は400トンで、170トンの反物質燃料が必要となる。

これを回避する考えられる方法は、反物質を生成し、それを燃料として使用する容器を作成することです。 真空対反物質ロケット星間探査システム (VARIES) として知られるこの概念は、イカロス インターステラーのリチャード オーバウジによって提案されました。 現場リサイクルのアイデアに基づいて、VARIES 車両は大型レーザー (巨大なソーラー パネルで駆動) を使用し、何もない空間に発射されると反物質粒子を生成します。

核融合ラムジェットのコンセプトと同様に、この提案は宇宙から直接燃料を抽出することで燃料輸送の問題を解決します。 しかし、繰り返しになりますが、現代の方法で建造すると、そのような船のコストは非常に高くなります。 私たちは反物質を大規模に作り出すことはできません。 物質と反物質の消滅により高エネルギーのガンマ線のバーストが発生するため、解決すべき放射線の問題もあります。

それらは乗組員に危険をもたらすだけでなく、エンジンにも危険をもたらすため、放射線の影響でばらばらになって亜原子粒子にならないようにします。 つまり、現在の技術を考慮すると、反物質エンジンはまったく実用的ではありません。

アルクビエール ワープ ドライブ

SF ファンなら、ワープ ドライブ (またはアルクビエール ドライブ) の概念に精通しているはずです。 1994 年にメキシコの物理学者ミゲル・アルクビエールによって提案されたこのアイデアは、アインシュタインの特殊相対性理論に違反することなく空間内の瞬間的な動きを想像する試みでした。 つまり、この概念には時空の構造を波状に引き伸ばすことが含まれており、理論的には物体の前の空間が収縮し、その後ろの空間が膨張します。

この波の中の物体（私たちの船）は、「ワープバブル」の中にいて、相対論的な速度よりもはるかに速い速度でこの波に乗ることができます。 船は泡自体の中を移動するのではなく、泡によって運ばれるため、相対性理論と時空の法則は違反されません。 基本的に、この方法には、局所的な意味での光速を超える移動は含まれません。

それが「光より速い」というのは、船がワープバブルの外側を進む光線よりも速く目的地に到達できるという意味でのみです。 探査機にアルクビエールシステムが装備されていると仮定すると、4年以内にプロキシマ・ケンタウリに到着する予定だ。 したがって、理論上の星間宇宙旅行に関して言えば、これは速度の点で最も有望な技術です。

もちろん、この概念全体は非常に物議を醸しています。 たとえば、反対意見の中には、量子力学が考慮されておらず、万物の理論（ループ量子重力など）によって反駁できるというものがあります。 必要なエネルギー量の計算により、ワープドライブが法外に貪欲であることもわかりました。 その他の不確実性としては、そのようなシステムの安全性、目的地での時空効果、因果関係の違反などが挙げられます。

しかし、2012 年に、NASA の科学者ハロルド ホワイトは、同僚とともにアルクビエール エンジンの開発の可能性を検討し始めたと発表しました。 ホワイトは、アルクビエール計量における時空の膨張と収縮によって生じる空間の歪みを捉える干渉計を構築したと述べた。

2013 年、ジェット推進研究所は、真空条件で実施されたワープフィールドテストの結果を発表しました。 残念ながら、結果は「決定的ではない」と考えられました。 長期的には、アルクビエール計量法が 1 つ以上の基本的な自然法則に違反していることが判明する可能性があります。 そして、たとえその物理学が正しいことが証明されたとしても、アルクビエール システムが飛行に使用できるという保証はありません。

一般的に、すべてはいつもどおりです。あなたは最も近い星に旅行するには早すぎて生まれました。 しかし、人類が自立した人間社会を実現するための「星間箱舟」を構築する必要性を感じれば、約100年以内にプロキシマ・ケンタウリに到達することが可能になるでしょう。 もちろん、そのようなイベントに投資したい場合。

時間の観点から見ると、利用可能なすべての方法は非常に限られているようです。 そして、私たち自身の生存が危機に瀕しているとき、何十万年もかけて最寄りの星まで旅することはあまり興味のないことかもしれないが、宇宙技術が進歩しても、その方法は依然として極めて非実用的である。 私たちの箱船が最も近い星に到着する頃には、その技術は時代遅れになり、人類自体が存在しなくなるかもしれません。

したがって、核融合、反物質、またはレーザー技術で大きな進歩を遂げない限り、私たちは自分たちの太陽系を探索するだけで満足することになるでしょう。

「若者のためのテクノロジー」1991年No.10、18-19ページ

ウラジミール・アチュコフスキー、
技術科学の候補者、
ジュコフスキー、モスクワ地方。

星間旅行は可能ですか？

マスコミはUFOに関する報道の波に圧倒された。 目撃者らは明らかに人工的に作られたUFOを目撃したと主張している。 彼らは異星文明の宇宙船を観察したことに疑いの余地を持っていません。 しかし、私たちの意識はこれを受け入れることを拒否します。太陽系の惑星にとって、少なくともその表面には生命が存在できる条件がないため、地球以外の文明の存在はほとんど不可能です。 もしかしたら水面下でしょうか？ 可能性は低いですが...

そして、他の星系の惑星には生命が存在するかもしれませんが、それらからは非常に遠いです。最も近い 28 個の星は、4 光年（最も近いケンタウルス座）から 13 光年（キャプテンの星）の範囲内にあります。 シリウス A と B、プロキオン A と B、くじら座タウなどの星は、この間隔内に位置しています。 近くない！ 船が光の速さで往復すると、両方向に8年から26年かかりますが、これは最も近い恒星の場合のみです。 加減速時間はカウントしません。 これはあまりお勧めできません。つまり、光よりも速く飛行する必要があります。

さて、そのような速度まで加速する（そしてブレーキをかける）のにどれくらい時間がかかるかを見積もってみましょう。 わかりやすくするために、結果は表にまとめられており、そこから特定の加速度で特定の速度に達するのに必要な時間をすぐに知ることができます。 つまり、片道旅行の許容期間を 1 か月と仮定すると、光速の数十倍の速度で飛行し、次のように加速 (および減速) する必要があることがわかります。何百もの地球上の加速度の加速度。 うーん!. そして、これだけのことをするには、まだどこかでエネルギーを得る必要があります! 恒星間飛行は実現可能なのか? しかし、ではUFOはどこから来るのでしょうか？ さらに、彼らは反抗的に行動します。突然消えたり、直角に移動したり、何かを発したりする...もしも...

結局のところ、何が必要なのでしょうか？ 3 つの質問に答えるだけです。

1. 光速を超える速度で飛行することは原理的に可能ですか? （学校ではそうしてはならないと教えられました。）

2. ボディを壊さずに力強く加速できるか？ (現代の概念によれば、すでに 10 倍の過負荷が最大許容値です。)

3. 加速や制動のためのエネルギーは得られるのか？ (計算によれば、これには熱核エネルギーが十分ではないことが示されています。)

奇妙なことに、括弧内の懐疑的な注記にもかかわらず、すべての質問には今日すでに肯定的な答えが得られています。 アインシュタインが課した禁止令のせいで、光速を超える速度で飛行することは不可能です。 しかし、一体なぜ彼の相対性理論は絶対的な真実のランクにまで高められたのでしょうか? 結局のところ、それは公準、つまり著者の発明から来ており、公準自体が誤った前提に基づいています。 たとえば、1887 年に有名なマイケルソンの実験で、エーテル風が発見されましたが、その規模は予想よりも小さいことが判明しました (当時は境界層の概念は知られていませんでした)。 何が起こるのですか？ 一方で、SRT (特殊相対性理論) は、エーテルが存在する場合には存在できません。 一方、GTR (一般相対性理論) は、アインシュタイン自身が「エーテルについて」および「エーテルと相対性理論」という記事で書いているように、常にエーテルの存在を前提としています。 この矛盾をどう理解すればよいでしょうか？

SRT と GTR に関するすべての主な実験に対する私の批判的レビュー (「相対性理論の論理的および実験的基礎。分析的レビュー」M.、MPI、1990、56 ページを参照) では、その中にこれを明確に確認できるものがないことが示されました。理論！ そのため、ここでは割引され、考慮されない可能性があります。 さらに、P. ラプラスは、重力擾乱の伝播速度が光速の 5,000 万倍以上であることも確立し、天力学の経験全体は、無限に速い速度を仮定する静的な式のみで動作します。重力の伝播がこれを裏付けています。 要するに、亜光速の禁止はなく、誤報だったのだ。

２番目の質問に移りましょう。 宇宙飛行士がどのように加速するかを考えてみましょう。 ロケットガスが燃焼室の壁を圧迫し、燃焼室がロケットを圧迫し、ロケットが椅子の背もたれを圧迫し、椅子の背もたれがロケットを圧迫します。 そして、宇宙飛行士の体、つまり静止状態を維持しようとする全体の塊は変形し、強い影響を受けると崩壊する可能性があります。 しかし、同じ宇宙飛行士がある星の重力場に落ちた場合、その宇宙飛行士ははるかに速く加速しますが、体のすべての要素が同時に均等に加速されるため、まったく変形を経験しません。 宇宙飛行士にエーテルを吹きかけた場合も同じことが起こります。 この場合、本物の粘性ガスであるエーテルの流れは、体を変形させることなく、各陽子と宇宙飛行士全体を加速します（A.ベリャエフのSF小説「アリエル」を思い出してください）。 また、加速度は一様な流れであればどのような値でも構いません。 したがって、ここにもチャンスがあります。

そして最後に、エネルギーはどこから得られるのでしょうか？ 私のデータ (「一般的なエーテル力学。気体状エーテルに関するアイデアに基づいて物質と場の構造をモデル化する」を参照。M.、Energoatomizdat、1990、280 pp) によると、エーテルは微細な構造を持ち、圧縮可能な実際の気体です。そして粘性がある。 確かに、その粘度は非常に小さく、惑星の減速には実質的に影響を与えませんが、高速では非常に顕著な役割を果たします。 エーテルの圧力は非常に大きく、29 気圧で 2 x 10 インチ (32 N/平方メートル) 以上、密度 - 8.85 x 10 インチ - 12 kg/立方メートルです。 m（地球近傍空間）。 そして結局のところ、そこには、空間のどの時点でも、どんなサイズの部分でも、無限の量のエネルギーを私たちに供給できる自然のプロセスが存在することが判明しました...私たちは渦について話しています。

通常の竜巻はどこから運動エネルギーを得るのでしょうか? それは大気の位置エネルギーから自発的に形成されます。 注: 後者を使用することが事実上不可能な場合、前者は、たとえば竜巻に強制的にタービンを回転させることによって使用できます。 竜巻が幹に似ており、根元の方が太いことは誰もが知っています。 この状況を分析したところ、大気圧によって圧縮されていることが分かりました。 外部からの圧力により、圧縮プロセス中に竜巻本体内のガス粒子がらせん状に移動します。 外部と内部の圧力差（および遠心力）により、結果として生じる力がガス粒子の軌道に投影され（図 1）、竜巻の本体内でガス粒子が加速されます。 薄くなり、壁の移動速度が速くなります。 この場合、角運動量保存の法則 mrv = const が適用され、竜巻が圧縮されるほど移動速度は大きくなります。 したがって、地球の大気全体がそれぞれの竜巻に作用します。 そのエネルギーは、1 kg /立方メートルに等しい空気密度に基づいています。 m、および 1 atm (10 in 5 N/sq. m) に等しい圧力。 そして、エーテルでは、密度は 11 桁小さいですが、圧力は 29 (!) 桁高くなります。 そして、エーテルにもエネルギーを供給できる独自の仕組みがあります。 BL、球電です。

BL のエーテル力学モデルは、そのすべての特徴を全体的に説明できる唯一 (!) のモデルです。 そして、環境に優しいエネルギーをエーテルから得るために今日欠けているのは、人工CMMの作成方法を学ぶことです。 もちろん、エーテル内で渦を形成する条件を作り出す方法を学んだ後で。 しかし、私たちはこれを行う方法を知らないだけでなく、どのようにアプローチすればよいのかさえも知りません。 割るのが非常に難しいナッツです！ 心強いことの 1 つは、結局のところ、自然が何らかの方法でこれらの CMM を作成したということです。 もしそうなら、いつか私たちもなんとかできるようになるかもしれません。 そうすれば、あらゆる種類の原子力発電所、水力発電所、火力発電所、火力発電所、風力発電所、太陽光発電所、その他の発電所は必要なくなります。 あらゆる場所に必要な量のエネルギーがあれば、人類は環境問題の解決にまったく異なる方法で取り組むことになるでしょう。 もちろん、彼が自分の惑星で平和に暮らさなければならないという条件で、なんと彼の故郷の地球だけでなく、太陽系全体も破壊されることになるのです！ エネルギーがあれば問題は解決できるのです。 同時に、重要な詳細に注意してください。この方法では、船の質量を主に決定する燃料の質量を加速したり減速したりする必要がありません。

さて、星間船自体はどうなるのでしょうか？ はい、少なくともすでにおなじみの「空飛ぶ円盤」の形では。 (図2) 前部には周囲の空間からエーテルを吸収する「エーテル取入口」が2つあります。 それらの背後には渦形成室があり、そこではエーテルの流れが渦を巻き、自己圧縮します。 さらに渦ダクトに沿って、エーテル竜巻は消滅チャンバーに運ばれ、そこで竜巻は（同じスクリューの動きで、反対方向に向けられます。プラウで互いに消滅します。高密度化されたエーテルは境界層によって拘束されなくなり、爆発して四方八方に飛び散るジェット気流は前後に飛び散り、船全体と宇宙飛行士の体を捉えた流れとなり、変形することなく加速し、船は光よりも先に、通常のユークリッド空間、通常の時間で飛行する...

しかし、双子の矛盾、つまり質量の増加と体長の減少についてはどうなるのでしょうか? しかし、それは無理です。 公準 - それらは公準です - 自由な発明、自由な想像力の成果です。 そしてそれらは、それらを生み出した「理論」とともに一掃されなければなりません。 なぜなら、人類が応用問題を解決する時が来たのであれば、どこからともなく現れた投機的障壁で誇張された権威によってそれを止められるべきではないからです。

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