Medzihviezdne cestovanie je nemožné. Je možné lietať k iným hviezdam? A ešte rýchlejšie

Slnečná sústava už dlho nezaujímala autorov sci-fi. Pre niektorých vedcov však prekvapivo naše „pôvodné“ planéty nespôsobujú veľa inšpirácie, hoci ešte neboli prakticky preskúmané.

Sotva otvorilo okno do vesmíru, ľudstvo sa rúti do neznámych diaľok, a to nielen v snoch, ako predtým.
Sergej Korolev tiež sľúbil, že čoskoro poletí do vesmíru „na odborársky lístok“, ale táto fráza je už pol storočia stará a vesmírna odysea je stále údelom elity - príliš drahé potešenie. Pred dvoma rokmi však HACA spustila grandiózny projekt 100-ročná hviezdna loď,čo zahŕňa postupné a viacročné vytváranie vedecko-technickej základne pre lety do vesmíru.

Aké problémy je teda potrebné vyriešiť, aby sa let hviezd stal realitou?

ČAS A RÝCHLOSŤ SÚ RELATÍVNE

Astronómia pomocou automatických kozmických lodí sa niektorým vedcom javí ako takmer vyriešený problém, napodiv. A to aj napriek tomu, že pri súčasnej rýchlosti slimáka (asi 17 km/s) a inej primitívnej (pre také neznáme cesty) zariadení nemá zmysel vystreľovať guľomety ku hviezdam.

Teraz americké kozmické lode Pioneer 10 a Voyager 1 opustili slnečnú sústavu a už s nimi nie je žiadne spojenie. Pioneer 10 smeruje k hviezde Aldebaran. Ak sa jej nič nestane, dostane sa do blízkosti tejto hviezdy... za 2 milióny rokov. Rovnakým spôsobom sa iné zariadenia plazia po rozlohách vesmíru.

Takže bez ohľadu na to, či je loď obývaná alebo nie, na let ku hviezdam potrebuje vysokú rýchlosť, blízku rýchlosti svetla. To však pomôže vyriešiť problém lietania len k najbližším hviezdam.

„Aj keby sa nám podarilo postaviť hviezdnu loď, ktorá by mohla letieť rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla,“ napísal K. Feoktistov, „doba cesty len v našej Galaxii by sa počítala na tisícročia a desiatky tisícročí, keďže jej priemer je asi 100 000 svetelných rokov. Ale na Zemi sa toho počas tejto doby stane oveľa viac.“

Podľa teórie relativity je plynutie času v dvoch vzájomne sa pohybujúcich systémoch odlišné. Keďže na veľké vzdialenosti bude mať loď čas dosiahnuť rýchlosť veľmi blízku rýchlosti svetla, časový rozdiel na Zemi a na lodi bude obzvlášť veľký.

Predpokladá sa, že prvým cieľom medzihviezdnych letov bude Alpha Centauri (systém troch hviezd) – k nám najbližšie. Rýchlosťou svetla sa tam na Zemi dostanete za 4,5 roka, za tento čas prejde desať rokov. Ale čím väčšia vzdialenosť, tým väčší časový rozdiel.

Pamätáte si na slávnu „hmlovinu Andromeda“ od Ivana Efremova? Tam sa let meria v rokoch a v pozemských rokoch. Krásna rozprávka, niet čo dodať. Táto vytúžená hmlovina (presnejšie galaxia Andromeda) sa však nachádza vo vzdialenosti 2,5 milióna svetelných rokov od nás.

To znamená, že aj prelety rýchlosťou svetla sú opodstatnené len pre relatívne blízke hviezdy. Zariadenia letiace rýchlosťou svetla však stále žijú len v teórii, čo pripomína sci-fi, aj keď vedecké.

LOĎ VEĽKOSTI PLANÉTY

Prirodzene, v prvom rade vedci prišli s nápadom využiť najefektívnejšiu termonukleárnu reakciu v lodnom motore - ako už bola čiastočne zvládnutá (na vojenské účely). Avšak pre spiatočnú cestu rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla je aj pri ideálnej konštrukcii systému potrebný pomer počiatočnej a konečnej hmotnosti najmenej 10 ku tridsiatemu výkonu. To znamená, že vesmírna loď bude vyzerať ako obrovský vlak s palivom veľkosti malej planéty. Vypustiť takýto kolos do vesmíru zo Zeme je nemožné. A je tiež možné ho zostaviť na obežnej dráhe; nie nadarmo vedci diskutovali o tejto možnosti.

Myšlienka fotónového motora na princípe anihilácie hmoty je veľmi populárna.

Anihilácia je premena častice a antičastice pri ich zrážke na iné častice odlišné od pôvodných. Najviac študovaná je anihilácia elektrónu a pozitrónu, ktorá generuje fotóny, ktorých energia bude pohybovať hviezdnou loďou. Výpočty amerických fyzikov Ronana Keenea a Wei-ming Zhanga ukazujú, že na základe moderných technológií je možné vytvoriť anihilačný motor schopný zrýchliť kozmickú loď na 70 % rýchlosti svetla.

Začínajú však ďalšie problémy. Bohužiaľ, použitie antihmoty ako raketového paliva je veľmi ťažké. Počas anihilácie dochádza k výbuchom silného gama žiarenia, ktoré je škodlivé pre astronautov. Okrem toho je kontakt pozitrónového paliva s loďou spojený so smrteľným výbuchom. Napokon, zatiaľ neexistujú technológie na získanie dostatočného množstva antihmoty a jej dlhodobé skladovanie: napríklad atóm antivodíka „žije“ už necelých 20 minút a výroba miligramu pozitrónov stojí 25 miliónov dolárov.

Predpokladajme však, že časom sa tieto problémy dajú vyriešiť. Stále však budete potrebovať veľa paliva a štartovacia hmotnosť fotónovej hviezdnej lode bude porovnateľná s hmotnosťou Mesiaca (podľa Konstantina Feoktistova).

PLACHTA JE ROZTRHANÁ!

Najpopulárnejšia a najrealistickejšia hviezdna loď je dnes považovaná za solárnu plachetnicu, ktorej myšlienka patrí sovietskemu vedcovi Friedrichovi Zanderovi.

Solárna (svetelná, fotónová) plachta je zariadenie, ktoré využíva tlak slnečného svetla alebo lasera na zrkadlovú plochu na pohon kozmickej lode.
V roku 1985 navrhol americký fyzik Robert Forward návrh medzihviezdnej sondy urýchlenej mikrovlnnou energiou. Projekt počítal s tým, že k najbližším hviezdam sa sonda dostane za 21 rokov.

Na XXXVI. medzinárodnom astronomickom kongrese bol navrhnutý projekt laserovej hviezdnej lode, ktorej pohyb zabezpečuje energia optických laserov umiestnených na obežnej dráhe okolo Merkúra. Podľa výpočtov by cesta hviezdnej lode tohto dizajnu k hviezde Epsilon Eridani (10,8 svetelných rokov) a späť trvala 51 rokov.

„Je nepravdepodobné, že údaje získané z cestovania cez našu slnečnú sústavu prinesú významný pokrok v porozumení sveta, v ktorom žijeme. Prirodzene, myšlienka sa obracia ku hviezdam. Koniec koncov, predtým sa chápalo, že lety v blízkosti Zeme, lety na iné planéty našej slnečnej sústavy neboli konečným cieľom. Vydláždiť cestu ku hviezdam sa zdalo byť hlavnou úlohou.“

Tieto slová nepatria spisovateľovi sci-fi, ale konštruktérovi vesmírnej lode a kozmonautovi Konstantinovi Feoktistovovi. Podľa vedca sa v slnečnej sústave neobjaví nič mimoriadne nové. A to aj napriek tomu, že človek sa zatiaľ dostal len na Mesiac...

Všetko je to zatiaľ len teória, no už sa robia prvé kroky.

V roku 1993 bola na ruskej lodi Progress M-15 v rámci projektu Znamya-2 prvýkrát nasadená 20 metrov široká solárna plachta. Pri pripájaní lode Progress k stanici Mir jej posádka nainštalovala na palubu lode Progress jednotku na rozmiestnenie reflektorov. V dôsledku toho reflektor vytvoril svetlý bod široký 5 km, ktorý prešiel cez Európu do Ruska rýchlosťou 8 km/s. Svetelná škvrna mala svietivosť približne ekvivalentnú splnu Mesiaca.

Verzia plachty môže byť vhodná na spúšťanie automatických sond, staníc a nákladných lodí, nie je však vhodná na spiatočné lety s posádkou. Existujú aj iné projekty hviezdnych lodí, ale tak či onak pripomínajú vyššie uvedené (s rovnakými rozsiahlymi problémami).

PREKVAPENIA V MEDZIHviezdnom PRIESTORE

Zdá sa, že cestovateľov vo vesmíre čaká veľa prekvapení. Napríklad americký prístroj Pioneer 10, ktorý sa sotva dostal za slnečnú sústavu, začal pociťovať silu neznámeho pôvodu, ktorá spôsobovala slabé brzdenie. Bolo urobených veľa predpokladov, vrátane zatiaľ neznámych účinkov zotrvačnosti alebo dokonca času. Stále neexistuje jasné vysvetlenie tohto javu, uvažuje sa o rôznych hypotézach: od jednoduchých technických (napríklad reaktívna sila z úniku plynu v prístroji) až po zavedenie nových fyzikálnych zákonov.

Ďalšie zariadenie, Voyadger 1, zachytilo oblasť so silným magnetickým poľom na hranici slnečnej sústavy. V ňom tlak nabitých častíc z medzihviezdneho priestoru spôsobuje, že pole vytvorené Slnkom sa stáva hustejším. Zariadenie tiež zaregistrovalo:

• zvýšenie počtu vysokoenergetických elektrónov (asi 100-krát), ktoré prenikajú do Slnečnej sústavy z medzihviezdneho priestoru;
• prudký nárast hladiny galaktického kozmického žiarenia - vysokoenergetických nabitých častíc medzihviezdneho pôvodu.

Priestor medzi hviezdami nie je prázdny. Všade sú zvyšky plynu, prachu a častíc. Keď sa pokúsite cestovať blízko rýchlosti svetla, každý atóm, ktorý sa zrazí s loďou, bude ako vysokoenergetická častica kozmického žiarenia. Úroveň tvrdého žiarenia pri takomto bombardovaní sa neprijateľne zvýši aj počas letov k blízkym hviezdam.

A mechanický náraz častíc pri takýchto rýchlostiach bude ako výbušné guľky. Podľa niektorých výpočtov bude každý centimeter ochrannej clony hviezdnej lode nepretržite vystreľovaný rýchlosťou 12 rán za minútu. Je jasné, že takáto expozícia počas niekoľkých rokov letu žiadna obrazovka nevydrží. Alebo bude musieť mať neprijateľnú hrúbku (desiatky a stovky metrov) a hmotnosť (stovky tisíc ton).

Ukazuje sa, že je nemožné vyriešiť problém prepravy hmotných telies na galaktické vzdialenosti rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Nemá zmysel prebíjať sa priestorom a časom pomocou mechanickej štruktúry.

KRTKOVÁ DIERA

Spisovatelia sci-fi, snažiaci sa prekonať neúprosný čas, vynašli, ako „prehryznúť diery“ v priestore (a čase) a „zložiť“ ho. Prišli s rôznymi hyperpriestorovými skokmi z jedného bodu vo vesmíre do druhého, pričom obchádzali medziľahlé oblasti. Teraz sa k autorom sci-fi pripojili aj vedci.

Fyzici začali hľadať extrémne stavy hmoty a exotické medzery vo vesmíre, kde je možné pohybovať sa nadsvetelnou rýchlosťou, v rozpore s Einsteinovou teóriou relativity.

Na vytvorenie stabilných červích dier však môžete použiť efekt, ktorý objavil Holanďan Hendrik Casimir. Spočíva vo vzájomnej príťažlivosti vedenia nenabitých telies pod vplyvom kvantových oscilácií vo vákuu. Ukazuje sa, že vákuum nie je úplne prázdne, v gravitačnom poli dochádza k výkyvom, pri ktorých sa spontánne objavujú a miznú častice a mikroskopické červie diery.

Zostáva len objaviť jeden z otvorov a natiahnuť ho, pričom ho umiestnite medzi dve supravodivé guľôčky. Jedno ústie červej diery zostane na Zemi, druhé presunie vesmírna loď rýchlosťou blízkou svetla k hviezde – konečnému objektu. To znamená, že vesmírna loď akoby prerazila tunel. Keď hviezdna loď dosiahne svoj cieľ, červia diera sa otvorí pre skutočné bleskové medzihviezdne cestovanie, ktorého trvanie sa bude merať v minútach.

BUBLINA ROZRUCHA

Podobne ako teória červích dier je warp bublina. V roku 1994 mexický fyzik Miguel Alcubierre vykonal výpočty podľa Einsteinových rovníc a zistil teoretickú možnosť vlnovej deformácie priestorového kontinua. V tomto prípade sa priestor stlačí pred kozmickou loďou a súčasne sa rozšíri za ňou. Hviezdna loď je akoby umiestnená v bubline zakrivenia, schopná pohybovať sa neobmedzenou rýchlosťou. Genialita myšlienky spočíva v tom, že kozmická loď spočíva v bubline zakrivenia a zákony relativity nie sú porušené. Zároveň sa pohybuje samotná zakrivená bublina, ktorá lokálne skresľuje časopriestor.

Napriek neschopnosti cestovať rýchlejšie ako svetlo, nič nebráni tomu, aby sa priestor pohyboval alebo deformácii časopriestoru sa šírili rýchlejšie ako svetlo, čo sa podľa predpokladov stalo bezprostredne po Veľkom tresku, keď vznikol vesmír.

Všetky tieto myšlienky ešte nezapadajú do rámca modernej vedy, avšak v roku 2012 predstavitelia NASA oznámili prípravu experimentálneho testu teórie Dr. Alcubierra. Ktovie, možno sa Einsteinova teória relativity jedného dňa stane súčasťou novej globálnej teórie. Koniec koncov, proces učenia je nekonečný. To znamená, že jedného dňa sa nám podarí preraziť tŕne ku hviezdam.

Irina GROMOVÁ

Mohlo by sa medzihviezdne cestovanie zmeniť zo sna na skutočnú možnosť?

Vedci z celého sveta hovoria, že ľudstvo sa v prieskume vesmíru posúva stále ďalej a objavujú sa nové objavy a technológie. O medzihviezdnych letoch však ľudia môžu stále len snívať. Je však tento sen taký nedosiahnuteľný a nereálny? Čo má ľudstvo dnes a aké sú vyhliadky do budúcnosti?

Podľa odborníkov, ak pokrok nebude stagnovať, tak do jedného či dvoch storočí si ľudstvo dokáže splniť svoj sen. Ultravýkonný Keplerov teleskop svojho času umožnil astronómom objaviť 54 exoplanét, kde je možný rozvoj života a dnes je už potvrdená existencia 1028 takýchto planét. Tieto planéty obiehajúce okolo hviezdy mimo slnečnej sústavy sú od centrálnej hviezdy tak vzdialené, že na ich povrchu sa dá udržať voda v tekutom stave.

Stále je však nemožné získať odpoveď na hlavnú otázku – je ľudstvo vo vesmíre samo – kvôli gigantickým vzdialenostiam od najbližších planetárnych systémov. Množstvo exoplanét vo vzdialenosti sto alebo menej svetelných rokov od Zeme, ako aj obrovský vedecký záujem, ktorý vyvolávajú, nás nútia pozrieť sa na myšlienku medzihviezdneho cestovania úplne iným spôsobom.

Let na iné planéty bude závisieť od vývoja nových technológií a výberu metódy nevyhnutnej na dosiahnutie takého vzdialeného cieľa. Medzitým sa výber ešte neuskutočnil.

Aby pozemšťania dokázali prekonať neskutočne obrovské kozmické vzdialenosti a v relatívne krátkom čase budú musieť inžinieri a kozmológovia vytvoriť zásadne nový motor. Je príliš skoro hovoriť o medzigalaktických letoch, ale ľudstvo by mohlo preskúmať Mliečnu dráhu, galaxiu, v ktorej sa nachádza Zem a Slnečná sústava.

Galaxia Mliečna dráha má asi 200 – 400 miliárd hviezd, okolo ktorých sa planéty pohybujú na svojich obežných dráhach. Najbližšia hviezda k Slnku je Alfa Centauri. Vzdialenosť k nemu je približne štyridsať biliónov kilometrov alebo 4,3 svetelných rokov.

Raketa s konvenčným motorom k nej bude musieť letieť približne 40-tisíc rokov! Pomocou Ciolkovského vzorca sa dá ľahko vypočítať, že na zrýchlenie kozmickej lode s prúdovým motorom na raketové palivo na rýchlosť 10 % rýchlosti svetla je potrebné viac paliva, ako je k dispozícii na celej Zemi. Hovoriť o vesmírnej misii s modernými technológiami je preto úplná absurdita.

Podľa vedcov budú môcť budúce vesmírne lode lietať pomocou termonukleárneho raketového motora. Reakcia termonukleárnej fúzie môže produkovať energiu na jednotku hmotnosti v priemere takmer miliónkrát viac ako proces chemického spaľovania.

Preto v roku 1970 skupina inžinierov spolu s vedcami vypracovala projekt obrovskej medzihviezdnej lode s termonukleárnym pohonným systémom. Bezpilotná kozmická loď Daedalus mala byť vybavená pulzným termonukleárnym motorom. Malé granule mali byť vhodené do spaľovacej komory a zapálené lúčmi silných elektrónových lúčov. Plazma, ako produkt termonukleárnej reakcie, unikajúca z dýzy motora, zabezpečuje trakciu lode.

Predpokladalo sa, že Daedalus mal letieť k Barnardovej hviezde, ktorej cesta je vzdialená šesť svetelných rokov. Obrovská vesmírna loď by ho dosiahla za 50 rokov. A hoci sa projekt nerealizoval, dodnes neexistuje reálnejší technický projekt.

Ďalším smerom v technológii vytvárania medzihviezdnych lodí je solárna plachta. Použitie solárnej plachty sa dnes považuje za najsľubnejšiu a najreálnejšiu možnosť pre hviezdnu loď. Výhodou solárnej plachetnice je, že na palube nie je potrebné palivo, čo znamená, že užitočné zaťaženie bude oveľa väčšie ako pri iných kozmických lodiach. Už dnes je možné postaviť medzihviezdnu sondu, kde tlak slnečného vetra bude hlavným zdrojom energie pre loď.

O vážnosti zámerov rozvíjať medziplanetárne lety svedčí projekt, ktorý od roku 2010 vyvíjali v jednom z hlavných vedeckých laboratórií NASA. Vedci pracujú na projekte prípravy na let s ľudskou posádkou do iných hviezdnych systémov v priebehu nasledujúcich sto rokov.

S využitím existujúcej technológie by trvalo veľmi, veľmi dlho poslať vedcov a astronautov na medzihviezdnu misiu. Cesta bude bolestivo dlhá (aj na kozmické pomery). Ak chceme takúto cestu uskutočniť aspoň za jeden život, či dokonca za generáciu, potrebujeme radikálnejšie (čítaj čisto teoretické) opatrenia. A zatiaľ čo červie diery a subpriestorové motory sú v súčasnosti absolútne fantastické, už mnoho rokov existujú iné nápady, o ktorých veríme, že sa zrealizujú.

Jadrový pohon

Jadrový pohon je teoreticky možný „motor“ na rýchle cestovanie vesmírom. Tento koncept pôvodne navrhol Stanislaw Ulam v roku 1946, poľsko-americký matematik, ktorý sa zúčastnil na projekte Manhattan, a predbežné výpočty urobili F. Reines a Ulam v roku 1947. Projekt Orion bol spustený v roku 1958 a trval do roku 1963.

Orion, vedený Tedom Taylorom z General Atomics a fyzikom Freemanom Dysonom z Inštitútu pre pokročilé štúdium v ​​Princetone, využíval silu pulzných jadrových výbuchov na poskytnutie obrovského ťahu s veľmi vysokým špecifickým impulzom.

Stručne povedané, projekt Orion zahŕňa veľkú kozmickú loď, ktorá získava rýchlosť podporovaním termonukleárnych hlavíc, vystreľovaním bômb zozadu a zrýchľovaním z tlakovej vlny, ktorá prechádza do zadného „tlačidla“, pohonného panelu. Po každom stlačení je sila výbuchu absorbovaná týmto panelom a premenená na pohyb vpred.

Aj keď táto konštrukcia nie je podľa moderných štandardov takmer elegantná, výhodou koncepcie je, že poskytuje vysoký špecifický ťah - to znamená, že získava maximálne množstvo energie zo zdroja paliva (v tomto prípade jadrových bômb) pri minimálnych nákladoch. Navyše tento koncept môže teoreticky dosahovať veľmi vysoké rýchlosti, niektorí odhadujú až 5 % rýchlosti svetla (5,4 x 107 km/h).

Samozrejme, tento projekt má nevyhnutné nevýhody. Na jednej strane bude stavba lode tejto veľkosti mimoriadne nákladná. Dyson v roku 1968 odhadol, že kozmická loď Orion poháňaná vodíkovými bombami by vážila 400 000 až 4 000 000 metrických ton. A najmenej tri štvrtiny tejto hmotnosti by pochádzali z jadrových bômb, z ktorých každá vážila približne jednu tonu.

Dysonove konzervatívne výpočty ukázali, že celkové náklady na výstavbu Orionu by boli 367 miliárd dolárov. Po očistení o infláciu táto suma vychádza na 2,5 bilióna dolárov, čo je dosť veľa. Aj pri tých najkonzervatívnejších odhadoch bude výroba zariadenia extrémne drahá.

Je tu tiež malý problém žiarenia, ktoré vyžaruje, nehovoriac o jadrovom odpade. Verí sa, že práve preto bol projekt zrušený ako súčasť zmluvy o čiastočnom zákaze skúšok z roku 1963, keď sa svetové vlády snažili obmedziť jadrové testovanie a zastaviť nadmerné uvoľňovanie rádioaktívneho spadu do atmosféry planéty.

Fúzne rakety

Ďalšou možnosťou využitia jadrovej energie sú termonukleárne reakcie na vytvorenie ťahu. V tomto koncepte by sa energia vytvorila zapálením peliet zmesi deutéria a hélia-3 v reakčnej komore inerciálnym obmedzením pomocou elektrónových lúčov (podobne ako v National Ignition Facility v Kalifornii). Takýto fúzny reaktor by explodoval rýchlosťou 250 peliet za sekundu, čím by sa vytvorila vysokoenergetická plazma, ktorá by sa potom presmerovala do dýzy a vytvorila by ťah.

Rovnako ako raketa, ktorá sa spolieha na jadrový reaktor, má tento koncept výhody z hľadiska palivovej účinnosti a špecifického impulzu. Odhaduje sa, že rýchlosť dosiahne 10 600 km/h, čo ďaleko presahuje rýchlostné limity bežných rakiet. Okrem toho bola táto technológia v posledných desaťročiach dôkladne študovaná a bolo predložených veľa návrhov.

Napríklad v rokoch 1973 až 1978 vykonala Britská medziplanetárna spoločnosť štúdiu o uskutočniteľnosti projektu Daedalus. Na základe moderných poznatkov a technológie fúzie vedci vyzvali na zostrojenie dvojstupňovej bezpilotnej vedeckej sondy, ktorá by mohla dosiahnuť Barnardovu hviezdu (5,9 svetelných rokov od Zeme) v priebehu ľudského života.

Prvý stupeň, najväčší z dvoch, by fungoval 2,05 roka a zrýchlil by plavidlo na 7,1 % rýchlosti svetla. Potom sa tento stupeň zahodí, druhý sa zapáli a zariadenie sa zrýchli na 12 % rýchlosti svetla za 1,8 roka. Potom sa vypne motor druhého stupňa a loď letí 46 rokov.

Projekt Daedalus odhaduje, že misia by trvala 50 rokov, kým by dosiahla Barnardovu hviezdu. Ak do Proximy Centauri, tá istá loď sa tam dostane o 36 rokov. Projekt však, samozrejme, zahŕňa množstvo nevyriešených problémov, najmä tých, ktoré sa nedajú vyriešiť pomocou moderných technológií – a väčšina z nich ešte nie je vyriešená.

Napríklad na Zemi prakticky neexistuje hélium-3, čo znamená, že sa bude musieť ťažiť inde (s najväčšou pravdepodobnosťou na Mesiaci). Po druhé, reakcia, ktorá poháňa zariadenie, vyžaduje, aby emitovaná energia výrazne prevyšovala energiu vynaloženú na spustenie reakcie. A hoci experimenty na Zemi už prekonali „bod zvratu“, stále sme ďaleko od množstva energie, ktoré môže poháňať medzihviezdnu kozmickú loď.

Po tretie, zostáva otázka nákladov na takéto plavidlo. Dokonca aj podľa skromných štandardov bezpilotného vozidla Project Daedalus by plne vybavené vozidlo vážilo 60 000 ton. Pre predstavu, hrubá hmotnosť NASA SLS je niečo cez 30 metrických ton a samotné spustenie bude stáť 5 miliárd dolárov (odhady z roku 2013).

Stručne povedané, nielenže by bola výroba fúznej rakety príliš drahá, ale vyžadovala by si to aj úroveň fúzneho reaktora, ktorá je ďaleko presahujúca naše možnosti. Icarus Interstellar, medzinárodná organizácia občianskych vedcov (niektorí z nich pracovali pre NASA alebo ESA), sa snaží oživiť koncept pomocou projektu Icarus. Skupina, ktorá vznikla v roku 2009, dúfa, že v dohľadnej budúcnosti umožní fúzne hnutie (a ďalšie).

Fúzny nápor

Motor, známy tiež ako Bussard ramjet, prvýkrát navrhol fyzik Robert Bussard v roku 1960. Vo svojom jadre ide o vylepšenie štandardnej fúznej rakety, ktorá využíva magnetické polia na stlačenie vodíkového paliva do bodu fúzie. Ale v prípade náporového lietadla obrovský elektromagnetický lievik nasáva vodík z medzihviezdneho média a vypúšťa ho do reaktora ako palivo.

Keď vozidlo naberá rýchlosť, reaktívna hmota vstupuje do obmedzujúceho magnetického poľa, ktoré ju stláča, až kým nezačne termonukleárna fúzia. Magnetické pole potom nasmeruje energiu do dýzy rakety, čím sa loď zrýchli. Keďže ho nespomalia žiadne palivové nádrže, fúzny nápor môže dosiahnuť rýchlosť rádovo 4% rýchlosti svetla a cestovať kdekoľvek v galaxii.

Táto misia má však veľa potenciálnych nevýhod. Napríklad problém trenia. Kozmická loď sa spolieha na vysokú rýchlosť zberu paliva, ale stretne sa aj s veľkým množstvom medzihviezdneho vodíka a stratí rýchlosť - najmä v hustých oblastiach galaxie. Po druhé, vo vesmíre je málo deutéria a trícia (ktoré sa používajú v reaktoroch na Zemi) a syntézu obyčajného vodíka, ktorého je vo vesmíre dostatok, zatiaľ nemáme pod kontrolou.

Sci-fi sa však do tohto konceptu zamilovala. Najznámejším príkladom je snáď franšíza Star Trek, ktorá využíva zberateľov Bussard. V skutočnosti naše chápanie fúznych reaktorov nie je ani zďaleka také dobré, ako by sme chceli.

Laserová plachta

Solárne plachty sa už dlho považujú za efektívny spôsob, ako dobyť slnečnú sústavu. Okrem toho, že sú relatívne jednoduché a lacné na výrobu, majú veľkú výhodu: nevyžadujú palivo. Namiesto použitia rakiet, ktoré potrebujú palivo, plachta využíva tlak žiarenia z hviezd na poháňanie ultratenkých zrkadiel do vysokých rýchlostí.

V prípade medzihviezdneho cestovania by však takúto plachtu museli poháňať sústredené lúče energie (laser alebo mikrovlny), aby sa urýchlila na rýchlosť blízku rýchlosti svetla. Tento koncept prvýkrát navrhol Robert Forward v roku 1984, fyzik z Hughes Aircraft Laboratory.

Jeho nápad si zachováva výhody solárnej plachty v tom, že nepotrebuje palivo na palube a tiež, že laserová energia sa nerozptyľuje na diaľku rovnako ako slnečné žiarenie. Hoci teda laserovej plachte bude nejaký čas trvať, kým sa zrýchli na rýchlosť blízku rýchlosti svetla, následne ju bude obmedzovať len rýchlosť samotného svetla.

Podľa štúdie Roberta Frisbyho, riaditeľa výskumu pokročilých konceptov pohonu v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory z roku 2000, by sa laserová plachta zrýchlila na polovičnú rýchlosť svetla za menej ako desať rokov. Vypočítal tiež, že plachta s priemerom 320 kilometrov by mohla dosiahnuť Proximu Centauri za 12 rokov. Medzitým plachta s priemerom 965 kilometrov dorazí už o 9 rokov.

Takáto plachta však bude musieť byť vyrobená z pokročilých kompozitných materiálov, aby sa zabránilo roztaveniu. Čo bude obzvlášť ťažké vzhľadom na veľkosť plachty. Náklady sú ešte horšie. Podľa Frisbyho by lasery vyžadovali stály tok 17 000 terawattov energie, čo je zhruba to, čo celý svet spotrebuje za jeden deň.

Antihmotový motor

Fanúšikovia sci-fi dobre vedia, čo je antihmota. Ale ak ste zabudli, antihmota je látka zložená z častíc, ktoré majú rovnakú hmotnosť ako bežné častice, ale opačný náboj. Antihmotový motor je hypotetický motor, ktorý sa pri vytváraní energie alebo ťahu spolieha na interakcie medzi hmotou a antihmotou.

Stručne povedané, antihmotový motor využíva častice vodíka a antivodíka, ktoré sa navzájom zrážajú. Energia emitovaná pri procese anihilácie je objemovo porovnateľná s energiou výbuchu termonukleárnej bomby sprevádzanej prúdom subatomárnych častíc – piónov a miónov. Tieto častice, ktoré sa pohybujú tretinovou rýchlosťou svetla, sú presmerované do magnetickej dýzy a vytvárajú ťah.

Výhodou tejto triedy rakiet je, že väčšina hmoty zmesi hmoty a antihmoty sa môže premeniť na energiu, čo vedie k vysokej hustote energie a špecifickému impulzu, ktorý prevyšuje akúkoľvek inú raketu. Navyše, anihilačná reakcia môže urýchliť raketu na polovičnú rýchlosť svetla.

Táto trieda rakiet bude najrýchlejšia a energeticky najúčinnejšia možná (alebo nemožná, ale navrhovaná). Zatiaľ čo konvenčné chemické rakety vyžadujú tony paliva na pohon kozmickej lode na miesto určenia, antihmotový motor vykoná rovnakú prácu len s niekoľkými miligramami paliva. Vzájomná deštrukcia pol kilogramu vodíkových a antivodíkových častíc uvoľní viac energie ako 10-megatonová vodíková bomba.

Z tohto dôvodu skúma inštitút Advanced Concepts Institute NASA túto technológiu ako možnosť pre budúce misie na Mars. Bohužiaľ, keď uvažujeme o misiách do blízkych hviezdnych systémov, množstvo potrebného paliva rastie exponenciálne a náklady sa stávajú astronomickými (žiadna slovná hračka).

Podľa správy pripravenej pre 39. Spoločnú konferenciu a výstavu o pohone AIAA/ASME/SAE/ASEE by si dvojstupňová antihmotová raketa vyžadovala viac ako 815 000 metrických ton pohonnej látky, aby dosiahla Proxima Centauri za 40 rokov. Ide to pomerne rýchlo. Ale cena...

Hoci jeden gram antihmoty vyprodukuje neskutočné množstvo energie, výroba len jedného gramu by si vyžiadala 25 miliónov miliárd kilowatthodín energie a stála bilión dolárov. V súčasnosti je celkové množstvo antihmoty, ktoré vytvorili ľudia, menej ako 20 nanogramov.

A aj keby sme mohli vyrábať antihmotu lacno, potrebovali by sme masívnu loď, ktorá by dokázala pojať potrebné množstvo paliva. Podľa správy Dr. Darrella Smitha a Jonathana Webbyho z Embry-Riddle Aeronautical University v Arizone by medzihviezdna kozmická loď poháňaná antihmotou mohla dosiahnuť rýchlosť 0,5-násobku rýchlosti svetla a dosiahnuť Proximu Centauri za niečo vyše 8 rokov. Samotná loď by však vážila 400 ton a vyžadovala by 170 ton antihmotového paliva.

Možným spôsobom, ako to obísť, by bolo vytvoriť nádobu, ktorá by vytvorila antihmotu a potom ju použila ako palivo. Tento koncept, známy ako medzihviezdny prieskumný systém Vacuum to Antimatter Rocket (VARIES), navrhol Richard Aubauzi z Icarus Interstellar. Na základe myšlienky recyklácie in-situ by vozidlo VARIES využívalo veľké lasery (poháňané obrovskými solárnymi panelmi) na vytváranie častíc antihmoty pri vystrelení do prázdneho priestoru.

Podobne ako koncepcia fúzneho náporového prúdu, tento návrh rieši problém prepravy paliva jeho extrakciou priamo z vesmíru. Ale opäť, náklady na takúto loď budú extrémne vysoké, ak ju postavíme pomocou našich moderných metód. Jednoducho nemôžeme vytvoriť antihmotu v obrovskom rozsahu. Je potrebné vyriešiť aj problém s radiáciou, pretože anihilácia hmoty a antihmoty vytvára záblesky vysokoenergetických gama lúčov.

Nebezpečenstvo predstavujú nielen pre posádku, ale aj pre motor, aby sa vplyvom všetkého toho žiarenia nerozpadli na subatomárne častice. Stručne povedané, antihmotový motor je vzhľadom na našu súčasnú technológiu úplne nepraktický.

Alcubierre Warp Drive

Fanúšikovia sci-fi nepochybne poznajú koncept warp pohonu (alebo Alcubierreho pohonu). Nápad, ktorý v roku 1994 navrhol mexický fyzik Miguel Alcubierre, bol pokusom predstaviť si okamžitý pohyb vo vesmíre bez porušenia Einsteinovej teórie špeciálnej relativity. Stručne povedané, tento koncept zahŕňa natiahnutie tkaniva časopriestoru do vlny, čo by teoreticky spôsobilo, že sa priestor pred objektom stiahne a priestor za ním sa zväčší.

Objekt vo vnútri tejto vlny (naša loď) bude schopný jazdiť na tejto vlne, pričom bude v „warpovej bubline“ rýchlosťou oveľa vyššou ako relativistická. Keďže sa loď v bubline sama nepohybuje, ale je ňou nesená, nebudú porušené zákony relativity a časopriestoru. Táto metóda v podstate nezahŕňa pohyb rýchlejšie ako rýchlosť svetla v lokálnom zmysle.

Je „rýchlejšia ako svetlo“ len v tom zmysle, že loď môže dosiahnuť svoj cieľ rýchlejšie ako lúč svetla putujúci mimo warp bubliny. Za predpokladu, že kozmická loď je vybavená systémom Alcubierre, dosiahne Proximu Centauri za menej ako 4 roky. Preto, pokiaľ ide o teoretické medzihviezdne cestovanie vesmírom, ide o zďaleka najsľubnejšiu technológiu z hľadiska rýchlosti.

Samozrejme, celý tento koncept je mimoriadne kontroverzný. Medzi argumentmi proti je napríklad to, že neberie do úvahy kvantovú mechaniku a dá sa vyvrátiť teóriou všetkého (ako slučková kvantová gravitácia). Výpočty potrebného množstva energie tiež ukázali, že warpový pohon by bol neúmerne nenásytný. Medzi ďalšie neistoty patrí bezpečnosť takéhoto systému, časopriestorové efekty v mieste určenia a porušenie kauzality.

V roku 2012 však vedec NASA Harold White oznámil, že on a jeho kolegovia začali skúmať možnosť vytvorenia motora Alcubierre. White uviedol, že zostrojili interferometer, ktorý by zachytil priestorové skreslenia spôsobené expanziou a kontrakciou časopriestoru v Alcubierrovej metrike.

Laboratórium prúdového pohonu v roku 2013 zverejnilo výsledky testov warpového poľa uskutočnených vo vákuu. Bohužiaľ, výsledky boli považované za „nepresvedčivé“. Z dlhodobého hľadiska môžeme zistiť, že Alcubierrova metrika porušuje jeden alebo viacero základných prírodných zákonov. A aj keď sa jeho fyzika ukáže ako správna, neexistuje žiadna záruka, že systém Alcubierre možno použiť na let.

Vo všeobecnosti je všetko ako obvykle: narodili ste sa príliš skoro na to, aby ste cestovali k najbližšej hviezde. Ak však ľudstvo cíti potrebu postaviť „medzihviezdnu archu“, ktorá pojme sebestačnú ľudskú spoločnosť, bude možné dosiahnuť Proximu Centauri približne za sto rokov. Ak, samozrejme, chceme do takejto akcie investovať.

Z časového hľadiska sa všetky dostupné metódy zdajú byť extrémne obmedzené. A hoci stráviť státisíce rokov cestovaním k najbližšej hviezde nás môže málo zaujímať, keď je v stávke naše vlastné prežitie, keďže vesmírna technológia napreduje, metódy zostanú extrémne nepraktické. V čase, keď naša archa dosiahne najbližšiu hviezdu, jej technológia zastará a samotné ľudstvo už nemusí existovať.

Takže pokiaľ neurobíme zásadný prelom v oblasti fúzie, antihmoty alebo laserovej technológie, vystačíme si s prieskumom našej vlastnej slnečnej sústavy.

„Technológia pre mládež“ 1991 č. 10, s. 18-19

Vladimír ATSYUKOVSKIJ,
Kandidát technických vied,
Žukovskij, Moskovský región.

Je možné medzihviezdne cestovanie?

Tlač zaplavila vlna správ o UFO. Očití svedkovia tvrdia, že videli UFO, ktoré bolo zjavne vyrobené človekom. Nepochybujú o tom, že pozorovali vesmírne lode mimozemských civilizácií. Naše vedomie to však odmieta akceptovať: pre planéty slnečnej sústavy je prítomnosť iných civilizácií ako Zeme takmer nemožná, pretože na nich nie sú podmienky pre život, aspoň na ich povrchu. Možno pod povrchom? Nepravdepodobné, aj keď...

A na planétach iných systémov môže byť život, ale je od nich veľmi ďaleko: najbližších 28 hviezd sa nachádza v rozmedzí od 4 (Najbližšie Centauri) do 13 svetelných rokov (Kapteynova hviezda). Hviezdy ako Sirius A a B, Procyon A a B, Tau Ceti sa nachádzajú v tomto intervale. Nie blízko! Ak lode lietajú tam a späť rýchlosťou svetla, bude im to trvať 8 až 26 rokov v oboch smeroch, a to len pre najbližšie hviezdy. Nepočítajúc čas na zrýchlenie a spomalenie. To sa sotva odporúča, čo znamená, že musíte lietať rýchlejšie ako svetlo.

Nuž, odhadnime, koľko bude trvať zrýchlenie na takéto rýchlosti (a brzdenie). Pre prehľadnosť sú výsledky zhrnuté v tabuľke, z ktorej môžete okamžite zistiť čas potrebný na dosiahnutie konkrétnej rýchlosti pri konkrétnom zrýchlení. Ukazuje sa, že ak predpokladáme, že povolené trvanie jednosmernej cesty sa rovná jednému mesiacu, potom musíte letieť rýchlosťou rádovo mnohých desiatok rýchlostí svetla a zrýchliť (a spomaľovať) s zrýchlenie mnohých stoviek zemských zrýchlení. Hmmm!.. A na toto všetko ešte musíme niekde nabrať energiu! Človek si nevyhnutne kladie otázku: sú medzihviezdne lety vôbec uskutočniteľné? Ale odkiaľ sa potom UFO berú? Navyše sa správajú vyzývavo: zrazu zmiznú, manévrujú v pravom uhle, niečo vydávajú... Čo ak...

Koniec koncov, čo potrebujeme? Stačí odpovedať na tri otázky:

1. Je v princípe možné lietať rýchlosťou presahujúcou rýchlosť svetla? (V škole ma učili, že nie.)

2. Je možné silne zrýchliť bez zničenia tela? (Podľa moderných koncepcií je maximálne prípustné už 10-násobné preťaženie.)

3. Je možné získať energiu na zrýchlenie a brzdenie? (Výpočty ukazujú, že na to nestačí žiadna termonukleárna energia.)

Napodiv, všetky otázky, napriek skeptickým poznámkam v zátvorkách, už dnes majú kladné odpovede. Je nemožné lietať rýchlosťou presahujúcou rýchlosť svetla len kvôli zákazu, ktorý zaviedol A. Einstein. Ale prečo je preboha jeho teória relativity povýšená na úroveň absolútnej pravdy? Koniec koncov, vychádza z postulátov, teda z autorových vynálezov, ktoré samy o sebe vychádzajú z falošných predpokladov. Napríklad v roku 1887 bol v slávnom Michelsonovom experimente objavený éterický vietor, hoci jeho veľkosť bola menšia, ako sa očakávalo (vtedy pojem hraničnej vrstvy nebol známy). Čo sa stane? Na jednej strane SRT - špeciálna teória relativity - nemôže existovať, ak existuje éter. Na druhej strane, GTR - všeobecná teória relativity - ako sám Einstein napísal v článkoch „O Éteri“ a „Éteri a teórii relativity“, vždy predpokladá prítomnosť éteru. Ako pochopiť tento rozpor?

Môj kritický prehľad všetkých hlavných experimentov na SRT a GTR (pozri “Logické a experimentálne základy teórie relativity. Analytický prehľad.” M., MPI, 1990, 56 s.) ukázal, že medzi nimi neexistujú žiadne jednoznačne potvrdzujúce toto teória! Preto sa tu dá zľaviť a nebrať do úvahy. Okrem toho P. Laplace tiež zistil, že rýchlosť šírenia gravitačných porúch nie je menšia ako 50 miliónov krát vyššia ako rýchlosť svetla a celá skúsenosť nebeskej mechaniky, ktorá pracuje výlučne so statickými vzorcami, ktoré predpokladajú nekonečne veľkú rýchlosť šírenie gravitácie, to potvrdzuje. Zákaz podsvetelných rýchlostí skrátka neexistuje, išlo o planý poplach.

Prejdime k druhej otázke. Pozrime sa, ako astronaut zrýchľuje? Raketové plyny tlačia na stenu spaľovacej komory, ktorá tlačí na raketu, raketa tlačí na operadlo stoličky a na ňu tlačí operadlo stoličky. A telo, celá hmota astronauta, ktorý sa snaží zostať v pokoji, sa zdeformuje a pod silnými vplyvmi sa môže zrútiť. Ale ak by ten istý astronaut spadol v gravitačnom poli nejakej hviezdy, potom, hoci by sa zrýchlil oveľa rýchlejšie, nezaznamenal by vôbec žiadnu deformáciu, pretože všetky prvky jeho tela sú zrýchlené súčasne a rovnako. To isté sa stane, ak fúknete éterom na astronauta. V tomto prípade tok éteru - skutočného viskózneho plynu - zrýchli každý protón a astronauta ako celok bez deformácie tela (pamätajte na sci-fi román A. Belyaeva „Ariel“). Okrem toho môže mať zrýchlenie akúkoľvek hodnotu, pokiaľ je prietok rovnomerný. Takže aj tu sú príležitosti.

A nakoniec, kde beriete energiu? Podľa mojich údajov (pozri „Všeobecná dynamika éteru. Modelovanie štruktúr hmoty a polí na základe predstáv o plynnom éteri.“ M., Energoatomizdat, 1990, 280 strán) je éter skutočným plynom jemnej štruktúry, stlačiteľným a viskózne. Je pravda, že jeho viskozita je pomerne malá a to nemá prakticky žiadny vplyv na spomalenie planét, ale pri vysokých rýchlostiach to hrá veľmi výraznú úlohu. Tlak éteru je obrovský, viac ako 2 x 10 v 29 atm (2 x 10 v 32 N/m2), hustota - 8,85 x 10 palcov - 12 kg/kubický. m (v blízkozemskom priestore). A ako sa ukázalo, existuje v ňom prirodzený proces, ktorý nám môže v ľubovoľnom bode priestoru v porciách ľubovoľnej veľkosti dodať neobmedzené množstvo energie... Hovoríme o víroch.

Kde berú obyčajné tornáda svoju kinetickú energiu? Vzniká spontánne z potenciálnej energie atmosféry. A všimnite si: ak je to druhé prakticky nemožné použiť, potom to prvé možno použiť napríklad tak, že prinútite tornádo, aby roztočilo turbínu. Každý vie, že tornádo sa podobá kmeňu - hrubšiemu na základni. Analýza tejto okolnosti ukázala, že je stlačený atmosférickým tlakom. Vonkajší tlak spôsobuje, že častice plynu v tele tornáda sa počas procesu kompresie pohybujú v špirále. Rozdiel tlakových síl – vonkajších a vnútorných (plus odstredivá sila) dáva priemet výslednej sily na dráhu častíc plynu (obr. 1) a spôsobuje ich zrýchlenie v tele tornáda. Stáva sa tenšou a rýchlosť pohybu jej steny sa zvyšuje. V tomto prípade platí zákon zachovania momentu hybnosti mrv = const a čím je tornádo stlačenejšie, tým je rýchlosť pohybu väčšia. Na každé tornádo teda funguje celá atmosféra planéty; Jeho energia je založená na hustote vzduchu rovnajúcej sa 1 kg / meter kubický. m, a tlak rovný 1 atm (10 v 5 N/m2). A v éteri je hustota o 11 rádov menšia, ale tlak je o 29 (!) rádov vyšší. A éter má tiež svoj mechanizmus schopný dodávať energiu. Toto je BL, guľový blesk.

Éterovo-dynamický model BL je jediný (!) schopný vysvetliť všetky jeho vlastnosti v celku. A to, čo dnes chýba na získanie ekologickej energie z éteru, je naučiť sa vytvárať umelé CMM. Samozrejme, potom, čo sa naučíme vytvárať podmienky pre tvorbu vírov v éteri. Ale nielenže nevieme, ako to urobiť, ale ani nevieme, akým spôsobom k tomu pristupovať. Mimoriadne tvrdý oriešok! Jedna vec je povzbudzujúca: koniec koncov, príroda ich nejako dokáže vytvoriť, tieto CMM! A ak áno, možno to raz zvládneme aj my. A potom nebudú potrebné všetky druhy jadrových elektrární, vodných elektrární, tepelných elektrární, tepelných elektrární, veterných elektrární, solárnych elektrární a iných elektrární. Ak bude mať ľudstvo akékoľvek požadované množstvo energie kdekoľvek, pristúpi k riešeniu environmentálnych problémov úplne iným spôsobom. Samozrejme za predpokladu, že bude musieť pokojne žiť na svojej planéte a čo do pekla, nebude zničená len jeho rodná Zem, ale aj celá slnečná sústava! Vidíte, s energiou sa dá problém vyriešiť. Zároveň si dajte pozor na dôležitý detail – pri tejto metóde nebude potrebné zrýchľovať a spomaľovať hmotnosť paliva, ktorá teraz do značnej miery určuje hmotnosť lode.

No a čo samotná medzihviezdna loď, ako by mala byť navrhnutá? Áno, aspoň v podobe už známeho „lietajúceho taniera“. (Obr. 2.) V jeho prednej časti sú dva „éterové prívody“, ktoré absorbujú éter z okolitého priestoru. Za nimi sú komory na vytváranie vírov, v ktorých éter víri a samo sa zhutňuje. Ďalej pozdĺž vírivých kanálov sú éterické tornáda dopravované do anihilačnej komory, kde sa (rovnakými skrutkovými pohybmi, ale nasmerovanými opačným smerom; navzájom anihilujú pluhom. Zhustený éter už nie je obmedzovaný hraničnou vrstvou a vybuchne, rozptýli sa vo všetkých smeroch Prúdový prúd je vrhnutý dozadu a dopredu - prúd, ktorý zachytí celú loď a telo astronauta, ktorý sa zrýchli bez deformácie a loď letí pred svetlom, v bežnom euklidovskom priestore a v bežnom čase ...

Ale čo paradoxy dvojčiat, nárast hmoty a skrátenie dĺžky? Ale v žiadnom prípade. Postuláty – sú to postuláty – slobodné vynálezy, plody slobodnej fantázie. A musia byť zmietnuté nabok spolu s „teóriou“, ktorá ich zrodila. Lebo ak nastal čas, aby ľudstvo vyriešilo aplikované problémy, potom by ho nemali zastaviť žiadne nafúknuté autority so svojimi špekulatívnymi bariérami, ktoré prišli odnikiaľ.

Poznámka: Uvedené knihy je možné objednať na adrese: 140160, Žukovskij, Moskovský región, PO Box 285.