Sluneční soustava se už dlouho nezajímala o spisovatele sci-fi. Překvapivě však pro některé vědce naše „domácí“planety nezpůsobují mnoho inspirace, ačkoli dosud nebyly prakticky prozkoumány.
Sotva rozřízl okno do vesmíru, lidstvo je roztrháno do neznámých vzdáleností, a to nejen ve snech, jako předtím.
Sergei Korolyov také slíbil, že brzy lety do vesmíru "na odborový lístek", ale tato věta je již půl století stará, a vesmírná odysea je stále hodně elity - příliš drahá potěšení. Před dvěma lety však společnost HACA zahájila ambiciózní 100letý projekt Starship, který zahrnuje postupné a víceleté vytvoření vědeckého a technického základu pro kosmické lety.
Tento jedinečný program by měl přilákat vědce, inženýry a nadšence z celého světa. Pokud bude vše korunováno úspěchem, lidstvo bude moci za 100 let vybudovat mezihvězdnou loď a budeme se pohybovat kolem sluneční soustavy jako u tramvají.
Jaké problémy je tedy třeba vyřešit, aby se hvězdné hvězdy staly realitou?
ČAS A RYCHLOST JE RELATIVNÍ
Propagační video:
Astronautika automatických vozidel se zdá, že někteří vědci jsou téměř vyřešeným problémem, kupodivu. A to navzdory skutečnosti, že neexistuje absolutně žádný smysl při spouštění strojů ke hvězdám se současnými rychlostmi šneků (asi 17 km / s) a dalšími primitivními (pro takové neznámé silnice) zařízením.
Nyní americká kosmická loď Pioneer-10 a Voyager-1 opustily sluneční soustavu a již s nimi není spojeno. Pioneer 10 míří k hvězdě Aldebaran. Pokud se mu nic nestane, dostane se do blízkosti této hvězdy … za 2 miliony let. Stejným způsobem se další zařízení prolézají po celém vesmíru.
Takže bez ohledu na to, zda je loď obývaná nebo ne, aby létala ke hvězdám, potřebuje vysokou rychlost, blízkou rychlosti světla. To však pomůže vyřešit problém létání pouze k nejbližším hvězdám.
"I kdyby se nám podařilo postavit hvězdnou loď, která by mohla létat rychlostí blízkou rychlosti světla," napsal K. Feoktistov, "doba cestování v naší Galaxii se bude počítat za tisíciletí a desítky tisíciletí, protože její průměr je asi 100 000 světla." let. Během této doby ale na Zemi projde mnohem více. ““
Podle teorie relativity je běh času ve dvou systémech pohybujících se jeden vůči druhému jiný. Protože na velké vzdálenosti bude mít loď čas na vyvinutí rychlosti velmi blízké rychlosti světla, bude rozdíl v čase na Zemi a na lodi obzvláště velký.
Předpokládá se, že prvním cílem mezihvězdných letů bude Alpha Centauri (systém tří hvězd) - nejblíže k nám. Můžete tam letět rychlostí světla za 4,5 roku, na Zemi během této doby bude trvat deset let. Čím větší je vzdálenost, tím větší je časový rozdíl.
Vzpomínáte si na slavnou mlhovinu Andromeda od Ivana Efremova? Tam se let měří v letech a pozemsky. Krásná pohádka, nic neřekneš. Tato vyhledávaná mlhovina (přesněji galaxie Andromeda) se však nachází ve vzdálenosti 2,5 milionu světelných let od nás.
Podle některých výpočtů potrvá cesta astronautům více než 60 let (podle hodin hvězdné lodi), ale celá Země projde na Zemi. Jak se jejich vzdálené potomky setkají s prostorem „Neaderthals“? A bude Země vůbec naživu? To znamená, že návrat je v podstatě bezvýznamný. Nicméně, stejně jako samotný let: musíme si uvědomit, že vidíme galaxii mlhoviny v Andromedě tak, jak to bylo před 2,5 miliony let - tak dlouho, dokud k nám její světlo putuje. Jaký je smysl létat k neznámému cíli, který snad již dávno neexistuje, alespoň ve své dřívější podobě a na starém místě?
To znamená, že i lety s rychlostí světla jsou odůvodněny pouze relativně blízkým hvězdám. Vozidla létající rychlostí světla však stále žijí pouze teoreticky, což se podobá sci-fi, avšak vědecké.
VELIKOST PLANETU
V první řadě vědci pochopitelně přišli s myšlenkou použít nejúčinnější termonukleární reakci v lodním motoru - jak již bylo částečně zvládnuto (pro vojenské účely). Avšak při cestování v obou směrech rychlostí blízkou světlu, i při ideální konstrukci systému, poměr počáteční hmotnosti k konečné hmotnosti není menší než 10 k třicáté energii. To znamená, že kosmická loď bude jako obrovské složení s palivem velikosti malé planety. Je nemožné vypustit takový kolos do vesmíru ze Země. A aby se shromáždili na oběžné dráze - také, ne bez důvodu, vědci o této možnosti nediskutují.
Myšlenka fotonového motoru používajícího princip ničení hmoty je velmi populární.
Zničení je přeměna částice a antičástice, když se srazí, na jakékoli jiné částice odlišné od původních. Nejlépe studovanou je zničení elektronů a pozitronů, které generují fotony, jejichž energie bude pohybovat kosmickou lodí. Výpočty amerických fyziků Ronan Keane a Wei-ming Zhang ukazují, že moderní technologie lze použít k vytvoření motoru ničení schopného urychlit kosmickou loď na 70% rychlosti světla.
Začnou však další problémy. Použití antihmoty jako pohonné hmoty bohužel není snadné. Během ničení dochází k výbuchům silného záření gama, které jsou pro astronauty fatální. Kromě toho je kontakt pozitronového paliva s lodí plný smrtelného výbuchu. Konečně stále neexistují technologie pro získání dostatečného množství antihmoty a jejího dlouhodobého skladování: například, antihydrogenní atom „nyní žije“méně než 20 minut a výroba miligramu pozitronů stojí 25 milionů dolarů.
Předpokládejme však, že v průběhu času mohou být tyto problémy vyřešeny. Stále však bude potřeba hodně paliva a počáteční hmotnost fotonové lodi bude srovnatelná s hmotností Měsíce (podle Konstantina Feoktistova).
VYDĚLTE SAIL
Za nejoblíbenější a realističtější hvězdnou loď dneška se považuje solární plachetnice, jejíž myšlenka patří sovětskému vědci Friedrichu Zanderovi.
Sluneční (světelná, fotonová) plachta je zařízení, které používá k pohonu kosmické lodi tlak slunečního světla nebo laser na zrcadlovém povrchu.
V roce 1985 navrhl americký fyzik Robert Forward návrh pro mezihvězdnou sondu urychlenou energií mikrovlnného záření. Projekt předpokládal, že sonda dosáhne nejbližších hvězd za 21 let.
Na mezinárodním astronomickém kongresu XXXVI byl navržen projekt laserové hvězdné lodi, jejíž pohyb je zajišťován energií laserů v optickém dosahu umístěném na oběžné dráze kolem Merkuru. Podle výpočtů by cesta hvězdné lodi tohoto designu ke hvězdné epsilon Eridani (10,8 světelných let) a zpět trvala 51 let.
„Je nepravděpodobné, že na základě údajů získaných z cest v naší sluneční soustavě budeme schopni dosáhnout významného pokroku v porozumění světu, ve kterém žijeme. Přirozeně se myšlenka mění na hvězdy. Koneckonců, dříve to bylo pochopeno, že lety poblíž Země, lety na jiné planety naší sluneční soustavy nejsou konečným cílem. Dláždit cestu ke hvězdám se zdálo jako hlavní úkol. “
Tato slova nepatří autorovi sci-fi, ale konstruktérovi kosmických lodí a kosmonautovi Konstantinovi Feoktistovovi. Podle vědce nebude ve sluneční soustavě nic nového. A to navzdory skutečnosti, že osoba dosud dosáhla pouze měsíce …
Avšak mimo sluneční soustavu se tlak slunečního světla přiblíží nule. Proto existuje projekt na rozptýlení solární plachetnice s laserovými zařízeními z nějakého asteroidu.
To vše je stále teorie, ale první kroky již byly učiněny.
V roce 1993 byla na ruskou loď Progress M-15 jako součást projektu Znamya-2 poprvé nasazena sluneční plachta o délce 20 metrů. Když se Progress ukotvil se stanicí Mir, jeho posádka nainstalovala na palubu Progress jednotku rozmístění reflektorů. Výsledkem bylo, že reflektor vytvořil světlé místo široké 5 km, které prošlo Evropou do Ruska rychlostí 8 km / s. Světelné místo mělo jas přibližně na úplňku.
Výhodou solární plachetnice je tedy nedostatek paliva na palubě, nevýhodou je zranitelnost struktury plachty: ve skutečnosti je to tenká fólie natažená přes rám. Kde je záruka, že na cestě plachta neobdrží díry z kosmických částic?
Možnost plachtění může být vhodná pro spouštění robotických sond, stanic a nákladních lodí, ale není vhodná pro zpáteční lety s posádkou. Existují i jiné kosmické projekty, ale podobným způsobem se podobají těm výše uvedeným (se stejnými velkými problémy).
PŘEHLED V INTERSTELÁRNÍM PROSTORU
Zdá se, že na cestovatele ve vesmíru čeká mnoho překvapení. Například sotva se vyklonila ze sluneční soustavy, americká kosmická loď Pioneer-10 začala pociťovat sílu neznámého původu a způsobovala slabé zpomalení. Bylo učiněno mnoho předpokladů až do dosud neznámých účinků setrvačnosti nebo dokonce času. Pro tento jev stále neexistuje jednoznačné vysvětlení, zvažuje se celá řada hypotéz: od jednoduchých technických (například reaktivní síla z úniku plynu v přístroji) po zavedení nových fyzikálních zákonů.
Další zařízení, Voyadger-1, zaznamenalo na hranici sluneční soustavy oblast se silným magnetickým polem. V ní tlak nabitých částic z mezihvězdného prostoru nutí, aby pole vytvořené Sluncem bylo hustší. Zařízení se také zaregistrovalo:
zvýšení počtu vysoce energetických elektronů (asi 100krát), které pronikají do sluneční soustavy z mezihvězdného prostoru;
prudký nárůst hladiny galaktických kosmických paprsků - vysokoenergetické nabité částice mezihvězdného původu.
A to je jen kapka v oceánu! To, co je dnes známo o mezihvězdném oceánu, však stačí k tomu, aby zpochybnilo samotnou možnost surfování po rozlehlosti vesmíru.
Prostor mezi hvězdami není prázdný. Všude jsou zbytky plynu, prachu, částic. Když se pokusíme pohybovat rychlostí blízkou rychlosti světla, bude každý atom, který se srazí s lodí, jako částice kosmického záření s vysokou energií. Úroveň tvrdého záření během takového bombardování se nepřípustně zvýší i při letu k nejbližším hvězdám.
A mechanický účinek částic při takových rychlostech je jako výbušné střely. Podle některých výpočtů bude každý centimetr štítu lodi neustále střílen rychlostí 12 ran za minutu. Je zřejmé, že žádná obrazovka nevydrží takový dopad po několik let letu. Nebo bude muset mít nepřijatelnou tloušťku (desítky a stovky metrů) a hmotnost (stovky tisíc tun).
Ve skutečnosti pak bude hvězdná loď sestávat hlavně z této obrazovky a paliva, které bude vyžadovat několik milionů tun. Kvůli těmto okolnostem jsou lety při takových rychlostech nemožné, tím spíše proto, že na cestě můžete narazit nejen na prach, ale také na něco většího, nebo spadnout do pasti neznámého gravitačního pole. A pak smrt je opět nevyhnutelná. Pokud je tedy možné urychlit kosmickou loď na subluminální rychlost, pak nedosáhne konečného cíle - na své cestě narazí na příliš mnoho překážek. Mezihvězdné lety tedy mohou být prováděny pouze při výrazně nižších rychlostech. Ale pak faktor času tyto lety nemá smysl.
Ukazuje se, že je nemožné vyřešit problém transportu hmotných těl na galaktické vzdálenosti rychlostí blízkou rychlosti světla. Nemá smysl prorazit prostorem a časem s mechanickou strukturou.
MOLE HOLE
Vědci, kteří se snaží překonat neúprosný čas, vymysleli, jak „nahlodat díry“v prostoru (a čase) a „složit“. Vynalezli různé skoky v hyperprostoru z jednoho bodu do druhého a obcházeli mezilehlé oblasti. Nyní se vědci připojili ke spisovatelům sci-fi.
Fyzici začali hledat extrémní stavy hmoty a exotické mezery ve vesmíru, kde se můžete pohybovat superluminální rychlostí, na rozdíl od Einsteinovy teorie relativity.
Takto vznikla myšlenka červí díry. Tato díra spojuje obě části vesmíru jako proříznutí tunelem spojujícím dvě města oddělená vysokou horou. Bohužel, červí díry jsou možné pouze v absolutním vakuu. V našem vesmíru jsou tyto nory extrémně nestabilní: mohou se jednoduše zhroutit, než se tam dostane kosmická loď.
Účinek objevený Holanďanem Hendrikem Casimirem však lze použít k vytvoření stabilních červích děr. Spočívá ve vzájemné přitažlivosti vedení nenabitých těl pod vlivem kvantových oscilací ve vakuu. Ukazuje se, že vakuum není úplně prázdné, je vystaveno kolísáním gravitačního pole, ve kterém se spontánně objevují a mizí částice a mikroskopické červí díry.
Zůstane jen najít jednu z děr a natáhnout ji, umístit ji mezi dvě supravodivé koule. Jedno ústí červí díry zůstane na Zemi, zatímco druhá kosmická loď se bude pohybovat rychlostí blízkou světlu ke hvězdě - konečnému objektu. To znamená, že kosmická loď, jak to bylo, propíchne tunel. Jakmile hvězdná loď dosáhne svého cíle, červí díra se otevře pro skutečné bleskurychlé mezihvězdné cestování, jehož trvání bude počítáno v minutách.
BUBBLE OF CURVATION
V teorii červí díry se podobá zakřivení bublin. V roce 1994 provedl mexický fyzik Miguel Alcubierre výpočty podle Einsteinových rovnic a našel teoretickou možnost vlnové deformace prostorového kontinua. V tomto případě se prostor před kosmickou lodí zmenší a současně se za ní zvětší. Kosmická loď je, jak to bylo, umístěna do zakřivené bubliny, schopné pohybu neomezenou rychlostí. Geniální myšlenkou je, že kosmická loď spočívá v bublině zakřivení a zákony relativity nejsou porušeny. V tomto případě se sama zakřivená bublina pohybuje a místně zkresluje časoprostor.
Navzdory neschopnosti cestovat rychleji než světlo, nic nebrání prostoru v pohybu nebo šíření deformace časoprostoru rychleji než světlo, o kterém se předpokládá, že k němu došlo bezprostředně po Velkém třesku během formování vesmíru.
Všechny tyto myšlenky ještě nezapadají do rámce moderní vědy, ale v roce 2012 představitelé NASA oznámili přípravu experimentálního testu teorie Dr. Alcubierra. Kdo ví, možná se Einsteinova teorie relativity jednou stane součástí nové globální teorie. Konec konců je proces poznání nekonečný. To znamená, že jednoho dne budeme moci prorazit trny ke hvězdám.
Irina GROMOVÁ