Без какого образа не обходится большинство произведений в жанре научной фантастики? Разумеется, без космических кораблей! Оговоримся, однако, что есть разные поджанры н/ф, и некоторые из них вовсе не связаны с космосом. Но это не отменяет того, что первое, с чем ассоциируется н/ф, это – космические полеты.
Действительно, появление первых ракет, способных достичь большой высоты, сразу же подстегнуло интерес к освоению космического пространства. Когда на орбиту Земли вышли первые аппараты, а потом и люди, то увлечение темой космоса в обществе распространилось еще шире. Казалось, что уже довольно скоро человечество отправится к Венере и Марсу, а потом и вовсе выйдет за пределы Солнечной системы. Разумеется, такой интерес отразился не только в науке и технике, но и искусстве. В результате родилось множество фантастических фильмов, книг, видеоигр и прочего.
Мечты мечтами, но как мы видим, с начала космической эры прошло уже немало десятилетий, а люди не только не отправились к звездам, но и не смогли высадиться даже на Марсе. Более того, после завершения американцами лунной программы на естественном спутнике Земли никто больше не побывал! Как же так? Что за тернии мешают прорваться человечеству к звездам? Давайте поговорим о том, насколько реально создать звездолет и когда это может произойти!
Действительно, когда мы отвлекаемся от удивительных приключений, описанных в фантастических книгах, и пытаемся подумать, насколько они реализуемы, то сразу натыкаемся на множество проблем. Вот чем на настоящий момент располагает человечество? Ракетами, которые летают на химическом топливе – они мало чем отличаются от тех, на которых запускали еще знаменитых собак Белку и Стрелку. Предел их возможностей – вывести не слишком большое количество груза на орбиту Земли. Дальше полететь трудно, ведь большая часть массы ракеты – это топливо. Нельзя взять его в количестве, превышающем некоторый предел. Как же отправляют аппараты на другие планеты? С помощью силы гравитации планет. Корабли набирают скорость и тормозятся, следуя по орбите планет. Полет осуществляется по инерционным орбитам, рассчитанным еще в 30-х годах двадцатого века!
Легко понять, что таким образом далеко не улетишь: даже на не столь далекий (по космическим меркам) Марс добираться надо целых два года! Чтобы отправиться дальше, нужно иметь двигатель с гораздо большей мощностью, работающий на каком-то другом топливе. Что тут можно предложить? Например, ядерный двигатель. По сути, это примерно тот же реактивный двигатель, где камера сгорания совмещена с ядерным реактором. Так удается сообщить струе большую скорость, потому и ракета полетит быстрее. Однако не сказать, чтобы от этого мы много выиграли. Построить такой двигатель непросто, ему все равно нужно много топлива, а тяга получается не столь высокой. Явно меньшей, чем требуется для полета в дальний космос.
Какой можно предложить выход? Уже достаточно давно циркулирует идея о создании фотонных или ионных двигателей. Условно говоря, ядерный реактор на борту корабля питает мощный источник света, который, фокусируясь, выбрасывается назад. Поскольку скорость света – триста тысяч километров в секунду, то по идее, со временем корабль разгонится до очень больших скоростей. А можно попробовать создать солнечный парус, так, чтобы свет нашей звезды подгонял корабль. На бумаге выглядит привлекательно, но в чем загвоздка? Отчего таких кораблей не появилось?
Оставляя за скобками вопросы о строительстве такого корабля, отметим, что свет оказывает очень низкое давление на физические объекты, а потому тяга у такого двигателя будет крайне невелика. Потому разгоняться до скорости света придется крайне долго. Настолько долго, что затея, по сути, лишена смысла! Плюс даже если мы построим такой корабль, то очень далеко улететь не получится. Даже до ближайшей звезды – альфы Центавра – лететь придется три года, что уж говорить о чем-то более отдаленном!
Фантасты думали над решением этой проблемы. Некоторые предлагали сделать корабль чем-то вроде искусственной планеты, где будут путешествовать целые поколения людей. Спустя немалое количество десятилетий потомки стартовавших с Земли достигнут цели. Другой вариант – заморозить космонавтов, чтобы они спокойно проспали много лет. Однако не будет ли это вредно для здоровья и как, заморозив человека, вернуть его к жизни? Любой, засунув в морозилку какую-нибудь мелкую живность, вроде мухи, способен убедиться, что, оттаяв, та вовсе не обязана ожить! Не забудьте так же об уйме упущенного времени. Что за это время случится на Земле? Может, за это время изобретут более быстрый способ долететь на место? Словом, идея не выглядит хорошей.
Еще какие-то идеи? На страницах фантастических книг довольно часто появляются гравитационные двигатели. Вроде бы их эффективность высока, но не ясно, каким образом подобное устройство сконструировать? Иное решение предлагает… геометрия. Какое именно?
Представим себе лист бумаги. Допустим, на нем нарисован человечек и он хочет попасть с одного угла листа на противоположный. Если он будет идти напрямую, то ему потребуется некоторое время. Но это только если он остается в двухмерном пространстве листа. Но мы с вами, находясь в объемном пространстве видим, что если лист согнуть, то оба его угла окажутся совсем рядом, и можно перешагнуть между ними за долю секунды! Так вот, подобный фокус можно теоретически проделать и в трехмерном пространстве. Если расстояние между Солнцем и какой-нибудь отдаленной звездой «свернуть» через пространство с большим количеством измерений, то та звезда окажется рядом с нами. Вот отсюда и берутся идеи о «прыжковых двигателях», тоже весьма популярных в фантастике.
Итак, со скоростью полета вроде разобрались. Как видим, некоторые теоретические идеи имеются, но реализовать их затруднительно. Но космонавтов подстерегают и другие неприятности, например, радиация! Уже само Солнце является мощным источником излучения во всех диапазонах электромагнитного спектра. Помните, как плохо бывает некоторым людям при магнитных бурях, когда на Землю обрушиваются потоки частиц? А ведь мы защищены атмосферой и магнитным полем планеты! Что же будет с космонавтами?
Скажем, МКС летает еще в пределах магнитного поля Земли, но все равно подвергается заметному облучению. Так, если космонавт на станции закроет глаза, то он увидит мелкие вспышки – так воздействуют на сетчатку заряженные частицы. Что будет, если выйти за пределы магнитного поля? Землю окружают радиационные пояса – потоки частиц, захваченных магнитным полем. Был случай, когда космический корабль летал на высокой орбите и несколько раз пересек эти пояса. Итог – космонавты пострадали от лучевой болезни. Как тогда отправиться хотя бы к Марсу? Не ждет ли путешественников гибель? А как жить на чужой и негостеприимной планете?
По расчетам, чтобы защитить космический корабль, на каждый квадратный метр его поверхности необходимо поместить несколько тонн защитных материалов – металла, грунта, бетона. Легко догадаться, что такую махину в космос не поднять. Как быть? Можно попытаться создать искусственное магнитное поле по аналогии земного. Это остановит заряженные частицы, но останется еще электромагнитное излучение (гамма и рентгеновское). Их задержать особенно нечем, кроме помянутых выше материалов – просто толстым слоем защиты. Поскольку это нереально, то проблема в настоящий момент выглядит нерешаемой…
Каков итог? Хочется быть оптимистом и считать, что все трудности будут преодолены и человечество все же достигнет дальних миров. Однако это дело далекого будущего и обойдется оно в астрономические суммы денег. Выходит, лучше обустраивать Землю?
А вы как думаете, реализуема ли мечта о полетах к другим звездам? Как будут выглядеть звездолеты и когда они появятся?
