По состоянию на 2021 год американцы Джеймс Ловелл, Фред Хейз и Джон Свигерт - трое людей, которые путешествовали дальше всего от Земли во время миссии Аполлона-13. Когда они летели за Луной, они находились в 400 171 километре от поверхности Земли. Свету требуется 1,335 секунды, чтобы преодолеть это расстояние.
Многие из нас определенно мечтали полететь к звездам или, по крайней мере, исследовать Солнечную систему. Возможность сделать это безопасно все еще немного недостижима, но мы, безусловно, продвигаемся все дальше и дальше в сторону от комфорта и безопасности нашей собственной планеты.
Сможем ли мы достичь других планет? Скорее всего. А как насчет других звезд? Возможно, когда-нибудь. А как насчет конца вселенной? На самом деле существует способ, который не требует никаких научно-фантастических решений (или, по крайней мере, ничего, кроме известной нам физики).
Давайте посмотрим на технологии, которые нам нужны, чтобы отправиться дальше в космос.
Луна, Марс и не только
Если наша цель - исследовать Солнечную систему, у нас уже есть много технологий. Уже используются мощные ракеты, и разрабатываются транспортные средства с экипажем, чтобы доставлять людей на Луну и дальше, но есть много опасений.
Чем дальше мы от Земли, тем большую дозу космического излучения получаем. Сильное магнитное поле нашей планеты защищает от его значительной части. Что защищает вас, когда вы отправляетесь в глубокий космос? Исследователи фактически протестировали решение. Обнаруженные в Чернобыле грибы выживают за счет радиации, и однажды их можно будет использовать в качестве живой системы защиты космических кораблей и мест обитания людей.
Путешествия также заняли бы много месяцев – если не лет – и есть много разговоров о поездках в один конец. В общем, везде в Солнечной системе чрезвычайно опасная среда, которая легко может нас убить. Хотя мы можем достичь его, это не значит, что мы можем процветать там. А так же в космосе чрезвычайно сложно выполнить большинство медицинских вмешательств.
Также существует вероятность того, что где-то поблизости существует инопланетная жизнь, поэтому нам нужно обсудить, как наше присутствие там может поставить под угрозу потенциальные организмы, живущие за пределами Земли.
Ad astra - к звездам
Если вы думаете, что все проблемы «локальных» космических путешествий можно решить (давайте пока поверим в это), возможно, вы хотите обратить свое внимание на звезды. Может ли человечество отправиться в другую звездную систему?
Человечество - может быть. Отдельный человек - не совсем. Возьмем Проксиму Центавра, ближайшую к Солнцу звезду. Чтобы добраться туда, потребуется чуть больше четырех лет, двигаясь со скоростью света. Если бы мы достигли скорости самого быстрого космического корабля в истории (солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe в его наиболее близком приближении к Солнцу), то нам потребовалось бы почти 8 400 лет, чтобы добраться туда. И это без замедления, чтобы остановить корабль.
Есть предложения отправить туда роботизированные исследования. Миниатюрные корабли могли бы добраться туда всего за несколько десятилетий, а более крупные атомные - за несколько сотен лет. Они очень увлекательны, но не подходят для людей. И даже если бы они были, человек всё равно остается в стороне.
Решением этой проблемы может быть корабль поколений. Первое поколение покинет нашу планету, а их потомки достигнут звезды. Очевидно, мы должны задаться вопросом, зачем кому-то начинать это путешествие. Но не менее важно обсудить этическое и психологическое состояние, в котором могут находиться промежуточные поколения, эти межзвездные средние дети. Заинтересованы ли они в продолжении движения к тому, чего они никогда не увидят?
Приближаясь к скорости света
Можем ли мы сделать это быстрее? И сможем ли мы достичь ближайших галактик? Ну хоть в принципе да. Вам понадобится релятивистская ракета. Это позволило бы горстке людей преодолевать невероятные расстояния, и для этого не требуется ничего, кроме нашего нынешнего понимания физики.
Вам нужна ракета, которая развивает скорость около 9,81 метра в секунду в квадрате. Это среднее нормальное для Земли притяжение, поэтому люди в космическом корабле будут чувствовать, что они просто стоят на поверхности нашей планеты. Такое ускорение быстро привело бы космический корабль к релятивистской скорости, и здесь происходит очень полезное явление: замедление времени.
Приближаясь к скорости света, время на космическом корабле замедляется. Эта причуда физики была популяризирована в парадоксе близнецов, и в этой релятивистской ракете вы - близнец, который улетает и не стареет.
Часы снаружи все еще тикают. Итак, вы могли бы достичь Проксимы Центавра за 4,3 года, но на борту это будет примерно 3,6 года. Если бы вы вместо этого захотели отправиться на Вегу (27 световых лет), вы бы почувствовали это время как 6,6 лет. Чем дальше вы идете, тем ближе вы будете к скорости света и тем медленнее будет протекать время.
Путешествие на край Вселенной
Таким образом, вы могли бы добраться до центра Млечного Пути за 20 лет или до Галактики Андромеды, находящейся на расстоянии более двух миллионов световых лет от нас, всего за 28. Очевидно, что на Земле прошло бы два миллиона лет.
Но есть ли предел тому, как далеко мы можем зайти? Да. Вселенная расширяется, и это расширение ускоряется. Пространство между галактиками (если они не расположены очень близко) с каждой секундой становится все шире и шире. И чем дальше во Вселенной находятся две вещи, тем быстрее они удаляются друг от друга.
Есть галактики, которые мы видим в небе, и которых мы больше не можем достичь, потому что единственный способ сделать это - двигаться быстрее скорости света, чтобы компенсировать расширение Вселенной. Эта граница называется космологическим горизонтом, и ее точный размер зависит от правильной формулы для описания Вселенной… работа над которой в настоящее время продолжается.
Тем не менее, достичь этого рубежа можно через несколько десятилетий. Пустая, холодная и немаркированная граница вселенной. Так почему у нас нет такой ракеты? Что ж, причина в топливе. Чтобы поддерживать такое постоянное ускорение, требуется огромное количество топлива. Даже вообразив чрезвычайно эффективную реакцию (которой у нас нет), вы должны взять с собой очень много топлива. Количество топлива размером с планету.
Мораль этой истории заключается в том, что космические путешествия, насколько мы сейчас понимаем, сложны. У нас очень много проблем, будь то технические, физические, физиологические, психологические или этические. То, как мы к ним подходим, может иметь решающее значение.