Что произойдёт, если посадить пару физиков в комнату с верёвкой, простой коробкой и чёрной дырой? Они могли бы придумать план, который помог бы обеспечить Землю практически неиссякаемым источником энергии на тысячелетия. Но, есть одна сложная проблема! Чёрная дыра — это не тот объект, с которым вы сталкиваетесь каждый день. И чтобы создать собственную чёрную дыру, нам пришлось бы сжать звезду в 10 раз больше нашего Солнца в сферу диаметром с Москву.
В недавней статье мы выяснили, что чёрные дыры очень плотные и обладают огромной массой. А как мы знаем из уравнения Альберта Эйнштейна: всё, что имеет массу, имеет и энергию. В случае с чёрной дырой речь идёт об огромном количестве энергии. Теоретически, мы могли бы собрать всю эту энергию без каких-либо сверх продвинутых технологий. И если бы мы это сделали, то получили бы доступ к такому количеству энергии, которое человечество не смогло потратить за всё время своего существования. Но, разумеется, не всё так просто.
Что делает чёрную дыру таким привлекательным источником энергии?
В первую очередь это их высокая скорость преобразования самой энергии. Давайте попробуем немного посчитать. Возьмём взрослого щенка весом 3 килограмма и умножим его массу на квадрат скорости света, по формуле E=mc². E=75*10⁹ получаем 75 млрд. киловатт-час.
Произведение массы на скорость в квадрате (кг* (м/с)^2)=Дж. Даёт нам размерность энергии.
Энергии, заключённой в маленьком щенке, достаточно, чтобы обеспечить электричеством 5 миллионный Санкт-Петербург на чуть больше чем год. Но, к сожалению, мы не сможем извлечь всю эту энергию из собаки. Самые мощные производители энергии, которыми мы обладаем - это ядерное деление и синтез. Они выделяют всего 0,08 и 0,7 процентов потенциальной энергии. Чёрные дыры — это совсем другая история. Их коэффициент преобразования составляет около 50 процентов. Но чтобы синтезировать всю эту энергию, необходимо отыскать саму чёрную дыру. При сегодняшних технологиях на поиск и полёт хотя бы до окрестностей чёрной дыры потребуется около 12 миллионов лет. Но давайте забежим вперёд и предположим, что мы нашли чёрную дыру поблизости.
Как извлечь максимальную пользу?
Банально, мы можем бросать в неё разные предметы. Гравитационное притяжение чёрной дыры заставит всё, что в неё попадёт, ускориться и высвободить энергию. Также мы можем бросить предмет в аккреционный диск чёрной дыры, где все частицы пыли попадают на её орбиту. С этого диска мы собирали бы энергию в виде излучения — так называемый процесс Пенроуза.
Великие умы выдвинули теорию, согласно которой ящик, необходимый для сбора энергии, мог бы быть отправлен от безопасной удалённой точки по канату, в расположение вблизи горизонта событий, наполняясь при этом излучением. Одна из главных проблем в этом фокусе заключается в том, чтобы гарантировать, что ящик и верёвку не засосёт в дыру. Однако, по некоторым расчётам, подходящая для этой непростой задачи коробка, может быть размером только с бактерию, чтобы верёвка смогла её выдержать. С таким же успехом мы могли бы окунуть гитарные струны прямо в горизонт событий и полностью осушить чёрную дыру. Это займёт очень много времени, но... когда всё будет сделано, наши самые амбициозные энергетические проекты станут реальностью.
Читайте также:
Мы отказались бы от нынешних электростанций и наконец-то перестали загрязнять планету. Мы могли бы заправлять наши ракеты и отправляться исследовать космическое пространство далеко за пределы солнечной системы. Мы бы могли строить гигантские инфраструктурные проекты в космосе. Но всё это не более чем мечты. Для воплощения подобных идей нам бы пришлось потратить миллионы лет на путешествие к чёрной дыре. Если только мы не разработаем варп-двигатель, чтобы ускорить процесс. Но это уже история для очередной статьи по теме «Что если?». До новых встреч друзья!