Человечество всегда было заинтересовано в исследовании космоса, и в наше время этот интерес только усиливается. Ведь с ростом населения мы сталкиваемся с истощением ресурсов нашего родного мира.
Пока что люди не начали разрабатывать другие планеты на полезные ископаемые, несмотря на то, что исследования в этой области не так далеки от завершения, запасы там тоже не бесконечны. Но чтобы добраться до других звёздных систем, нужно преодолеть огромные расстояния, которые даже самые современные аппараты пока не могут покорить.
Именно поэтому учёные стремятся найти новые способы межзвёздных перелётов, которые позволят быстро и безопасно перемещаться в космосе. В рамках нашего проекта будем рассматривать некоторые перспективные методы достижения других звёздных систем, такие как корабли поколений, варп-двигатель и червоточины.
Но хоть на данный момент это одни из самых перспективных способов путешествий, всё же наука развивается слишком быстро и вскоре могут быть открыты законы, по которым окажется, что эти способы вовсе невозможны, но возможны какие-то абсолютно другие.
Тема данной проектной работы – это перспективные способы межзвёздных перелётов
Целью проекта является создать статью по теме перспективные методы межзвёздных перелётов для канала в Дзен.
Для достижения цели были определены следующие задачи:
1) Рассмотреть историю возникновения космонавтики;
2) Рассмотреть существующие способы перемещения в космическом пространстве;
3) Изучить различные научные статьи и охарактеризовать некоторые возможные способы перемещения между звездами;
4) Рассмотреть новейшие технологии в этой области.
Важность изучения этого вопроса в том, что не многие интересуются этой важной для будущих поколений темой. И чем больше людей заинтересуется в этом, тем лучше.
Глава 1 Современная космонавтика
1.1 История появления космической эры
Космическую эру человечества начала не СССР, не Америка, а Германия в 1944 году, когда немецкая ракета Фау-2[1] достигла высоты в 188 км, показав, что в космос можно отправлять искусственные объекты. После войны она была доставлена в СССР, где её стали изучать и на основе полученных данных соорудили ракету Р-7, ставшей не только самой большой Межконтинентальной Баллистической Ракетой(МБР) в мире, но и первой, в 1957 году доставившей искусственный спутник на орбиту Земли. Это был Спутник-1[2], небольшой объект, который, вращаясь по орбите 3 месяца, отправлял на поверхность постоянный сигнал.
Всего через месяц после этого на Спутнике-2[3] в космос отправилась собака Лайка, которая проверила могут ли выжить, но её возвращение запланировано не было, поэтому Лайка погибла. Лишь в 1960 году на аппарате Спутник-5[4] были отправлены легендарные собаки Белка и Стрелка, которые были первыми живыми существами, вернувшимися из космоса в целости и сохранности.
Через 8 месяцев после собак, на ракете Восток-1[5], в космос отправился первый человек – Юрий Гагарин. Его полёт длился около 108 минут и за это время он сделал один целый виток вокруг Земли. За время полёта он испытывал восьми и десяти кратные перегрузки, корабль бешено вращался, а за иллюминатором горела обшивка и плавился металл. Но космонавт не пострадал и вернулся невредим. После этого один за другим были совершены новые достижения: Валентина Терешкова[6] – первая женщина в космосе; первый многоместный корабль в космосе[7]; Алексей Леонов – первый человек, вышедший в открытый космос.
Без человеческих жертв тоже не обошлось. Первыми погибли в1967 году американские астронавты Вирджилл Грисс, Эдварт Уайт и Роджер Чаффи на корабле Апполон-1[8], сгоревшего за 15 секунд из-за возгорания внутри. В том же году погиб и советский космонавт Владимир Комаров[9], когда у капсулы приземления не сработал парашют и она врезалась в поверхность на скорости в 200 км/ч и полностью сгорела.
Следующим этапом была высадка Американцев на Луну в 1969 году. Нил Армстронг и Базз Олдрин первые два человека, на Апполоне-11[10] долетели и успешно сели на поверхность естественного спутника Земли. Они же доставили первые образцы лунного грунта учёным. После этого были совершены еще 5 пилотируемых полётов к Луне, после чего попытки прекратились.
За следующие 10 лет были созданы разные исследовательские программы, предназначенные для исследования других планет солнечной системы. Были отправлены автоматизированные аппараты на Марс и Венеру. А в 1977 году были запущены Вояджер-1[11] и Вояджер-2, которые пролетели мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Именно Вояджер-1 стал первым аппаратом, вышедшим за пределы гелиосферы Солнечной системы.
Незадолго до Вояджеров были отправлены аппараты Пионер-10[12] и Пионер-11 они были первыми, кто пересёк орбиту Сатурна и отправился к окраинам Солнечной системы. Они несут на своём борту золотые пластинки, обозначающие местонахождение Солнца относительно центра галактики, а также самых ярких звёзд Млечного пути.
Следующим этапом стало выведение Советским Союзом базового блока орбитальной станции «Мир»[13]. Это была крупнейшая и единственная многомодульная, на тот момент, орбитальная станция. Она стала символом эпохи и за 12 лет ее эксплуатации на ее борту были проведены 23 000 экспериментов. Также именно на борту «Мира» было установлено рекордное пребывание человека в космосе – 437 суток космонавт Валерий Поляков[14].
В 1990 году на орбиту был выведен космический телескоп Хаббл[15], который стал «глазами человечества» в межзвёздном пространстве. Именно с помощью него учёные получили массу данных, которые помогли понять устройство вселенной. Несмотря на его возраст, он до сих пор работает и даже добывает новые данные для изучения.
1.2 Современная космонавтика
Современная космонавтика достигла колоссальных результатов за последние годы.
Одно из главных достижений современной космонавтики – способность отслеживать состояние планеты и атмосферы, состава земли и океана, и многие другие данные о нашей планете. Всё это нам позволяют делать спутники разного назначения. Также, благодаря коммуникационным спутникам, находящимся на геостационарной орбите[16], была налажена отличная телефонная связь и интернет.
Другим огромным достижением может быть то, что мы можем изучать многие планеты нашей солнечной системы, так как на их орбите также присутствуют наши спутники, а на некоторых даже высадились наземные аппараты. На орбите вокруг Солнца тоже есть свои исследовательские спутники, такие как «Паркер»[17], они предназначены для наблюдения за нашим светилом.
Совсем недавно в космос был запущен космический телескоп «Джеймс Уэбб»[18], который стал самым технологичным телескопом на данный момент. Сделанные им изображения получаются намного более чёткими, чем полученные даже «Хабблом». Именно «Уэбб» запечатлел самые дальние и старые галактики.
С недавнего времени начал расширяться список частных космических компаний, таких как SpaceX[19]Илона Маска[20]. На удивление, хоть такие государственные компании как Роскосмос и Наса финансируются напрямую государством, SpaceX во многом их опережает. Так, например, несколько месяцев тому назад была запущена крупнейшая в истории человечества ракета Starship[21]. Хоть она и взорвалась во время взлёта высоко в атмосфере, её конструкция будет дорабатываться и, по словам маска, в будущем именно эта ракета станет доставлять людей и грузы на Луну и Марс.
Глава 2 Будущее космонавтики
2.1 Корабль поколений
Как по мне подобный космический корабль является самым возможным вариантом из всех, ведь он не будет перемещаться со скоростью выше скорости света. Его миссия будет длиться десятки, сотни, а возможно и тысячи лет и в момент, когда он достигнет своего места назначения, сменится неизвестное количество поколений, оттуда и название. Такие корабли должны быть огромных размеров, чтобы уместить всё для обеспечения людей на борту всем необходимым на протяжении всего полёта, а также чтобы сохранялся экологический баланс.
Также на борту должна быть искусственная гравитация, которая может генерироваться разными способами, начиная от банального вращения корабля вокруг своей оси, что было показано в фильме «Пассажиры» или заканчивая, что более популярно в фантастике, генераторами искусственной гравитации. Также не исключено, что за время полёта на корабле не произойдёт мятеж или, что будущие поколения не примут рассказы, что их «маленький мир» был когда-то построен в месте, называемым Землёй с какой-то целью, за обычные легенды прошлого и не станут отдельной веткой человечества, которая не признаёт людей с Земли, что когда-то предположил К. Циолковский в своём эссе «Будущее земли и человечества»[22].
Для предотвращения такого практически весь экипаж мог бы спать в криогенных капсулах на протяжении всего полёта, благодаря чему не произошло бы никаких кардинальных социальных и генетических изменений, корабль обслуживался бы автоматическими системами и небольшая команда специалистов бы пробуждалась при каких-либо чрезвычайных ситуациях, либо перед самым прилётом, чтобы подготовить корабль к пробуждению всех остальных, подобные корабли также называют спящими[23].
Главными проблемами для реализации этого проекта являются огромное количество ресурсов, которое будет затрачено на постройку корабля, не особо развитая отрасль сверхпрочных и сверхлёгких сплавов, для обеспечения надёжной защиты внутренних помещений, не развитая область космический боевых орудий, для уничтожения особо больших астероидов, а также не особо развитая роботизированная техника.
2.2 Варп-двигатель
Изначальная идея варп-двигателя[24] появилась в сериале Звёздный путь. Отчего кажется, что это просто выдумки фантастов, однако подобный способ был предложен Мигелем Алькубьерре[25] в 1994 году и не противоречил теории относительности Эйнштейна[26].
Такая технология действует так, что вокруг корабля образуется локальный пузырь неизменного пространства, спереди пузыря пространство-время будет сжиматься, а позади наоборот расширяется и таким образом получается, что не корабль движется в пространстве, а пузырь искривляемого пространства движется в пространстве, а корабль, находясь в центре него, не двигается. Вся искривляемая область пространства называется пузырём Алькубьерре.
Проблема такого пузыря в том, что пока не существует объектов с отрицательной энергией, которая нужна для поддержания такого пузыря.
Альтернативой может послужить использование солитонов[27] – одиночных волн, перемещающихся на большие (потенциально неограниченные) расстояния, сохраняя при этом формы, скорости и не сглаживаясь. В отличие от пузыря Алькубьерре, солитоны не требуют отрицательных энергий и их можно наблюдать даже на воде. Они были открыты Джоном Скоттом Расселом в 1834 году, когда он наблюдал как лошади тянут баржу и при резкой остановке вода, движимая массой баржи, собралась в водный холм и продолжила двигаться вперед с неизменной формой и скоростью. Физик перестал наблюдать этот солитон только когда тот затерялся в изгибах канала.
Долгое время были вопросы на счет существования таких явлений в вакууме, пока аппарат Европейского Космического Агентства не обнаружил в районе магнитопаузы[28] солитон размером в 6 км и двигавшийся в сторону края солнечной системы.
Главная проблема этих способов в том, что для образования таких явлений нужно количество энергии, которое выделилось бы при взрыве планеты размером с 6 размеров Юпитера.
2.3 Червоточины
Червоточины или, по-другому, кротовые норы - это, пожалуй, один из самых безумных, на мой взгляд, и неисследованных способов, который стал общеизвестен в основном из-за физика Кипа Торна в фильме «Интерстеллар». По своей сути это две точки пространства, соединённые между собой тоннелем, находящимся вне нашего пространства.
Для облегчения понимания представьте листок бумаги, как нашу вселенную и на нём две точки, вместо того, чтобы лететь от одной точки к другой сложите листок так, чтобы точки соприкоснулись, так вы сразу попадёте из одной точки в другую. Как-то так и работают червоточины.
Пока не было найдено ни одной червоточины, но поиски продолжаются.
Проблема червоточин в том, что при вхождении в неё они должны схлопываться, запирая корабль внутри, а для того, чтобы она оставалась открытой, нужно чтобы внутри кротовой норы была материя с отрицательной массой и энергией, а такую пока не обнаружили.
Их обнаружение всё же не очень сильно поможет в перелётах, ведь ближайшая может быть очень и очень далеко. Поэтому если подтвердится их существование, перед учёными встанет задача создать способ открывать свои червоточины, ведущие откуда угодно в любое указанное место.
2.4 Дополнительные технологии, которые помогут в осуществлении этих способов.
Суперсплавы – это сплавы, которые способны выдерживать высочайшие температуры и нагрузки, чтобы огромный корабль при полёте не развалился. Без таких материалов будет невозможна постройка поистине больших кораблей.
С помощью криогенных капсул можно будет замораживать людей на неопределённый срок. При этом они будут живы и при желании их можно разморозить. Что позволит отправлять космическую экспедицию очень далеко. Эта область важна даже вне космической деятельности, например, врачи могут заморозить пациента с неизлечимой болезнью до момента, пока не изобретут способ лечения болезни, либо для доставки тяжело больного из одного места в другое, где ему окажут нужную помощь.
Создание роботов – это мечта людей со времён Леонардо да Винчи, который пытался создать самоходящий доспех[29]. Роботы в отличие людей не могут устать и могут выдержать большую нагрузку и температуры, что делает их очень полезными там, где человеку трудно находиться, например, они могут без скафандра выйти в космос, чтобы починить что-либо и не подвергать такой опасности человека.
Развитие квантовых технологий может привести к прорыву во многих отраслях, ведь квантовые компьютеры работают куда быстрее обычных, что позволит создать куда более совершенную систему для кораблей.
Без эффективных источников питания, превосходящих современные во много раз, в будущем не обойтись, поэтому постоянно ведутся исследования на открытие новых источников питания, что позволят работать огромным конструкциям долгое время в автономном режиме.
Заключение
Всего за 50 лет человечество развило технологии космических полётов настолько, что на данный момент в космос отправляется до сотни ракет в год. А среди людей, выходящих на орбиту есть и космические туристы.
С помощью телескопов учёные могут увидеть далёкие галактики, находящие за миллиарды световых лет от нас.
А два рукотворных объекта уже покинули нашу родную систему, неся послание другим, возможно существующим инопланетным цивилизациям, что вот они мы, мы можем и так.
Несмотря на всё это до ближайших звёзд нам всё равно очень далеко. Ещё не ступила нога человека на Марсе, а на Луне не были еще созданы первые жилые базы.
Но всё-таки люди открывают новые вещества, изобретают новые механизмы и уже планируются первые строительства на естественном спутнике Земли.
О приведённых в работе способах перемещения ещё много чего не известно, особенно того, а могут ли они вообще иметь место в реальности. А если могут, то невозможно пока реализовать ни один из них, ведь мы не обладаем элементарно даже нужным количеством ресурсов и энергий для их осуществления.
Именно поэтому так важно привлекать всё больше людей, способных помочь в продвижении этой отрасли, чтобы приблизить момент, когда