После того, как было подтверждено существование более 5000 планет, существующих вне нашей галактики, встал вопрос, когда мы сможем попасть на них?
Расстояния, которые нужно преодолеть.
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 000 000 км или одна астрономическая единица AU. Нептун, например, находится на расстоянии 30 AU от Солнца. Космический корабль сможет долететь до Нептуна с Земли за 7-10 лет.
Солнце - одна из 100 миллиардов звезд в Млечном пути. Ближайшая к нам галактика Андромеды находится на расстоянии 2.5 млн световых лет. В нашей галактике ближайшие к нам звезды, Альфа Центавра и Проксима Центавра, находятся на расстоянии около 4.2 световых лет, что равно 40 208 000 000 000км. Один световой год это примерно 9,6 триллионов км. Следующие, относительно близкие к нам звезды, находятся на расстоянии 6 световых лет и более.
С точки зрения современной физики межзвездные полеты возможны, но их очень сложно осуществить технически, так как пока мы не знаем, как преодолеть подобные расстояния за разумное время.
Ракеты, используемые для межпланетных полетов.
Это аппараты, которые согласно законам термодинамики, получают импульс благодаря мощному выбросу энергии в сторону, противоположную движению. Чем сильнее будет выхлоп, тем быстрее будет двигаться ракета. Необходимо создать тягу, которая превысит вес ракеты и позволит ей оторваться от земли. Большинство современных ракет, работающих на химическом топливе, создавались не для выхода за пределы солнечной системы, а для развития мощной тяги, чтобы преодолеть гравитацию нашей планеты. Эффективность двигательной системы ракеты, определяющая ее скорость, измеряемая в км/л, называется удельным импульсом. Электрические ракеты более эффективны за счет электромагнитного поля, которое их ускоряет, но создают меньшую тягу. Но даже они преодолеют расстояние до ближайшей звезды примерно за 10000 лет.
Другие виды топлива для ракет.
Ядерное ракетное топливо позволит создать достаточную тягу и двигаться с большей скоростью. Для путешествий в пределах солнечной системы вероятнее всего будут использоваться ядерные двигатели. Термоядерная энергия еще более эффективна и позволили бы добраться до ближайшей звезды менее, чем за 1000 лет. Сложность заключается в создании миниатюрного термоядерного реактора.
Антиматерия, топливо для ракет в Звездных войнах, вполне реальна. При аннигиляции протона и антипротона, электрона и позитрона происходит 100% преобразование массы в энергию. Если научимся создавать и сохранять антивещество в достаточном количестве, регулировать скорость его взаимодействия с обычной материей, можно будет построить ракеты, которые будут достигать звезд не за тысячи, а за сотни лет. Частицы антиматерии образуются в результате радиоактивного распада и попадают в атмосферу вместе с космическими лучами. В лабораториях CERN в настоящее время производят антивещество, общая масса которого составляет порядка несколько нанограммов в год. Для межзвездных полетов необходимо порядка 1000 тонн антивещества. Производить его придется в космосе.
Под парусом.
Другое решение для увеличения скорости ракеты - солнечный парус, который использует давление фотонов, так же, как обычный парус давление частиц воздуха, чтобы развивать тягу. У фотонов нет массы, но есть импульс, поэтому отражаясь от большого тонкого алюминиевого листа, они передают его, создавая тем самым давление, и заставляют корабль набирать скорость. Лучше всего то, что за пределами атмосферы всегда светит солнце, поэтому невозможно исчерпать энергию. С 2010 года такие паруса тестируются на околоземной орбите NASA и японцами. Материал паруса представляет собой тонкую алюминиевую пленку толщиной 2,5 микрона, сложенную и намотанную на катушку. На катушке установлен двигатель, который выталкивает пленку и разворачивает парус. Средняя площадь - 200-400 кв метров, максимальная площадь составила 1600 кв метров. Для выхода корабля за пределы солнечной системы возможно разместить гигантские лазеры мощностью сотни мегаватт и гигаватт, которые будут светить на парус, когда он удаляется от Солнца, и разгонять его все больше. Амбициозная цель - достичь 10% скорости света(0.1c) или 107925285 км/ч, что позволит сократить время путешествия до 40-50 лет.
Почему это так важно для нас?
Человечество всегда было в поисках новых горизонтов и ресурсов для своего развития. Мы расширяли границы познанного мира, открывали новые материки и континенты, впитывали в себя разнообразные культуры и системы ценностей. Уникален ли наш опыт на Земле или мы являемся частью пока неизвестной нам расы гуманоидов, широко распространённой в Мега галактике? В истории нашей планеты были моменты, когда биосфера была почти полностью уничтожена. Так произошло в конце мелового периода примерно 66 млн лет назад, когда в результате падения астероида и дальнейшего резкого понижения температуры произошло вымирание более 75% видов живых организмов. Жизнь хрупка, существует много опасных факторов, способных ее уничтожить. И если даже человек будет предельно ответственным, это могут быть вулканы, цунами или астероиды. Важно защитить многообразие форм жизни и найти возможность их сохранения и продолжения при любых катастрофах - гуманных, геологических или астрофизических.
По материалам лекций Royal Institution, Лондон