Дотянется ли человечество до звёзд? Каким образом могут быть осуществлены подобные путешествия, в то время как земная цивилизация пока не может освоить даже Солнечную систему? Тем не менее такие разработки ведутся, и существует несколько проектов космических кораблей, способных преодолевать межзвёздные расстояния. Однако на этом пути существует множество проблем. Одна из которых – это энергия. Двигателям корабля необходимы гигаватты энергии, и здесь возникает вопрос, где взять её источник, и как защитить корабль при её использовании. Очевидно, что химическое топливо, применяемое сегодня в ракетных двигателях, использовано быть не может, так как требуется его просто огромные объёмы, и, несмотря на это, оно малоэффективно. Необходимы другие подходы и «сумасшедшие» идеи для создания новых технологических решений. Ведь даже двигаясь со скоростью, составляющей лишь 5% от скорости света, путешествие к ближайшей звезде Альфа Центавра, находящейся от Земли на расстоянии 4,2 световых года, потребует 150 лет.
Другая серьезная проблема заключается в том, что в космосе находятся атомы водорода и частицы пыли. Столкновение с ними на скорости, составляющей 20% от световой, приведёт к медленному разрушению космического аппарата. При достижении субсветовых скоростей столкновение с атомами водорода способно выделить энергию, сопоставимую с энергией протонного пучка в адронном коллайдере ЦЕРНа. Защитить корабль и экипаж в этих условиях окажется невозможно.
Проектирование кораблей зависит от вида используемого топлива. Даже термоядерные двигатели имеют низкий КПД, составляющий около 0,7% от массы задействованного вещества. Альтернативой может стать двигатель, использующий антивещество. Принцип его работы заключается во взаимодействии вещества и антивещества, приводящего к аннигиляции (их взаимному уничтожению) с выделением огромной энергии. Однако существуют серьёзные проблемы с получением этой субстанции и её хранением на борту корабля. В своём естественном состоянии частицы антивещества горячее поверхности Солнца. В проекте NIAC предполагается их охлаждать до температуры близкой к абсолютному нулю. Охлаждённые позитроны и электроны могут храниться и использоваться в реакции аннигиляции. Выделяющееся при этом гамма-излучение способно инициировать и поддерживать термоядерную реакцию, приводящую в движение космический корабль. К давним проектам, возникшим ещё в 60-х годах прошлого века, относится идея создания и использования фотонного отражателя или зеркала, отбрасывающего фотонное излучение, возникающее в результате аннигиляции и создающего тягу межзвёздного корабля. К тому же времени относится и проект Ф. Дайсона, где для разгона корабля предполагалось использовать взрывы малых ядерных бомб. Расчёты показали, что корабль был бы способен развивать скорость до 10% скорости света, и путешествие на ближайшую звезду составило бы около 50 лет.
В 1985 году Р. Форвард разработал проект космического парусника, двигающегося на микроволнах. Парус должен был иметь диаметр 100 метров и вместе с зондом весил бы приблизительно 1 кг. Приводиться в движение он должен высокоэнергетическим лазером, находящимся на орбите Земли. Впоследствии Форвардом был придуман более тяжёлый парус весом 3000 тонн, приводящийся в движение лазером мощностью 10 млн ГВт. В таком корабле нашлось бы место и для экипажа. Полёт до ближайшей звезды составил бы 10 лет.
Прямоточный межзвёздный двигатель Бассарда способен развивать субсветовую скорость, преодолевая значительные расстояния. Его принцип основан на сборе атомарного водорода и его изотопов, находящихся в космическом пространстве, и последующим использованием в термоядерных реакциях, обеспечивающих работу плазменных двигателей. Вместе с тем для сбора необходимого топлива нужна магнитная воронка диаметром в несколько тысяч километров.
Американские математики Л. Крейн и Ш. Уэстморленд предложили использовать «рукотворные» чёрные дыры в качестве источника энергии звездолёта. Для этого на орбите Меркурия необходимо построить солнечный лазер диаметром 250 км. Накопленная в течение года энергия фокусируется в области пространства, где плотность энергии образует чёрную дыру весом 1 млн тонн, имеющую размер меньше атомного ядра. Рядом строится звездолёт, к отражателю которого перемещается чёрная дыра. За счёт её испарения возникает излучение Хокинга, приводящее в движение корабль. Ресурсов чёрной дыры хватит на многие годы.
Физик Цзя Лю из Университета Нью-Йорка предложил в качестве топлива использовать тёмную материю. По его мнению, тёмная материя состоит из нейтрально заряженных частиц нейтролинов, которые могут аннигилировать, выделяя энергию. Для её накопления необходимо задействовать воронку, а в дальнейшем помещать в контейнер. Затем в результате сжатия нейтролинов возникнет реакция аннигиляции, и вырывающееся из контейнера гамма-излучение создаст реактивную тягу, заставив двигаться корабль. В этом случае запасы топлива не нужны, так как тёмная материя повсеместно находится в пространстве.
Наиболее одиозные проекты покорения космоса заключаются в преодолении скорости света, являющейся пределом для движения материальных объектов, имеющих массу покоя. К таковым относятся использование «кротовых нор» и создание Варп-двигателя. Кротовые норы – это своего рода туннели, соединяющие далёкие точки пространства. В чём-то они напоминают туннель между двумя городами, разделёнными огромной горой. Как и туннель, кротовая нора состоит из двух частей. К сожалению, она крайне неустойчива, согласно эффекту Казимира, в вакууме происходят квантовые флюктуации гравитационного поля, возникают и исчезают частицы, в том числе микроскопические кротовые норы. Идея заключается в том, чтобы обнаружить и растянуть одну из них, поместив её между двумя сверхпроводящими шарами. Одно «устье» останется на Земле, а в другое с околосветовой скоростью переместит корабль, и в течение нескольких минут позволит добраться до таких объектов во Вселенной, на достижение которых другим способом потребовались бы тысячелетия.
Варп-двигатель – это двигатель, искривляющий пространство. Идея заключается в его сжатии перед кораблем и расширении позади него. Звездолёт как бы помещается в пространственный пузырь, способный передвигаться со скоростью, превышающей скорость света. Законы теории относительности при этом не нарушаются, поскольку корабль покоится в пузыре. При этом движется сам пузырь. Ничто не запрещает деформации пространства распространяться быстрее скорости света, но пока уровень развития научного знания не позволяет разработать технологию такого движения. В настоящее время в НАСА возник интерес к нестандартным идеям, начали выделяться гранты, и появилась надежда, что некоторые проекты удастся реализовать ближайшее время.
Также материалы по теме «Космос и Мультивселенная»:
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов, и теперь статьи канала Intellectus увидят только его подпиcчики. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.