Исследование Солнечной системы уже не кажется пределом мечтаний для научного сообщества и писателей-фантастов. Даже наши относительно неисследованные «родные» планеты порой не вдохновляют ученых, которые стремятся к более далеким горизонтам. Человечество, едва открыв для себя космос, уже мечтает о путешествиях к другим звездам, и эти мечты постепенно обретают черты конкретных научных проектов.
Еще полвека назад Сергей Королев говорил о космических полетах «по профсоюзному билету», но и сегодня космос остается уделом избранных из-за колоссальной стоимости. Однако ситуация может измениться благодаря таким инициативам, как проект NASA «100 Year Starship», запущенный два года назад. Этот грандиозный замысел нацелен на создание в течение столетия научно-технического фундамента для реальных межзвездных перелетов.
Программа призвана объединить лучшие умы планеты — исследователей, инженеров и энтузиастов. В случае успеха, через сто лет может быть построен первый звездолет, и перемещение по Солнечной системе станет почти рутинным. Но какие же фундаментальные проблемы предстоит решить на этом пути?
Относительность времени и скорости
Хотя создание автоматических зондов кажется некоторым почти решенной задачей, отправлять их к звездам на современных «черепашьих» скоростях (около 17 км/с) бессмысленно. Корабли «Пионер-10» и «Вояджер-1», покинувшие Солнечную систему, уже потеряли связь с Землей. «Пионер-10» достигнет окрестностей звезды Альдебаран лишь через 2 миллиона лет. Очевидно, что для межзвездных путешествий нужны скорости, близкие к скорости света. Но и это не панацея.
Как отмечал космонавт Константин Феоктистов, даже при околосветовой скорости путешествие через нашу Галактику, диаметр которой 100 000 световых лет, займет десятки тысяч лет для экипажа. Однако из-за релятивистских эффектов на Земле пройдет гораздо больше времени. Первой целью, вероятно, станет система Альфа Центавра в 4,5 световых годах от нас. При скорости света полет туда займет 4,5 года по корабельным часам, но на Земле пройдет около десяти лет. Для более далеких объектов, вроде галактики Андромеды (2,5 млн световых лет), разница станет катастрофической: пока экипаж долетит за 60 лет, на родной планете сменится целая эпоха. Более того, мы видим Андромеду такой, какой она была миллионы лет назад, поэтому полет может привести в совершенно иную, незнакомую точку пространства-времени.
Гигантские размеры и проблемы двигателей
Даже теоретические проекты кораблей сталкиваются с чудовищными инженерными проблемами. Например, для термоядерного двигателя, разгоняющего корабль до околосветовой скорости, соотношение начальной и конечной масс должно быть астрономическим — порядка 10^30. Такой звездолет превратился бы в гигантский состав с топливом размером с небольшую планету, который невозможно построить и запустить с Земли.
Более перспективной кажется идея фотонного двигателя на принципе аннигиляции материи и антиматерии. Расчеты показывают, что такой двигатель мог бы разогнать корабль до 70% скорости света. Однако здесь встают проблемы смертельного гамма-излучения, сложностей хранения антивещества и фантастической стоимости его производства. Даже если эти барьеры преодолеть, масса фотонного звездолета, по оценкам, будет сравнима с массой Луны.
Солнечный парус: изящное, но хрупкое решение
Наиболее реалистичным на сегодня считается звездолет с солнечным парусом, использующий давление света или лазерного луча. Проекты предполагают разгон такого парусника с помощью орбитальных лазеров, что позволило бы достичь ближайших звезд за несколько десятилетий. Первые эксперименты, вроде российского «Знамени-2» в 1993 году, уже доказали принципиальную возможность.
Однако у паруса есть ключевые недостатки: крайняя хрупкость конструкции (тонкая фольга на каркасе) и резкое падение давления солнечного света за пределами Солнечной системы. Это делает технологию пригодной в основном для беспилотных миссий, но не для пилотируемых полетов с возвращением.
Опасности межзвездной среды
Путешествие к звездам таит множество неизвестных. Аппараты «Пионер-10» и «Вояджер-1» уже столкнулись с аномалиями на границе Солнечной системы — необъяснимой силой торможения и областями сильного магнитного поля. Но главная опасность — межзвездная среда. При околосветовой скорости каждый атом или частица пыли на пути корабля превращается в высокоэнергетический снаряд, сравнимый с разрывной пулей. Защитный экран от такой бомбардировки должен быть толщиной в сотни метров и весить сотни тысяч тонн, что делает конструкцию нереализуемой.
Фантастические альтернативы: червоточины и пузыри кривизны
Поскольку преодоление пространства традиционными методами кажется тупиковым, ученые обращаются к смелым концепциям, ранее бывшим уделом фантастики. Одна из них — червоточины, или «кротовые норы», — туннели в пространстве-времени, соединяющие удаленные точки Вселенной. Теоретически, стабилизировав такую нору с помощью квантовых эффектов (например, эффекта Казимира), можно было бы мгновенно перемещаться между мирами.
Другая революционная идея — двигатель Алькубьерре, или «пузырь кривизны». В этой концепции сам космический корабль остается в покое внутри пузыря, а пространство-время перед ним сжимается, а позади — расширяется. Это позволяет двигаться быстрее света, не нарушая теорию относительности. В 2012 году NASA даже заявило о начале экспериментальной проверки этой теории.
Пока эти идеи находятся на грани современной науки, но они дают надежду, что однажды человечество найдет способ «прорваться через шипы звезд». Процесс познания бесконечен, и сегодняшняя фантастика может стать завтрашней реальностью.
Обратите внимание: Цифровая диктатура в Китае. У миллионов людей слишком мало шансов иметь возможность жить нормальной жизнью.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Возможно ли в будущем совершать межзвездные полёты.