Можно ли долететь до созвездия


Вряд ли кто-то станет утверждать, что глобальная экологическая катастрофа, которая поставит под угрозу существование всей жизни на Земле, может случиться лишь в кино. На нашей планете не раз происходили массовые вымирания, во время которых гибло до 90% существующих видов. Земля переживала периоды глобального оледенения, сталкивалась с астероидами, проходила через всплески вулканической активности.

Конечно, даже во время самых страшных катастроф жизнь никогда не исчезала полностью. Но того же не скажешь о господствовавших на тот момент видах, которые вымирали, освобождая дорогу другим. А кто сейчас господствующий вид? Вот-вот.

Вполне вероятно, что возможность покинуть родной дом и отправиться к звёздам в поисках нового сможет когда-нибудь спасти человечество. Однако вряд ли стоит уповать, что какие-нибудь космические благодетели откроют нам дорогу к звёздам. Стоит прикинуть, каковы наши теоретические возможности добраться до звёзд своими силами.

В первую очередь на ум приходят традиционные двигатели на химической тяге. В настоящий момент четырём земным аппаратам (все они были запущены ещё в 1970-х) удалось развить третью космическую скорость, достаточную для того, чтобы навсегда покинуть Солнечную систему.


Наиболее быстрый из них, «Вояджер-1», за прошедшие с момента запуска 37 лет удалился от Земли на расстояние в 130 а.е. (астрономических единиц, то есть 130 расстояний от Земли до Солнца). Каждый год аппарат преодолевает примерно 3,5 а.е. Расстояние до Альфы Центавра — 4,36 световых лет, или 275 725 а.е. С такой скоростью аппарату потребуется почти 79 тысяч лет, чтобы добраться до соседней звезды. Мягко говоря, ждать придётся долго.

Можно найти способ лететь быстрее, а можно просто смириться и лететь несколько тысяч лет. Тогда конечной точки достигнут лишь далёкие потомки тех, кто отправился в путешествие. Именно в этом заключается идея так называемого корабля поколений — космического ковчега, представляющего собой рассчитанную на длительное путешествие замкнутую экосистему.

В фантастике есть множество различных сюжетов о кораблях поколений. О них писали Гарри Гаррисон («Пленённая Вселенная»), Клиффорд Саймак («Поколение, достигшее цели»), Брайан Олдисс («Без остановки»), из более современных писателей — Бернард Вербер («Звёздная бабочка»). Довольно часто далёкие потомки первых обитателей вообще забывают о том, откуда они вылетели и в чём цель их путешествия. Или даже начинают считать, что весь существующий мир сводится к кораблю, как, например, рассказывается в романе Роберта Хайнлайна «Пасынки Вселенной». Другой интересный сюжет показан в восьмом эпизоде третьего сезона классического «Звёздного пути», где экипаж «Энтерпрайза» пытается предотвратить столкновение корабля поколений, чьи обитатели забыли о своей миссии, и обитаемой планеты, к которой он направлялся.


Плюс корабля поколений заключается в том, что этот вариант не потребует принципиально новых двигателей. Однако нужно будет разработать самодостаточную экосистему, которая сможет существовать без поставок извне в течение многих тысяч лет. И не стоит забывать о том, что люди могут попросту поубивать друг друга.

Проведённый в начале 1990-х под замкнутым куполом эксперимент «Биосфера-2» продемонстрировал ряд опасностей, которые могут подстерегать людей при таких путешествиях. Это и быстрое разделение коллектива на несколько группировок, враждебно настроенных друг к другу, и неконтролируемое размножение вредителей, которое вызвало недостаток кислорода в воздухе. Даже обычный ветер, как оказалось, играет важнейшую роль — без регулярного раскачивания деревья становятся хрупкими и ломаются.

С темой корабля поколений связан весьма интересный парадокс под названием Wait Calculation («Расчётное ожидание»), описанный учёным Эндрю Кеннеди. Согласно этому парадоксу, в течение некоторого времени после отправки первого корабля поколений на Земле могут быть открыты новые, более быстрые способы передвижения, что позволит стартующим позже кораблям обогнать первоначальных поселенцев. Так что не исключено, что к моменту прибытия пункт назначения уже будет перенаселён далёкими потомками колонизаторов, которые отправились позднее.


Предположим, нас не устраивает, что до звёзд долетят потомки наших потомков, и мы хотим сами подставить лицо лучам чужого солнца. В этом случае не обойтись без космического корабля, способного разогнаться до скоростей, которые доставят его к соседней звезде за время меньше одной человеческой жизни. И тут поможет старая добрая ядерная бомба.

Идея подобного корабля появилась ещё в конце 1950-х. Космический аппарат предназначался для полётов внутри Солнечной системы, однако его вполне можно было бы использовать и для межзвёздных путешествий. Принцип его работы таков: за кормой устанавливают мощную бронированную плиту. Из космического аппарата в направлении, противоположном полёту, равномерно выбрасываются маломощные ядерные заряды, которые подрываются на небольшом (до 100 метров) расстоянии.

Заряды сконструированы таким образом, чтобы большая часть продуктов взрыва направлена в хвост космического корабля. Отражающая плита принимает на себя импульс и передаёт его кораблю через систему амортизаторов (без неё перегрузки будут губительны для экипажа). От повреждения световой вспышкой, потоками гамма-излучения и высокотемпературной плазмой отражающую плиту защищает покрытие из графитовой смазки, которое заново распыляется после каждого подрыва.


На первый взгляд подобная схема кажется безумной, но она вполне жизнеспособна. Во время одного из ядерных испытаний на атолле Эниветок в 9 метрах от центра взрыва были размещены покрытые графитом стальные сферы. После испытания они были найдены неповреждёнными, что доказывает эффективность графитовой защиты для корабля. Но подписанный в 1963 году «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой» поставил крест на этой идее.

Какую же скорость можно развить с помощью серии ядерных взрывов? Больше всего сведений существует о проекте взрыволёта «Орион», который разрабатывался в конце 1950-х в США при участии учёных Теодора Тейлора и Фримена Дайсона. 400 000-тонный корабль планировалось разогнать до 3,3% скорости света — тогда полёт до системы Альфы Центавра продлился бы 133 года. Однако, согласно нынешним оценкам, подобным способом можно разогнать корабль до 10% скорости света. В таком случае полёт продлится примерно 45 лет, что позволит экипажу дожить до прибытия в пункт назначения.

Конечно, постройка такого корабля — весьма недешёвое дело. По оценке Дайсона, на создание «Ориона» потребовалось бы примерно 3 триллиона долларов в современных ценах. Но если мы узнаем, что нашей планете будет грозить глобальная катастрофа, то, вероятно, именно корабль с ядерно-импульсным двигателем станет последним шансом человечества на выживание.

Дальнейшим развитием идей «Ориона» стал проект беспилотного корабля «Дедал», который разрабатывался в 1970-х годах группой учёных из Британского межпланетного общества. Исследователи задались целью спроектировать беспилотный космический аппарат, способный в течение человеческой жизни достичь одной из ближайших звёзд, провести научные исследования и передать на Землю полученную информацию. Главным условием исследования было использование в проекте либо существующих, либо предвидимых в ближайшее время технологий.


Целью полёта была выбрана находящаяся от нас на расстоянии 5,91 светового года звезда Барнарда — в 1970-е годы считалось, что вокруг этой звезды вращается несколько планет. Сейчас мы знаем, что в данной системе нет планет. Разработчики «Дедала» нацелились на создание двигателя, который мог бы доставить корабль до пункта назначения за время, не превышающее 50 лет. В итоге они пришли к идее двухступенчатого аппарата.

Необходимое ускорение обеспечивала серия маломощных ядерных взрывов, происходящих внутри специальной двигательной установки. В качестве топлива использовались микроскопические гранулы из смеси дейтерия с гелием-3, облучаемые потоком высокоэнергетических электронов. Согласно проекту, в двигателе должно было происходить до 250 взрывов в секунду. Соплом служило мощное магнитное поле, создаваемое силовыми установками корабля.

По плану первая ступень корабля работала в течение двух лет, разгоняя корабль до 7% скорости света. После этого «Дедал» сбрасывал отработанную двигательную установку, избавляясь от большей части своей массы, и запускал вторую ступень, которая позволяла ему разогнаться до окончательной скорости в 12,2% световой. Это позволило бы достичь звезды Барнарда через 49 лет после запуска. Ещё 6 лет ушло бы на передачу сигнала на Землю.


Полная масса «Дедала» составляла 54 тысячи тонн, из которых 50 тысяч приходилось на термоядерное горючее. Однако предполагаемый гелий-3 чрезвычайно редко встречается на Земле — зато его полно в атмосферах газовых гигантов. Поэтому авторы проекта предполагали добыть гелий-3 на Юпитере с помощью «плавающего» в его атмосфере автоматизированного завода; на весь процесс добычи ушло бы примерно 20 лет. На той же орбите Юпитера предполагалось осуществить окончательную сборку корабля, который бы затем стартовал к другой звёздной системе.

Самым сложным элементом во всей концепции «Дедала» была именно добыча гелия-3 из атмосферы Юпитера. Для этого нужно было долететь до Юпитера (что тоже не так-то легко и быстро), основать базу на одном из спутников, построить завод, где-то хранить топливо… И это уже не говоря о мощных радиационных поясах вокруг газового гиганта, которые дополнительно усложнили бы жизнь технике и инженерам.

Ещё одна проблема состояла в том, что «Дедал» не имел возможности погасить скорость и выйти на орбиту звезды Барнарда. Корабль и выпущенные им зонды просто бы прошли мимо звезды по пролётной траектории, преодолев всю систему за несколько дней.

Сейчас международная группа из двадцати учёных и инженеров, действующая под эгидой Британского межпланетного сообщества, работает над проектом корабля «Икар». «Икар» — своеобразный «римейк» Дедала, учитывающий накопленные за последние 30 лет знания и технологии. Одно из основных направлений работы — поиск других видов топлива, которое можно было бы добыть и на Земле.


Можно ли разогнать космический корабль до скорости света? Эту задачу можно решить несколькими способами. Наиболее перспективный из них — аннигиляционный двигатель на антиматерии. Принцип его действия заключается в следующем: антиматерия подаётся в рабочую камеру, где она входит в соприкосновение с обычным веществом, порождая управляемый взрыв. Ионы, возникшие в процессе взрыва, выбрасываются через сопло двигателя, создавая тягу. Из всех возможных двигателей аннигиляционный теоретически позволяет достичь наибольших скоростей. Взаимодействие материи и антиматерии высвобождает колоссальное количество энергии, а скорость истечения образующихся в ходе этого процесса частиц близка к световой.

Но тут встаёт вопрос добычи топлива. Само по себе антивещество уже давно перестало быть фантастикой — учёным впервые удалось синтезировать антиводород ещё в 1995 году. Но добыть его в достаточных количествах невозможно. В настоящее время антиматерию можно получить лишь с помощью ускорителей частиц. При этом количество создаваемого ими вещества измеряется мизерными долями граммов, а его стоимость составляет астрономические суммы. На одну миллиардную грамма антивещества учёным из Европейского центра ядерных исследований (того самого, где создали Большой адронный коллайдер) пришлось потратить несколько сотен миллионов швейцарских франков. С другой стороны, стоимость производства будет постепенно уменьшаться и в будущем может достичь куда более приемлемых значений.


Кроме того, придётся придумать способ, позволяющий хранить антивещество — ведь при соприкосновении с обычной материей оно мгновенно аннигилируется. Одно из решений — охлаждать антивещество до сверхнизких температур и использовать магнитные ловушки, не позволяющие ему соприкасаться со стенками бака. На данный момент рекордное время хранения антивещества составляет 1000 секунд. Не годы, конечно, но с учётом того, что в первый раз антивещество удалось удержать лишь на 172 миллисекунды, прогресс есть.

Многочисленные фантастические фильмы приучили нас к тому, что добраться до других звёздных систем можно куда быстрее, чем за несколько лет. Достаточно включить варп-двигатель или гиперпространственный привод, откинуться поудобнее в кресле — и уже через несколько минут оказаться на другом краю галактики. Теория относительности запрещает путешествия со скоростями, превышающими скорость света, но в то же время оставляет лазейки, позволяющие обойти эти ограничения. Если бы могли разорвать или растянуть пространство-время, то смогли бы путешествовать быстрее света, не нарушая никаких законов.

Разрыв пространства более известен как кротовая нора, или червоточина.


зически она представляет собой тоннель, связывающий две удалённые области пространства-времени. Почему бы не использовать такой тоннель для путешествия в дальний космос? Дело в том, что создание подобной кротовый норы требует наличия в разных точках вселенной двух сингулярностей (это то, что находится за горизонтом событий чёрных дыр, — фактически гравитация в чистом виде), которые смогут разорвать пространство-время, создав тоннель, позволяющий путешественникам «срезать» путь через гиперпространство.

Кроме того, для поддержания подобного тоннеля в устойчивом состоянии необходимо, чтобы он был заполнен экзотической материей с отрицательной энергией, — а существование подобной материи до сих пор не доказано. В любом случае, создать кротовую нору по силам лишь сверхцивилизации, которая на много тысяч лет будет опережать нынешнюю в развитии и чьи технологии с нашей точки зрения будут похожи на волшебство.

Второй, более доступный вариант — «растягивание» пространства. В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре предположил, что можно изменить его геометрию, создав волну, сжимающую пространство впереди корабля и расширяющую его сзади. Таким образом звездолёт окажется в «пузыре» искривлённого пространства, которое само будет двигаться быстрее света, благодаря чему корабль не нарушит фундаментальных физических принципов. По словам самого Алькубьерре, идея пришла ему в голову после просмотра одного из эпизодов «Звёздного пути».

Правда, сам учёный счёл, что реализовать подобную технологию на практике будет невозможно, так как для этого потребуется колоссальное количестве массы-энергии. Первые вычисления давали значения, превышающие массу всей существующей Вселенной, последующие уточнения уменьшили её до «всего лишь» юпитерианской.


Но в 2011 году Гарольд Уайт, возглавляющий исследовательскую группу Eagleworks при NASA, провёл расчёты, которые показали, что если изменить некоторые параметры, то для создания пузыря Алькубьерре может потребоваться куда меньше энергии, чем считалось ранее, и перерабатывать целую планету уже не потребуется. Сейчас группа Уайта прорабатывает возможность «пузыря Алькубьерре» на практике.

Если у экспериментов будут результаты, то это станет первым маленьким шажком к тому, чтобы создать двигатель, позволяющий путешествовать в 10 раз быстрее скорости света. Разумеется, космический аппарат, использующий пузырь Алькубьерре, отправится в путешествие через много десятков, а то и сотен лет. Но сама перспектива того, что такое действительно возможно, уже захватывает дух.

Практически все предлагаемые проекты звездолётов имеют один существенный недостаток: они весят десятки тысяч тонн, и их создание требует огромного количество запусков и сборочных операций на орбите, что увеличивает стоимость постройки на порядок. Но если человечество всё же научится получать большое количество антиматерии, у него появится альтернатива этим громоздким конструкциям.

В 1990-х годах писатель Чарльз Пелегрино и физик Джим Пауэлл предложили проект звездолёта, известный как «Валькирия». Его можно описать как нечто вроде космического тягача. Корабль представляет собой связку из двух аннигиляционных двигателей, соединённых между собой сверхпрочным тросом длиной 20 километров. В центре связки находятся несколько отсеков для экипажа. Корабль использует первый двигатель, чтобы набрать скорость, близкую к световой, а второй — чтобы погасить её при выходе на орбиту вокруг звезды. Благодаря использованию троса вместо жёсткой конструкции масса корабля составляет всего 2100 тонн (для сравнения, масса МКС — 400 тонн), из которых 2000 тонн приходятся на двигатели. Теоретически такой корабль может разогнаться до скорости в 92% от скорости света.

Модифицированный вариант данного корабля, названный Venture Star, показан в фильме «Аватар» (2011), одним из научных консультантов которого был как раз Чарльз Пелегрино. Venture Star отправляется в путешествие, разгоняясь при помощи лазеров и 16-километрового солнечного паруса, после чего тормозит у Альфы Центавра с помощью двигателя на антиматерии. На обратном пути последовательность меняется. Корабль способен разогнаться до 70% скорость света и долететь до Альфа Центавра менее чем за 7 лет.

Как существующие, так и перспективные ракетные двигатели имеют одну проблему — топливо всегда составляет большую часть их массы на старте. Однако есть проекты звездолётов, которым вообще не нужно будет брать с собой топливо.

В 1960 году физик Роберт Бассард предложил концепцию двигателя, который использовал бы находящийся в межзвёздном пространстве водород в качестве горючего для термоядерного двигателя. К сожалению, несмотря на всю привлекательность идеи (водород — самый распространённый элемент во Вселенной), у неё есть ряд теоретических проблем, начиная от способа сбора водорода и заканчивая расчётной максимальной скоростью, которая вряд ли превысит 12% световой. А значит, до системы Альфа Центавра придётся лететь минимум полвека.

Другая интересная концепция — применение солнечного паруса. Если построить на земной орбите или на Луне огромный сверхмощный лазер, то его энергию можно было бы использовать, чтобы разогнать оснащённый гигантским солнечным парусом звездолёт до достаточно больших скоростей. Правда, по расчётам инженеров, чтобы придать пилотируемому кораблю массой 78 500 тонн скорость в половину световой, потребуется солнечный парус диаметром в 1000 километров.

Ещё одна очевидная проблема звездолёта с солнечным парусом заключается в том, что его нужно как-то затормозить. Одно из её решений — при подлёте к цели выпустить позади звездолёта второй, меньший по размерам парус. Основной же отсоединится от корабля и продолжит самостоятельное путешествие.

***

Межзвёздное путешествие — очень сложное и дорогостоящее предприятие. Создать корабль, способный за относительно небольшой срок покрыть космическое расстояние, — одна из самых грандиозных задач, стоящих перед человечеством в будущем. Конечно, это потребует усилий нескольких государств, если не всей планеты. Сейчас это кажется утопией — у правительств слишком много забот и слишком много способов потратить деньги. Полёт на Марс в миллионы раз проще полёта к Альфе Центавра — и тем не менее вряд ли сейчас кто-то рискнёт назвать год, когда он всё же состоится.

Оживить работы в этом направлении может или глобальная опасность, грозящая всей планете, или же создание единой планетарной цивилизации, которая сможет преодолеть внутренние склоки и захочет покинуть свою колыбель. Время для этого ещё не пришло — но это не значит, что оно не придёт никогда.

Источник: www.MirF.ru

В научно-фантастических произведениях много людей рассуждали в свое время на тему отправки космических кораблей с колонистами и распространении семян человечества среди звезд. Открытие новых миров, превращение человечества в межзвездный вид и, возможно, даже обнаружение внеземных цивилизаций — все эти наши мечты о путешествиях за пределами Солнечной системы пока остаются фантазиями, и вероятно, не станут реальностью в ближайшее время.

На протяжении десятилетий ученые размышляли о том, как именно человечество сможет достигнуть такой амбициозной цели. Каждая из придуманных концепций, сформулированных учеными имеет массу плюсов и минусов. Эти плюсы и минусы были проанализированы в недавнем исследовании Мартина Брэддока, члена Мансфилдского и Саттонского астрономического общества, члена Королевского общества биологии и члена Королевского астрономического общества.

Исследование доктора Брэддока

Исследование, озаглавленное « Концепции глубокого космического путешествия: от декартовых приводов и гибернации к мировым кораблям и криогенным веществам», недавно появилось в научном журнале «Современные тенденции в биомедицинской инженерии и биологических науках» (издание Juniper Journals). Как указывает Брэддок в своем исследовании, вопрос о том, как люди могут исследовать соседние звездные системы, стал более актуальным в последние годы благодаря открытиям экзопланет.

Можно ли долететь до созвездия
Список некоторых недавно обнаруженных потенциально обитаемых экзопланет. Источник: hpcf.upr.edu

Существует множество предложенных теоретических способов перемещения между нашей Солнечной системой и другими звездами в галактике. Тем не менее помимо технологий и времени, которые для этого потребуются, существуют также биологические и психологические последствия для человеческих экипажей, и их нужно будет заблаговременно принять во внимание.

В своем исследовании доктор Брэддок рассматривает пять основных способов осуществления миссий в другие звездные системы. К ним относятся сверхсветовые (FTL) путешествия, режим гибернации (спящий режим), режим замедленного старения (так называемое антивозрастное проектирование), огромные корабли, способные поддерживать несколько поколений путешественников, а также использование технологии криогенного замораживания.

Можно ли долететь до созвездия
Концепция космического корабля с использованием WARP привода. Источник: НАСА.

Быстрее скорости света

Путешествия со скоростями, превышающими скорость света (FTL) имеют очевидные преимущества. Но пока они остаются полностью теоретическими, есть лишь понятия, которые исследуются сегодня. Концепция FTL, известная как Alcubierre Warp Drive, в настоящее время исследуется несколькими организациями, в число которых входят Фонд Tau Zero и Лаборатория физики Eagleworks из Космического центра NASA.
Если кратко, такой метод космических путешествий использует изменение геометрии ткани пространства-времени, которое (теоретически) заставит пространство перед кораблем сжиматься и за ним расширяться. При этом корабль будет перемещаться как бы внутри некого объекта, известного как «Warp — пузырь» через пространство. Так как корабль не перемещается внутри пузыря, а переносится вдоль самого пространства, обычные релятивистские эффекты, такие как временные сдвиги, к нему будут не применимы.
Как указывает доктор Брэддок, преимущества такой двигательной системы заключаются в возможности реализации «неоспоримого» путешествия на скоростях, превышающих скорости света без нарушения законов физики. Кроме того, корабль, путешествующий в «пузыре», не должен был бы беспокоиться о столкновении с космическим мусором, и у него не было бы верхнего предела максимально достижимой скорости. К сожалению, недостатки этого метода путешествий тоже весьма очевидны.

Они включают в себя тот факт, что в настоящее время нет известных способов создания Warp — пузыря в области пространства, которая нам нужна. Кроме того, для создания такого эффекта потребуются чрезвычайно высокие энергии, и неизвестно, как корабль сможет выйти из «пузыря» после того, как туда попадет. Короче говоря, FTL является на данный момент чисто теоретической концепцией, и нет никаких признаков того, что она перейдет из области теории к практике в ближайшем будущем.

Гибернация

Наиболее правдоподобные концепции межзвездного космического путешествия вряд ли рассчитывают на достижение скоростей, имеющих значения более чем десять процентов от скорости света  около ~ 388 500 000 км /ч. Это, конечно очень высокое значение, учитывая, что самой быстрой миссией на сегодняшний день была миссия Helios 2, которая достигла максимальной скорости более 240 000 км / ч. Тем не менее, эти скорости вполне реалистичны для достижения в рамках современных технологий.

В случае использования метода гибернации преимущества (и недостатки) являются более понятными. Нужно отметить, что такая технология вполне реализуема, и в настоящее время широко изучается ее физика в коротких временных интервалах как в отношении людей, так и животных. В последнем случае естественные циклы гибернации являются наиболее убедительным доказательством того, что спячка может длиться месяцами без каких либо инцидентов.

Однако недостатки есть и здесь. Например, существуют риски атрофии тканей в результате продолжительных периодов времени, проведенных в условиях микрогравитации. Это может быть смягчено искусственной гравитацией или другими средствами (такими как электростимуляция мышц), но необходимы значительные клинические исследования, прежде чем это можно было бы применять. Такие исследования вызовут целый ряд проблем, связанных с этикой, поскольку такие тесты будут представлять собой некоторые риски.

Отложенное старение

Стратегия отложенного старения (SENS) — еще один способ, предлагающий людям возможность противостоять эффектам длительных космических полетов путем изменения процесса старения. В дополнение к тому, что этот метод позволить одному и тому же поколению, которое садилось на корабль, добраться до места назначения, этот метод также может помочь в развитии исследований терапии стволовыми клетками здесь, на Земле.

Однако в контексте длительных космических полетов для обеспечения полного омоложения, вероятно, потребуется многократное лечение (или непрерывное в течение всего процесса перелета). Значительный объем исследований также потребуется выполнить заблаговременно, чтобы проверить эффективность процесс и рассмотреть отдельные компоненты старения, что еще раз приведет к ряду этических проблем.

Огромные межзвездные корабли

Корабли — обители могут использоваться как автономные самоходные космические станции, достаточно большие для размещения нескольких поколений космических путешественников. Эти корабли будут полагаться на обычное движение и, следовательно, будут способны через столетия (или тысячелетия) достичь другой звездной системы. Очевидные преимущества такой концепции заключаются в том, что она выполнит две основные задачи исследования космоса — поддержание человеческой популяции в космосе и заселение потенциально пригодных для жизни экзопланет.

Кроме того, такой корабль будет опираться на концепции движения, которые в настоящее время возможны, а экипаж из тысяч человек умножит шансы на успешную колонизацию другой планеты. Конечно, затраты на строительство и поддержание таких крупных космических кораблей были бы непомерно высокими. Есть также моральные и этические проблемы отправки человеческих экипажей в глубокие пространства в течение столь длительного периода времени.

Например, есть ли какая-то гарантия того, что экипаж не сойдет с ума и не убьет друг друга? И, наконец, если новые, более совершенные корабли появятся на Земле за время перелета? Это означает, что более быстрый корабль, который позже покинет Землю, сможет обогнать корабль — обитель, прежде чем он достигнет другой звездной системы. Зачем тратить столько денег на корабль, который скорее всего, устареет, прежде чем доберется до места назначения?

Можно ли долететь до созвездия
Концепция корабля с несколькими поколениями, разработанная командой TU Delft Starship Team (DSTART) при поддержке ESA. Авторское право: Нильс Фабер и Анджело Вермелен

Криогенная заморозка

Наконец, существует криогеника, концепция, которая широко изучалась в последние несколько десятилетий как возможное средство расширения качества жизни и для космических путешествий. Во многих отношениях эта концепция является продолжением технологии гибернации, но выигрывает от ряда недавних достижений. Непосредственным преимуществом этого метода является то, что он учитывает все существующие ограничения, налагаемые технологиями и релятивистской Вселенной.

В принципе, не имеет значения, возможны ли FTL (или скорости выше 0,10 с) или как долго будет проходить рейс, так как экипаж будет спать и прекрасно сохраниться все это время. Кроме того, мы уже знаем, что технология работает, о чем свидетельствуют недавние открытия, показавшие, что ткани органов и даже целые организмы нагревались и оживали после глубокой криогенной заморозки.

Однако риски здесь даже больше, чем в случае с гибернацией. Например, долгосрочные эффекты от криогенного замораживания на физиологию и центральную нервную систему животных и людей пока не известны. Это означает, что перед тем, как кто-то когда-либо предпримет такие попытки, потребуются обширные испытания, в том числе испытания на людях, что снова вызовет ряд этических проблем.

Наверняка существует много неизвестных способов, связанных со всеми потенциальными методами межзвездных путешествий. Необходимо произвести гораздо больше исследований и разработок, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать, какой из них является наиболее возможным. Доктор Брэддок признает, что гораздо более вероятно то, что в любых межзвездных путешествиях будут задействованы роботизированные исследователи, использующие технологию телеприсутствия, чтобы показать нам другие миры.

Источник: alivespace.ru

Просто: В той концепции, что изложена, — нет. Но у проекта есть 20 лет и 100 миллионов долларов, чтобы исправить ошибки.

Сложно: Предположим, авторам проекта удалось создать однограммовые космические аппараты с фотокамерой, фотонными двигателями, радиоизотопным источником питания и десятиметровым мономолекулярным парусом. На Земле размещена мощная лазерная установка, способная разогнать эти микропарусники (а их будет множество) до 60 тысяч километров в секунду за несколько минут. Какие сложности их ждут впереди? Во-первых, такие мощные лазеры в доли секунды спалят наши микропарусники. Если мы ослабим импульс, то по мере удаления от околоземной орбиты лучи будут рассеиваться и давление будет падать. Но это еще можно обойти, если повысить мощность или добавить новые лазерные лучи. 

Во-вторых, межпланетная пыль, сталкиваясь на субсветовой скорости с парусом, имеющим большую площадь, сделает из него решето, отклонит от основной траектории, и любая пылинка превратит при встрече суперсовременный однограммовый космический аппарат в межпланетную соринку. 

В-третьих, межзвездная пыль тоже существует, хоть мы пока не знаем, сколько ее, но пылевой датчик на New Horizons должен подсказать через несколько лет. 

В-четвертых, нельзя забывать о межгалактических космических частицах, которые относятся к самой жесткой форме космической радиации — такая погубила «Фобос-Грунт». В Солнечной системе от них частично прикрывает гелиосфера, а на межзвездных орбитах защиты не будет. 

И, наконец, самое главное — если аппарат каким-то чудом достигнет другой звездной системы и произведет фотосъемку, то он не сможет никак передать снимки на Землю. Например, Voyager практически наполовину состоит из трехметровой спутниковой тарелки — и скорость связи с ним 0,1 кбит/с. Учитывая разницу в расстоянии, даже современные телекоммуникационные спутники не обеспечат связи с соседней звездой. Лазер для связи тоже не вариант: энергии потребуется как от нескольких атомных электростанций. Но это не значит, что проект нереальный, пока лишь обозначена цель и предложена концепция решения задачи. На ее решение предлагается отвести 20 лет, к разработке приглашаются лучшие ученые. Проект обещают сделать полностью открытым — с публикуемой документацией и обсуждением на форуме. 

Источник: meduza.io

Всё не так, как кажется

Александр Власенко, АиФ. ru: Почему Луна у горизонта выглядит гораздо крупнее, чем высоко в небе?

Александр Иванов: Этот вопрос часто задают обыватели, ведь Луна завораживает даже далёких от астрономии людей. Особенно всех впечатляет её восхождение из-за горизонта, которое кажется каким-то таинством. В такие моменты диск естественного спутника Земли действительно выглядит гораздо крупнее, но это никак не связано с реальными физическими процессами. Угловые размеры Луны в любой точке её движения по небесной сфере остаются одинаковыми. Иллюзия увеличения возникает из-за особенностей работы человеческого мозга, который пытается сравнить Луну с наземными объектами, как бы привязать её к ним. Стоит только Луне подняться выше и всё таинство исчезает. Но если её со всех сторон окружают облака, то опять возникает тот же самый интересный эффект. Здесь наш мозг опять пытается что-то к чему-то привязать. Кстати, тоже самое можно наблюдать и в случае с Солнцем. 

— Почему кольца есть только у Сатурна?

— Так думают большинство обывателей и это, в общем-то, нормально для далёких от астрономии людей. Но на самом деле не всё так просто. Ещё в 50-х годах прошлого века советский ученый Всехсвятский сделал предположение о наличии метеорных облаков вокруг всех планет-гигантов. И когда американская космическая станция «Пионер» впервые долетела до Юпитера, то она действительно обнаружила у него кольца. Просто они состоят из такого вещества, которое плохо отражает свет. По этой же причине мы не полностью видим и кольца Сатурна. На самом деле они простираются в космос чуть ли не на миллион с лишним километров дальше, чем мы можем рассмотреть с Земли. Подобные образования зафиксировали также у Урана и Нептуна. Но сейчас я вас удивлю ещё больше, сказав, что свой ободок имеется даже у Земли. Это тоненькое, пылеобразное, незаметное колечко, но оно есть. Все кольца состоят из вещества кометного и метеорного происхождения, которое удерживается на орбитах планет благодаря гравитации. Точно так же и наше Солнце удерживает вокруг себя огромный запас комет, метеоритов и астероидов. 

Планета Сатурн. Фото: Commons.wikimedia.org/ Kevin Gill

Предел запредельного 

— Можно ли долететь до края Вселенной?

— Этот вопрос довольно простой с одной стороны, и довольно сложный — с другой. Краем Вселенной называют наиболее удалённую от нас область, которую можно увидеть с помощью самых больших из существующих телескопов. Сегодня этот край определяется как 15 миллиардов световых лет, но это ещё не значит, что Вселенная там и заканчивается. Просто-напросто дальше мы пока не можем заглянуть. Остаётся ждать ввода в строй новых мощных телескопов. Но в любом случае долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света. Даже триста тысяч километров в секунду в масштабах космоса — это очень мало. Свет от Солнца до Земли идёт восемь минут и если его выключить, то мы узнаем об этом только через восемь минут. То есть мы, по сути, видим изображение Солнца в прошлом. Кстати, именно поэтому Вселенную иногда называют машиной времени. От другой ближайшей к нам звезды — Проксимы Центавра — свет идёт уже почти четыре года. От ближайшей к нам крупной галактики Андромеды он идёт два миллиона лет. А от края Вселенной — 15 миллиардов лет. Нет ни одного космонавта, который бы мог столько прожить. Я уже не говорю о том, что космические корабли сегодня летают гораздо медленнее скорости света. 

Солнце. Фото: pixabay.com

— Почему Солнце зимой не греет?

— Это ошибочное мнение, что Солнце зимой не греет Землю. С этим тесно переплетается распространённое заблуждение о причинах смены времён года. Часто школьники, студенты и даже очень образованные люди начинают объяснять, что наступление зимы или лета связано с расстоянием нашей планеты от Солнца. Но ведь в нашем полушарии сейчас зима, а в противоположном — лето. Смена времён года связана только с углом наклона земной оси к Солнцу, который периодически изменяется. В летний период лучи падают на земную поверхность в нашей части света под почти прямым углом и тем самым хорошо её нагревает. А зимой Солнце стоит у нас низко над горизонтом, и угол падения света получается более наклонным. Лучи достигают поверхности по касательной, то есть они как бы скользят по ней и поэтому меньше греют.

— Как потухнет Солнце? 

— Каждую секунду на Солнце сгорает 300 тысяч тонн вещества. Нам кажется, что это очень много, но на самом деле — мелочь с учётом общей массы нашей звезды. По теории она существует уже пять миллиардов лет и должна прожить как минимум ещё столько же, пройдя целую цепочку эволюционных преобразований. Но этот процесс будет идти не так, как у гигантских светил. Когда они гибнут, возникает яркая вспышка сверхновой звезды. А у Солнца будет происходить медленный процесс расширения его оболочки, в результате чего оно превратится в красный гигант. Потом эта оболочка будет сброшена и образуется красивая туманность, которую, возможно, будут наблюдать какие-нибудь далекие астрономы. То есть потихоньку Солнце сойдет на нет, и от него останется только огарок в виде коричневого или белого карлика. 

Млечный путь. Фото: Commons.wikimedia.org/ ESO/H.H. Heyer

Найдёт тот, кто умеет ждать

— Найдет ли человечество жизнь за пределами Земли?

— Всё начиналось с поиска разума во Вселенной, а не просто какой-нибудь жизни. В СССР была целая лаборатория, занимавшаяся астробиологией. Там на полном серьезе исследовали возможность жизни на Венере, на Марсе. Мы начали слать сигналы и «стучаться» во все стороны, а ответа так пока и не получили. Но это ещё ничего не значит, просто мы мало ждали. Допустим, разумная жизнь есть в пятидесяти световых годах от Земли. По меркам космоса это близко, вот только сигнал туда и обратно будет идти целых сто лет. При таком расстоянии невозможно получить ответ сразу как по сотовому телефону. Если мы послали сигнал в 1960-х годах, то ответ будет не раньше 2060-х. А если разумные существа живут в ста световых годах от нас, то ответ от них может прийти минимум через двести лет. И это без учёта того, что возможны проблемы с прохождением сигнала и нужно время на его расшифровку. В целом поиск жизни во Вселенной не лишён смысла, и здесь я люблю приводить пример одного процента. Суть в том, что даже при такой низкой вероятности только в нашей галактике могут быть сотни тысяч и даже миллионы потенциально обитаемых планет. А ведь по прикидкам во Вселенной триллион галактик. Хотя совсем не обязательно искать так далеко. До сих пор не исключена вероятность существования внеземной жизни даже в Солнечной системе. Например, на спутнике Юпитера Европе под толстым слоем льда есть океан с подходящими для жизни условиями. Простые формы жизни могут существовать в атмосфере Юпитера и Венеры. Я хочу напомнить, что в своё время с внешней стороны космической станции «Мир» была обнаружена плесень. И не важно, как она туда попала. Главное, это доказывает, что жизнь возможна даже в адских условиях открытого космоса. 

— Как, глядя на небо, отличить звезду от планеты?

— Некоторые планеты Солнечной системы определить довольно просто. Венеру отличает то, что она очень ярко светится на утреннем и на вечернем небе. Она сразу бросается в глаза. Также очень яркий Юпитер. Но отличить большинство планет Солнечной системы на небе от звёзд для обывателя сложно. Тут нужно либо хорошо знать созвездия, либо проводить наблюдения как минимум в течение месяца. Дело в том, что звёзды все восходят и заходят одновременно. А вот планеты движутся среди звёзд, они потихонечку смещаются относительно них. При долгом наблюдении можно заметить, что планеты выписывают восьмёрки. Это проекция их движения вокруг Солнца. К слову не имеет ничего общего с действительностью мнение о том, что планеты и звёзды как-то по-разному дрожат или «играют» на небе. Эти визуальные эффекты связаны только со свойствами земной атмосферы.

Планета Земля. Фото: pixabay.com

Переменчивый космос

— Земля вращается вокруг Солнца. А Солнце стоит на месте?

— Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду и делает один полный оборот за 365 дней. Но и сама наша звезда не стоит на месте. Она вместе с восьмью удерживаемыми ею планетами Солнечной системы и миллионами астероидов движется вокруг центра нашей галактики Млечный путь со скоростью 250 километров в секунду. При такой огромной скорости на один полный оборот Солнца вокруг центра Млечного пути уходит почти миллион лет. И даже Млечный путь в общем облаке с Туманностью Андромеды и рядом других галактик вращается вокруг определённого центра масс. А вся эта группировка в свою очередь движется в метагалактике. Всё вокруг чего-то вращается, а связано это с гравитацией, которая является определяющей силой во Вселенной. 

— Почему Плутон лишили звания планеты?

— Этот драматичный вопрос имеет простой ответ. В 2006 году Плутон лишили звания планеты не из-за его размеров, как многие думают. Дело всё в том, что по правилам Международного астрономического союза на орбитальной траектории движения планеты не должно находиться других объектов. Их нет ни у Земли, ни у Венеры, ни у Юпитера. Меркурий очень маленький, но на его орбите всё чисто, не «болтается» ничего лишнего и поэтому он — планета. А по орбите Плутона движется множество других объектов. Их размеры особой роли не играют, главное, что они там есть. Но зато Плутон стал родоначальником целого нового класса карликовых планет. В честь него такие космические объекты называют плутонидами. 

— Можно ли полететь на самую большую планету Солнечной системы — Юпитер?

— Полёты к планетам-гигантам — Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну в принципе возможны, но вот высадиться на них человек никогда не сможет из-за их физических свойств. Даже при наличии очень продвинутого космического корабля это всё равно, что попытаться сесть на Солнце. В атмосферах этих планет бушуют ураганы огромной силы со скоростью ветра несколько тысяч километров в час. Например, на Юпитере уже как минимум четыреста лет существует гигантский торнадо, в котором могли бы поместиться три Земли. Другим препятствием является невероятное давление в атмосферах планет-гигантов. Любой аппарат в таких условиях просто сплющит. И тем более в такой газовой среде невозможно достичь какой-то тверди. До ядра мы не доберемся, потому что давление там просто запредельное.

Источник: aif.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.