Aurinkokunta ei ole kauan ollut kiinnostunut tieteiskirjailijoita. Mutta yllättäen, joillekin tutkijoille "kotiplaneettamme" eivät aiheuta paljon inspiraatiota, vaikka niitä ei ole vielä käytännöllisesti tutkittu.
Ihmiskunta on tuskin katkennut ikkunan avaruuteen, ja se on tuntematon etäisyys, eikä vain unissa, kuten ennen.
Sergei Korolyov lupasi myös, että lentää pian avaruuteen "ammattiliiton lipulla", mutta tämä lause on jo puoli vuosisataa vanha, ja avaruusddysseia on edelleen eliitin paljon - liian kallis nautinto. Kaksi vuotta sitten HACA käynnisti kuitenkin kunnianhimoisen 100-vuotisen Starship-hankkeen, johon sisältyy vaiheittainen ja monivuotinen tieteellisen ja teknisen perustan luominen avaruuslennoille.
Tämän vertaansa vailla olevan ohjelman pitäisi houkutella tutkijoita, insinöörejä ja harrastajia ympäri maailmaa. Jos kaikkea kruunaa menestys, sata vuotta ihmiskunta pystyy rakentamaan tähtienvälisen laivan, ja liikkumme aurinkokunnan ympäri kuin raitiovaunuilla.
Joten mitä ongelmia on ratkaistava, jotta tähtien lentämisestä tulee todellisuutta?
AIKA ja nopeus ovat suhteellisia
Mainosvideo:
Automaattisten ajoneuvojen astronautika näyttää joillekin tutkijoille olevan melko ratkaistu ongelma. Ja tästä huolimatta siitä, ettei ole mitään järkeä käynnistää koneita tähtiin nykyisellä etanopeudella (noin 17 km / s) ja muilla primitiivisillä (sellaisille tuntemattomille teille) laitteilla.
Nyt amerikkalaiset avaruusalukset Pioneer-10 ja Voyager-1 ovat poistuneet aurinkokunnasta, eikä heihin ole enää mitään yhteyttä. Pioneer 10 on kohti Aldebaran-tähtiä. Jos hänelle ei tapahdu mitään, hän saavuttaa tämän tähden läheisyydessä … 2 miljoonan vuoden kuluttua. Samalla tavalla muut laitteet indeksoivat maailmankaikkeuden laajuuksien yli.
Joten riippumatta siitä onko alus asuttu vai ei, lentämiseksi tähtiin tarvitaan suuri nopeus, lähellä valonopeutta. Tämä auttaa kuitenkin ratkaisemaan ongelman lentää vain lähimpiin tähtiin.
"Vaikka onnistuisimmekin rakentamaan tähtilaivan, joka voisi lentää nopeudella, joka on lähellä valonopeutta", kirjoitti K. Feoktistov, "pelkästään galaksissamme matka-aika lasketaan vuosituhansien ja kymmenien vuosituhansien aikana, koska sen halkaisija on noin 100 000 kevyttä vuotta vanha. Mutta paljon enemmän tapahtuu maapallolla tänä aikana."
Suhteellisuusteorian mukaan ajanjakso kahdessa järjestelmässä, jotka liikkuvat toisiinsa nähden, on erilainen. Koska suurilla etäisyyksillä aluksella on aikaa kehittää nopeutta, joka on hyvin lähellä valon nopeutta, aikaero maapallolla ja aluksella on erityisen suuri.
Oletetaan, että tähtienvälisten lentojen ensisijainen kohde on Alpha Centauri (kolmen tähden järjestelmä) - lähinnä meitä. Voit lentää sinne valon nopeudella 4,5 vuodessa, maapallolla kestää kymmenen vuotta. Mutta mitä suurempi etäisyys, sitä suurempi aikaero on.
Muistatko Ivan Efremovin kuuluisan "Andromedan udoksen"? Siellä lento on mitattu vuosina ja maallinen. Kaunis satu, et sano mitään. Tämä himoittu sumu (tarkemmin sanottuna Andromedan galaksi) sijaitsee kuitenkin 2,5 miljoonan valovuoden päässä meistä.
Joidenkin laskelmien mukaan matka kestää yli 60 vuotta astronauteille (tähtilaivojen tuntien mukaan), mutta koko aikakausi kulkee Maapallolla. Kuinka heidän kaukaiset jälkeläisensä tapaavat tilan "Neaderthals"? Ja onko maa lainkaan elossa? Eli paluu on periaatteessa merkityksetöntä. Kuitenkin kuten itse lento: meidän on muistettava, että näemme Andromedan nebula-galaksin sellaisena kuin se oli 2,5 miljoonaa vuotta sitten - niin kauan kuin sen valo kulkee meille. Mitä hyötyä on lentää tuntemattomaan kohteeseen, jota ei ehkä ole ollut olemassa pitkään, ainakin entisessä muodossaan ja vanhassa paikassa?
Tämä tarkoittaa, että jopa valon nopeudella suoritetut lennot ovat perusteltuja vain suhteellisen läheisille tähtiille. Valon nopeudella lentävät ajoneuvot elävät kuitenkin edelleen vain teoriassa, mikä muistuttaa tieteiskirjallisuutta, mutta tieteellistä.
PLANETIN KOKOLAIVA
Luonnollisesti ensinnäkin tutkijat keksivät ajatuksen käyttää tehokkainta lämpöydinreaktiota laivan moottorissa - sellaisena kuin se on osittain hallittu (sotilaallisiin tarkoituksiin). Kuitenkin, jotta kuljetaan molemmissa suunnissa lähellä valoa nopeudella, jopa ihanteellisella järjestelmäsuunnittelulla, alkuperäisen massan ja loppumassan välinen suhde vaaditaan vähintään 10: stä kolmattakymmenestoista tehoon. Eli avaruusalus on kuin valtava koostumus, jonka polttoaine on pienen planeetan kokoinen. On mahdotonta käynnistää tällainen kolossi avaruuteen maapallolta. Ja kokoontua kiertoradalle - myöskään ilman syytä tutkijat eivät keskustele tästä vaihtoehdosta.
Ajatus fotonimoottorista, joka käyttää aineen tuhoamisen periaatetta, on erittäin suosittu.
Tuhoaminen on hiukkasen ja hiukkasen vastainen muutos, kun ne törmäävät muihin hiukkasiin, jotka eroavat alkuperäisistä. Paras tutkittu on elektronin ja positronin tuhoaminen, joka tuottaa fotoneja, joiden energia liikuttaa avaruusalusta. Amerikkalaisten fyysikkojen Ronan Keanen ja Wei-ming Zhangin laskelmat osoittavat, että nykyaikaisella tekniikalla voidaan luoda tuhoamiskone, joka pystyy kiihdyttämään avaruusaluksen 70%: iin valon nopeudesta.
Lisäongelmat alkavat kuitenkin. Valitettavasti antimateriaalin käyttö ponneaineena ei ole helppoa. Tuhoamisen aikana tapahtuu voimakkaan gammasäteilyn purskeita, jotka ovat kohtalokkaita astronauteille. Lisäksi positronipolttoaineen kosketus alukseen on kohtalokas räjähdys. Lopuksi, vielä ei ole tekniikoita riittävän määrän antimateriaalin saamiseksi ja sen pitkäaikaiseksi varastoimiseksi: esimerkiksi antivetyatomi “elää” nyt alle 20 minuuttia ja milligramman positronien tuottaminen maksaa 25 miljoonaa dollaria.
Mutta oletetaan, että ajan mittaan nämä ongelmat voidaan ratkaista. Tarvitaan kuitenkin edelleen paljon polttoainetta, ja fotonitähtialuksen lähtömassa on verrattavissa Kuun massaan (Konstantin Feoktistovin mukaan).
BREAK SAIL
Nykyään suosituimpana ja realistisimpana tähtilaivana pidetään aurinkopurjelaivaa, jonka idea kuuluu neuvostoliiton tutkijalle Friedrich Zanderille.
Aurinko (kevyt, fotoninen) purje on laite, joka käyttää auringonvalon tai laserin painetta peilipinnalla avaruusaluksen liikuttamiseen.
Amerikkalainen fyysikko Robert Forward ehdotti vuonna 1985 tähtien välistä koetinta, jota kiihdytettiin mikroaaltosäteilyn energialla. Projektin mukaan koetin saavuttaa lähimmät tähdet 21 vuodessa.
XXXVI: n kansainvälisessä tähtitieteellisessä kongressissa ehdotettiin lasersäteilyaluksen projektia, jonka liikettä tuottavat optisen alueen laserien energia, jotka sijaitsevat kiertoradalla Mercuryn ympärillä. Laskelmien mukaan tämän mallin tähtilaivapolku epsilon Eridanin (10,8 valovuotta) tähtiin ja takaisin olisi kesti 51 vuotta.
”On epätodennäköistä, että aurinkokunnan järjestelmämme matkoista saatujen tietojen perusteella voimme edistyä merkittävästi ymmärryksessä maailmassa, jossa elämme. Luonnollisesti ajatus kääntyy tähtiin. Loppujen lopuksi aikaisemmin ymmärrettiin, että maapallon lähellä sijaitsevat lennot, aurinkokunnan järjestelmämme muut planeetat eivät ole lopullinen tavoite. Tähtien tasoittaminen tähtiin näytti päätehtävältä."
Nämä sanat eivät kuulu tieteiskirjailijalle, vaan avaruusalusten suunnittelijalle ja kosmonautille Konstantin Feoktistoville. Tutkijan mukaan aurinkojärjestelmästä ei löydy mitään erityisen uutta. Ja tämä huolimatta siitä, että henkilö on toistaiseksi saavuttanut vain kuun …
Aurinkokunnan ulkopuolella auringonvalon paine lähestyy kuitenkin nollaa. Siksi on olemassa projekti aurinkoa purjelaivan hajauttamiseksi laserin asennuksilla jostakin asteroidista.
Kaikki tämä on vielä teoriaa, mutta ensimmäiset askeleet on jo toteutettu.
Vuonna 1993 Venäjän Progress M-15 -laivalla otettiin ensimmäistä kertaa käyttöön 20 metrin leveä aurinkopurje osana Znamya-2 -projektia. Kun Progress telakoitiin Mir-aseman kanssa, sen miehistö asensi Progressiin heijastimen käyttöönottoyksikön. Tuloksena heijastin loi 5 km leveän valopilkun, joka kulki Euroopan läpi Venäjälle nopeudella 8 km / s. Valopisteen valoisuus oli suunnilleen sama kuin täysikuu.
Joten aurinkopurjeveneen etuna on polttoaineen puute aluksella, haittoja ovat purjerakenteen haavoittuvuus: itse asiassa se on ohut kalvo, joka on venytetty rungon päälle. Missä on takuu, että matkalla purje ei saa reikiä kosmisista hiukkasista?
Purjehdusvaihtoehto voi olla sopiva robotti-koettimien, asemien ja lastialusten laukaisuun, mutta ei sovi miehitettyihin paluulentoihin. Avaruusaluksia koskevia projekteja on muitakin, mutta ne muistuttavat tavalla tai toisella edellä lueteltuja (samoilla suurilla ongelmilla).
YRITTELYT INTERSTELLARIOSSA
Näyttää siltä, että monia yllätyksiä odottaa matkustajia maailmankaikkeudessa. Esimerkiksi, tuskin nojaten aurinkokunnasta, amerikkalainen avaruusalus Pioneer-10 alkoi kokea tuntemattoman alkuperän voiman aiheuttaen heikkoa hidastuvuutta. On tehty monia oletuksia inertian tai jopa ajan vielä tuntemattomiin vaikutuksiin asti. Tälle ilmiölle ei edelleenkään ole yksiselitteistä selitystä, harkitaan erilaisia hypoteeseja: yksinkertaisista teknisistä (esimerkiksi laitteen kaasuvuodosta johtuva reaktiivinen voima laitteessa) uusien fysikaalisten lakien käyttöönottoon.
Toinen laite, Voyadger-1, tallensi alueen, jolla oli voimakas magneettikenttä aurinkokunnan rajalla. Siinä tähtienvälisestä avaruudesta latautuneiden hiukkasten paine pakottaa Auringon luoman kentän tiivistymään. Laite rekisteröi myös:
korkean energian elektronien lukumäärän kasvu (noin 100 kertaa), jotka tunkeutuvat aurinkojärjestelmään tähtienvälisestä avaruudesta;
galaktisten kosmisten säteiden määrän voimakas nousu - tähtienvälistä alkuperää olevat korkeaenergiavaraiset hiukkaset.
Ja tämä on vain tippa meressä! Se mitä tänä päivänä tunnetaan tähtienvälisestä valtamerestä, riittää kuitenkin kyseenalaistamaan mahdollisuuden surffailla maailmankaikkeuden laajuudessa.
Tähtien välinen tila ei ole tyhjä. Kaikkialla on kaasun, pölyn ja hiukkasten jäännöksiä. Yritettäessä liikkua nopeudella, joka on lähellä valon nopeutta, jokainen aluksen kanssa törmäävä atomi on kuin hiukkas kosmisen korkean energian säteiltä. Kovan säteilyn taso tällaisen pommituksen aikana nousee kohtuuttomasti edes lentäessä lähimpiin tähtiin.
Ja hiukkasten mekaaninen vaikutus sellaisilla nopeuksilla on kuin räjähtävät luodit. Joidenkin laskelmien mukaan tähtialuksen suojan joka senttimetri ampuu jatkuvasti 12 kierrosta minuutissa. On selvää, että mikään näyttö ei kestä tällaista iskua usean vuoden lentoa. Tai sen paksuuden (kymmeniä ja satoja metrejä) ja massan (satoja tuhansia tonneja) on oltava kohtuuton.
Itse asiassa tähtialus koostuu pääosin tästä näytöstä ja polttoaineesta, joka vaatii useita miljoonia tonneja. Näistä olosuhteista johtuen lennot sellaisilla nopeuksilla ovat mahdottomia, etenkin koska matkalla voi joutua pölyn lisäksi myös jotain suurempaa tai jäädä kiinni tuntemattomaan painovoimakenttään. Ja sitten kuolema on jälleen väistämätön. Siten, jos avaruusalusta on mahdollista kiihdyttää subluminal nopeuteen, niin se ei saavuta lopullista tavoitettaan - sen tiellä on liian monia esteitä. Täten tähtienvälisiä lentoja voidaan suorittaa vain huomattavasti pienemmillä nopeuksilla. Mutta silloin aikakerroin tekee näistä lennoista merkityksettömiä.
Osoittautuu, että on mahdotonta ratkaista ongelmaa, joka liittyy materiaalikappaleiden kuljettamiseen galaktisten matkojen yli nopeudella, joka on lähellä valon nopeutta. Ei ole mitään järkeä räjähtää tilan ja ajan läpi mekaanisella rakenteella.
MOLE HOLE
Tutkijat yrittivät päästä käsittämättömästä ajasta keksimään, kuinka "halkaista reikiä" tilassa (ja ajassa) ja "taittaa" se. He keksivat erilaisia hyperavaruushyppyjä avaruuspisteestä toiseen ohittaen välialueet. Nyt tutkijat ovat liittyneet tieteiskirjailijoihin.
Fyysikot alkoivat etsiä äärimmäisiä ainetiloja ja eksoottisia porsaanreikiä universumissa, missä voit liikkua superluminal nopeudella, vastoin Einsteinin suhteellisuusteoriaa.
Näin syntyi idea madonreiästä. Tämä reikä yhdistää kaksi maailmankaikkeuden osaa kuin leikkaus tunnelin läpi, joka yhdistää korkean vuoren erottamat kaksi kaupunkia. Valitettavasti madonreiät ovat mahdollisia vain absoluuttisessa tyhjiössä. Universumissamme nämä urut ovat erittäin epävakaita: ne voivat yksinkertaisesti romahtaa ennen kuin avaruusalus saapuu sinne.
Hollantilaisen Hendrik Casimirin havaitsemaa vaikutusta voidaan kuitenkin käyttää vakaiden madonreikien luomiseen. Se koostuu varautumattomien kappaleiden johtamisesta molemminpuolisesti tyhjiössä kvanttihäiriöiden vaikutuksesta. Osoittautuu, että tyhjiö ei ole täysin tyhjä, se altistuu gravitaatiokentän heilahteluille, joissa hiukkaset ja mikroskooppiset madonreiät ilmestyvät ja katoavat spontaanisti.
Jääe vain löytää yksi reikistä ja venyttää se asettamalla se kahden suprajohtavan pallon väliin. Toinen madonreiän suu pysyy maan päällä, kun taas toinen avaruusalus liikkuu melkein valon nopeudella tähtiin - viimeiseen esineeseen. Toisin sanoen, avaruusalus lävistää tunnelin. Kun tähtilaiva on saavuttanut määränpäähänsä, madonreikä avautuu todelliselle salamannopealle tähtienväliselle matkalle, jonka kesto lasketaan minuutteina.
KUULUMENNEN KUMPPU
Matoreikien teoriaan kuuluu myös kuplan kaarevuus. Vuonna 1994 meksikolainen fyysikko Miguel Alcubierre suoritti laskelmat Einsteinin yhtälöiden perusteella ja löysi teoreettisen mahdollisuuden aallon muodonmuutoksesta alueellisessa jatkumossa. Tällöin tila kutistuu avaruusaluksen edessä ja laajenee samanaikaisesti sen taakse. Avaruusalus on sellaisenaan sijoitettu kaarevuuskuplaan, joka pystyy liikkumaan rajoittamattomalla nopeudella. Idean nero on, että avaruusalus lepää kaarevuuskuplissa eikä suhteellisuussääntöjä rikota. Tässä tapauksessa itse kaarevuuskupla liikkuu vääristäen paikallisesti tilaa-aikaa.
Huolimatta kyvyttömyydestä matkustaa valoa nopeammin, mikään ei estä tilaa liikkumasta tai avaruus-ajan muodonmuutoksen etenemistä valoa nopeammin, jonka uskotaan tapahtuneen heti Ison räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeuden muodostumisen aikana.
Kaikki nämä ideat eivät vielä sovi modernin tieteen kehykseen, mutta vuonna 2012 NASA: n edustajat ilmoittivat valmistelevansa kokeellisen testin tohtori Alcubierren teoriasta. Kuka tietää, ehkä Einsteinin relatiivisuusteoriasta tulee joskus osa uutta globaalia teoriaa. Loppujen lopuksi kognitioprosessi on loputon. Tämä tarkoittaa, että jonain päivänä pystymme murtamaan piikkien läpi tähtiin.
Irina GROMOVA