Saules sistēma jau sen nav īpaši interesējusi zinātniskās fantastikas rakstniekus. Bet pārsteidzoši, ka dažiem zinātniekiem mūsu "mājas" planētas neizraisa daudz iedvesmas, kaut arī tās vēl nav praktiski izpētītas.
Tik tikko izgriezusi logu kosmosā, cilvēce tiek saplēsta nezināmos attālumos un ne tikai sapņos, kā iepriekš.
Sergejs Koroļovs arī apsolīja, ka drīz lido kosmosā "uz arodbiedrības biļeti", taču šī frāze jau ir pusgadsimtu veca, un kosmosa odiseja joprojām ir daudz elites - pārāk dārgs prieks. Tomēr pirms diviem gadiem HACA uzsāka vērienīgo 100 gadu Starship projektu, kas ietver pakāpenisku un daudzu gadu ilgas zinātniskā un tehniskā pamata izveidi kosmosa lidojumiem.
Šai nepārspējamajai programmai vajadzētu piesaistīt zinātniekus, inženierus un entuziastus no visas pasaules. Ja visu vainagos panākumi, tad 100 gadu laikā cilvēce varēs uzbūvēt starpzvaigžņu kuģi, un mēs pārvietosimies ap Saules sistēmu tāpat kā tramvajos.
Tātad, kādas problēmas jāatrisina, lai zvaigžņu lidošana kļūtu par realitāti?
LAIKS UN ĀTRUMS IR SAISTĪTI
Reklāmas video:
Dažiem zinātniekiem šķiet, ka automātisko transportlīdzekļu astronautika ir gandrīz atrisināta problēma. Un tas neskatoties uz to, ka absolūti nav jēgas palaist mašīnas zvaigznēm ar pašreizējo gliemežu ātrumu (apmēram 17 km / s) un citu primitīvu (šādiem nezināmiem ceļiem) aprīkojumu.
Tagad amerikāņu kosmosa kuģi Pioneer-10 un Voyager-1 ir pametuši Saules sistēmu, un ar tiem vairs nav nekāda sakara. Pionieris 10 dodas uz zvaigzni Aldebārā. Ja ar viņu nekas nenotiks, viņš sasniegs šīs zvaigznes apkārtni … 2 miljonu gadu laikā. Tādā pašā veidā citas ierīces rāpo pa Visuma plašumiem.
Tātad, neatkarīgi no tā, vai kuģis ir apdzīvots vai nē, lai lidotu uz zvaigznēm, tam ir nepieciešams liels ātrums, tuvu gaismas ātrumam. Tomēr tas palīdzēs atrisināt problēmu, kas saistīta ar lidošanu tikai uz tuvākajām zvaigznēm.
"Pat ja mums izdotos uzbūvēt zvaigžņu kuģi, kas varētu lidot ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam," rakstīja K. Feoktistovs, "tikai mūsu Galaktikā ceļojuma laiks tiks skaitīts tūkstošgadēs un desmitos tūkstošu gadu, jo tā diametrs ir aptuveni 100 000 gadus vecs. Bet šajā laikā uz Zemes pāries daudz vairāk."
Saskaņā ar relativitātes teoriju, laika posms divās sistēmās, kas pārvietojas viena pret otru, ir atšķirīgs. Tā kā lielos attālumos kuģim būs laiks attīstīt ātrumu, kas ir ļoti tuvs gaismas ātrumam, laika starpība uz Zemes un uz kuģa būs īpaši liela.
Tiek pieņemts, ka starpzvaigžņu lidojumu pirmais mērķis būs Alfa Centauri (trīs zvaigžņu sistēma) - vistuvāk mums. Jūs varat lidot tur ar gaismas ātrumu 4,5 gados, uz Zemes šajā laikā būs nepieciešami desmit gadi. Bet jo lielāks attālums, jo lielāka laika starpība.
Vai atceraties slaveno Ivana Efremova "Andromedas miglāju"? Tur lidojums mēra gados un zemes līmenī. Skaista pasaka, neko neteiksi. Tomēr šis kārotais miglājs (precīzāk, Andromedas galaktika) atrodas 2,5 miljonu gaismas gadu attālumā no mums.
Pēc dažiem aprēķiniem, astronautiem ceļojums prasīs vairāk nekā 60 gadus (pēc zvaigžņu kuģa stundām), bet uz Zemes paies vesela ēra. Kā viņu tālie pēcnācēji tiksies ar kosmosu "Neaderthals"? Un vai Zeme vispār būs dzīva? Tas ir, atgriešanās principā ir bezjēdzīga. Tomēr, tāpat kā pats lidojums: mums jāatceras, ka mēs redzam Andromedas miglāja galaktiku tādu, kāda tā bija pirms 2,5 miljoniem gadu - kamēr tās gaisma ceļ mūs. Kāda jēga lidot uz nezināmu mērķi, kurš, iespējams, jau sen nav pastāvējis, vismaz tā bijušajā formā un vecajā vietā?
Tas nozīmē, ka pat lidojumi ar gaismas ātrumu ir attaisnojami tikai salīdzinoši tuvām zvaigznēm. Tomēr transportlīdzekļi, kas lido ar gaismas ātrumu, joprojām dzīvo tikai teorētiski, kas atgādina zinātnisko fantastiku, tomēr zinātnisku.
PLANETAS IZMĒRA KUĢS
Protams, pirmkārt, zinātnieki nāca klajā ar ideju kuģa dzinējā izmantot visefektīvāko termoelektrisko reakciju - kā jau daļēji apgūtu (militāriem nolūkiem). Tomēr, lai brauktu abos virzienos ar ātrumu, kas ir tuvu gaismai, pat ar ideālu sistēmas dizainu, sākotnējās masas un gala masas attiecība nav mazāka par 10 līdz trīsdesmitajai jaudai. Tas ir, kosmosa kuģis būs kā milzīga kompozīcija ar mazas planētas lielumu degvielu. Šādu kolosu no Zemes kosmosā nav iespējams palaist. Un arī orbītā - ne bez pamata zinātnieki šo iespēju neapspriež.
Ļoti populāra ir fotonu motora ideja, izmantojot matērijas iznīcināšanas principu.
Iznīcināšana ir daļiņu un antidaļiņu pārveidošana, kad tās saduras, par visām citām daļiņām, kas atšķiras no sākotnējām. Vislabāk izpētītais ir elektronu un pozitronu iznīcināšana, kas rada fotonus, kuru enerģija pārvietos kosmosa kuģi. Amerikāņu fiziķu Ronana Keane un Vei-ming Zhang aprēķini rāda, ka mūsdienu tehnoloģijas var izmantot, lai izveidotu iznīcināšanas motoru, kas spētu kosmosa kuģi paātrināt līdz 70% no gaismas ātruma.
Tomēr sākas papildu problēmas. Diemžēl izmantot antimatēriju kā degvielu nav viegli. Iznīcināšanas laikā notiek spēcīga gamma starojuma eksplozijas, kas ir nāvējošas astronautiem. Turklāt pozitronu degvielas kontakts ar kuģi ir pilns ar fatālu sprādzienu. Visbeidzot, joprojām nav tehnoloģiju, kas ļautu iegūt pietiekamu daudzumu antimateriāla un ilgstoši to glabātu: piemēram, antiūdeņraža atoms “dzīvo” mazāk nekā 20 minūtes, un miligrama pozitronu izgatavošana maksā 25 miljonus dolāru.
Bet pieņemsim, ka laika gaitā šīs problēmas var atrisināt. Tomēr joprojām būs vajadzīgs daudz degvielas, un fotonu zvaigznes kuģa sākuma masa būs salīdzināma ar Mēness masu (pēc Konstantīna Feoktistova teiktā).
PĀRKLĀJIET PELTI
Mūsdienās par vispopulārāko un reālāko zvaigznīti tiek uzskatīts saules buru kuģis, kura ideja pieder padomju zinātniekam Frīdriham Zanderam.
Saules (gaismas, fotonu) bura ir ierīce, kas izmanto saules gaismas vai lāzera spiedienu uz spoguļa virsmas, lai stumtu kosmosa kuģi.
1985. gadā amerikāņu fiziķis Roberts Forvards ierosināja starpzvaigžņu zondes dizainu, kuru paātrināja mikroviļņu starojuma enerģija. Projekts paredzēja, ka zonde sasniegs tuvākās zvaigznes 21 gada laikā.
XXXVI Starptautiskajā astronomiskajā kongresā tika ierosināts lāzera zvaigžņu kuģa projekts, kura kustību nodrošina lāzera enerģija optiskajā diapazonā, kas atrodas orbītā ap Merkura. Pēc aprēķiniem, šī dizaina zvaigznītes ceļš līdz zvaigznei epsilonam Eridani (10,8 gaismas gadi) un atpakaļ būtu vajadzīgs 51 gads.
“Maz ticams, ka, balstoties uz datiem, kas iegūti no ceļojumiem mūsu Saules sistēmā, mēs spēsim panākt ievērojamu progresu izpratnē par pasauli, kurā mēs dzīvojam. Dabiski, ka doma pievēršas zvaigznēm. Galu galā agrāk tika saprasts, ka lidojumi netālu no Zemes, lidojumi uz citām mūsu Saules sistēmas planētām nav galvenais mērķis. Bruģēt ceļu uz zvaigznēm šķita galvenais uzdevums."
Šie vārdi nepieder zinātniskās fantastikas rakstniekam, bet gan kosmosa kuģu dizainerim un kosmonautam Konstantīnam Feoktistovam. Pēc zinātnieka teiktā, nekas īpaši jauns Saules sistēmā netiks atrasts. Un tas neskatoties uz to, ka cilvēks līdz šim ir sasniedzis tikai Mēnesi …
Tomēr ārpus Saules sistēmas saules gaismas spiediens tuvosies nullei. Tāpēc ir projekts saules buru kuģa izkliedēšanai ar lāzera instalācijām no kāda asteroīda.
Tas viss joprojām ir teorija, bet pirmie soļi jau tiek sperti.
1993. gadā uz kuģa Progress M-15 projekta Znamya-2 ietvaros pirmo reizi tika izvietota 20 metrus plata saules bura. Kad Progress piestāja Mir stacijā, tās apkalpe Progress klājā uzstādīja atstarotāju izvietošanas vienību. Rezultātā atstarotājs izveidoja gaišu punktu 5 km platumā, kas caur Eiropu devās uz Krieviju ar ātrumu 8 km / s. Gaismas vietas spožums bija aptuveni vienāds ar pilnmēness.
Tātad, saules buru laiva priekšrocība ir degvielas trūkums uz kuģa, trūkumi ir buras struktūras ievainojamība: patiesībā tā ir plāna folija, kas izstiepta virs rāmja. Kur ir garantija, ka pa ceļam bura nesaņems caurumus no kosmiskajām daļiņām?
Burāšanas iespēja var būt piemērota robotizēto zonžu, staciju un kravas kuģu palaišanai, bet nav piemērota apkalpotiem atgriešanās lidojumiem. Ir arī citi kosmosa kuģu projekti, taču tie vienā vai otrā veidā atgādina iepriekš uzskaitītos (ar vienādām liela mēroga problēmām).
PĀRSKATI STARPSTELERĒJUMĀ
Liekas, ka Visumā ceļotājus gaida daudz pārsteigumu. Piemēram, tik tikko noliecoties no Saules sistēmas, amerikāņu kosmosa kuģis Pioneer-10 sāka izjust nezināmas izcelsmes spēku, izraisot nelielu palēninājumu. Ir izdarīti daudzi pieņēmumi līdz vēl nezināmajai inerces vai pat laika ietekmei. Joprojām nav viennozīmīga šīs parādības izskaidrojuma, tiek apsvērtas dažādas hipotēzes: sākot no vienkāršām tehniskām (piemēram, reaktīvais spēks, ko rada gāzes noplūde aparātā) līdz jaunu fizikālo likumu ieviešanai.
Cita ierīce Voyadger-1 reģistrēja zonu ar spēcīgu magnētisko lauku uz Saules sistēmas robežas. Tajā starpzvaigžņu kosmosā uzlādēto daļiņu spiediens liek Saules radītajam laukam kļūt blīvākam. Ierīce arī reģistrējās:
palielināts to enerģiju elektronu skaits (apmēram 100 reizes), kas iekļūst Saules sistēmā no starpzvaigžņu telpas;
straujš galaktisko kosmisko staru līmeņa paaugstināšanās - starpzvaigžņu izcelsmes augstas enerģijas lādētas daļiņas.
Un tas ir tikai piliens okeānā! Tomēr ar to, kas šodien ir zināms par starpzvaigžņu okeānu, ir pietiekami, lai radītu šaubas par pašu iespēju sērfot Visuma plašumos.
Starp zvaigznēm nav tukšas vietas. Visur ir gāzes, putekļu, daļiņu atliekas. Mēģinot pārvietoties ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam, katrs atoms, kas saduras ar kuģi, būs kā augstas enerģijas kosmisko staru daļiņa. Smagas radiācijas līmenis šādas bombardēšanas laikā nepieļaujami paaugstināsies pat lidojot uz tuvākajām zvaigznēm.
Un daļiņu mehāniskais efekts šādā ātrumā ir kā sprādzienbīstamas lodes. Pēc dažiem aprēķiniem katrs zvaigznītes vairoga centimetrs tiks nepārtraukti izšauts ar ātrumu 12 kārtas minūtē. Ir skaidrs, ka neviens ekrāns nevar izturēt šādu triecienu vairāku gadu lidojuma laikā. Vai arī tam būs jābūt nepieņemamam biezumam (desmitiem un simtiem metru) un masai (simtiem tūkstošu tonnu).
Faktiski zvaigznes kuģis galvenokārt sastāvēs no šī ekrāna un degvielas, kurai būs nepieciešami vairāki miljoni tonnu. Šo apstākļu dēļ nav iespējams veikt lidojumus ar šādu ātrumu, jo īpaši tāpēc, ka pa ceļam jūs varat nokļūt ne tikai putekļos, bet arī kaut ko lielākā vai iekrist nezināma gravitācijas lauka slazdos. Un tad nāve atkal ir neizbēgama. Tādējādi, ja ir iespējams paātrināt kosmosa kuģi līdz subluminal ātrumam, tad tas nesasniegs savu galīgo mērķi - tā ceļā būs pārāk daudz šķēršļu. Tāpēc starpzvaigžņu lidojumus var veikt tikai ar ievērojami zemāku ātrumu. Bet tad laika faktors padara šos lidojumus bezjēdzīgus.
Izrādās, ka nav iespējams atrisināt problēmu ar materiālu ķermeņu transportēšanu galaktiskos attālumos ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam. Nav jēgas plīst telpā un laikā ar mehānisku struktūru.
MOLE HOLE
Zinātnieki, cenšoties pārvarēt neizteiksmīgo laiku, ir izgudrojuši, kā telpā (un laikā) “izrakt caurumus” un “salocīt”. Viņi izgudroja dažādus hipertelpas lēcienus no viena kosmosa punkta uz otru, apejot starpposmus. Tagad zinātnieki ir pievienojušies zinātniskās fantastikas rakstniekiem.
Fiziķi sāka meklēt galējos matērijas stāvokļus un eksotiskas nepilnības Visumā, kur pretēji Einšteina relativitātes teorijai jūs varat pārvietoties ar superluminal ātrumu.
Tā radās ideja par tārpu caurumu. Šis caurums apvieno abas Visuma daļas kā izgriezums caur tuneli, kas savieno divas pilsētas, kuras atdala augsts kalns. Diemžēl tārpu caurumi ir iespējami tikai absolūtā vakuumā. Mūsu Visumā šīs urvas ir ārkārtīgi nestabilas: tās var vienkārši sabrukt, pirms nonāk kosmosa kuģis.
Tomēr holandieša Hendrika Kazimira atklāto efektu var izmantot, lai izveidotu stabilus tārpu caurumus. Tas sastāv no neuzlādētu ķermeņu savstarpējas pievilināšanas kvantu svārstību ietekmē vakuumā. Izrādās, ka vakuums nav pilnīgi tukšs, tas ir pakļauts gravitācijas lauka svārstībām, kurā spontāni parādās un pazūd daļiņas un mikroskopiski tārpu caurumi.
Atliek tikai atrast vienu no caurumiem un izstiept to, ievietojot to starp divām supravadāmām bumbiņām. Viena tārpa cauruma mute paliks uz Zemes, bet otrs kosmosa kuģis gandrīz gaismas ātrumā virzīsies uz zvaigzni - gala objektu. Tas ir, kosmosa kuģis it kā caururbj tuneli. Kad zvaigžņu kuģis būs sasniedzis galamērķi, tārpa caurums tiks atvērts reālam zibens ātrumam starpzvaigžņu ceļojumam, kura ilgums tiks aprēķināts minūtēs.
UZTURĒŠANAS BUBLIS
Akiniem pret tārpu caurumu teoriju ir burbuļa izliekums. 1994. gadā meksikāņu fiziķis Migels Alkubjērs veica aprēķinus pēc Einšteina vienādojumiem un atrada telpiskā kontinuuma viļņu deformācijas teorētisko iespēju. Šajā gadījumā telpa saruksies kosmosa kuģa priekšā un vienlaikus paplašināsies aiz tā. Kosmosa kuģis it kā ir ievietots izliekuma burbulī, kas spēj pārvietoties ar neierobežotu ātrumu. Idejas ģēnijs ir tāds, ka kosmosa kuģis atrodas izliekuma burbulī un relativitātes likumi netiek pārkāpti. Šajā gadījumā pats izliekuma burbulis pārvietojas, lokāli izkropļojot telpas laiku.
Neskatoties uz nespēju pārvietoties ātrāk par gaismu, nekas neliedz kosmosam kustēties vai kosmosa laika deformācijas izplatīties ātrāk nekā gaisma, kas, domājams, ir noticis tūlīt pēc lielā sprādziena Visuma veidošanās laikā.
Visas šīs idejas vēl neiederas mūsdienu zinātnes ietvarā, bet 2012. gadā NASA pārstāvji paziņoja par Dr Alcubierre teorijas eksperimentālā testa sagatavošanu. Kas zina, varbūt Einšteina relativitātes teorija kādreiz kļūs par jaunas globālās teorijas daļu. Galu galā izziņas process ir bezgalīgs. Tas nozīmē, ka kādu dienu mēs varēsim izlauzties cauri ērkšķiem līdz zvaigznēm.
Irina GROMOVA