A Naprendszer már régóta nem érdekli a tudományos fantasztikus írókat. Meglepő módon, néhány tudós számára a "otthoni" bolygóink nem idéznek elő sok inspirációt, bár ezeket még nem fedezték fel gyakorlatilag.
Miután alig vágott ablakot az űrbe, az emberiség ismeretlen távolságra szakad el, és nem csak álmokban, mint korábban.
Szergej Korolijov azt is megígérte, hogy hamarosan az űrbe repül "szakszervezeti jegyen", ám ez a kifejezés már fél évszázados, és az űr-odízis továbbra is az elit sokszínű része - túl drága öröm. Két évvel ezelőtt a HACA elindította egy ambiciózus 100 éves csillaghajó projektet, amely magában foglalja az űrrepülések tudományos és műszaki alapjának fokozatos és többéves létrehozását.
Ennek a páratlan programnak a világ minden tájáról tudósokat, mérnökeket és rajongókat kell vonzania. Ha mindent sikerrel koronáznak, akkor az emberiség 100 év alatt képes csillagközi hajót építeni, és úgy mozogunk a Naprendszerben, mint a villamosokon.
Tehát milyen problémákat kell megoldani, hogy a csillag repülése valósággá váljon?
Az idő és a sebesség viszonylagos
Promóciós videó:
Bizonyos tudósok számára az automatikus járművek űrhajósítása szinte megoldott probléma, különös módon. És ennek ellenére, hogy egyáltalán nincs értelme gépeket elindítani a csillagok felé a jelenlegi csigasebességgel (kb. 17 km / s) és más primitív (ilyen ismeretlen utakhoz) felszereléssel.
Most a Pioneer-10 és a Voyager-1 amerikai űrhajók elhagyták a Naprendszert, és nincs velük kapcsolat. A Pioneer 10 az Aldebaran csillag felé tart. Ha vele semmi sem történik, eléri a csillag környékét … 2 millió év alatt. Ugyanígy más eszközök másznak az Univerzum széles területein.
Tehát, függetlenül attól, hogy egy hajó lakott-e vagy sem, a csillagokhoz való repüléshez nagy sebességre van szüksége, közel a fénysebességhez. Ez azonban segít megoldani a problémát, ha csak a legközelebbi csillagokra repülnek.
"Még akkor is, ha sikerült olyan csillaghajót építeni, amely a fénysebességhez közeli sebességgel tud repülni - írta K. Feoktistov -, önmagában a galaxisunk utazási idejét évezredekben és több tízezer évben számolják, mivel átmérője körülbelül 100 000 könnyű. éves. De sokkal több megy át a Földön ebben az időben."
A relativitáselmélet szerint az egymáshoz viszonyítva mozgó két rendszer időtartama eltérő. Mivel a hajónak nagy távolságra lesz ideje a fénysebességhez nagyon közel álló sebesség kifejlesztésére, a földi és a hajóbeli időbeli különbség különösen nagy lesz.
Feltételezzük, hogy a csillagközi járatok első célpontja az Alpha Centauri (háromcsillagos rendszer) lesz - a legközelebb hozzánk. A fénysebességgel 4,5 év alatt repülhet oda, a Földön ebben az időben tíz évbe telik. De minél nagyobb a távolság, annál nagyobb az időbeli különbség.
Emlékszel Ivan Efremov híres "Andromeda ködére"? Ott a repülést években mérik, és földi. Egy gyönyörű mese, nem fogsz mondani semmit. Ez az áhított köd (pontosabban az Andromeda galaxis) 2,5 millió fényévnyire van tőlünk.
Bizonyos számítások szerint az űrhajósok utazása több mint 60 évet vesz igénybe (csillaghajó órák szerint), de egy egész korszak telik el a Földön. Hogyan találkoznak távoli leszármazottaik a "Neaderthals" térben? És életben lesz a Föld? Vagyis a visszatérés alapvetően értelmetlen. Ugyanakkor, mint maga a repülés: nem szabad elfelejtenünk, hogy az Andromeda köd-galaxisát úgy látjuk, mint 2,5 millió évvel ezelőtt - amíg a fény el nem ér. Mi értelme egy ismeretlen célpontra repülni, amely talán már régóta nem létezik, legalábbis a korábbi formájában és a régi helyen?
Ez azt jelenti, hogy még a fénysebességű repüléseket is csak viszonylag közeli csillagok indokolják. A fénysebességgel közlekedő járművek azonban továbbra is csak az elméletben élnek, ami a tudományos és a tudományos fantasztikus emlékezethez hasonlít.
PLANET MÉRETES HAJÓ
Természetesen elsősorban a tudósok arra az ötletre jutottak, hogy a hajó motorjában a leghatékonyabb hőmag-reakciót alkalmazzák - amint azt már részben elsajátították (katonai célokra). Ahhoz azonban, hogy mindkét irányban a fényhez közeli sebességgel haladjon, még ideális rendszer kialakítás esetén is, a kezdeti tömeg és a végső tömeg aránya legalább 10 és a harmincadik teljesítmény közötti arány. Vagyis az űrhajó olyan lesz, mint egy hatalmas kompozíció, amelynek üzemanyaga egy kis bolygó mérete. Lehetetlen ilyen koloszt elindítani az űrbe a Földről. És a pályára történő összeállításra is - a tudósok nem ok nélkül - nem vitatják ezt a lehetőséget.
Az anyagpusztítás elvét alkalmazó fotonmotor elképzelése nagyon népszerű.
A megsemmisítés egy részecske és részecske-ellenes részecskék átalakulása, amikor összeütköznek, az eredeti részektől eltérő egyéb részecskékké. A legjobban tanulmányozott elektron és pozitron elpusztítása, amely fotonokat generál, amelyek energiája mozgatja az űrhajót. Az amerikai fizikusok, Ronan Keane és Wei-ming Zhang számításai azt mutatják, hogy a modern technológiák felhasználhatók olyan megsemmisítő motor létrehozására, amely képes az űrhajót a fénysebesség 70% -ára gyorsítani.
További problémák azonban kezdődnek. Sajnos az antianyag hajtóanyagként történő használata nem könnyű. A megsemmisítés során erőteljes gamma-sugárzás tört ki, amely végzetes az űrhajósok számára. Ezenkívül a pozitron üzemanyagnak a hajóval való érintkezését halálos robbanás okozza. Végül, továbbra sem léteznek olyan technológiák, amelyek elegendő mennyiségű antianyag előállításához és hosszú távú tárolásához vezetnének: például egy antihidrogénatom „kevesebb mint 20 percig él”, és egy milligramm pozitronok előállítása 25 millió dollárba kerül.
De feltételezzük, hogy idővel ezek a problémák megoldódhatnak. Ugyanakkor még mindig sok üzemanyagra lesz szükség, és a foton csillaghajó kiindulási tömege összehasonlítható lesz a Hold tömegével (Konstantin Feoktistov szerint).
SZÜRKE A SATOT
Manapság a legnépszerűbb és legrealisztikusabb csillaghajót napenergia-vitorlás hajónak tekintik, amelynek ötlete Friedrich Zander szovjet tudósához tartozik.
A nap (fény, foton) vitorla olyan eszköz, amely a napfény nyomását vagy a lézernek a tükör felületén történő felhasználásával űrhajót hajt meg.
Robert Forward az amerikai fizikus 1985-ben javaslatot tett egy csillagközi szonda tervezésére, amelyet a mikrohullámú sugárzás energiája gyorsított fel. A projekt elképzelte, hogy a szonda 21 év alatt eléri a legközelebbi csillagokat.
A XXXVI Nemzetközi Csillagászati Kongresszuson egy lézeres csillaghajó projektjét javasolták, amelynek mozgását a Merkúr körüli pályán elhelyezkedő optikai tartományban lévő lézerek energiája biztosítja. A számítások szerint egy ilyen csillaghajó útja az Epsilon Eridani csillaghoz (10,8 fényév) és vissza 51 évre telik.
„Nem valószínű, hogy a Naprendszerünk utazásaiból nyert adatok alapján jelentős előrehaladást tudunk elérni annak a világnak a megértésében, amelyben élünk. A gondolat természetesen a csillagok felé fordul. Végül is, korábban megértették, hogy a Föld közelében, a Naprendszerünk más bolygóira történő repülések nem a végső cél. A fő feladatnak tűnt a csillagok felé vezető utak előkészítése."
Ezek a szavak nem a tudományos fantasztikus íróhoz tartoznak, hanem az űrhajók tervezőjéhez és Konstantin Feoktistov kozmoszhoz. A tudós szerint a Naprendszerben semmi különlegeset nem fognak találni. És annak ellenére, hogy az ember eddig csak a holdra ért el …
A naprendszeren kívül azonban a napfény nyomása megközelíti a nullát. Ezért van egy projekt egy napenergia vitorlás hajó szétszórására lézerberendezéssel valamilyen aszteroidából.
Mindez még csak egy elmélet, de az első lépéseket már megtettük.
1993-ban a Znamya-2 projekt részeként először 20 méter széles vitorlát használták az orosz Progress M-15 hajóra. Amikor a Progress dokkolt a Mir állomással, a legénysége beépített egy reflektorkiosztó egységet a Progress fedélzetére. Ennek eredményeként a reflektor fényes foltot hozott létre 5 km-re, amely Európán áthaladt Oroszországig 8 km / s sebességgel. A fénypont fényereje nagyjából megegyezett a telihold fényével.
Tehát a napelemes vitorlás előnye az üzemanyag hiánya a fedélzeten, hátránya a vitorla szerkezetének sebezhetősége: valójában egy vékony fólia, amely a keret fölé van húzva. Hol van a garancia arra, hogy a vitorla úton nem fog lyukakat találni a kozmikus részecskékből?
A vitorlázási lehetőség alkalmas lehet robotszonda, állomás és teherhajó indítására, de nem alkalmas emberes visszatérő járatokra. Vannak más űrhajóprojektek is, ám ezek valamilyen módon hasonlítanak a fentebb felsoroltakhoz (azonos nagyszabású problémákkal).
FELÜLETEK AZ INTERSTELLÁRIS TÉRBEN
Úgy tűnik, hogy sok meglepetés vár az utazókra az Univerzumban. Például, az alig támaszkodva a Naprendszerből, a Pioneer-10 amerikai űrhajó ismeretlen erejű erőt tapasztalhatott meg, amely gyenge lassulást okozott. Számos feltevés történt, a tehetetlenség, vagy akár az idő még ismeretlen hatásaiig. Ennek a jelenségnek még mindig nincs egyértelmű magyarázata, számos hipotézist mérlegelnek: az egyszerű műszaki jellegűktől (például a készülékben lévő gázszivárgás reakcióereje) az új fizikai törvények bevezetéséig.
Egy másik eszköz, a Voyadger-1 egy erős mágneses mezővel rendelkező területet rögzített a Naprendszer határán. Ebben a csillagközi űrből töltött részecskék nyomása arra készteti a Nap által létrehozott mezőt, hogy sűrűbbé váljon. A készülék szintén regisztrált:
a nagyteljesítményű elektronok számának növekedése (körülbelül 100-szor), amelyek a csillagközi térből behatolnak a Naprendszerbe;
a galaktikus kozmikus sugarak szintjének hirtelen emelkedése - csillagközi eredetű, nagy energiájú töltésű részecskék.
És ez csak egy csepp az óceánban! A mai csillagközi óceánról azonban elég ismert ahhoz, hogy megkérdőjelezzük az univerzum hatalmas szörfözésének lehetőségét.
A csillagok közötti hely nem üres. Mindenhol vannak gáz-, por-, részecskemaradékok. A fénysebességhez közeli sebességgel történő mozgatáskor minden, a hajóval ütköző atom olyan, mint egy része a nagy energiájú kozmikus sugaraknak. Egy ilyen bombázás során a kemény sugárzás szintje még a legközelebbi csillagok felé történő repüléskor is elfogadhatatlanul növekszik.
És a részecskék mechanikus hatása ilyen sebességgel olyan, mint a robbanásveszélyes golyók. Néhány számítás szerint a csillaghajó pajzsának minden centiméterét folyamatosan lőni percenként 12 fordulóban. Nyilvánvaló, hogy egyetlen képernyő sem képes ellenállni ilyen ütésnek több éven át tartó repülés során. Vagy ennek elfogadhatatlan vastagsággal (tíz és száz méter) és tömegével (százezer tonna) kell lennie.
Valójában akkor a csillaghajó főleg ebből a képernyőből és az üzemanyagból áll, amelynek több millió tonna szükséges. Ezen körülmények miatt az ilyen sebességű repülések lehetetlenek, különösen mivel útközben nemcsak porba kerülhet, hanem valami nagyobbba is, vagy csapdába eshet egy ismeretlen gravitációs mezőben. És akkor a halál ismét elkerülhetetlen. Tehát, ha lehetséges az űrhajó felgyorsítása a szubluminális sebességre, akkor nem fogja elérni a végső célt - túl sok akadálytal fog szembesülni útjában. Ezért a csillagközi közötti repüléseket csak lényegesen alacsonyabb sebességgel lehet végrehajtani. De akkor az időtényező értelmetlenné teszi ezeket a járatokat.
Kiderült, hogy lehetetlen megoldani az anyagtestek galaktikus távolságokon történő átvitelének a fénysebességhez közeli sebességgel kapcsolatos problémáját. Nincs értelme a téren és az időben feltörni egy mechanikus szerkezettel.
MOLE HOLE
A tudósok, megkísérelve legyőzni az elkerülhetetlen időt, feltalálták, hogyan lehet „lyukakat megrágni” a térben (és az időben) és „összehajtani”. Sokféle hipertérugrást fedeztek fel az űr egyik pontjáról a másikra, megkerülve a közbenső területeket. Most a tudósok csatlakoztak a tudományos fantasztikus írókhoz.
A fizikusok az anyag szélsőséges állapotait és egzotikus kiskapuit keresték az univerzumban, ahol szuperluminális sebességgel lehet mozogni, Einstein relativitáselméletével ellentétben.
Így történt egy féreglyuk gondolata. Ez a lyuk úgy ötvözi az Univerzum két részét, mint egy alagúton átvágva egy magas hegy által elválasztott két várost. Sajnos a féreglyukak csak abszolút vákuumban képesek. Világegyetemünkben ezek a barázdák rendkívül instabilok: egyszerűen összeomolhatnak, mielőtt egy űrhajó odajut.
Hendrik Casimir holland felfedezett hatása azonban felhasználható stabil féreglyukak létrehozására. A töltés nélküli testek kölcsönös vonzásában rejlik, vákuumban kvantumoszcillációk hatására. Kiderült, hogy a vákuum nem teljesen üres, a gravitációs mező ingadozásainak van kitéve, amelyekben a részecskék és a mikroszkopikus féreglyukak spontán módon megjelennek és eltűnnek.
Csak meg kell találni az egyik lyukat, és meg kell nyújtani, két szupravezető gömb közé helyezve. A féreglyuk egyik szája a Földön marad, míg a másik űrhajó csaknem fénysebességgel mozog a csillag felé - az utolsó tárgyhoz. Vagyis az űrhajó egy alagútot átszúr majd. Amint a csillaghajó eléri a rendeltetési helyét, a féreglyuk valódi villámgyors csillagközi utazásra nyílik, amelynek időtartamát percben kell kiszámítani.
A GYÓGYSZABÁLY
A féreglyukak elmélete szempontjából a buborék görbülete. 1994-ben a mexikói Miguel Alcubierre fizikus Einstein egyenletei szerint számításokat végzett és felfedezte a térbeli kontinuum hullámdeformációjának elméleti lehetőségét. Ebben az esetben a űr az űrhajó elõtt zsugorodik, és egyidejûleg kiterjed mögötte. Az űrhajót mintha egy görbületbuborékba helyezték, amely korlátlan sebességgel képes mozogni. Az ötlet zseni az, hogy az űrhajó egy görbékbuborékban fekszik, és a relativitás törvényeit nem sértik meg. Ebben az esetben maga a görbület buborék mozog, helyileg torzítva a tér-időt.
Annak ellenére, hogy nem tudunk a fénynél gyorsabban utazni, semmi nem akadályozza meg az űr mozgását vagy a tér-idő deformációjának terjedését a fénynél gyorsabban, ami feltételezhetően közvetlenül a nagy robbanás után történt az univerzum kialakulása során.
Mindezek az ötletek még nem illeszkednek a modern tudomány keretébe, ám 2012-ben a NASA képviselői bejelentették Dr. Alcubierre elméletének kísérleti tesztjét. Ki tudja, talán Einstein relativitáselmélete egy új globális elmélet részévé válik. Végül is a megismerés folyamata végtelen. Ez azt jelenti, hogy egy nap képesek leszünk áttörni a tövisen a csillagokig.
Irina GROMOVA