"Sulu úr, állítson be egy tanfolyamot, a lánc sebessége kettő" - ezeket a szavakat talán minden tudományos fantasztikus rajongó ismeri. James Kirkhoz tartozik, a legendás Star Trek sorozat Csillaghajó-vállalkozásának kapitányához. A cselekmény szerint a hősök a fényt hatszázszor mozgatják körül a galaxison, mint a fény, a láncmeghajtónak köszönhetően, amely meghajolja a környező teret.
A távoli 1960-as években, amikor a sorozatot megjelenítették a képernyőn, lehetetlen fantáziának tekintették. De ma sok tudós és mérnök komolyan beszél egy ilyen motor létrehozásának lehetőségéről, sőt, már vannak konkrét javaslatok.
Az univerzum sebességkorlátozása
Naprendszerünk a Tejút meglehetősen vékony részén található, alacsony csillagfürtök sűrűséggel. A legközelebbi csillagrendszer, az Alpha Centauri 4,36 fényévnyire van a Naptól. A modern rakétákon, amelyek másodpercenként 10–15 kilométer sebességet fejlesztenek ki, az űrhajósoknak több mint 70 000 évig repülniük kellene!
És annak ellenére, hogy a galaxisunk átmérője 100 000 fényév. Ha még egy ilyen jelentéktelen távolságot sem tudunk legyőzni az univerzum szabványaival, akkor nem is kell dadognunk a gyarmatosításról és a mély űrkutatásról.
A csillagok felé vezető úton még egy komolyabb akadály van. Ez tükröződik Einstein relativitáselméletében. Mielőtt az elmélet 1905-ben megjelent, Newton égi mechanikája uralkodott a fizikában. Ennek értelmében a fénysebesség a megfigyelő mozgásának sebességétől függött. Vagyis ha sikerült utolérnie a fényt és mozogni vele, akkor egyszerűen megállna az Ön számára. Később Maxwell matematikai alapot adott ennek az elméletnek.
Még diákjaként Albert Einstein nem tudta elfogadni ezt a posztulátumot - úgy érezte, hogy valahol hiba történt. Végül megtalálta a választ a gyötört kérdésre. Bebizonyította, hogy a fénysebesség állandó, és semmilyen módon nem függ a külső megfigyelőtől.
Promóciós videó:
Kiderült, hogy lehetetlen felkapni a fényt. Nem számít, milyen gyorsan mozog, a fény továbbra is előtt áll. Einstein híres képlete E = ms², ahol a test energiája megegyezik a tömegének szorozásával a négyzet fénysebességével, szó szerint a következő: hogy egy tárgy fénysebességre gyorsuljon, végtelen mennyiségű energiára van szükség, ami azt jelenti, hogy egy objektumnak végtelen tömegűnek kell lennie. Valójában egy rakéta, amely a fénysebességre akarja gyorsítani, annyira súlyos lesz, mint az egész világegyetem!
Természetesen a valós életben ezt teljesen lehetetlen megtenni, a fénysebesség egyfajta univerzális DPS-ellenőr, aki egyszer és mindenkorra beállítja a sebességkorlátozást.
Úgy tűnik, hogy ezzel véget vet az emberiség azon álma, hogy távoli csillagokra repül. Tíz évvel a speciális relativitáselmélet megjelenése után azonban megjelent az általános relativitáselmélet, ahol kiterjedtebb megjegyzéseket és kiegészítéseket adtak.
Az általános relativitáselméletben Einstein kombinálta a teret és az időt. Ezt megelőzően különféle fizikai fogalmaknak tekintették őket. A jobb szemléltetés érdekében a tér-időt a vászonhoz hasonlította. Bizonyos körülmények között ez a vászon sokkal gyorsabban mozoghat, mint a fény. Ez azonban nem adott választ a fő kérdésre: hogyan végezzünk végül a fényt?
Közel 70 éve sok kutató zavarba ejt rejtélyt. És egy remek napon az egyik fiatal tudós bekapcsolta a tévét, és csatornaváltással fantasztikus sorozatot vett fel. Miközben figyelt, hirtelen ráébredt, és rájött, hogyan lehet fejleszteni a felszíni sebességet anélkül, hogy megsértené a fizikai törvényeket. Ennek a tudósnak a neve Miguel Alcubierre.
Térhajtómű
Aztán, 1994-ben, Alcubierre a relativitáselméletet tanulmányozta a Cardiff Egyetemen (Wales, Egyesült Királyság). A tévében látta a "Star Trek" sorozatot. A tudós felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy a hősök egy űrdeformációs motort használnak, vagy egy lánc-meghajtót használnak az űrben való mozgáshoz.
Csakúgy, mint a Newton fejére esett alma inspirálta őt égi mechanika megteremtésére, úgy a TV-műsor inspirálta Miguelt egy olyan elmélet létrehozására, amely egyszer és mindenkorra véget vethet az univerzum gyorssebességű "megkülönböztetésének".
Alcubierre elkezdett kiszámítani és hamarosan közzétette az eredményeket. Alapjául vett a relativitáselmélet általános elméletét, amely szerint bizonyos mennyiségű energiát vagy tömeget alkalmazva a tér gyorsabban mozoghat, mint a fény.
Ehhez létre kell hoznia egy speciális buborékot vagy deformációs mezőt a hajó körül. Ez a lánctekercs a hajó előtti helyet zsugorítja, és mögötte bővül. Kiderül, hogy a hajó valójában nem mozog sehol, maga a tér meghajlik és egy adott irányba tolja a hajót.
A buborékban levő idő és tér nem esik deformáció és torzítás alá. Ezért a hajó legénysége nem tapasztal további túlterhelést, és úgy tűnik, mintha semmi sem változott volna. Ebben az esetben nem csak az űrhajósok, akik átestek a speciális orvosi kiválasztáson és kiképzésen, hanem a hétköznapi emberek is képesek lesznek repülni az űrbe.
Ha a hajó hídján lenne, ha superluminális sebességgel mozogna, és a körülött lévő térre nézzen, a csillagok hosszú löketekké válnának. De ha visszatekintünk, akkor csak áthatolhatatlan sötétséget fogunk látni, mivel a fény nem tud veled felzárkózni.
Alcubierre kiszámította, hogy a lánchajtás tízszer gyorsabb sebességet tesz lehetővé, mint a fény, ám véleménye szerint semmi sem akadályozza meg a motor teljesítményének növekedését és a nagyobb sebességre való gyorsulást.
Amikor azonban megismerte az Alcubierre elméletét, Szergej Krasnikov a pulkovoi fő csillagászati obszervatóriumból felfedte az egyik tulajdonságát. A helyzet az, hogy a pilóta nem lesz képes önkényesen megváltoztatni a hajó pályáját. Vagyis ha repül például a Földről Siriusra, és hirtelen eszébe jut, hogy otthon nem kapcsolta ki a vasat, akkor nem fog tudni visszamenni. Először repülnie kell a rendeltetési helyére, majd vissza kell térnie.
Sőt, senkivel sem fog kapcsolatba lépni, mivel a láncfonalak teljesen elkülönítik a hajót a külvilágtól, és blokkolják a jeleket. Ezért Krasznikov összehasonlította egy ilyen hajón való utazást a metróval való utakkal. "FTL metrónak" hívta.
De ez nem a fő probléma. Maga a deformációs mezőnek negatív töltéssel kell rendelkeznie. Ennek létrehozásához negatív energiára van szükség, amelynek létezéséről évek óta vitatkoznak.
Mi nem lehet
Ha a gravitáció a vonzás energiája, akkor a negatív energiának ellentétes tulajdonságokkal kell rendelkeznie, és idegen tárgyakat kell elriasztania önmagától. De hogyan szerez ilyen energiát?
1933-ban Hendrik Casimir holland fizikus azt javasolta, hogy ha két azonos fémlemezt vesz fel, és tökéletesen egymással párhuzamosan helyezik el a lehető legkisebb távolságban, akkor azok vonzódni fognak. Mintha egy láthatatlan erő egymás felé tolná őket.
A kvantummechanika szerint a vákuum nem abszolút üres hely, benne folyamatosan jelennek meg pár anyag- és antianyag-részecskék, amelyek azonnal összeesnek és elpusztulnak. Ez a folyamat szó szoros értelmében másodpercedik milliárdodot vesz igénybe. Amikor összeütköznek, egy mikroszkopikus mennyiségű energia szabadul fel, amely "üres" vákuumban nem nulla teljes nyomást hoz létre.
Fontos, hogy a lemezeket a lehető legközelebb hozzuk egymáshoz, akkor a részecskék külső térfogata jelentősen meghaladja a lemezek közötti résen belüli számot. Ennek eredményeként a külső nyomás kinyomja a lemezeket, és energiájuk viszont nullánál alacsonyabb lesz, vagyis negatív. 1948-ban egy kísérlettel sikerült megmérni a negatív energiát. A történelemben "Casimir effektus" néven ment le.
1996-ban, 15 éves kísérlet és kutatás után Steve Lamoreau-nak, a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumnak, Umar Mohidinnel és Anushri Roy-vel a Riverside-i Kaliforniai Egyetemen sikerült pontosan megmérni a Casimir-hatást. Ez megegyezett egy vörösvértest - egy vörösvértestet - töltésével.
Sajnos ez egyszerűen szörnyen kicsi ahhoz, hogy deformációs mezőt hozzon létre, milliárdszor többet vesz igénybe. Mindaddig, amíg nem lehetséges ipari méretekben negatív energia előállítása, a lánckerekes meghajtó papíron marad.
A csillagok nehézségein keresztül
Az alkotói nehézségek ellenére a lánckerekes hajtás valószínűleg az első csillagközi csillag repülés. Alternatív projektek, például napenergia vitorla vagy termikus nukleáris motor, csak a szubluminális sebességet érhetik el, míg a féreglyukak vagy csillagkapuk túlságosan összetettek, és több ezer évig tartanak.
Ma a NASA a legaktívabban fejleszti ki a láncmeghajtó prototípusát, amelynek szakemberei biztosak abban, hogy ez inkább technikai, mint elméleti probléma. És egy mérnökök egy csoportja ezt már a Johnson Űrközpontban végzi, ahol egyszerre előkészítették az első személyzettel megvalósított repülést a holdra.
Sok szakértő szerint valószínűleg az űrdeformációs technológia első mintái legfeljebb 100 évvel később jelennek meg, feltéve, hogy rendelkezésre állnak állandó finanszírozás.
Mondd, fantasztikus? De talán érdemes emlékezni arra, hogy néhány évvel azelőtt, hogy a Wright testvérek felszálltak a repülőgépükre, a kiemelkedő angol fizikus, William Thomson azt mondta, hogy a levegőnél nehezebb sem tud repülni. És 60 évvel később a Föld első űrhajósa elmosolyodott és azt mondta: "Menjünk!.."
Adilet URAIMOV