Когда человек полетит к далёким галактикам?

Современные фантасты уже давно не интересуются Солнечной системой. Поразительно, но и отдельных представителей учёного мира близлежащие от Земли планеты не слишком-то вдохновляют на исследовательские работы. И это при том, что даже данные небесные тела на сегодня крайне мало изучены.

Человечество только в самом начале пути освоения космоса, а уже стремится к освоению неведомых далей.
Помнится, ещё Сергеем Королёвым было озвучено предположение о скорой возможности полётов в космос «по профсоюзным путевкам». Это было сказано более полувека назад, и сегодня можно подтвердить, что хотя и не по путевке, а за собственные наличные отдельные желающие все же могут отправиться в космическую одиссею. Правда, для них это влетает в копеечку (вернее, в центик).
Тем не менее пару лет назад НАСА был запущен масштабный проект поэтапного и многолетнего создания научного и технического фундамента для космических полётов, названный 100 Year Starship.
Программой, не имеющей аналогов, ставятся задачи по привлечению специалистов и энтузиастов со всего мира. В случае успешной реализации проекта, утверждают его разработчики, через какую-нибудь сотню лет земляне будут способны построить межзвёздный корабль, а перемещения по Солнечной системе станут такими же доступными, как в метрополитене.
Рассмотрим основные проблемы, препятствующие осуществлёнию реальных, а не фантастических звёздных полётов.

Преодолеть скорость света

Полёт к звёздамНесмотря на то что даже ближайшая к нам Солнечная система учёными пока ещё как следует не изучена, веру в скорую возможность осуществлёния межзвёздных путешествий год от года демонстрируют все больше исследователей космоса. Подобная уверенность, нужно отметить, пока не подкрепляется никакими практическими доводами и расчётами: сегодня существующие космические аппараты могут достигать лишь черепашьей по космическим меркам скорости — около 17 км/с; то оснащение, которое сегодня может предложить современная наука и техника для путешествий «через тернии к звёздам», попросту примитивно.
На сегодня за пределы Солнечной системы удалось улететь американским космическим аппаратам «Пионер-10» и «Вояджер-1», связь с обоими прекратилась. Аппарат «Пионер-10» приближается к звезде Альдебаран. При исключении форс-мажорных обстоятельств этот объект подойдёт к окрестностям этого светила… через 2 миллиона лет. С такими же скоростями бороздят просторы Вселенной и остальные аппараты.
Словом, ясно, что в независимости от того, пилотируемый космический корабль или нет, для того чтобы лететь на дальние расстояния, ему необходима скорость, приближенная к скорости света. Но и в этом случае данный скоростной режим сможет обеспечить перелёт лишь к звёздам, расположенным к нашей Солнечной системе ближе всего.
Лётчик-космонавт, кандидат технических наук К.П. Феоктистов писал: «Даже если бы мы умудрились построить звёздный корабль, который сможет летать со скоростью, близкой к скорости света, время путешествий только по нашей Галактике будет исчисляться тысячелетиями и десятками тысячелетий, так как диаметр её составляет около 10000 световых лет. Но на Земле-то за это время пройдёт намного больше».
Как гласит теория относительности, ход времени в двух движущихся одна относительно другой системах различается. Поэтому, если корабль движется на большие расстояния, он успевает развить скорость, приближающуюся к скорости света, и в данном случае разница во времени на Земле и на корабле станет весьма ощутимой.
Учёные предполагают, что первая цель подобных путешествий — наиболее приближенная к нашему Солнцу звёздная система Альфа Центавра. Если лететь со скоростью света, до неё можно добраться за 4,5 года. На Земле за время полёта, если верить подсчётам исследователей, должно пройти около десяти лет. Однако следует учитывать, что разница во времени прямо пропорциональна межзвёздному расстоянию.
В романе советского фантаста Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» полёт измеряли земными годами. С научно-технической точки зрения — сплошной наив: галактика Андромеды удалена от нас на расстояние 2,5 миллиона световых лет. Правда, писатель в произведении рассматривал главным образом социально-философские проблемы будущего.
По всему выходит, и межзвёздные перелёты со скоростью света имеют смысл лишь до сравнительно близких к нам звёзд. Но таких космических аппаратов пока ещё не изобрели, они — плод научной фантастики.

Где взять антивещество?

При разработке двигателя межпланетного корабля учёные пробовали взять на вооружение термоядерную реакцию, тем более что она к тому времени уже была отчасти освоена в оборонной промышленности. Но при расчётах оказалось, что в данном случае звездолёт станет похож на громадный эшелон с топливом размером с небольшую планету. Ни запустить с Земли этакий агрегат в космос, ни собрать его на орбите невозможно.
Сейчас очень активно обсуждается идея, связанная с фотонным двигателем, использующим принцип аннигиляции материи, — когда частицы и античастицы при их столкновении превращаются в какие-либо иные частицы, отличающиеся от исходных. Лучше всего изучили аннигиляцию электрона и позитрона, которая порождает фотоны. Предполагается, что их энергия и станет двигать звездолёты. Согласно расчётам, сделанным американскими физиками Ронаном Кином и Веймин Чжаном, если взять за основу современные технологии, то можно создать аннигиляционный двигатель, способный разогнать звездолёт до 70% от скорости света.
Вот только когда дело доходит до практики, начинают возникать проблемы. В реальности применить антивещество в качестве ракетного топлива весьма непросто. При аннигиляции случаются вспышки мощного гамма-излучения, а оно губительно для космонавтов. Помимо всего прочего, при контакте позитронного топлива с кораблём существует реальная возможность фатального взрыва. Вдобавок, пока не изобрели технологии, благодаря которым появилась бы возможность получать нужное количество антивещества, а также хранить его долгое время: к примеру, атом антиводорода существует менее 20 минут, тогда как чтобы произвести миллиграмм позитронов, нужно затратить 25 миллионов долларов.
Допустим, с течением времени эти проблемы разрешатся. Но всё равно, по мнению Константина Феоктистова, для межзвёздного полёта потребуются колоссальные объёмы топлива, и весить такой фотонный звездолёт при старте должен почти так же, как Луна.

На всех парусах

Советский ученый Фридрих Цандер, один из пионеров ракетной техники, когда-то, разрабатывая варианты космических полётов, выдвинул идею солнечного парусника.
Именно она сегодня наиболее популярна и реалистична, полагают специалисты.
Солнечным (световым, фотонным) парусом является устройство, которое давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность использует, чтобы привести в движение космический аппарат. В середине 80-х годов прошлого века американский физик Роберт Форвард предложил конструкцию межзвёздного зонда. Зонд разгонялся при помощи энергии микроволнового излучения. По проекту, этот зонд должен был долететь до ближайших звёзд за 21 год.
Стремление преодолеть границы Солнечной системы обусловлено ещё и тем, что многие учёные склонны считать подобные вылазки единственной возможностью познать Вселенную и наше место в ней. Такого мнения придерживался и конструктор космических кораблей космонавт Константин Феоктистов, написавший в своей книге «Траектория жизни»: «Маловероятно, что по данным, полученным в путешествиях по нашей Солнечной системе, мы сможем существенно продвинуться вперёд в понимании мира, в котором мы живём. Естественно, мысль обращается к звёздам. Ведь раньше подразумевалось, что полёты около Земли, полёты к другим планетам нашей Солнечной системы не являются конечной целью. Проложить дорогу к звёздам представлялось главной задачей».
Как считал Константин Петрович, вряд ли в Солнечной системе можно обнаружить что-либо новое и сенсационное. Смелое утверждение, если учесть, что человеку пока удалось долететь лишь до Луны. Да и то реальность высадки американских астронавтов на спутник Земли до сих пор вызывает жаркие споры.
Уже предпринимаются попытки претворить идеи с применением фотонного паруса в жизнь. Российский корабль «Прогресс М-15» был первым космическим летательным объектом, на котором в 1993 году в ходе реализации проекта «Знамя-2» впервые развернули солнечный парус шириной 20 метров. Когда стыковались «Прогресс» и станция «Мир», её космонавты на борту «Прогресса» установили устройство по развёртыванию отражателя. Отражателем было создано ярчайшее пятно пятикилометровой ширины, прошедшее в Россию через Европу на скорости 8 км/с. Светило пятно столь же ярко, как полная Луна.
Можно сказать, что единственное преимущество солнечного парусника заключается в отсутствии на его борту топлива. Зато недостатков — хоть отбавляй: уязвимая конструкция паруса, представляющего собой, если разобраться, всего лишь тонкую фольгу, натянутую на каркас, никаких гарантий безопасного полёта — в любой момент устройство может получить пробоины, проделанные космическими частицами. Солнечный парус подошёл бы для запуска автоматического зонда, станции и грузового корабля, но не годится для пилотируемого звездолёта, планирующего возвратиться обратно на Землю.
Проектов звездолётов много, но по своему устройству они всё равно схожи с вышеупомянутыми и также имеют огромное количество проблем, которые серьёзно препятствуют воплощению задумок их разработчиков в нечто материальное.

Ловушки межзвёздного пространства

Конечно же, путешественники во Вселенной столкнутся с множеством неожиданностей. Например, как только американский аппарат «Пионер-10» оказался за пределами Солнечной системы, он тотчас же испытал на себе некое внешнее воздействие непонятной природы, вызывающее едва заметное торможение летательного объекта.
Долго спорили, что бы это могло быть. Предполагалось даже проявление эффектов инерции или времени, хотя они пока ещё для человека остаются с научной точки зрения необъяснимыми. Тем не менее дать однозначную оценку этому феномену специалисты и сегодня не в состоянии — они вязнут в самых различных гипотезах. Простые, технические версии объясняют феномен, к примеру, проявлением реактивной силы вследствие утечки в аппарате газа, а в более глобальных предположениях учёный люд склоняется даже к тому, что невиданное доселе явление должно побудить учёный мир ввести новые законы физики.
У другого аппарата, «Вояджера-1», тоже нехилое достижение: им на границе Солнечной системы зафиксирована среда, имеющая сильное магнитное поле. А ещё — увеличение количества высокоэнергетических электронов, проникающих в Солнечную систему извне, повышение уровня галактических космических лучей…
К сожалению, чем больше мы узнаем о межзвёздных полётах и о Вселенной вообще, тем меньше остаётся шансов на то, что человечество при сегодняшнем уровне развития науки и техники в ближайшем будущем осуществит пилотируемый полёт за пределы Солнечной системы.
Межзвёздное пространство заполнено остатками газа, пыли, различными частицами. Если летательный аппарат пытается двигаться со скоростью, приближающейся к скорости света, то любой сталкивающийся со звездолётом предмет, пусть даже микроскопический, уподобляется частице космических лучей заряженной большой энергией. Подобная бомбардировка, безусловно, повышает уровень жёсткой радиации. Даже если конечная точка полёта — ближайшая к Солнечной системе звезда.
К тому же бомбардировка обшивки корабля такими частицами — это всё равно что обстрел разрывными пулями. Кто-то из специалистов рассчитал: на каждый сантиметр защитного экрана летательного аппарата придётся 12 попаданий за 6о секунд. Какая защита сможет выдержать столь яростные атаки, к тому же если лететь придётся не один год?! Разве что борта звездолёта должны быть толщиной в сотни метров и, соответственно, весить не одну сотню тысяч тонн. Но это, разумеется, уже из области фантастики.
В общем, если свести воедино все современные технологические разработки, касающиеся межзвёздных полётов, и препятствия, с которыми звездолету предстоит непременно встретиться за пределами Солнечной системы, то надежды на посещёние далёких Галактик начинают таять, словно призрачные видения.

Растянуть «кротовую нору»

Раз такое дело, то давайте хотя бы пофантазируем — где как не в своих мечтах человек становится всесильным и преодолевающим любые преграды? Писатели-фантасты, стремясь обуздать неумолимое время, придумали способ «прогрызания дырок» в пространстве-времени и «сворачивания» его. Выдумали, что при помощи разнообразных гиперпространственных скачков в пространстве можно перемещаться. И если прежде об этом судачили в своих романах и повестях специализирующиеся на сочинении фантастики литераторы, то сегодня так мыслят уже и учёные.
Современные физики спят и видят: как бы изобрести способ покорения Вселенной, обойдя монументальную теорию относительности Альберта Эйнштейна, связывающую мечтателей 21-го века своим консервативным практицизмом по рукам и ногам.
В стремлении освободиться от наследия великого физика его коллеги переключились на обсуждение идеи кротовой норы. Предполагается, что это образование — нечто вроде прорубленного тоннеля, соединяющего два населённых пункта, разделяемые высокой горой. Кротовая нора соединяет две части Вселенной. Считается, что кротовые норы жизнеспособны лишь при наличии абсолютного вакуума. Учёные сильно сомневаются в устойчивости этих смычек — некоторые физики прогнозируют возможный коллапс норы ещё перед попаданием в неё космического корабля.
Голландец Хендрик Казимир открыл эффект, который, как полагают специалисты, можно применить при создании стабильных кротовых нор. Нужно только добиться взаимного притяжения проводящих незаряженных тел, находящихся под действием квантовых колебаний в вакууме. Представьте себе, вакуум — это вовсе не абсолютная пустота — в нём колеблется гравитационное поле, где, в свою очередь, происходят спонтанные процессы по возникновению и исчезновению частиц и микроскопических кротовых нор.
Дело, что называется, за малым — выяснить месторасположение одной из этих треклятых нор и растянуть её. Чтобы это проделать, нужно поместить кротовую нору между двумя сверхпроводящими шарами. У располовиненного образования одно из устьев остаётся на Земле. Второе звездолёт со скоростью, приближенной к световой, должен переместить к «конечной остановке» полёта. Получается, летательный аппарат будто бы пробивает тоннель.
Учёные верят, что первый звездолёт, прилетев таким образом в заданный пункт Вселенной, откроет кротовую нору для настоящих, реальных мгновенных межзвёздных вояжей продолжительностью в считаные минуты.

Корабль в пузыре искривления

Ещё одна «фишка», с которой, как и с кротовыми норами, учёные связывают большие надежды на освоение межзвёздного пространства, — так называемый пузырь искривления. В начале 90-х годов прошлого века мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре, выполнившим определённые расчёты, была найдена теоретическая возможность волновой деформации пространственного континуума. Предполагается, что в результате этого процесса будет происходить сжатие пространства перед звездолётом и, одномоментно, — его расширение позади аппарата. Таким образом, летящий объект находится в некоем пузыре искривления, способном перемещаться с фантастической скоростью.
Идею Алькубьерре считают гениальной, потому как в данном случае звездолёт, словно плод в животе беременной, находится в пузыре искривления, и факт совершения подобного космического полёта подтверждает нерушимость законов теории относительности: передвигается непосредственно сам пузырь искривления, который при этом локально искажает пространство-время.
…Современная наука все вышеперечисленные эти идеи пока воспринимает именно как гипотезы и версии. Для того чтобы подтвердить или опровергнуть их практическую ценность, требуется слишком много времени и средств. Но вот представителей НАСА, в 2012 году заявивших о готовности экспериментальным образом проверить теорию доктора Алькубьерре, она, видимо, чем-то заинтересовала.
Пока очевидно одно: в обозримом будущем человечество сможет осуществлять межзвёздные перелёты лишь в планах и мечтах — для их реализации на практике мы пока ещё не готовы.

Запись опубликована в рубрике Космос, Наука, Техника с метками , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

5 комментариев: Когда человек полетит к далёким галактикам?

  1. Олег Потапкин говорит:

    Разумеется, человечество развивается и грезит о полете за пределы хотя бы Солнечной системы. Однако для этого надо вкладывать силы и средства в развитие космической сферы, а пока что люди предпочитают воевать друг с другом, вкладывать деньги непонятно во что. Полагаю, что в течение ближайших 500 лет дальше Марса мы не улетим. Очень хочется выйти за пределы Солнечной системы, но это будет возможно лишь если люди не истребят сами себя.

  2. Валентин говорит:

    Уважаемый, Берримор! Хотелось бы узнать вашу точку зрения по вопросу накопления антивещества. Как известно, антивещество может находиться в двух состояниях. К примеру, мы можем накопить кучу частиц — антипротонов или позитронов в вакууме, в мощных электрических полях-ловушках, а можем получить из них и полноценное антивещество в виде антиводорода или чего-то ещё. Во втором варианте не вижу вообще никакого смысла, ведь оно электрически нейтрально, поэтому его накопление выглядит весьма проблематичным делом и его попросту не где хранить. В Германии к накоплению антивещества приступили ещё в прошлом году, а может быть и раньше, с намерением измерения его веса. Вообще-то это самое мощное оружие из всех известных человечеству. Так вот, мой вопрос состоит в том, какой смысл в конструировании антивещества из античастиц, если его хранить не в чем?

    • VPK говорит:

      Валентин, вы попробуйте не просто написать комментарий, обращаясь к Берримору, а нажать кнопку «ответить» в его комментарии. Тогда вполне вероятно, что ему на почту придёт письмо и он быстрее обратит внимание на ваш вопрос.

    • SHMM говорит:

      Уважаемый Валентин! Можно, я отвечу за Берримора, моего давнего интернет-приятеля:
      1. Необходимо принять парадигму изначально полевой, электромагнитной формы существования Материи во Вселенной (при отсутствии первичных ЭЧ и фотонов).
      2. Природа регулярно и недвусмысленно демонстрирует землянам (учёным в том числе) образец энергоёмкой и долгоживущей в атмосфере структуры — Шаровую Молнию(ШМ).
      3. Мои исследования долгоживущей устойчивости этого удивительного феномена показали: только постулирование электромагнитной структуры ядра ШМ может «примирить» все её, казалось бы, противоречивые свойства и поведение.
      4. Подробности моего видения проблемы, если захотите, узнаете по моим статьям о ШМ на этом сайте.
      5. Идея об электромагнитной природе ядра ШМ и звёзд оказалась, на мой взгляд, весьма «работоспособной», что позволило мне указать место и форму существования Антиматерии в полевой форме…

  3. Берримор говорит:

    Пока очевидно одно: в обозримом будущем человечество сможет осуществлять межзвёздные перелёты лишь в планах и мечтах — для их реализации на практике мы пока ещё не готовы.

    Вывод: всеми силами сохранить разумную жизнь на Земле ещё хотя бы двести-триста лет, чтобы дожить до развития соответствующих технологий!

Добавить комментарий

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

*

code

*