Päikesesüsteem pole ulmekirjanike jaoks pikka aega erilist huvi pakkunud. Kuid üllataval kombel ei põhjusta mõnede teadlaste jaoks meie "kodu" planeedid palju inspiratsiooni, ehkki neid pole veel praktiliselt uuritud.
Olles vaevu aken kosmosesse lõiganud, on inimkond räsitud tundmatutele vahemaadele ja mitte ainult unenägudes, nagu enne.
Ka Sergei Korolyov lubas, et varsti lendavad kosmosesse "ametiühingu piletil", kuid see lause on juba pool sajandit vana ja kosmose odüsseia on endiselt eliidi palju - liiga kallis rõõm. Kuid kaks aastat tagasi käivitas HACA ambitsioonika projekti 100 Year Starship, mis hõlmab kosmoselendude teadusliku ja tehnilise aluse järkjärgulist ja mitmeaastast loomist.
See võrratu programm peaks meelitama teadlasi, insenere ja entusiaste kogu maailmast. Kui kõike kroonib edu, suudab inimkond 100 aasta pärast ehitada tähtedevahelise laeva ja me liigume Päikesesüsteemis ringi nagu trammidel.
Millised probleemid tuleb lahendada, et tähelendamine saaks reaalsuseks?
Aeg ja kiirus on suhtelised
Reklaamvideo:
Automaatsõidukite astronautika tundub mõnele teadlasele, et see on veidralt peaaegu lahendatud probleem. Ja seda hoolimata asjaolust, et praeguse tigu kiirusega (umbes 17 km / s) ja muude primitiivsete (selliste tundmatute teede jaoks) varustusega tähtede juurde pole absoluutselt mõtet masinaid käivitada.
Nüüd on ameerika kosmoselaevad Pioneer-10 ja Voyager-1 Päikesesüsteemist lahkunud ning nendega pole enam mingit seost. Pioneer 10 suundub tähe Aldebarani poole. Kui temaga midagi ei juhtu, jõuab ta selle tähe lähedusse … 2 miljoni aasta pärast. Samamoodi indekseerivad teised seadmed kogu Universumi laiustes.
Seega, sõltumata sellest, kas laev on asustatud või mitte, on tähtede lendamiseks vaja suurt kiirust, valguse kiiruse lähedal. See aitab aga lahendada ainult kõige lähemate tähtede juurde lendamise probleemi.
"Isegi kui meil õnnestuks ehitada tähelaev, mis suudaks lennata valguse kiirusele lähedasel kiirusel," kirjutas K. Feoktistov, "arvestatakse ainuüksi meie galaktikas reisimise aega aastatuhandete ja kümnete aastatuhandetega, kuna selle läbimõõt on umbes 100 000 kerget aastat vana. Kuid selle aja jooksul läheb Maa peal palju rohkem."
Relatiivsusteooria kohaselt on kahes süsteemis, mis liiguvad üksteise suhtes, aja kulg erinev. Kuna suurtel vahemaadel on laeval aega valguse kiirusele väga lähedase kiiruse arendamiseks, on ajaline erinevus Maal ja laeval eriti suur.
Eeldatakse, et tähtedevaheliste lendude esimene sihtmärk on Alpha Centauri (kolme tärni süsteem) - meile kõige lähemal. Valguse kiirusega saab sinna lennata 4,5 aasta pärast, Maal kulub sel ajal kümme aastat. Kuid mida suurem on vahemaa, seda suurem on ajaline erinevus.
Mäletate Ivan Efremovi kuulsat "Andromeda udukogu"? Seal mõõdetakse lend aastatega ja maiseks. Ilus muinasjutt, te ei ütle midagi. See ihaldatud udukogu (täpsemalt Andromeda galaktika) asub aga meist 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel.
Mõnede arvutuste kohaselt võtab astronautide teekond (tähelaeva tundide järgi) rohkem kui 60 aastat, kuid Maa peal möödub terve ajajärk. Kuidas kohtuvad nende kauged järeltulijad kosmosega "Neadertallased"? Ja kas Maa on üldse elus? See tähendab, et tagastamine on põhimõtteliselt mõttetu. Kuid nagu lend ise: peame meeles pidama, et näeme Andromeeda udukogugalaktikat sellisena, nagu see oli 2,5 miljonit aastat tagasi - seni, kuni selle valgus meile kohale jõuab. Mis mõte on lennata tundmatu sihtmärgi juurde, mida pole võib-olla pikka aega eksisteerinud, vähemalt endisel kujul ja vanas kohas?
See tähendab, et isegi valguse kiirusega lende õigustatakse ainult suhteliselt lähedaste tähtedega. Valguskiirusel lendavad sõidukid elavad siiski endiselt ainult teoorias, mis sarnaneb siiski ulmele, kuid siiski teaduslikule.
PLAANI SUURUSLAEV
Loomulikult tulid teadlased esiteks välja idee kasutada laeva mootoris kõige tõhusamat termotuumareaktsiooni - nagu juba osaliselt osatud (sõjalistel eesmärkidel). Mõlemas suunas valgusele lähedase kiirusega liikumiseks, isegi ideaalse süsteemi korral, on algmassi ja lõppmassi suhe vähemalt 10 kuni kolmekümnenda võimsuse suhe. See tähendab, et kosmoselaev saab olema nagu tohutu kompositsioon, mille kütus on väikese planeedi suurus. Sellist kolossi on Maast kosmosesse võimatu viia. Ja orbiidil kokkupanemiseks - ka mitte ilma põhjuseta ei aruta teadlased seda võimalust.
Aine hävitamise põhimõtet kasutava footonmootori idee on väga populaarne.
Hävitamine on osakeste ja antiosakeste muundamine nende kokkupõrkel teisteks osakesteks, mis erinevad algsest. Parim uuritud on elektroni ja positroni hävitamine, mis tekitab footoneid, mille energia liigutab kosmoselaeva. Ameerika füüsikute Ronan Keane ja Wei-ming Zhangi arvutused näitavad, et tänapäevaseid tehnoloogiaid saab kasutada hävitusmootori loomiseks, mis suudab kosmoselaeva kiirendada 70% -ni valguse kiirusest.
Siiski algavad edasised probleemid. Kahjuks pole antimaterjali kasutamine raketikütina lihtne. Hävitamise ajal tekivad võimsa gammakiirguse purunemised, mis saavad astronautidele surma. Lisaks on positronkütuse kokkupuude laevaga saatuslik plahvatus. Ja lõpuks pole veel piisavalt tehnoloogiaid piisava koguse antimaterjali saamiseks ja selle pikaajaliseks säilitamiseks: näiteks anti vesinikuaatom “elab” nüüd vähem kui 20 minutit ja milligrammi positronite tootmine maksab 25 miljonit dollarit.
Kuid oletame, et aja jooksul saab need probleemid lahendada. Küll aga läheb vaja veel palju kütust ning footoni tähelaeva algmass on võrreldav Kuu massiga (Konstantin Feoktistovi sõnul).
Murra saal
Tänapäeval kõige populaarsemaks ja realistlikumaks tähelaevaks peetakse päikesepurjelaeva, mille idee kuulub Nõukogude teadlasele Friedrich Zanderile.
Päikesepurk (kerge, footon) on seade, mis kasutab päikesevalguse rõhku või laseri peeglipinnal kosmoselaeva tõukamiseks.
1985. aastal pakkus ameerika füüsik Robert Forward välja tähtedevahelise sondi kavandi, mida kiirendaks mikrolainekiirguse energia. Projekt nägi ette, et sond jõuab lähimate tähtedeni 21 aasta pärast.
XXXVI rahvusvahelisel astronoomiakongressil pakuti välja laseri tähelaeva projekt, mille liikumist tagavad Merkuuri ümber orbiidil asuvate optiliste vahemike laserite energia. Selle kujunduse tähelaeva teekond epsilon Eridani (10,8 valgusaastat) ja tagasi kulub arvutuste kohaselt 51 aastat.
„On ebatõenäoline, et meie päikesesüsteemi rännakutest saadud andmete põhjal suudame teha märkimisväärset edu selle maailma mõistmisel, milles me elame. Mõistagi pöördub mõte tähtede poole. Lõppude lõpuks mõisteti ju varem, et Maa lähedal toimuvad lennud, lennud meie päikesesüsteemi teistele planeetidele pole lõppeesmärk. Tähtede juurde sillutamine tundus olevat peamine ülesanne."
Need sõnad ei kuulu ulmekirjanikule, vaid kosmoselaevade kujundajale ja kosmonautile Konstantin Feoktistovile. Teadlase sõnul ei leia Päikesesüsteemist midagi eriti uut. Ja seda hoolimata asjaolust, et inimene on seni jõudnud vaid kuule …
Kuid väljaspool Päikesesüsteemi läheneb päikesevalguse rõhk nullile. Seetõttu on olemas projekti päikese purjelaeva hajutamiseks koos laserpaigaldistega mõnest asteroidist.
Kõik see on endiselt teooria, kuid esimesed sammud on juba astutud.
1993. aastal viidi projekti Znamya-2 raames Vene laevale Progress M-15 esmakordselt kasutusele 20-meetrine päikesepurje. Kui Progress dokis Mir-jaamaga, paigaldas selle meeskond Progressi pardale helkuri juhtseadme. Selle tulemusel lõi helkur 5 km laiuse ereda täpi, mis möödus Euroopast Venemaale kiirusega 8 km / s. Valguspunkti heledus oli umbes sama, mis täiskuul.
Niisiis, päikesepurjelaeva eeliseks on kütuse puudumine pardal, puudusteks on purjestruktuuri haavatavus: tegelikult on see raami kohale venitatud õhuke kile. Kus on garantii, et purje ei saa kosmiliste osakeste kaudu auke?
Purjetamisvõimalus võib olla sobiv robotproovide, jaamade ja kaubalaevade käivitamiseks, kuid ei sobi mehitatud tagasisõiduks. On ka teisi kosmoselaevade projekte, kuid need sarnanevad ühel või teisel viisil ülaltoodud projektidega (samade suurte probleemidega).
ÜLESANDED INSTELLELLARUUMIS
Näib, et universumis ootab rändureid palju üllatusi. Näiteks ameerikalik kosmoselaev Pioneer-10, vaevalt päikesesüsteemist välja kallutades, hakkas tundma tundmatu päritoluga jõudu, põhjustades nõrka aeglustust. Inertsi või isegi aja veel tundmatute mõjude kohta on tehtud palju oletusi. Sellel nähtusel pole endiselt ühemõttelist seletust, kaalutakse mitmesuguseid hüpoteese: alates lihtsatest tehnilistest (näiteks aparaadis oleva gaasilekke reageeriv jõud) kuni uute füüsikaliste seaduste kehtestamiseni.
Teine seade Voyadger-1 salvestas Päikesesüsteemi piiril tugeva magnetväljaga ala. Selles sunnib tähtedevahelisest kosmosest laetud osakeste rõhk Päikese loodud välja tihedamaks muutuma. Seade registreerus ka:
suure energiasisaldusega elektronide arvu suurenemine (umbes 100 korda), mis tungivad tähtedevahelisest ruumist päikesesüsteemi;
galaktiliste kosmiliste kiirte taseme järsk tõus - tähtedevahelise päritoluga kõrge energiaga laetud osakesed.
Ja see on vaid tilk ookeanis! See, mida tänapäeval tähtedevahelise ookeani kohta teatakse, on siiski piisav, et seada kahtluse alla Universumi avarustes surfamise võimalus.
Tähtede vaheline ruum pole tühi. Kõikjal on gaasi, tolmu ja osakeste jääke. Kui proovite liikuda valguse kiirusele lähedasel kiirusel, on iga laevaga kokku põrkav aatom justkui osake suure energiaga kosmilistest kiirtest. Kõva kiirguse tase sellise pommitamise ajal tõuseb lubamatult isegi lähimate tähtede poole lennates.
Ja osakeste mehaaniline mõju sellisel kiirusel on nagu plahvatusohtlikud kuulid. Mõnede arvutuste kohaselt lastakse tähelaeva kilbi igal sentimeetril pidevalt 12 voolu minutis. On selge, et ükski ekraan ei talu sellist lööki mitmeaastase lennu ajal. Või peab sellel olema lubamatu paksus (kümneid ja sadu meetrit) ja mass (sadu tuhandeid tonne).
Tegelikult koosneb tähelaev peamiselt sellest ekraanist ja kütusest, mis nõuab mitu miljonit tonni. Selliste asjaolude tõttu on sellise kiirusega lennud võimatud, seda enam, et teel võite sattuda mitte ainult tolmu, vaid ka midagi suuremat või sattuda tundmatu gravitatsioonivälja lõksu. Ja siis on surm jälle vältimatu. Seega, kui kosmoselaeva on võimalik kiirendada subluminaalse kiiruseni, siis see ei saavuta lõplikku eesmärki - see kohtub oma teel liiga palju takistusi. Seetõttu saab tähtedevahelisi lende läbi viia ainult oluliselt madalama kiirusega. Kuid siis muudab ajafaktor need lennud mõttetuks.
Selgub, et materjalikehade galaktiliste vahemaade transportimise probleemi valguse kiirusele lähedase kiirusega on võimatu lahendada. Pole mõtet läbi ruumi ja aja puruneda mehaanilise struktuuriga.
MOLE HOLE
Teadlased, püüdes möödapääsmatust ajast üle saada, on leiutanud, kuidas ruumis (ja ajas) auke sisse lüüa ja seda korda teha. Nad leiutasid mitmesuguseid hüperruumi hüppeid ühest ruumi punktist teise, möödudes vahepealsetest aladest. Nüüd on teadlased liitunud ulmekirjanikega.
Füüsikud hakkasid universumis otsima mateeria ekstreemseid seisundeid ja eksootilisi lünki, kus saate liikuda superluminaalsel kiirusel, vastupidiselt Einsteini relatiivsusteooriale.
Nii sündiski ussiaugu idee. See auk ühendab Universumi kaks osa nagu lõigatud läbi tunneli, mis ühendab kahte linna, mida eraldab kõrge mägi. Kahjuks on ussiaugud võimalikud ainult absoluutses vaakumis. Meie universumis on need urud äärmiselt ebastabiilsed: enne kosmoselaeva sinna jõudmist võivad nad lihtsalt kokku kukkuda.
Hollandi Hendrik Casimiri avastatud efekti saab aga kasutada stabiilsete ussiaukude loomiseks. See seisneb laadimata kehade vastastikuses meelitamises vaakumis kvantvõnkumiste mõjul. Selgub, et vaakum ei ole täiesti tühi, selle all kannatavad kõikumised gravitatsiooniväljas, mille käigus osakesed ja mikroskoopilised ussiaugud ilmnevad spontaanselt ja kaovad.
Jääb vaid leida üks auk ja see venitada, asetades selle kahe ülijuhtivusega kuuli vahele. Ussiaugu üks suu jääb Maa peale, teine kosmoselaev liigub peaaegu valgusekiirusel tähe juurde - lõppobjektini. See tähendab, et kosmoselaev läbistab justkui tunneli. Kui tähelaev on sihtkohta jõudnud, avaneb ussiauk tõeliseks välkkiireks tähtedevaheliseks liikumiseks, mille kestus arvutatakse minutites.
KÕRVAMUEL
Ussiaukude teooria jaoks on mulli kumerus. 1994. aastal tegi Mehhiko füüsik Miguel Alcubierre Einsteini võrrandite järgi arvutusi ja leidis ruumilise pidevuse lainedeformatsiooni teoreetilise võimaluse. Sel juhul kahaneb ruum kosmoselaeva ees ja laieneb samal ajal selle taga. Kosmoselaev paigutatakse justkui kumerkuplisse, mis on võimeline liikuma piiramatu kiirusega. Idee geenius on see, et kosmoselaev toetub kumerusmullele ja relatiivsuse seadusi ei rikuta. Sel juhul liigub kumerusmull ise, moonutades lokaalselt ruumi-aega.
Vaatamata võimatusele liikuda kiiremini kui valgus, ei takista miski kosmoses liikumist ega kosmose-aegse deformatsiooni levikut valgusest kiiremini, mis arvatakse juhtunud vahetult pärast Suurt Pauku universumi kujunemise ajal.
Kõik need ideed ei mahu veel tänapäevase teaduse raamidesse, kuid 2012. aastal teatasid NASA esindajad dr Alcubierre'i teooria eksperimentaalse testi ettevalmistamisest. Kes teab, võib-olla saab Einsteini relatiivsusteooriast kunagi osa uuest globaalsest teooriast. Lõppude lõpuks on tunnetusprotsess lõputu. See tähendab, et ühel päeval õnnestub meil okkad tähtede poole murda.
Irina GROMOVA
