Korjaus 

Tähtienvälinen matka on paljon todellisempaa kuin luuletkaan. Kysymys tiedemiehelle: mikä estää tähtienväliset lennot? Moottorit tähtienväliseen matkaan


Pelkästään galaksissamme tähtijärjestelmien väliset etäisyydet ovat käsittämättömän suuria. Jos ulkoavaruudesta tulleet muukalaiset todella vierailevat Maassa, heidän teknisen kehityksensä tason pitäisi olla sata kertaa korkeampi kuin nykyinen tasomme maan päällä.

Useiden valovuosien päässä

Tähtitieteilijät esittelivät "valovuoden" käsitteen tähtien välisten etäisyyksien osoittamiseksi. Valon nopeus on maailmankaikkeuden nopein: 300 000 km/s!

Galaksimme leveys on 100 000 valovuotta. Sellaisen valtavan matkan kattamiseksi muiden planeettojen muukalaisten on rakennettava avaruusalus, jonka nopeus on yhtä suuri tai jopa suurempi kuin valon nopeus.

Tutkijat uskovat, että aineellinen esine ei voi liikkua valonnopeutta nopeammin. Aiemmin he kuitenkin uskoivat, että yliääninopeuden kehittäminen oli mahdotonta, mutta vuonna 1947 Bell X-1 -mallilentokone mursi äänivallin onnistuneesti.

Ehkä tulevaisuudessa, kun ihmiskunta on kerännyt enemmän tietoa maailmankaikkeuden fysikaalisista laeista, maan asukkaat pystyvät rakentamaan avaruusaluksen, joka liikkuu valonnopeudella ja vieläkin nopeammin.

Hienoja matkoja

Vaikka muukalaiset pystyisivät kulkemaan avaruuden halki valonnopeudella, tällainen matka kestäisi useita vuosia. Maan asukkaille, joiden elinajanodote on keskimäärin 80 vuotta, tämä olisi mahdotonta. Jokaisella eläimen lajilla on kuitenkin oma elinkaari. Esimerkiksi Kaliforniassa, USA:ssa, on harjasmäntyjä, jotka ovat jo 5000 vuotta vanhoja.

Kuka tietää kuinka monta vuotta muukalaiset elävät? Ehkä useita tuhansia? Silloin satoja vuosia kestävät tähtienväliset lennot ovat heille yleisiä.

Lyhyimmät polut

On todennäköistä, että muukalaiset löysivät oikoteitä ulkoavaruuden läpi - gravitaatioreikiä tai painovoiman muodostamia avaruuden vääristymiä. Tällaisista paikoista maailmankaikkeudessa voisi tulla eräänlaisia ​​siltoja - lyhimmät polut maailmankaikkeuden eri päissä sijaitsevien taivaankappaleiden välillä.

Taittoprosessin aikana korjattiin numerorekisterit ja kirjoitusvirheet kaavoissa. Esitetty luettavassa taulukkomuodossa.
Ivan Aleksandrovitš Korznikov
Tähtienvälisten lentojen realiteetit

Ihmiset ovat pitkään haaveilleet lentää ulkoavaruuden läpi muihin tähtiin, matkustaa muihin maailmoihin ja tavata epämaisen älykkyyttä. Tieteiskirjailijat kirjoittivat vuoria paperille yrittäen kuvitella, kuinka tämä tapahtuisi; he keksivät erilaisia ​​tekniikoita, jotka voisivat toteuttaa nämä unelmat. Mutta toistaiseksi nämä ovat vain fantasioita. Yritetään kuvitella, miltä tällainen lento voisi näyttää todellisuudessa.
Tähtien väliset etäisyydet ovat niin suuret, että valo tähdestä toiseen kulkee vuosia ja liikkuu erittäin suurella nopeudella Kanssa =299 793 458 neiti. Näiden etäisyyksien mittaamiseen tähtitieteilijät käyttävät erityistä yksikköä - valovuotta, joka on yhtä suuri kuin etäisyys, jonka valo kulkee. 1 vuosi: 1 St. vuosi = 9.46 10 15 metriä (tämä on noin 600 kertaa aurinkokunnan koko). Tähtitieteilijät ovat laskeneet sen pallon, jonka säde on 21.2 Auringon ympärillä on valovuosia 100 tähdet mukana 72 tähtijärjestelmät (kaksois-, kolmois- jne. läheisten tähtien järjestelmät). Tästä on helppo havaita, että keskimäärin tilaa on yhtä tähtijärjestelmää kohden 539 kuutiovalovuosia, ja tähtijärjestelmien välinen keskimääräinen etäisyys on noin 8.13 valovuodet. Todellinen etäisyys voi olla pienempi - esimerkiksi aurinkoa lähinnä olevaan tähteen, Proxima Centauriin 4.35 St. l, mutta joka tapauksessa tähtienvälinen lento sisältää vähintään useiden valovuosien matkan. Tämä tarkoittaa, että tähtialuksen nopeus ei saa olla pienempi kuin 0.1 c - silloin lento kestää useita vuosikymmeniä ja sen voi suorittaa yksi astronautien sukupolvi.
Näin ollen tähtialuksen nopeuden tulisi olla suurempi 30 000 km/s Maalliselle teknologialle tämä on edelleen saavuttamaton arvo - olemme tuskin hallitseneet tuhat kertaa pienemmät nopeudet. Mutta oletetaan, että kaikki tekniset ongelmat on ratkaistu ja avaruusaluksessamme on moottori (fotoni tai mikä tahansa muu), joka pystyy kiihdyttämään avaruusaluksen sellaisiin nopeuksiin. Emme ole kiinnostuneita sen rakenteen ja toiminnan yksityiskohdista, vain yksi seikka on meille tärkeä: nykyaikainen tiede tietää vain yhden tavan kiihdyttää ulkoavaruudessa - suihkuvoiman, joka perustuu liikemäärän säilymisen lain täyttymiseen. kehojen järjestelmästä. Ja tärkeintä tässä on, että tällaisella liikkeellä tähtialus (ja mikä tahansa muu kappale) liikkuu avaruudessa ja on fyysisesti vuorovaikutuksessa kaiken siinä olevan kanssa.
Tieteiskirjailijat ovat fantasioissaan keksineet erilaisia ​​"hyperavaruushyppyjä" ja "aliavaruuden siirtymiä" yhdestä avaruuden pisteestä toiseen ohittaen avaruuden välialueet, mutta tällä kaikella ei ole nykyajan tieteen ideoiden mukaan mitään mahdollisuuksia. toteutumisesta todellisuudessa. Nykyaikainen tiede on vakaasti vahvistanut, että luonnossa tietyt säilymislait täyttyvät: liikemäärän, energian, varauksen jne. säilymislaki. Ja "hyperavaruushyppyllä" käy ilmi, että tietyllä avaruuden alueella energia, liikemäärä ja fyysisen kehon lataukset yksinkertaisesti katoavat, eli näitä lakeja ei panna täytäntöön. Modernin tieteen näkökulmasta tämä tarkoittaa, että tällaista prosessia ei voida suorittaa. Ja pääasia on, että ei ole ollenkaan selvää, mikä se on, se on "hyperavaruus" tai "aliavaruus", jossa fyysinen keho lopettaa vuorovaikutuksen todellisessa tilassa olevien kappaleiden kanssa. Todellisessa maailmassa on vain se, mikä ilmenee vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa (itse asiassa avaruus on olemassa olevien kappaleiden suhde), ja tämä tarkoittaa, että tällainen keho itse asiassa lakkaa olemasta - kaikkine siitä aiheutuvista seurauksista. Joten kaikki nämä ovat hedelmättömiä fantasioita, joista ei voi keskustella vakavasti.
Oletetaan siis, että olemassa oleva suihkumoottori kiihdytti avaruusaluksen tarvitsemamme alivalon nopeuteen, ja tällä nopeudella se liikkuu ulkoavaruudessa tähdestä toiseen. Tiedemiehet ovat pitkään keskustelleet eräistä tällaisen lennon näkökohdista (, ), mutta he pohtivat pääasiassa tällaisen liikkeen erilaisia ​​relativistisia vaikutuksia kiinnittämättä huomiota muihin tähtienvälisen lennon merkittäviin näkökohtiin. Mutta todellisuus on, että ulkoavaruus ei ole absoluuttinen tyhjyys, se on fyysinen väliaine, jota kutsutaan yleisesti tähtienväliseksi väliaineeksi. Se sisältää atomeja, molekyylejä, pölyhiukkasia ja muita fyysisiä kappaleita. Ja avaruusaluksen on oltava fyysisesti vuorovaikutuksessa kaikkien näiden kappaleiden kanssa, mikä tulee ongelmaksi liikkuessaan sellaisilla nopeuksilla. Tarkastellaan tätä ongelmaa tarkemmin.
Tähtitieteilijät ovat havainneet kosmisen ympäristön radiosäteilyä ja valon kulkeutumista sen läpi havainneet, että ulkoavaruudessa on atomeja ja kaasumolekyylejä: nämä ovat pääasiassa vetyatomeja. N , vetymolekyylit H 2 (niitä on suunnilleen sama määrä kuin atomeja N ), heliumatomit Ei (ne sisään 6 kertaa vähemmän kuin atomit N ) ja muiden alkuaineiden atomit (useimmiten hiili C, happi NOIN ja typpeä N ), mikä on yhteensä noin 1 % kaikista atomeista. Jopa niin monimutkaiset molekyylit kuin CO2, CH4, HCN, H20, NH3, HCOOH ja muut, mutta pieniä määriä (niitä on miljardeja kertoja vähemmän kuin atomeja N ). Tähtienvälisen kaasun pitoisuus on hyvin pieni ja (kaukana kaasu- ja pölypilvistä) keskimääräinen 0,5-0,7 atomia per 1 cm 3.
On selvää, että kun tähtialus liikkuu sellaisessa ympäristössä, tämä tähtienvälinen kaasu vastustaa, hidastaen tähtialusta ja tuhoaen sen kuoret. Siksi ehdotettiin, että haitat muutetaan hyödyksi ja luodaan ramjet-moottori, joka keräämällä tähtienvälistä kaasua (ja se on päällä 94 % koostuu vedystä) ja sen tuhoaminen aluksella olevilla antiainevarannoilla saisi siten energiaa tähtialuksen liikkumiseen. Kirjoittajien projektin mukaan tähtialuksen edessä tulisi olla ionisoiva lähde (joka luo elektroni- tai fotonisäteen, joka ionisoi saapuvat atomit) ja magneettikela, joka fokusoi syntyneet protonit kohti tähtialuksen akselia, jossa ne ovat käytetään fotonisen suihkuvirran luomiseen.
Valitettavasti tarkemmin tarkasteltuna käy ilmi, että tämä hanke ei ole toteutettavissa. Ensinnäkin ionisoiva säde ei voi olla elektroni (kuten kirjoittajat väittävät) siitä yksinkertaisesta syystä, että elektroneja lähettävä tähtialus itse varautuu positiivisella varauksella ja ennemmin tai myöhemmin tämän varauksen synnyttämät kentät häiritsevät sen toimintaa. tähtialuksen järjestelmät. Jos käytät fotonisädettä, silloin (kuten elektronisuihkulla) asia laskee pieneen poikkileikkaukseen atomien fotoionisaatiota varten. Ongelmana on, että todennäköisyys, että atomi ionisoituu fotonilla, on hyvin pieni (joten ilma ei ionisoidu voimakkailla lasersäteillä). Se ilmaistaan ​​kvantitatiivisesti ionisaation poikkileikkauksella, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin ionisoitujen atomien lukumäärän suhde fotonivuon tiheyteen (kohtaan tulevien fotonien määrä per 1 cm 2 sekunnissa). Vetyatomien fotoionisaatio alkaa fotonienergiasta 13.6 elektronvoltti = 2.18·10 -18 J (aallonpituus 91.2 nm), ja tällä energialla fotoionisaation poikkileikkaus on suurin ja yhtä suuri kuin 6,3·10 -18 cm2 (s. 410). Tämä tarkoittaa, että yhden vetyatomin ionisointi vaatii keskimäärin 1,6 10 17 fotoneja per cm 2 sekunnissa. Siksi tällaisen ionisoivan säteen tehon on oltava jättimäinen: jos tähtialus liikkuu nopeudella v sitten varten 1 sekunnin ajan 1 cm 2 sen pinnasta lentää rv törmäävät atomit, missä r - atomien pitoisuus, joka meidän tapauksessamme lähes valon liikkeessä on suuruusluokkaa rv=0,7 · 3 · 10 10 = 2 · 10 10 atomia sekunnissa 1 cm 2. Tämä tarkoittaa, että ionisoivien fotonien vuo ei saa olla pienempi n= 2 · 10 10 / 6,3 · 10 -18 = 3 · 10 27 1/cm 2 s. Tällaisen fotonivirran kuljettama energia on yhtä suuri kuin e=2,18·10 -18 ·3·10 27 =6,5·10 9 J/cm2 s.
Lisäksi avaruusalukseen lentää vetyatomien lisäksi sama määrä molekyylejä H 2 , ja niiden ionisaatio tapahtuu fotonienergialla 15.4 eV (aallonpituus 80.4 nm). Tämä vaatii virtaustehon noin kaksinkertaistamista, ja kokonaisvirtaustehon pitäisi olla e=1,3·10 10 J/cm2. Vertailun vuoksi voimme huomauttaa, että fotonienergian virta Auringon pinnalla on yhtä suuri 6,2 10 3 J/cm 2 s, eli avaruusaluksen pitäisi loistaa kaksi miljoonaa kertaa kirkkaammin kuin aurinko.
Koska fotonin energia ja liikemäärä ovat suhteessa toisiinsa E=rs , silloin tällä fotonivirralla on vauhtia р=еS/с Missä S - massanottoalue (n 1000 m 2), joka tulee olemaan 1,3 10 10 10 7 / 3 10 8 = 4,3 10 8 Kg·m/s, ja tämä impulssi on suunnattu nopeutta vastaan ​​ja hidastaa avaruusalusta. Itse asiassa käy ilmi, että tähtialuksen edessä on fotonimoottori ja työntää sitä vastakkaiseen suuntaan - on selvää, että tällainen työntö-veto ei lennä kauas.
Siten kohtaavien hiukkasten ionisointi on liian kallista, eikä nykyaikainen tiede tiedä muuta tapaa keskittää tähtienvälisiä kaasuja. Mutta vaikka tällainen menetelmä löydettäisiin, ramjet-moottori ei silti oikeuta itseään: Zenger osoitti myös (s. 112), että fotonisen ramjet-suihkumoottorin työntövoima on mitätön eikä sillä voida kiihdyttää rakettia korkealla. kiihtyvyys. Itse asiassa kohtaavien hiukkasten (pääasiassa vetyatomien ja molekyylien) massan kokonaisvirtaus on dm = 3m p Srv=3 1,67 10 -27 10 7 2 10 10 =10 -9 Kg/s. Tuhottaessa tämä massa vapauttaa maksimin W = mc 2 = 9 10 7 J/s, ja jos kaikki tämä energia käytetään fotonisuihkuvirran muodostukseen, niin tähtialuksen liikemäärän kasvu sekunnissa on dр=W/c=9·107 /3·108 =0,3 Kg m/s, mikä vastaa työntövoimaa 0.3 Newton. Suunnilleen samalla voimalla pieni hiiri painaa maata, ja käy ilmi, että vuori synnytti hiiren. Siksi ramjet-moottoreiden suunnittelu tähtienvälisiin lentoihin ei ole järkevää.

Yllä olevasta seuraa, että tähtienväliseen väliaineeseen tulevia hiukkasia ei voida kääntää, ja tähtialuksen on hyväksyttävä ne kehollaan. Tämä johtaa joihinkin vaatimuksiin tähtialuksen suunnittelulle: sen edessä on oltava näyttö (esimerkiksi kartiomaisen kannen muodossa), joka suojaa päärunkoa kosmisten hiukkasten ja säteilyn vaikutuksilta. Ja näytön takana pitäisi olla jäähdytin, joka poistaa lämpöä näytöstä (ja toimii samalla toissijaisena suojana), joka on kiinnitetty tähtialuksen päärunkoon lämpöä eristävällä palkeella. Tällaisen suunnittelun tarve selittyy sillä, että sattuvilla atomeilla on korkea kineettinen energia; ne tunkeutuvat syvälle näyttöön ja hidastuessaan siinä hajottavat tämän energian lämmön muodossa. Esimerkiksi lentonopeudella 0,75 c vetyprotonin energia on noin 500 MeV - ydinfysiikan yksiköissä, mikä vastaa 8·10 -11 J. Se tunkeutuu näyttöön useiden millimetrien syvyyteen ja siirtää tämän energian näytön atomien värähtelyihin. Ja sellaiset hiukkaset lentävät ympäriinsä 2 10 10 atomeja ja sama määrä vetymolekyylejä sekunnissa per 1 cm 2, eli joka sekunti 1 2cm näytön pinta toimitetaan 4.8 J energiaa muutettuna lämmöksi. Mutta ongelma on, että avaruudessa tämä lämpö voidaan poistaa vain lähettämällä sähkömagneettisia aaltoja ympäröivään tilaan (siellä ei ole ilmaa tai vettä). Tämä tarkoittaa, että näyttö lämpenee, kunnes sen sähkömagneettinen lämpösäteily on yhtä suuri kuin hiukkasista tuleva teho. Kappaleen sähkömagneettisen energian lämpösäteily määräytyy Stefan-Boltzmannin lain mukaan, jonka mukaan sekunnissa säteilevä energia 1 cm 2 pinta on yhtä suuri q=sТ 4 Missä s=5,67·10-12 J/cm 2 K 4 on Stefanin vakio, ja T - kehon pintalämpötila. Edellytyksenä tasapainon saavuttamiselle on sТ 4 =Q Missä K - tuleva virta, eli näytön lämpötila on T = (Q/s) 1/4 . Korvaamalla vastaavat arvot tähän kaavaan huomaamme, että näyttö lämpenee lämpötilaan 959 o K = 686 o C. On selvää, että suurilla nopeuksilla tämä lämpötila on vielä korkeampi. Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että näyttöä ei voi valmistaa alumiinista (sen sulamispiste on vain 660 o C), ja se on lämpöeristettävä tähtialuksen rungosta - muuten asuintilat lämpenevät kohtuuttoman lämpimäksi. Ja näytön lämpötilan helpottamiseksi on tarpeen kiinnittää jäähdytin, jolla on suuri säteilypinta (voi olla valmistettu alumiinista), esimerkiksi pitkittäisten ja poikittaisrivien solukkojärjestelmän muodossa, kun taas poikittaisrivat toimii samanaikaisesti toissijaisina suojina, jotka suojaavat asuintiloja sirpaleilta ja suojukseen putoavilta säteilyhiukkasilta jne.

Mutta suojaaminen atomeilta ja molekyyleiltä ei ole tähtienvälisen lennon pääongelma. Tähtitieteilijät ovat havainneet tähtien valon absorptiota havainneet, että tähtienvälisessä avaruudessa on huomattava määrä pölyä. Tällaisilla hiukkasilla, jotka voimakkaasti sirottavat ja absorboivat valoa, on mitat 0.1-1 mikroni ja järjestyksen massa 10 -13 g, ja niiden pitoisuus on paljon pienempi kuin atomien pitoisuus ja on suunnilleen yhtä suuri r=10 -12 1/cm 3 niiden tiheydestä päätellen ( 1 g/cm 3) ja taitekerroin ( n=1.3 ) ne ovat pääasiassa lumipalloja, jotka koostuvat jäätyneistä kosmisista kaasuista (vety, vesi, metaani, ammoniakki), joihin on sekoitettu kiinteää hiiltä ja metallihiukkasia. Ilmeisesti niistä muodostuu saman koostumuksen omaavien komeettojen ytimiä. Ja vaikka näiden pitäisi olla melko löysät muodostelmat, lähellä valonopeuksia ne voivat aiheuttaa suurta vahinkoa.
Tällaisilla nopeuksilla relativistiset vaikutukset alkavat ilmetä voimakkaasti ja kehon kineettinen energia relativistisella alueella määräytyy lausekkeen avulla.

Kuten voidaan nähdä, kehon energia kasvaa jyrkästi, kun v lähestyy valon nopeutta c: Eli nopeudella 0.7 pölyn kanssa m = 10-13 g:llä on liike-energiaa 3.59 J (katso taulukko 1) ja sen lyöminen näyttöön vastaa noin räjähdystä siinä 1 mg TNT:tä. Nopeudella 0.99 tämä pölyhiukkanen saa energiaa 54.7 J, joka on verrattavissa Makarov-pistoolista ammutun luodin energiaan ( 80 J). Tällaisilla nopeuksilla käy ilmi, että jokaista neliösenttimetriä näytön pinnasta ammutaan jatkuvasti luoteja (ja räjähtäviä) taajuudella 12 laukausta minuutissa. On selvää, että mikään näyttö ei kestä tällaista altistumista useiden lentovuosien aikana.

Taulukko 1 Energiasuhteet

0.1 4,73 4,53 10 14 1.09 10 5 0.2 19.35 1.85 10 15 4,45 10 5 0.3 45,31 4,34 10 15 1,04 10 6 0.4 85,47 8,19 10 15 1,97 10 6 0.5 145,2 1,39 10 16 3,34 10 6 0.6 234,6 2,25 10 16 5.40 10 6 0.7 375,6 3,59 10 16 8,65 10 6 0.8 625,6 5,99 10 16 1,44 10 7 0.9 1214 1,16 10 17 2,79 10 7 0.99 5713 5,47 10 17 1,31 10 8 0.999 20049 1,92 10 18 4,62 10 8
v/c 1/(1-v 2/c 2) 1/2 E s K T
1.005
1.020
1.048
1.091
1.155
1.25
1.40
1.667
2.294
7.089
22.37

Nimitykset: E r - protonin kineettinen energia MeV TO - 1 kg:n kineettinen energia J T - TNT vastaa kilogrammaa TNT-tonneina.

Arvioidaksesi pintaan osuvan hiukkasen seurauksia, voit käyttää näiden asioiden asiantuntijan F. Whipplen ehdottamaa kaavaa (s. 134), jonka mukaan tuloksena olevan kraatterin mitat ovat

Missä d - näyttöaineen tiheys, K - sen spesifinen sulamislämpö.

Mutta tässä meidän on pidettävä mielessä, että emme itse asiassa tiedä, kuinka pölyhiukkaset vaikuttavat näytön materiaaliin sellaisilla nopeuksilla. Tämä kaava pätee pienille iskunopeuksille (luokkaa 50 km/s tai vähemmän), ja lähes valon nopeuksilla törmäyksen ja räjähdyksen fyysisten prosessien tulisi edetä täysin eri tavalla ja paljon voimakkaammin. Voidaan vain olettaa, että relativististen vaikutusten ja pölyrakeisen materiaalin suuren inertian vuoksi räjähdys suuntautuu syvälle näyttöön, kuten kumulatiivinen räjähdys, ja johtaa paljon syvemmän kraatterin muodostumiseen. Annettu kaava heijastaa yleisiä energiasuhteita ja oletamme sen soveltuvan törmäyksen tulosten arvioimiseen ja valonläheisille nopeuksille.
Ilmeisesti paras materiaali näytölle on titaani (sen alhaisen tiheyden ja fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi), jolle d=4.5 g/cm3 ja K=315 KJ/kg, mikä antaa

d=0,00126· E 1/3 metriä

klo v=0.1 c saamme E=0.045 J ja d=0,00126·0,356=0,000448 m= 0.45 mm. Se on helppo havaita käytyään läpi 1 valovuosi, tähtialuksen näyttö kohtaa n = rs=10 -12 · 9,46 · 10 17 = 10 6 pölypilkkuja jokaista cm 2:tä kohti ja jokaista 500 pölyhiukkaset poistavat kerroksen 0.448 mm näyttö. Siis jälkeen 1 valovuoden matkan paksuus pyyhkii näytön 90 cm. Tästä seuraa, että lennossa sellaisilla nopeuksilla, esimerkiksi Proxima Centauriin (vain siellä), näytön paksuuden tulisi olla noin 5 metriä ja massa noin 2.25 tuhat tonnia. Suurilla nopeuksilla tilanne on vielä pahempi:

Taulukko 2 Paksuus X titaani, pyyhittävä 1 valovuoden matka

0.1 0.448 0.9 0.2 0.718 3.66 0.3 0.955 9.01 0.4 1.178 16.4 0.5 1.41 27.6
v/c E d mm X m
0.045
0.185
0.434
0.818
1.39
. . .

Kuten näkyy, milloin v/c >0.1 näytön paksuuden (kymmeniä ja satoja metrejä) ja massan (satoja tuhansia tonneja) on oltava liian suuri. Itse asiassa avaruusalus koostuu pääasiassa tästä näytöstä ja polttoaineesta, joka vaatii useita miljoonia tonneja. Näistä olosuhteista johtuen lennot sellaisilla nopeuksilla ovat mahdottomia.

Kosmisen pölyn harkittu hankaava vaikutus ei todellisuudessa tyhjennä kaikkia vaikutuksia, joita tähtialus kohtaa tähtienvälisen lennon aikana. On selvää, että tähtienvälisessä avaruudessa ei ole vain pölyrakeita, vaan myös muun kokoisia ja massaisia ​​kappaleita, mutta tähtitieteilijät eivät voi suoraan tarkkailla niitä, koska vaikka niiden koko on suurempi, ne itse ovat pienempiä, joten ne eivät tee niitä. huomattava vaikutus tähtien valon absorptioon (aiemmin käsitellyt pölyrakeet ovat kooltaan näkyvän valon aallonpituuden luokkaa ja siksi ne absorboivat ja sirottavat sitä voimakkaasti, ja niitä on melko paljon, minkä vuoksi tähtitieteilijät havainnoivat niitä pääasiassa) .
Mutta voimme saada käsityksen syvässä avaruudessa olevista kappaleista aurinkokunnassa, myös lähellä maata, havaitsemistamme kappaleista. Todellakin, kuten mittaukset osoittavat, aurinkokunta liikkuu naapuritähtien suhteen suunnilleen Vegan suuntaan nopeudella 15.5 km/s, mikä tarkoittaa, että joka sekunti se pyyhkäisee sisältönsä mukana yhä enemmän uusia määriä ulkoavaruutta. Tietenkään kaikki lähellä aurinkoa ei tullut ulkopuolelta, monet kappaleet olivat alun perin aurinkokunnan elementtejä (planeetat, asteroidit, monet meteorisuihkut). Mutta tähtitieteilijät ovat useaan otteeseen havainneet esimerkiksi joidenkin tähtienvälisestä avaruudesta saapuneiden ja sinne takaisin lentäneiden komeettojen lentoa. Tämä tarkoittaa, että siellä on erittäin suuria ruumiita (paino miljoonia ja miljardeja tonneja), mutta ne ovat hyvin harvinaisia. On selvää, että melkein minkä tahansa massaiset kappaleet voivat kohdata siellä, mutta eri todennäköisyyksillä. Ja jotta voimme arvioida eri kappaleiden kohtaamisen todennäköisyyttä tähtienvälisessä avaruudessa, meidän on löydettävä tällaisten kappaleiden jakautuminen massan mukaan.
Ensinnäkin sinun on tiedettävä, mitä tapahtuu kehoille, kun ne ovat aurinkokunnassa. Astrofyysikot ovat tutkineet tätä kysymystä hyvin, ja he ovat havainneet, että aurinkokunnan ei kovin suurten kappaleiden elinikä on hyvin rajallinen. Näin ollen pienet hiukkaset ja pölyhiukkaset, joiden massat ovat pienempiä kuin 10 -12 g ovat yksinkertaisesti työnnetty ulos aurinkokunnasta Auringon valovirrat ja protonit (kuten voidaan nähdä komeettojen pyrstistä). Suuremmilla hiukkasilla tulos on päinvastainen: ns. Poynting-Robertson-ilmiön seurauksena ne putoavat kohti aurinkoa laskeutuen sitä kohti spiraalina asteittain noin useiden kymmenien tuhansien vuosien aikana.
Tämä tarkoittaa, että aurinkokunnassa havaitut satunnaiset hiukkaset ja mikrometeoriitit (jotka eivät liity sen omiin meteorisuihkuihin) pääsivät sinne ympäröivästä avaruudesta, koska sen omat tämän tyyppiset hiukkaset ovat kadonneet kauan. Siksi haluttu riippuvuus voidaan löytää satunnaisten hiukkasten havainnoista itse aurinkokunnassa. Tällaisia ​​havaintoja on tehty pitkään, ja tutkijat ovat tulleet siihen tulokseen (,), että kosmisten kappaleiden massajakauman lailla on muoto N(M)=NO/Mi Suorat mittaukset satunnaisille meteoreille massaalueella 10 -3 ennen 10 2 g (s. 127) on annettu sellaisten meteorien vuotiheydelle, joiden massa on yli M gramman riippuvuus

F( M)=Ф(1)/ M 1.1

Luotettavimmat tulokset tästä asiasta saatiin avaruusalusten pinnoille muodostuneiden mikrokraatterien mittauksista (s. 195), ne antavat myös k=1.1 massaalueella alkaen 10 -6 ennen 10 5 d. Pienemmille massoille voidaan olettaa, että tämä jakauma pätee myös niihin. Sillä hiukkasvuon suuruus on massiivisempi 1 d eri mittaukset antavat arvoja 10 -15 1) 2·10 -14 1/m 2 s, ja koska virtauksen suuruus liittyy kappaleiden tilatiheyteen suhteella Ф=rv , niin tästä voimme havaita, että kappaleiden, joiden massa on yli M annetaan kaavalla

r( M)=r1/M 1.1

missä on parametri r 1 voidaan löytää ottamalla satunnaisten meteorihiukkasten keskinopeus v=15 km/s (kuten P. Millmanin mittauksista näkyy), sitten r1 =Ф(1)/v osoittautuu keskimäärin tasaiseksi 5·10 -25 1/cm3.
Tuloksena olevasta jakaumasta voimme havaita, että niiden hiukkasten pitoisuus, joiden massat ovat suurempia 0.1 g on keskimäärin yhtä suuri kuin r(0.1)=r 1· (10) · 1,1 = 6,29 · 10 -24 1/cm 3, mikä tarkoittaa, että matkalla 1 tähtilaiva kohtaa valovuoden klo 1 cm 2 pintoja n = rs=5,9·10-6 sellaisia ​​hiukkasia, joiden kokonaispinta-ala S=100 m 2 = 10 6 cm 2 ei ole pienempi 5 hiukkaset ovat massiivisempia 0.1 g tähtialuksen koko poikkileikkauksella. Ja jokainen sellainen hiukkanen v=0.1 c:llä on enemmän energiaa 4,53 10 10 J, joka vastaa kumulatiivista räjähdystä 11 tonnia TNT:tä. Vaikka näyttö kestäisi tämän, niin tapahtuu seuraavaksi: koska hiukkanen ei todennäköisesti osu täsmälleen näytön keskelle, niin räjähdyksen hetkellä ilmaantuu voima, joka kääntää tähtialuksen massakeskipisteensä ympäri. . Ensinnäkin se muuttaa hieman lennon suuntaa, ja toiseksi se kääntää avaruusaluksen paljastaen sen kylkeä vastaantulevalle hiukkasvirralle. Ja he repivät tähtialuksen nopeasti palasiksi, ja jos aluksella on antimateriavarastoja, kaikki päättyy sarjaan tuhoamisräjähdyksiä (tai yhteen isoon räjähdykseen).
Jotkut kirjoittajat toivovat, että vaarallinen meteoriitti on mahdollista kiertää. Katsotaan miltä se näyttää alivalon nopeudella v=0.1 c. Meteoriitin paino 0.1 g on kooltaan n. 2 mm ja energiaekvivalentti 10.9 tonnia TNT:tä. Tähtialukseen osuminen johtaa kohtalokkaaseen räjähdukseen, ja sinun on vältettävä sitä. Oletetaan, että tähtialuksen tutka pystyy havaitsemaan tällaisen meteoriitin kaukaa X=1000 km - vaikka ei ole selvää, kuinka tämä tehdään, koska toisaalta tutkan on oltava näytön edessä voidakseen suorittaa tehtävänsä, ja toisaalta näytön takana, jotta se ei tuhoutuisi sisään tulevien hiukkasten virtauksen vuoksi.
Mutta sanotaanpa sitten aikanaan t = x/v = 0.03 sekuntia tähtialuksen täytyy reagoida ja poiketa etäisyydeltä klo= 5 m (tähtialuksen halkaisija laskemalla 10 metriä). Tämä tarkoittaa, että sen on saatava nopeus poikittaissuunnassa u=y/t - ajan myötä uudelleen t , eli sen kiihtyvyys ei saa olla pienempi a=y/t 2 = 150 m/s2. Tämä on kiihtyvyys sisään 15 kertaa enemmän kuin normaalisti, eikä kukaan miehistöstä ja monet avaruusaluksen instrumenteista kestä sitä. Ja jos tähtialuksen massa on noin 50 000 tonnia, tämä vaatii voimaa F=am= 7,5 10 9 newton. Sellainen voima tuhannesosasekkunnin ajaksi voidaan saada vain tuottamalla voimakas räjähdys tähtialukseen: kemiallisella räjähdyksellä saadaan suuruusluokkaa oleva paine 10 5 tunnelmat = 10 10 Newton/m 2 ja se pystyy kääntämään avaruusaluksen sivulle. Eli räjähdyksen välttämiseksi sinun on räjäytettävä avaruusalus...
Näin ollen, vaikka avaruusalus on mahdollista kiihdyttää alivalon nopeuteen, se ei saavuta lopullista tavoitettaan - sen tiellä on liikaa esteitä. Siksi tähtienväliset lennot voidaan suorittaa vain huomattavasti pienemmillä nopeuksilla, luokkaa 0.01 s tai vähemmän. Tämä tarkoittaa, että muiden maailmojen kolonisaatio voi tapahtua hitaasti, koska jokainen lento kestää satoja ja tuhansia vuosia, ja tätä varten on tarpeen lähettää suuria ihmisiä siirtokuntia muille tähdille, jotka pystyvät olemassa ja kehittymään itsenäisesti. Pieni jäätyneestä vedystä valmistettu asteroidi voisi sopia tähän tarkoitukseen: sen sisään voitaisiin rakentaa sopivan kokoinen kaupunki, jossa asuisi astronautit ja itse asteroidimateriaalia käytettäisiin lämpöydinvoimalaitoksen ja -moottorin polttoaineena. Nykytiede ei voi tarjota muita tapoja tutkia syvää avaruutta.
Kaikessa tässä on vain yksi myönteinen puoli: aggressiivisten avaruusolioiden laumojen hyökkäys ei uhkaa maapalloa - tämä on liian monimutkainen asia. Mutta kolikon toinen puoli on, että seuraavien kymmenien tuhansien vuosien aikana ei ole mahdollista päästä maailmoihin, joissa on "veljiä mielessä". Siksi nopein tapa havaita muukalaiset on muodostaa kommunikaatio radiosignaalien tai muiden signaalien avulla.

Bibliografia

    1. Novikov I.D. Suhteellisuusteoria ja tähtienväliset lennot - M.: Knowledge, 1960
    2. Perelman R.G. Avaruustutkimuksen tavoitteet ja tavat - M.: Nauka, 1967
    3. Perelman R.G. Galaktisten alusten moottorit - M.: toim. Neuvostoliiton tiedeakatemia, 1962
    4. Burdakov V.P., Danilov Yu.I. Ulkoiset resurssit ja astronautiikka - M.: Atomizdat, 1976
    5. Zenger E., Fotonirakettien mekaniikasta - M.: toim. Ulkomainen kirjallisuus, 1958
    6. Zakirov U.N. Relativististen avaruuslentojen mekaniikka - M.: Nauka, 1984
    7. Allen K.W. Astrofysikaaliset suureet - M.: Mir, 1977
    8. Martynov D.Ya. Yleisen astrofysiikan kurssi - M.: Nauka, 1971
    9. Fyysiset suuret (käsikirja) - M.: Energoatomizdat, 1991
    10. Burdakov V.P., Siegel F.Yu. Astronautiikan fyysiset perusteet (avaruusfysiikka) - M.: Atomizdat, 1974
    11. Spitzer L. Tähtien välinen tila - M.: Mir, 1986.
    12. Lebedinets V.M. Aerosoli yläilmakehässä ja kosminen pöly - L.: Gidrometeoizdat, 1981
    13. Babajanov P.B. Meteorit ja niiden havainto - M.: Nauka, 1987
    14. Akishin A.I., Novikov L.S. Ympäristön vaikutus avaruusalusten materiaaleihin - M.: Knowledge, 1983

__________________________________________________ [sisällysluettelo]

Optimoitu Internet Explorer 1024X768:lle
keskikokoinen kirjasinkoko
Suunnittelija A Semenov

"Technology for Youth" 1991 nro 10, s. 18-19


Rohkeiden hypoteesien tribüüni

Vladimir ATSYUKOVSKY,
teknisten tieteiden kandidaatti,
Žukovski, Moskovan alue.

Onko tähtienvälinen matka mahdollista?

Lehdistö valtasi uutisaallon UFOista. Silminnäkijät väittävät nähneensä UFOn, joka oli selvästi ihmisen tekemä. Heillä ei ole epäilystäkään siitä, että he ovat havainneet vieraiden sivilisaatioiden avaruusaluksia. Tietoisuutemme ei kuitenkaan suostu hyväksymään tätä: aurinkokunnan planeetoille muiden sivilisaatioiden kuin Maan läsnäolo on lähes mahdotonta, koska niillä ei ole olosuhteita elämälle, ainakaan niiden pinnalla. Ehkä pinnan alla? Epätodennäköistä, vaikka...

Ja muiden järjestelmien planeetoilla voi olla elämää, mutta se on hyvin kaukana niistä: lähimmät 28 tähteä sijaitsevat välillä 4 (lähin Centauri) - 13 valovuotta (Kapteynin tähti). Tähdet, kuten Sirius A ja B, Procyon A ja B, Tau Ceti, sijaitsevat tällä välillä. Ei lähellä! Jos laivat lentävät edestakaisin valon nopeudella, niillä kestää 8–26 vuotta molempiin suuntiin, ja tämä koskee vain lähimpiä tähtiä. Kiihdytykseen ja hidastumiseen kuluvaa aikaa ei lasketa. Tämä on tuskin suositeltavaa, mikä tarkoittaa, että sinun täytyy lentää valoa nopeammin.

No, arvioidaan kuinka kauan kestää kiihtyä sellaisiin nopeuksiin (ja jarrutukseen). Selvyyden vuoksi tulokset on koottu taulukkoon, josta saat välittömästi selville tietyn nopeuden saavuttamiseen tarvittavan ajan tietyllä kiihtyvyydellä. Osoittautuu: jos oletamme yhdensuuntaisen matkan sallituksi kestoksi yhtä kuukautta, niin sinun on lentää nopeudella, joka on suuruusluokkaa useita kymmeniä valonnopeuksia, ja kiihdyttää (ja hidastaa) monien satojen maallisten kiihtyvyyksien kiihtyvyys. Hmmm!... Ja tähän kaikkeen tarvitaan vielä energiaa jostain! Ihmettelee väistämättä: ovatko tähtienväliset lennot edes mahdollisia? Mutta mistä UFOt sitten tulevat? Lisäksi he käyttäytyvät uhmakkaasti: katoavat yhtäkkiä, liikkuvat suorassa kulmassa, säteilevät jotain... Mitä jos...

Mitä me loppujen lopuksi tarvitsemme? Vastaa vain kolmeen kysymykseen:

1. Onko periaatteessa mahdollista lentää valonnopeuden ylittävillä nopeuksilla? (Koulussa minua opetettiin, ettei niin saa tehdä.)

2. Onko mahdollista kiihdyttää voimakkaasti vahingoittamatta kehoa? (Nykyaikaisten käsitteiden mukaan jo 10-kertainen ylikuormitus on suurin sallittu.)

3. Onko mahdollista saada energiaa kiihdytykseen ja jarrutukseen? (Laskelmat osoittavat, että mikään lämpöydinenergia ei riitä tähän.)

Kummallista kyllä, kaikkiin kysymyksiin, suluissa olevista skeptisistä huomautuksista huolimatta, on jo tänään myönteinen vastaus. Valonnopeuden ylittävillä nopeuksilla on mahdotonta lentää vain A. Einsteinin asettaman kiellon vuoksi. Mutta miksi ihmeessä hänen suhteellisuusteoriansa on nostettu absoluuttisen totuuden arvoon? Loppujen lopuksi se tulee postulaateista, toisin sanoen kirjoittajan keksinnöistä, jotka itse perustuvat vääriin oletuksiin. Esimerkiksi vuonna 1887 kuuluisassa Michelson-kokeessa löydettiin eetterituuli, vaikka sen voimakkuus osoittautui odotettua pienemmäksi (sitten rajakerroksen käsitettä ei tiedetty). Mitä tapahtuu? Toisaalta SRT - erityinen suhteellisuusteoria - ei voi olla olemassa, jos on eetteri. Toisaalta GTR - yleinen suhteellisuusteoria - kuten Einstein itse kirjoitti artikkeleissa "Eetteristä" ja "Eetteri ja suhteellisuusteoria", edellyttää aina eetterin läsnäoloa. Kuinka ymmärtää tämä ristiriita?

Kriittinen katsaukseni kaikista tärkeimmistä SRT- ja GTR-kokeista (katso "Suhteellisuusteorian loogiset ja kokeelliset perusteet. Analyyttinen katsaus." M., MPI, 1990, 56 s.) osoitti, että niiden joukossa ei ole yksiselitteistä vahvistusta tälle. teoria! Siksi se voidaan alentaa eikä ottaa tässä huomioon. Lisäksi P. Laplace totesi myös, että gravitaatiohäiriöiden etenemisnopeus on vähintään 50 miljoonaa kertaa suurempi kuin valon nopeus, ja koko taivaanmekaniikan kokemus, joka toimii yksinomaan staattisilla kaavoilla, jotka olettavat äärettömän suuren nopeuden. painovoiman eteneminen, vahvistaa tämän. Lyhyesti sanottuna alivalon nopeuksia ei ole kielletty, se oli väärä hälytys.

Siirrytään toiseen kysymykseen. Mietitäänpä miten astronautti kiihtyy? Rakettikaasut painavat polttokammion seinää, joka painaa rakettia, raketti painaa tuolin selkänojaa ja tuolin selkänoja painaa sitä. Ja keho, koko astronautin massa, joka yrittää pysyä levossa, on epämuodostunut ja voi romahtaa voimakkaiden vaikutusten alaisena. Mutta jos sama astronautti putoaisi jonkin tähden gravitaatiokenttään, niin vaikka hän kiihtyisi paljon nopeammin, hän ei kokisi muodonmuutoksia ollenkaan, koska hänen kehonsa kaikki elementit kiihtyvät samanaikaisesti ja tasaisesti. Sama tapahtuu, jos puhallat eetteriä astronautiin. Tässä tapauksessa eetterin - todellisen viskoosin kaasun - virtaus kiihdyttää jokaista protonia ja astronauttia kokonaisuutena muuttamatta kehoa (muistakaa A. Beljajevin tieteisromaani "Ariel"). Lisäksi kiihtyvyydellä voi olla mikä tahansa arvo, kunhan virtaus on tasaista. Mahdollisuuksia on siis täälläkin.

Ja lopuksi, mistä saat energiaa? Tietojeni mukaan (katso "Yleinen eetterin dynamiikka. Aineen ja kenttien rakenteiden mallinnus kaasumaisesta eetteristä saatujen ideoiden perusteella." M., Energoatomizdat, 1990, 280 pp) eetteri on todellinen hienorakenteinen kaasu, puristuva. ja viskoosia. Totta, sen viskositeetti on melko pieni, eikä tällä ole käytännössä mitään vaikutusta planeettojen hidastumiseen, mutta suurilla nopeuksilla sillä on erittäin huomattava rooli. Eetterin paine on valtava, yli 2 x 10 in 29 atm (2 x 10 in 32 N/m²), tiheys - 8,85 x 10 tuumaa - 12 kg/kuutio. m (lähellä Maan avaruutta). Ja kuten kävi ilmi, siinä on luonnollinen prosessi, joka voi toimittaa meille rajattoman määrän energiaa missä tahansa avaruuden pisteessä kaikenkokoisissa osissa... Puhumme pyörteistä.

Mistä tavalliset tornadot saavat liike-energiansa? Se muodostuu spontaanisti ilmakehän potentiaalienergiasta. Ja huomaa: jos jälkimmäistä on käytännössä mahdotonta käyttää, niin ensimmäistä voidaan käyttää esimerkiksi pakottamalla tornado pyörittämään turbiinia. Kaikki tietävät, että tornado muistuttaa runkoa - paksumpi tyvestä. Tämän seikan analyysi osoitti, että se puristuu ilmakehän paineen vaikutuksesta. Sen ulkoinen paine saa tornadon rungossa olevat kaasuhiukkaset liikkumaan kierteessä puristusprosessin aikana. Painevoimien ero - ulkoinen ja sisäinen (plus keskipakovoima) antaa tuloksena olevan voiman projektion kaasuhiukkasten liikeradalle (kuva 1) ja saa ne kiihtymään tornadon rungossa. Siitä tulee ohuempi ja sen seinämän liikenopeus kasvaa. Tässä tapauksessa kulmaliikemäärän säilymislaki mrv = const pätee, ja mitä enemmän tornado on puristettu, sitä suurempi liikenopeus. Siten planeetan koko ilmakehä toimii jokaisessa tornadossa; Sen energia perustuu ilman tiheyteen, joka on 1 kg / kuutiometri. m, ja paine, joka on 1 atm (10 in 5 N/m²). Ja eetterissä tiheys on 11 suuruusluokkaa pienempi, mutta paine on 29 (!) suuruusluokkaa suurempi. Ja eetterillä on myös oma mekanisminsa, joka pystyy toimittamaan energiaa. Tämä on BL, pallosalama.

BL:n eetteridynaaminen malli on ainoa (!), joka pystyy selittämään kaikki sen ominaisuudet kokonaisuudessaan. Ympäristöystävällisen energian saamiseksi eetteristä nykyään puuttuu oppia luomaan keinotekoinen CMM. Tietenkin, kun opimme luomaan olosuhteet pyörteiden muodostumiselle eetterissä. Mutta emme vain tiedä kuinka tehdä tämä, emmekä edes tiedä, millä tavalla lähestyä sitä. Erittäin kova pähkinä murskata! Yksi asia on rohkaiseva: luonto kuitenkin onnistuu jotenkin luomaan ne, nämä CMM:t! Ja jos on, niin ehkä joskus mekin pärjäämme. Ja sitten ei tarvita kaikenlaisia ​​ydinvoimaloita, vesivoimaloita, lämpövoimaloita, lämpövoimalaitoksia, tuulivoimaloita, aurinkovoimaloita ja muita voimalaitoksia. Kun ihmiskunnalla on haluttu määrä energiaa missä tahansa, se lähestyy ympäristöongelmien ratkaisemista täysin eri tavalla. Tietysti sillä edellytyksellä, että hänen on elettävä rauhassa planeetalla, ja mitä helvettiä, ei vain hänen syntyperäinen maapallonsa, vaan myös koko aurinkokunta tuhoutuu! Näet, energialla ongelma voidaan ratkaista. Samanaikaisesti kiinnitä huomiota tärkeään yksityiskohtaan - tällä menetelmällä ei tarvitse nopeuttaa ja hidastaa polttoaineen massaa, joka nyt suurelta osin määrittää aluksen massan.

No, entä itse tähtienvälinen alus, miten se pitäisi suunnitella? Kyllä, ainakin jo tutun ”lentävän lautasen” muodossa. (Kuva 2.) Sen etuosassa on kaksi "eetterin sisääntuloa", jotka imevät eetteriä ympäröivästä tilasta. Niiden takana ovat pyörteiden muodostuskammiot, joissa eetteri virtaa pyörteessä ja tiivistyy itsestään. Edelleen pyörrekanavia pitkin eteeriset tornadot kuljetetaan tuhokammioon, jossa ne (samalla ruuviliikkeillä, mutta suunnattu vastakkaiseen suuntaan; tuhoavat toisensa auran avulla. Tiivistynyttä eetteriä ei enää rajoita rajakerros ja räjähtää, hajoaa kaikkiin suuntiin. Suihkuvirta heitetään takaisin, ja eteenpäin - virtaus, joka vangitsee koko laivan ja astronautin ruumiin, joka kiihtyy ilman muodonmuutoksia. Ja alus lentää valon edellä, tavallisessa euklidisessa avaruudessa ja tavallisessa ajassa ...

Mutta entä kaksosten paradoksit, kasvava massa ja pienenevä pituus? Mutta ei mitenkään. Postulaatit - ne ovat postulaatteja - vapaita keksintöjä, vapaan mielikuvituksen hedelmiä. Ja ne on lakaistava sivuun sen "teorian" kanssa, joka synnytti ne. Sillä jos ihmiskunnan on aika ratkaista sovelletut ongelmat, niin minkään paisuneen viranomaisen ei tule pysäyttää sitä spekulatiivisilla esteillä, jotka ovat tulleet tyhjästä.

Huomautus: Mainittuja kirjoja voi tilata osoitteesta: 140160, Zhukovsky, Moskovan alue, PL 285.

Oletetaan, että maapallo loppuu. Aurinko on räjähtämässä ja Texasin kokoinen asteroidi lähestyy planeettaa. Suurissa kaupungeissa asuu zombeja, ja maaseudulla viljelijät kylvävät maissia intensiivisesti, koska muut viljat kuolevat. Meidän on kiireesti poistuttava planeetalta, mutta ongelmana on, että Saturnuksen alueelta ei ole löydetty madonreikiä, eikä superluminaalisia moottoreita ole tuotu kaukaisesta galaksista. Lähin tähti on yli neljän valovuoden päässä. Pystyykö ihmiskunta saavuttamaan sen nykytekniikalla? Vastaus ei ole niin ilmeinen.

On epätodennäköistä, että kukaan väittäisi, että globaali ympäristökatastrofi, joka uhkaisi kaiken elämän olemassaoloa maapallolla, voi tapahtua vain elokuvissa. Planeetallamme on tapahtunut useita sukupuuttoja, joiden aikana jopa 90 % olemassa olevista lajeista on kuollut. Maa koki globaalin jääkauden jaksoja, törmäsi asteroideihin ja kävi läpi tulivuorenpurkauksia.

Tietenkin, edes kaikkein hirvittävimpien katastrofien aikana, elämä ei koskaan kadonnut kokonaan. Mutta samaa ei voida sanoa tuolloin vallitsevista lajeista, jotka kuolivat sukupuuttoon jättäen tilaa muille. Kuka on hallitseva laji tällä hetkellä? Tarkalleen.

On todennäköistä, että mahdollisuus jättää kotisi ja mennä tähtiin etsimään jotain uutta voi joskus pelastaa ihmiskunnan. Meidän tuskin kuitenkaan pitäisi toivoa, että jotkut kosmiset hyväntekijät avaisivat meille tien tähtiin. Kannattaa laskea, mitkä ovat teoreettiset kykymme saavuttaa tähdet omatoimisesti.

Avaruusarkki

Ensinnäkin mieleen tulevat perinteiset kemialliset vetomoottorit. Tällä hetkellä neljä maanpäällistä ajoneuvoa (kaikki laukaistiin jo 1970-luvulla) ovat onnistuneet kehittämään kolmannen pakonopeuden, joka riittää poistumaan aurinkokunnasta ikuisesti.

Nopein niistä, Voyager 1, on siirtynyt pois Maasta 130 AU:n etäisyydelle laukaisunsa jälkeen kuluneiden 37 vuoden aikana. (tähtitieteelliset yksiköt, eli 130 etäisyyttä maasta aurinkoon). Joka vuosi laite matkustaa noin 3,5 AU:ta. Etäisyys Alpha Centauriin on 4,36 valovuotta eli 275 725 AU. Tällä nopeudella laitteella kestää lähes 79 tuhatta vuotta päästäkseen naapuritähteen. Lievästi sanottuna odotus on pitkä.

Kuva maasta (nuolen yläpuolella) 6 miljardin kilometrin etäisyydeltä, otettu Voyager 1:llä. Avaruusalus kulki tämän matkan 13 vuodessa.

Voit löytää tavan lentää nopeammin, tai voit vain erota ja lentää useita tuhansia vuosia. Sitten vain matkalle lähteneiden kaukaiset jälkeläiset pääsevät lopulliseen pisteeseen. Juuri tämä on idea niin sanotusta sukupolvilaivasta - avaruusarkista, joka on pitkälle matkalle suunniteltu suljettu ekosysteemi.

Tieteiskirjallisuudessa on monia erilaisia ​​tarinoita sukupolvilaivoista. Harry Garrison ("Captured Universe"), Clifford Simak ("Generation That Achieved the Goal"), Brian Aldiss ("Non Stopping") ja nykyaikaisten kirjailijoiden joukossa Bernard Werber ("Star Butterfly") kirjoittivat heistä. Melko usein ensimmäisten asukkaiden kaukaiset jälkeläiset unohtavat kokonaan, mistä he lensivät ja mikä heidän matkansa tarkoitus oli. Tai he jopa alkavat uskoa, että koko olemassa oleva maailma on pelkistetty laivaksi, kuten esimerkiksi Robert Heinleinin romaanissa "Kaikkeuden lapsenlapset" kerrotaan. Toinen mielenkiintoinen juoni on esitetty klassisen Star Trekin kolmannen kauden kahdeksannessa jaksossa, jossa Enterprisen miehistö yrittää estää törmäyksen sukupolvilaivan, jonka asukkaat ovat unohtaneet tehtävänsä, ja asutun planeetan, jolle se lähtee. oli menossa.

Sukupolvilaivan etuna on, että tämä vaihtoehto ei vaadi täysin uusia moottoreita. On kuitenkin tarpeen kehittää itseään ylläpitävä ekosysteemi, joka voi selviytyä ilman ulkopuolisia resursseja useita tuhansia vuosia. Ja älä unohda, että ihmiset voivat yksinkertaisesti tappaa toisensa.

Biosphere 2 -koe, joka suoritettiin 1990-luvun alussa suljetun kupolin alla, osoitti useita vaaroja, jotka voivat odottaa ihmisiä tällaisen matkan aikana. Tähän sisältyy joukkueen nopea jakautuminen useisiin toisilleen vihamielisiin ryhmiin sekä tuholaisten hallitsematon lisääntyminen, joka aiheutti ilman hapenpuutetta. Jopa tavallisella tuulella, kuten käy ilmi, on ratkaiseva rooli - ilman säännöllistä heilumista puut muuttuvat hauraiksi ja katkeavat.

Teknologia, joka upottaa ihmiset pitkäaikaiseen keskeytettyyn animaatioon, auttaa ratkaisemaan monia pitkäaikaisen lennon ongelmia. Silloin konfliktit tai tylsyys eivät ole pelottavia, ja tarvitaan minimaalinen elämän tukijärjestelmä. Tärkeintä on tarjota sille energiaa pitkäksi aikaa. Esimerkiksi ydinreaktorin käyttö.

Sukupolvilaivan teemaan liittyy erittäin mielenkiintoinen paradoksi nimeltä Wait Calculation, jonka on kuvannut tiedemies Andrew Kennedy. Tämän paradoksin mukaan jonkin aikaa ensimmäisen sukupolven laivan lähdön jälkeen maapallolta voidaan löytää uusia, nopeampia matkustusmuotoja, jolloin myöhemmät alukset voivat ohittaa alkuperäiset uudisasukkaat. Joten on mahdollista, että saapumisajankohtana kohde on jo ylikansoitettu myöhemmin lähteneiden siirtomaalaisten kaukaisten jälkeläisten toimesta.

Installaatiot keskeytetylle animaatiolle elokuvassa "Alien".

Ydinpommilla ratsastaa

Oletetaan, että emme ole tyytyväisiä siihen, että jälkeläistemme jälkeläiset pääsevät tähtiin, ja haluamme itse paljastaa kasvomme jonkun muun auringon säteille. Tässä tapauksessa ei voi tulla toimeen ilman avaruusalusta, joka pystyy kiihtymään sellaisiin nopeuksiin, jotka toimittavat sen viereiselle tähdelle alle yhden ihmiselämän aikana. Ja tässä vanha hyvä ydinpommi auttaa.

Ajatus tällaisesta laivasta syntyi 1950-luvun lopulla. Avaruusalus oli tarkoitettu lennoille aurinkokunnan sisällä, mutta sitä voitiin käyttää myös tähtienväliseen matkaan. Sen toimintaperiaate on seuraava: voimakas panssaroitu levy on asennettu perän taakse. Avaruusaluksesta purkautuu tasaisesti lentoa vastakkaiseen suuntaan pienitehoisia ydinpanoksia, jotka räjäytetään lyhyellä etäisyydellä (jopa 100 metriä).

Panokset on suunniteltu siten, että suurin osa räjähdystuotteista on suunnattu avaruusaluksen häntää kohti. Heijastava levy vastaanottaa impulssin ja välittää sen alukseen iskunvaimenninjärjestelmän kautta (ilman sitä ylikuormitukset ovat haitallisia miehistölle). Heijastava levy on suojattu valon välähdyksen, gammasäteilyn ja korkean lämpötilan plasman aiheuttamilta vaurioiltaa, joka ruiskutetaan uudelleen jokaisen räjähdyksen jälkeen.

NERVA-projekti on esimerkki ydinrakettimoottorista.

Ensi silmäyksellä tällainen järjestelmä näyttää hullulta, mutta se on varsin elinkelpoinen. Yhdessä Enewetakin atollilla tehdyssä ydinkokeessa grafiittipinnoitettuja teräspalloja sijoitettiin 9 metrin päähän räjähdyksen keskipisteestä. Testauksen jälkeen ne löydettiin vahingoittumattomina, mikä todistaa aluksen grafiittisuojauksen tehokkuuden. Mutta vuonna 1963 allekirjoitettu sopimus ydinasekokeiden kieltämisestä ilmakehässä, ulkoavaruudessa ja veden alla teki lopun tälle ajatukselle.

Arthur C. Clarke halusi varustaa Discovery One -avaruusaluksen elokuvasta 2001: A Space Odyssey jonkinlaisella ydinräjähdysmoottorilla. Stanley Kubrick kuitenkin pyysi häntä luopumaan ajatuksesta, koska hän pelkäsi, että yleisö piti sitä parodiana hänen elokuvastaan ​​Dr. Strangelove, tai How I Stopped Being Scared and Loved the Atom Bomb.

Mikä nopeus voidaan saavuttaa käyttämällä sarjan ydinräjähdyksiä? Eniten tietoa on olemassa Orionin räjähdysprojektista, joka kehitettiin 1950-luvun lopulla Yhdysvalloissa tutkijoiden Theodore Taylorin ja Freeman Dysonin osallistuessa. 400 000 tonnin laivan oli suunniteltu kiihtyvän 3,3 prosenttiin valon nopeudesta - silloin lento Alpha Centauri -järjestelmään kestäisi 133 vuotta. Kuitenkin nykyisten arvioiden mukaan samalla tavalla on mahdollista kiihdyttää laiva 10 prosenttiin valon nopeudesta. Tässä tapauksessa lento kestää noin 45 vuotta, mikä antaa miehistön selviytyä määränpäähänsä.

Tällaisen laivan rakentaminen on tietysti erittäin kallis yritys. Dyson arvioi, että Orionin rakentaminen maksaisi noin 3 biljoonaa dollaria tämän päivän dollareissa. Mutta jos saamme selville, että planeettamme on maailmanlaajuisen katastrofin edessä, on todennäköistä, että laiva, jossa on ydinpulssimoottori, on ihmiskunnan viimeinen mahdollisuus selviytyä.

Kaasun jättiläinen

Orionin ideoiden jatkokehitys oli miehittämätön Daedalus-avaruusalusprojekti, jonka 1970-luvulla kehitti joukko British Interplanetary Societyn tutkijoita. Tutkijat päättivät suunnitella miehittämättömän avaruusaluksen, joka pystyy saavuttamaan yhden lähimmistä tähdistä ihmisen eliniän aikana, suorittamaan tieteellistä tutkimusta ja välittämään saamansa tiedon Maahan. Tutkimuksen pääehtona oli joko olemassa olevien tai ennakoitavissa olevien teknologioiden käyttö hankkeessa.

Lennon kohteena oli Barnardin tähti, joka sijaitsee 5,91 valovuoden etäisyydellä meistä – 1970-luvulla uskottiin, että tämän tähden ympärillä pyöri useita planeettoja. Tiedämme nyt, että tässä järjestelmässä ei ole planeettoja. Daedalus-kehittäjät pyrkivät luomaan moottorin, joka voisi toimittaa laivan määränpäähänsä enintään 50 vuodessa. Tämän seurauksena he keksivät idean kaksivaiheisesta laitteesta.

Tarvittava kiihtyvyys saatiin aikaan sarjalla pienitehoisia ydinräjähdyksiä, jotka tapahtuivat erityisen propulsiojärjestelmän sisällä. Polttoaineena käytettiin deuteriumin ja helium-3:n seoksen mikroskooppisia rakeita, joita säteilytettiin suurienergisten elektronien virralla. Projektin mukaan moottorissa piti tapahtua jopa 250 räjähdystä sekunnissa. Suutin oli voimakas magneettikenttä, jonka laivan voimalaitokset loivat.

Suunnitelman mukaan aluksen ensimmäinen vaihe toimi kaksi vuotta kiihdyttäen laivan 7 prosenttiin valonnopeudesta. Daedalus poisti sitten käytetyn propulsiojärjestelmänsä poistaen suurimman osan massastaan ​​ja ampui toisen vaiheen, jonka ansiosta se kiihtyi 12,2 prosentin valonopeuteen. Tämä mahdollistaisi Barnardin tähden saavuttamisen 49 vuotta laukaisun jälkeen. Signaalin lähettäminen Maahan olisi kestänyt vielä kuusi vuotta.

Daedalusin kokonaismassa oli 54 tuhatta tonnia, josta 50 tuhatta oli lämpöydinpolttoainetta. Oletettu helium-3 on kuitenkin erittäin harvinainen maan päällä - mutta sitä on runsaasti kaasujättiläisten ilmakehissä. Siksi projektin kirjoittajat aikoivat erottaa helium-3:n Jupiterista käyttämällä automatisoitua kasvia, joka "kelluu" sen ilmakehässä; koko louhintaprosessi kestäisi noin 20 vuotta. Samalla Jupiterin kiertoradalla suunniteltiin suorittaa aluksen lopullinen kokoonpano, joka sitten laukaisi toiseen tähtijärjestelmään.

Vaikein elementti koko Daedalus-konseptissa oli juuri helium-3:n erottaminen Jupiterin ilmakehästä. Tätä varten piti lentää Jupiteriin (mikä ei myöskään ole niin helppoa ja nopeaa), perustaa tukikohta yhdelle satelliiteista, rakentaa laitos, varastoida polttoainetta jonnekin... Ja tässä puhumattakaan voimakkaasta säteilystä hihnat kaasujättiläisen ympärille, mikä lisäksi vaikeuttaisi tekniikan ja insinöörien elämää.

Toinen ongelma oli, että Daedaluksella ei ollut kykyä hidastaa vauhtia ja astua Barnardin tähden kiertoradalle. Laiva ja sen laukaisemat luotaimet yksinkertaisesti ohittivat tähden ohilentoreittiä pitkin peittäen koko järjestelmän muutamassa päivässä.

Nyt British Interplanetary Societyn alaisuudessa toimiva kansainvälinen kahdenkymmenen tutkijan ja insinöörin ryhmä työskentelee Icarus-avaruusalusprojektin parissa. "Icarus" on eräänlainen "remake" Daedaluksesta, jossa otetaan huomioon viimeisten 30 vuoden aikana kertynyt tieto ja teknologia. Yksi tärkeimmistä työalueista on muun tyyppisten polttoaineiden etsiminen, joita maapallolla voitaisiin tuottaa.

Valon nopeudella

Onko mahdollista kiihdyttää avaruusalus valonnopeuteen? Tämä ongelma voidaan ratkaista useilla tavoilla. Lupaavin niistä on antimatterin tuhoamismoottori. Sen toimintaperiaate on seuraava: antimateriaalia syötetään työkammioon, jossa se joutuu kosketuksiin tavallisen aineen kanssa, jolloin syntyy hallittu räjähdys. Räjähdyksen aikana syntyneet ionit sinkoutuvat moottorin suuttimen läpi luoden työntövoimaa. Kaikista mahdollisista moottoreista tuhoaminen mahdollistaa teoriassa korkeimman nopeuden saavuttamisen. Aineen ja antiaineen vuorovaikutus vapauttaa valtavan määrän energiaa, ja tässä prosessissa muodostuneiden hiukkasten ulosvirtausnopeus on lähellä valon nopeutta.

Mutta tässä herää kysymys polttoaineen talteenotosta. Antimateria itsessään ei ole pitkään aikaan ollut tieteiskirjallisuutta – tiedemiehet onnistuivat syntetisoimaan antivetyä ensimmäisen kerran vuonna 1995. Mutta sitä on mahdotonta saada riittävinä määrinä. Tällä hetkellä antimateriaa voidaan tuottaa vain hiukkaskiihdyttimillä. Lisäksi niiden tuottaman aineen määrä mitataan pienissä gramman murto-osissa, ja sen hinta on tähtitieteelliset. Euroopan ydintutkimuskeskuksen (sama, jossa he loivat Large Hadron Colliderin) tutkijat joutuivat käyttämään useita satoja miljoonia Sveitsin frangeja antimateria gramman miljardisosasta. Toisaalta tuotantokustannukset laskevat vähitellen ja voivat tulevaisuudessa saavuttaa paljon hyväksyttävämpiä arvoja.

Lisäksi meidän on keksittävä tapa varastoida antimateriaalia - loppujen lopuksi, kun se on kosketuksissa tavallisen aineen kanssa, se tuhoutuu välittömästi. Yksi ratkaisu on jäähdyttää antimateria erittäin alhaisiin lämpötiloihin ja käyttää magneettisia loukkuja estämään sen joutuminen kosketuksiin säiliön seinien kanssa. Tämänhetkinen antimateriaalien tallennusaika on 1000 sekuntia. Ei tietenkään vuosia, mutta kun otetaan huomioon se tosiasia, että ensimmäistä kertaa antimateriaa säilytettiin vain 172 millisekuntia, edistystä tapahtuu.

Ja vielä nopeammin

Lukuisat tieteiselokuvat ovat opettaneet meille, että muihin tähtijärjestelmiin on mahdollista päästä paljon nopeammin kuin muutamassa vuodessa. Riittää, kun käynnistät loimimoottorin tai hyperavaruusaseman, istut mukavasti tuolissasi - ja muutaman minuutin kuluttua löydät itsesi galaksin toiselta puolelta. Suhteellisuusteoria kieltää matkustamisen valonnopeuden ylittävillä nopeuksilla, mutta jättää samalla porsaanreikiä näiden rajoitusten kiertämiseen. Jos ne voisivat repiä tai venyttää aika-avaruutta, ne voisivat kulkea valoa nopeammin rikkomatta lakeja.

Avaruudessa oleva aukko tunnetaan paremmin madonreikänä tai madonreikänä. Fyysisesti se on tunneli, joka yhdistää kaksi syrjäistä avaruus-aika-aluetta. Miksi et käyttäisi tällaista tunnelia matkustaaksesi syvään avaruuteen? Tosiasia on, että tällaisen madonreiän luominen vaatii kahden singulariteetin läsnäolon universumin eri pisteissä (tämä on mustien aukkojen tapahtumahorisontin ulkopuolella - itse asiassa painovoima puhtaimmassa muodossaan), jotka voivat repiä avaruuden osiin. -aikaa, luomalla tunnelin, jonka avulla matkustajat voivat "oikoa hyperavaruuden läpi.

Lisäksi tällaisen tunnelin pitämiseksi vakaassa tilassa se on täytettävä eksoottisella aineella, jolla on negatiivinen energia, eikä sellaisen aineen olemassaoloa ole vielä todistettu. Joka tapauksessa vain supersivilisaatio voi luoda madonreiän, joka on useita tuhansia vuosia kehityksessä nykyistä edellä ja jonka teknologiat ovat meidän näkökulmastamme samanlaisia ​​kuin taikuutta.

Toinen, edullisempi vaihtoehto on "venytellä" tilaa. Vuonna 1994 meksikolainen teoreettinen fyysikko Miguel Alcubierre ehdotti, että sen geometriaa olisi mahdollista muuttaa luomalla aalto, joka puristaa tilaa aluksen edessä ja laajentaa sitä takana. Siten tähtialus joutuu kaarevan tilan "kuplaan", joka itse liikkuu valoa nopeammin, minkä ansiosta alus ei riko fyysisiä perusperiaatteita. Alcubierren itsensä mukaan.

Totta, tiedemies itse katsoi, että tällaista tekniikkaa olisi mahdotonta toteuttaa käytännössä, koska se vaatisi valtavan määrän massaenergiaa. Ensimmäiset laskelmat antoivat arvoja, jotka ylittivät koko olemassa olevan maailmankaikkeuden massan; myöhemmät tarkennukset vähensivät sen "vain" Jupiterian.

Mutta vuonna 2011 Harold White, joka johtaa NASAn Eagleworks-tutkimusryhmää, suoritti laskelmia, jotka osoittivat, että jos muutat joitain parametreja, Alcubierre-kuplan luominen saattaa vaatia paljon vähemmän energiaa kuin aiemmin on ajateltu, eikä sitä enää tarvita kierrättää koko planeetan. Nyt Whiten ryhmä tutkii "Alcubierren kuplan" mahdollisuutta käytännössä.

Jos kokeet tuottavat tuloksia, tämä on ensimmäinen pieni askel kohti moottorin luomista, joka mahdollistaa 10 kertaa valon nopeutta nopeamman liikkumisen. Alcubierre-kuplaa käyttävä avaruusalus matkustaa tietysti useita kymmeniä tai jopa satoja vuosia myöhemmin. Mutta se mahdollisuus, että tämä on todella mahdollista, on jo henkeäsalpaava.

Valkyrian lento

Lähes kaikilla ehdotetuilla tähtialusprojekteilla on yksi merkittävä haittapuoli: ne painavat kymmeniä tuhansia tonneja, ja niiden luominen vaatii valtavan määrän laukaisuja ja kokoonpanooperaatioita kiertoradalla, mikä nostaa rakennuskustannuksia suuruusluokkaa. Mutta jos ihmiskunta kuitenkin oppii saamaan suuria määriä antimateriaa, sillä on vaihtoehto näille kookkaille rakenteille.

1990-luvulla kirjailija Charles Pelegrino ja fyysikko Jim Powell ehdottivat tähtialusta, joka tunnetaan nimellä Valkyrie. Sitä voidaan kuvata joksikin avaruustraktoriksi. Laiva on yhdistelmä kahdesta tuhoamismoottorista, jotka on yhdistetty toisiinsa supervahvalla 20 kilometriä pitkällä kaapelilla. Nipun keskellä on useita osastoja miehistölle. Alus käyttää ensimmäistä moottoria saavuttamaan lähellä valonnopeutta ja toista vähentämään sitä saavuttaessaan kiertoradalle tähden. Kaapelin käytön ansiosta jäykän rakenteen sijaan aluksen massa on vain 2 100 tonnia (vertailuksi ISS painaa 400 tonnia), josta 2 000 tonnia on moottoreita. Teoreettisesti tällainen alus voi kiihtyä 92 prosenttiin valon nopeudesta.

Tämän aluksen muunneltu versio, nimeltään Venture Star, esitetään elokuvassa Avatar (2011), jonka yksi tieteellisistä konsulteista oli Charles Pelegrino. Venture Star lähtee matkalle, jota kuljettavat laserit ja 16 kilometriä pitkä aurinkopurje, ennen kuin pysähtyy Alpha Centauriin käyttämällä antimatterimoottoria. Paluumatkalla järjestys muuttuu. Alus pystyy kiihtymään 70 prosenttiin valon nopeudesta ja saavuttamaan Alpha Centaurin alle 7 vuodessa.

Ei polttoainetta

Sekä olemassa olevilla että tulevilla raketimoottoreilla on yksi ongelma - polttoaine muodostaa aina suurimman osan niiden massasta laukaisuhetkellä. On kuitenkin olemassa tähtilaivaprojekteja, joiden ei tarvitse ottaa polttoainetta mukaan ollenkaan.

Vuonna 1960 fyysikko Robert Bussard ehdotti konseptia moottorista, joka käyttäisi tähtienvälisestä avaruudesta löytyvää vetyä fuusiomoottorin polttoaineena. Valitettavasti idean houkuttelevuudesta huolimatta (vety on maailmankaikkeuden runsain alkuaine) siinä on useita teoreettisia ongelmia vedyn keräämismenetelmästä arvioituun enimmäisnopeuteen, joka ei todennäköisesti ylitä 12 % valosta. nopeus. Tämä tarkoittaa, että lentää Alpha Centauri -järjestelmään kestää vähintään puoli vuosisataa.

Toinen mielenkiintoinen konsepti on aurinkopurjeen käyttö. Jos Maan kiertoradalle tai Kuuhun rakennettaisiin valtava, supertehokas laser, sen energialla voitaisiin kiihdyttää jättiläismäisellä aurinkopurjeella varustettu tähtialus melko suuriin nopeuksiin. Totta, insinöörien laskelmien mukaan 78 500 tonnia painavan miehitetyn aluksen saamiseksi puolet valon nopeudesta tarvitaan aurinkopurje, jonka halkaisija on 1000 kilometriä.

Toinen ilmeinen ongelma aurinkopurjeella varustetun tähtialuksen kanssa on se, että sitä täytyy jotenkin hidastaa. Yksi sen ratkaisuista on vapauttaa toinen, pienempi purje tähtialuksen taakse lähestyessä kohdetta. Pääosa katkaisee yhteyden aluksesta ja jatkaa itsenäistä matkaansa.

***

Tähtienvälinen matka on erittäin monimutkainen ja kallis yritys. Avaruusmatkan kattamaan suhteellisen lyhyessä ajassa pystyvän laivan luominen on yksi kunnianhimoisimmista ihmiskunnan tulevaisuuden tehtävistä. Tietenkin tämä vaatii useiden valtioiden, ellei koko planeetan, ponnisteluja. Nyt tämä näyttää utopialta - hallituksella on liian monia huolenaiheita ja liian monia tapoja käyttää rahaa. Lento Marsiin on miljoonia kertoja yksinkertaisempi kuin lento Alpha Centauriin - ja silti on epätodennäköistä, että kukaan uskaltaisi nimetä vuoden, jolloin se tapahtuu.

Tämänsuuntainen työ voidaan elvyttää joko koko planeetta uhkaavalla globaalilla vaaralla tai yhden planeetan sivilisaation luomisella, joka voi voittaa sisäiset riidat ja haluaa jättää kehtonsa. Tämän aika ei ole vielä tullut - mutta tämä ei tarkoita, etteikö sitä koskaan tulisi.

Aurinkokunta ei ole pitkään aikaan kiinnostanut tieteiskirjailijoita. Mutta yllättäen joillekin tutkijoille "alkuperäiset" planeettamme eivät aiheuta paljon inspiraatiota, vaikka niitä ei ole vielä käytännössä tutkittu.

Hädin tuskin avattuaan ikkunan avaruuteen ihmiskunta ryntää tuntemattomiin etäisyyksiin, eikä vain unissa, kuten ennen.
Sergei Korolev lupasi myös lentää pian avaruuteen "ammattiyhdistyksen lipulla", mutta tämä lause on jo puoli vuosisataa vanha, ja avaruusodysseia on edelleen eliitin osa - liian kallis nautinto. Kaksi vuotta sitten HACA käynnisti kuitenkin suurenmoisen projektin 100 vuotta tähtialus, johon kuuluu tieteellisen ja teknisen perustan asteittainen ja monivuotinen luominen avaruuslennoille.


Tämän ennennäkemättömän ohjelman odotetaan houkuttelevan tutkijoita, insinöörejä ja harrastajia ympäri maailmaa. Jos kaikki onnistuu, ihmiskunta pystyy 100 vuoden sisällä rakentamaan tähtienvälisen laivan ja liikumme aurinkokunnassa kuin raitiovaunuilla.

Mitä ongelmia on siis ratkaistava, jotta tähtien lennosta tulisi todellisuutta?

AIKA JA NOPEUS OVAT SUHTEELLISTA

Tähtitiede automaattisilla avaruusaluksilla näyttää joidenkin tutkijoiden mielestä olevan melkein ratkaistu ongelma, kummallista kyllä. Ja tämä siitä huolimatta, että nykyisellä etanan nopeudella (noin 17 km/s) ja muilla alkeellisilla (tällaisille tuntemattomille teille) laitteilla ei ole mitään järkeä laukaista automaatteja tähtiin.

Nyt amerikkalaiset Pioneer 10 ja Voyager 1 ovat lähteneet aurinkokunnasta, eikä niihin ole enää yhteyttä. Pioneer 10 liikkuu kohti Aldebarania. Jos sille ei tapahdu mitään, se saavuttaa tämän tähden läheisyydessä... 2 miljoonassa vuodessa. Samalla tavalla muut laitteet ryömivät maailmankaikkeuden avaruuden poikki.

Joten riippumatta siitä, onko laiva asuttu vai ei, lentääkseen tähtiin se tarvitsee suurta nopeutta, lähellä valonnopeutta. Tämä auttaa kuitenkin ratkaisemaan ongelman lentää vain lähimpiin tähtiin.

"Vaikka onnistuisimme rakentamaan tähtialuksen, joka voisi lentää lähellä valonnopeutta", kirjoitti K. Feoktistov, "matkustusaika vain galaksissamme laskettaisiin vuosituhansissa ja kymmenissä vuosituhanneissa, koska sen halkaisija on on noin 100 000 valovuotta. Mutta maan päällä tapahtuu paljon muuta tänä aikana."

Suhteellisuusteorian mukaan ajan kuluminen kahdessa toisiinsa nähden liikkuvassa järjestelmässä on erilaista. Koska pitkillä matkoilla laiva ehtii saavuttaa valonnopeutta hyvin lähellä olevan nopeuden, aikaero maan päällä ja laivalla on erityisen suuri.

Oletetaan, että tähtienvälisten lentojen ensimmäinen kohde on Alpha Centauri (kolmen tähden järjestelmä) - meitä lähinnä oleva. Valonnopeudella pääset sinne 4,5 vuodessa, maan päällä kuluu kymmenen vuotta tänä aikana. Mutta mitä suurempi etäisyys, sitä suurempi aikaero.

Muistatko Ivan Efremovin kuuluisan "Andromeda-sumun"? Siellä lentoa mitataan vuosina ja maanpäällisissä vuosina. Kaunis satu, ei mitään sanottavaa. Tämä haluttu sumu (tarkemmin sanottuna Andromedan galaksi) sijaitsee kuitenkin 2,5 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä.



Joidenkin laskelmien mukaan matka kestää astronauteilla yli 60 vuotta (tähtialusten kellojen mukaan), mutta maapallolla kuluu kokonainen aikakausi. Kuinka heidän kaukaiset jälkeläisensä tervehtivät "neandertalilaisia"? Ja tuleeko maapallo edes eloon? Eli paluu on periaatteessa turhaa. Kuitenkin, kuten itse lento: meidän on muistettava, että näemme Andromeda-sumugalaksin sellaisena kuin se oli 2,5 miljoonaa vuotta sitten - niin kauan sen valo kulkee meille. Mitä järkeä on lentää tuntemattomaan päämäärään, jota ei kenties ole ollut pitkään aikaan, ainakaan samassa muodossa ja samassa paikassa?

Tämä tarkoittaa, että jopa valonnopeudella tapahtuvat lennot ovat oikeutettuja vain suhteellisen läheisille tähdille. Valonnopeudella lentävät laitteet elävät kuitenkin edelleen vain teoriassa, joka muistuttaa tieteiskirjallisuutta, vaikkakin tieteellistä.

PLANEETAN KOKO LAUS

Luonnollisesti ensinnäkin tiedemiehet keksivät idean käyttää tehokkainta lämpöydinreaktiota laivan moottorissa - sellaisena kuin se oli jo osittain hallittu (sotilaallisiin tarkoituksiin). Meno-paluumatkaa varten lähes valon nopeudella, jopa ihanteellisella järjestelmärakenteella, alkumassan ja lopullisen massan suhde on oltava vähintään 10 suhteessa kolmanteenkymmenenteen tehoon. Toisin sanoen avaruusalus näyttää valtavalta junalta, jossa on pienen planeetan kokoista polttoainetta. Tällaista kolossia on mahdotonta laukaista avaruuteen Maasta. Ja se on myös mahdollista koota kiertoradalle; ei ole turhaan, että tiedemiehet eivät keskustele tästä vaihtoehdosta.

Ajatus fotonimoottorista, joka käyttää aineen tuhoamisperiaatetta, on erittäin suosittu.

Annihilaatio on hiukkasen ja antihiukkasen muuntamista törmäyksessä toisiksi alkuperäisistä poikkeaviksi hiukkasiksi. Tutkituin on elektronin ja positronin tuhoutuminen, joka synnyttää fotoneja, joiden energia liikuttaa tähtialusta. Amerikkalaisten fyysikkojen Ronan Keenen ja Wei-ming Zhangin laskelmat osoittavat, että nykyaikaisten teknologioiden perusteella on mahdollista luoda tuhoamismoottori, joka pystyy kiihdyttämään avaruusaluksen 70 prosenttiin valon nopeudesta.

Ongelmat alkavat kuitenkin lisää. Valitettavasti antiaineen käyttö rakettipolttoaineena on erittäin vaikeaa. Tuhoamisen aikana tapahtuu voimakkaan gammasäteilyn purkauksia, jotka ovat haitallisia astronauteille. Lisäksi positronipolttoaineen kosketus alukseen on täynnä kohtalokasta räjähdystä. Lopuksi, ei vielä ole tekniikoita riittävän määrän antimateriaaleen saamiseksi ja sen pitkäaikaiseen varastointiin: esimerkiksi antivetyatomi "elää" nyt alle 20 minuuttia, ja milligramman positronien tuotanto maksaa 25 miljoonaa dollaria.

Mutta oletetaan, että ajan myötä nämä ongelmat voidaan ratkaista. Tarvitset kuitenkin edelleen paljon polttoainetta, ja fotonitähtialuksen lähtömassa on verrattavissa Kuun massaan (Konstantin Feoktistovin mukaan).

PURJE ON RETKENNÄ!

Suosituin ja realistisin tähtilaiva nykyään pidetään aurinkopurjeveneenä, jonka idea kuuluu Neuvostoliiton tiedemiehelle Friedrich Zanderille.

Aurinkopurje (valo, fotoni) on laite, joka käyttää auringonvalon painetta tai laseria peilipinnalla avaruusaluksen liikuttamiseen.
Vuonna 1985 amerikkalainen fyysikko Robert Forward ehdotti tähtienvälisen luotain, jota kiihdytetään mikroaaltoenergialla. Hankkeessa ennakoitiin, että luotain saavuttaisi lähimmät tähdet 21 vuodessa.

Kansainvälisessä tähtitieteellisessä kongressissa XXXVI ehdotettiin lasertähtialusprojektia, jonka liike saadaan aikaan Merkuriuksen kiertoradalla olevien optisten lasereiden energialla. Laskelmien mukaan tämän mallin tähtialuksen matka Epsilon Eridaniin (10,8 valovuotta) ja takaisin kestäisi 51 vuotta.

"On epätodennäköistä, että aurinkokuntamme läpi matkustamisesta saatu data edistyisi merkittävästi ymmärtämään maailmaa, jossa elämme. Luonnollisesti ajatus kääntyy tähtiin. Loppujen lopuksi aiemmin ymmärrettiin, että lennot lähellä Maata, lennot aurinkokuntamme muille planeetoille eivät olleet perimmäinen tavoite. Tien tasoittaminen tähtiin näytti olevan päätehtävä.”

Nämä sanat eivät kuulu tieteiskirjailijalle, vaan avaruusalusten suunnittelijalle ja kosmonautille Konstantin Feoktistoville. Tiedemiehen mukaan aurinkokunnasta ei löydetä mitään erityisen uutta. Ja tämä huolimatta siitä, että ihminen on toistaiseksi saavuttanut vain Kuun...


Aurinkokunnan ulkopuolella auringonvalon paine kuitenkin lähestyy nollaa. Siksi on olemassa projekti aurinkopurjeveneen nopeuttamiseksi käyttämällä laserjärjestelmiä jostain asteroidista.

Kaikki tämä on vielä teoriaa, mutta ensimmäiset askeleet ovat jo otettu.

Vuonna 1993 venäläisellä Progress M-15 -aluksella otettiin ensimmäistä kertaa käyttöön 20 metriä leveä aurinkopurje osana Znamya-2-projektia. Kun Progressia telakoitiin Mir-asemaan, sen miehistö asensi Progressiin heijastimen asennusyksikön. Tämän seurauksena heijastin loi 5 km leveän valopilkun, joka kulki Euroopan läpi Venäjälle 8 km/s nopeudella. Valopisteen kirkkaus vastasi suunnilleen täysikuuta.



Aurinkopurjeveneen etuna on siis polttoaineen puute laivalla, haittoja purjeen rakenteen haavoittuvuus: pohjimmiltaan se on ohut kalvo, joka on venytetty rungon päälle. Missä on takuu, ettei purjeeseen tule reikiä kosmisista hiukkasista matkan varrella?

Purjeversio saattaa soveltua automaattisten luotainten, asemien ja rahtilaivojen laukaisuun, mutta ei sovellu miehitetyille paluulennoille. On olemassa muitakin tähtilaivaprojekteja, mutta ne tavalla tai toisella muistuttavat edellä mainittuja (samojen laajamittaisten ongelmien kanssa).

Yllätyksiä TÄHDENVÄLISESSÄ AVARUUKSESSA

Näyttää siltä, ​​että monet yllätykset odottavat matkailijoita universumissa. Esimerkiksi amerikkalainen Pioneer 10 -laite yltyi hädin tuskin aurinkokunnan ulkopuolelle ja alkoi kokea tuntematonta alkuperää aiheuttavaa voimaa, joka aiheutti heikon jarrutuksen. On tehty monia oletuksia, mukaan lukien hitauden tai jopa ajan toistaiseksi tuntemattomat vaikutukset. Tälle ilmiölle ei vieläkään ole selkeää selitystä, erilaisia ​​hypoteeseja harkitaan: yksinkertaisista teknisistä (esimerkiksi reaktiivinen voima laitteen kaasuvuodosta) uusien fysikaalisten lakien käyttöönottoon.

Toinen laite, Voyadger 1, havaitsi aurinkokunnan rajalla alueen, jossa oli voimakas magneettikenttä. Siinä tähtienvälisestä avaruudesta peräisin olevien varautuneiden hiukkasten paine saa Auringon luoman kentän tiheämmäksi. Laite rekisteröity myös:

  • tähtienvälisestä avaruudesta aurinkokuntaan tunkeutuvien korkeaenergisten elektronien määrän kasvu (noin 100 kertaa);
  • galaktisten kosmisten säteiden tason jyrkkä nousu - tähtienvälistä alkuperää olevat korkeaenergiavaraiset hiukkaset.
Ja tämä on vain pisara ämpäriin! Kuitenkin se, mitä nykyään tiedetään tähtienvälisestä valtamerestä, riittää kyseenalaistamaan universumin avaruudessa navigointimahdollisuuden.

Tähtien välinen tila ei ole tyhjä. Kaikkialla on kaasun, pölyn ja hiukkasten jäänteitä. Kun yritetään kulkea lähellä valonnopeutta, jokainen laivan kanssa törmäävä atomi on kuin suurienerginen kosmisen säteen hiukkanen. Kovan säteilyn taso tällaisen pommituksen aikana kasvaa sietämättömästi jopa lentojen aikana läheisiin tähtiin.

Ja hiukkasten mekaaninen vaikutus sellaisilla nopeuksilla on kuin räjähtäviä luoteja. Joidenkin laskelmien mukaan tähtialuksen suojaverkon jokaista senttimetriä ammutaan jatkuvasti nopeudella 12 laukausta minuutissa. On selvää, että mikään näyttö ei kestä tällaista altistumista useiden lentovuosien aikana. Tai sen paksuuden (kymmeniä ja satoja metrejä) ja massan (satoja tuhansia tonneja) on oltava liian suuri.



Itse asiassa avaruusalus koostuu pääasiassa tästä näytöstä ja polttoaineesta, joka vaatii useita miljoonia tonneja. Näistä olosuhteista johtuen tällaisilla nopeuksilla lentäminen on mahdotonta, varsinkin kun matkan varrella voi törmätä pölyn lisäksi johonkin suurempaan tai jäädä loukkuun tuntemattomaan painovoimakenttään. Ja sitten kuolema on taas väistämätön. Näin ollen, vaikka avaruusalus on mahdollista kiihdyttää alivalon nopeuteen, se ei saavuta lopullista tavoitettaan - sen tiellä on liikaa esteitä. Siksi tähtienväliset lennot voidaan suorittaa vain huomattavasti pienemmillä nopeuksilla. Mutta sitten aikatekijä tekee näistä lennoista merkityksettömiä.

Osoittautuu, että on mahdotonta ratkaista ongelmaa, joka liittyy materiaalikappaleiden kuljettamiseen galaksisten etäisyyksien yli lähellä valonnopeutta. Ei ole mitään järkeä murtautua tilan ja ajan läpi mekaanisen rakenteen avulla.

MOLE REIKÄ

Tieteiskirjailijat, jotka yrittävät voittaa vääjäämätöntä aikaa, keksivät, kuinka "puristaa reikiä" avaruudessa (ja ajassa) ja "taittaa" se. He keksivät erilaisia ​​hyperavaruushyppyjä avaruuden pisteestä toiseen ohittaen välialueet. Nyt tiedemiehet ovat liittyneet tieteiskirjailijoiden joukkoon.

Fyysikot alkoivat etsiä maailmankaikkeudesta äärimmäisiä aineen tiloja ja eksoottisia porsaanreikiä, joissa on mahdollista liikkua superluminaalisilla nopeuksilla, vastoin Einsteinin suhteellisuusteoriaa.



Näin syntyi ajatus madonreiästä. Tämä reikä yhdistää kaksi maailmankaikkeuden osaa, kuten leikattu tunneli, joka yhdistää kaksi kaupunkia, joita erottaa korkea vuori. Valitettavasti madonreiät ovat mahdollisia vain absoluuttisessa tyhjiössä. Universumissamme nämä reiät ovat erittäin epävakaita: ne voivat yksinkertaisesti romahtaa ennen kuin avaruusalus ehtii perille.

Vakaiden madonreikien luomiseen voit kuitenkin käyttää hollantilaisen Hendrik Casimirin löytämää vaikutusta. Se koostuu johtavien varautumattomien kappaleiden keskinäisestä vetovoimasta kvanttivärähtelyjen vaikutuksesta tyhjiössä. Osoittautuu, että tyhjiö ei ole täysin tyhjä, gravitaatiokentässä on vaihteluita, joissa hiukkaset ja mikroskooppiset madonreiät ilmestyvät spontaanisti ja katoavat.

Jäljelle jää vain löytää yksi rei'istä ja venyttää sitä asettamalla se kahden suprajohtavan pallon väliin. Madonreiän toinen suu jää maan päälle, avaruusalus siirtää toisen lähes valon nopeudella tähteen - lopulliseen kohteeseen. Eli avaruusalus murtautuu tunnelin läpi. Kun tähtialus saavuttaa määränpäänsä, madonreikä avautuu todelliselle salamannopealle tähtienväliselle matkalle, jonka kesto mitataan minuuteissa.

HÄIRIÖN KUPLA

Madonreikäteorian kaltainen loimikupla. Vuonna 1994 meksikolainen fyysikko Miguel Alcubierre suoritti laskelmia Einsteinin yhtälöiden mukaisesti ja löysi teoreettisen mahdollisuuden avaruudellisen jatkumon aaltomuodonmuutokselle. Tässä tapauksessa avaruus puristuu avaruusaluksen edessä ja laajenee samalla sen takana. Tähtialus on ikään kuin asetettu kaarevuuskuplaan, joka pystyy liikkumaan rajoittamattomalla nopeudella. Idean nerokkuus on, että avaruusalus lepää kaarevuuskuplassa, eikä suhteellisuuslakeja rikota. Samaan aikaan itse kaarevuuskupla liikkuu, vääristäen paikallisesti aika-avaruutta.

Huolimatta kyvyttömyydestä kulkea valoa nopeammin, mikään ei estä avaruutta liikkumasta tai avaruuden vääntymistä leviämästä valoa nopeammin, minkä uskotaan tapahtuneen heti alkuräjähdyksen jälkeen, kun maailmankaikkeus muodostui.

Kaikki nämä ideat eivät vielä sovi modernin tieteen puitteisiin, mutta vuonna 2012 NASAn edustajat ilmoittivat valmistelevansa kokeellista testiä tohtori Alcubierren teorialle. Kuka tietää, ehkä Einsteinin suhteellisuusteoriasta tulee jonain päivänä osa uutta globaalia teoriaa. Loppujen lopuksi oppimisprosessi on loputon. Tämä tarkoittaa, että jonain päivänä voimme murtautua orjantappuroista tähtiin.

Irina GROMOVA