О предотвращении катастрофы, или «Спасение утопающих – дело рук самих утопающих»

Что делать, когда Галактика наконец столкнется с Туманностью Андромеды? Продолжаем обсуждение научно-фантастических концепций и их прикладного значения.

10.3K

Сначала – плохие новости. По имеющимся данным, галактика Туманность Андромеды сближается с нашей галактикой Млечный Путь со скоростью порядка 100 км/с, и через примерно 4,5 млрд. лет неизбежно их катастрофическое столкновение (эта картина в деталях представлена на рисунке ниже). О судьбе Солнечной системы при этом можно только догадываться, но сохранение инфраструктуры любой, даже высокоразвитой цивилизации, в таких процессах крайне маловероятно.  Анонсированное рядом известных деятелей современности, в т.ч. Илоном Маском и Стивеном Хоукингом, заселение людьми других планет Солнечной системы, прежде всего Марса, вряд ли принципиально изменит ситуацию.

 

Казалось бы, стоит ли сейчас беспокоиться о событиях, находящихся далеко за горизонтом любого возможного  планирования – тем более, если мы не в силах на них повлиять?
К счастью, есть и хорошие новости. Еще со второй половины ХХ века известна технология целенаправленного перемещения звезд, базирующаяся исключительно на известных физических законах в рамках школьного курса физики – двигатель Шкадова, представляющий собой, по сути, большой солнечный парус. Также возможно некоторое увеличение тяги такой конструкции за счет ионной составляющей.

 

О предотвращении катастрофы, или «Спасение утопающих – дело рук самих утопающих»

 

По имеющимся данным для фотонного двигателя Шкадова (без ионного форсирования), для такой звезды, как Солнце, со светимостью 3,85 ? 1026 Вт и массой 1,99 ? 1030 кг, общая тяга, производимая отражением половины солнечного излучения, будет равна 1,28 ? 1018 Н. Через один миллиард лет при постоянной тяге может быть достигнута скорость около 20 км/с, а удаление от исходной позиции — 34000 световых лет.

 

Моделирование процесса столкновения Туманности Андромеды и Млечного Пути. В верхнем левом углу каждого кадра указано время события в миллиардах лет от настоящего времени.

Моделирование процесса столкновения Туманности Андромеды и Млечного Пути. В верхнем левом углу каждого кадра указано время события в миллиардах лет от настоящего времени.

 

Используя подобные двигатели, высокоразвитые космические цивилизации могли бы объединять свои звездные системы в устойчивые искусственные звездные скопления из миллионов звезд, в которых сроки обмена радиосигналами между ними составляли бы от часов до месяцев, а космическими аппаратами – от месяцев до лет. При дальнейшем сближении звезд возможно осуществить управляемый коллапс искусственных звездных скоплений с образованием объектов, подобных сверхмассивным черным дырам. Релятивистское замедление времени не только может позволить цивилизациям, находящимся внутри горизонта событий, получить максимум информации об окружающей Вселенной за кратчайший период, но и защитит их от любых «внешних» катастроф.

 

Попробуем оценить время, необходимое для решения подобной задачи. Так, объем полусферического полотна паруса двигателя Шкадова радиусом порядка 1/3 а.е. (5х109 м) – расположенного по соображениям экологической безопасности внутри орбит Земли и Венеры - при толщине  полотна 200 нм составит 3,14х1013 м3, а площадь – порядка 1,57х1020 м2. При средней плотности материала полотна, равной площади железа (7800 кг/м3) его масса составит 2,448х1017 кг, что сопоставимо с массой ряда астероидов. При этом парус по соображениям простоты сборки и ремонтопригодности выполняется не сплошным, а состоящим из отдельных типовых взаимозаменяемых небольших парусов. Их производство может быть организовано в поясе астероидов из местных материалов автоматическими фабриками.

 

Предположим, что фабрика производит в год 1000 парусов единичной площадью 1000 м2 (в форме квадрата 100х100 м), всего 106 м2 . Тогда на строительство паруса двигателя Шкадова данной площади (без учета замены выходящих из стоя элементов) потребовалось бы более 1,57х1020 лет – при том, что у наших потомков в запасе всего 4,5х109 лет до катастрофы. Чтобы уложиться в какие-то реальные сроки (зарезервировав еще 1 млрд. лет на перемещение хотя бы на 30000 световых лет), необходимо обеспечить производство в год не менее порядка 1011 м2 рабочей площади парусов, или 108 (сто миллионов!) парусов размером 100х100 м в год, начиная с сегодняшнего момента – и это без учета их износа и замены! Это потребует одновременной деятельности 105 идентичных фабрик на астероидах – опять же, без учета их возможного выхода из строя и замены - вероятно, производящихся по принципу автомата фон Неймана.

 

Этот простейший анализ означает, что конкретные мероприятия по переходу к масштабной астроинженерной деятельности, отработке технологий и конструктивных решений – не фантазия, а актуальная задача сегодняшнего дня.

 

P.S. Те, кто застал наше счастливое детство, помнят, что с подобной проблемой сталкивались герои замечательной детской повести Виталия Григорьевича Мелентьева "Обыкновенная Мёмба", но решения ее не находили. Кстати, раритетная книга в начале века была переиздана наследниками писателя. Рекомендуется умным детям.

Организация машиностроения.
10.3K

Комментарии
Аватар пользователя Alexick6
17 нояб
Аххахахахах. На обложке - скриншот города Векта из...
Аватар пользователя Кристина Молчанова
17 нояб
Видимо, с моей любовью к головоломкам, мне не грозит...
Аватар пользователя Анатолий Средний
17 нояб
Иерусалим находится в глубине страны. Это похоже на...

Колумнисты

Физтех
51Статья
Discovery Channel
19Статей
Сколтех
11Статей
СО РАН
5Статей
Комментарии

Хотел бы добавить к сказанному выше - в рамках набирающего популярность "дайсонианского" SETI стоит обратить внимание на подобные объекты типа скопления HVGC-1 (https://naked-science.ru/article/sci/astronomers-discover-hypervelocity-star-cluster-HVGC-1). Выглядит достаточно похоже, дальше необходим отсев "ложных целей" - по возрасту звезд, металличности и т.п. И, конечно, многодиапазонное прослушивание на предмет предположительно техногенных сигналов.

Развивая здесь эту фантастическую идею, можно еще рассмотреть вариант полуестественного-полуискусственного происхождения объекта.
Еще в 1985 г. известным отечественным астрономом В.Г. Сурдиным был поставлен вопрос о возможной обитаемости шаровых скоплений и перспективах развития в них "мультисоларных" цивилизаций (http://lnfm1.sai.msu.ru/~surdin/box/AC-1357.jpg).
Можно предположить, что скопление HVGC-1 было естественным населенным объектом. Но обнаружив неизбежную перспективу столкновения галактик, его разумные обитатели оснастили звезды двигателями Шкадова и начали эвакуацию - причем, судя по аномально высокой скорости, начали очень давно.
Впрочем, очевидно, что скорость гребного рафта, сплавляющегося по реке, особенно горной, значительно выше скорости того же рафта в стоячей воде. Возможно, для разгона скопления может использоваться и гравитационное взаимодействие галактик, двигатели же используются главным образом для маневров и сохранения строя. В конечном итоге, цель такой астроинженерной операции - оказаться как можно дальше от сталкивающихся галактик к моменту слияния их ядер.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку