• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26.03.2019
Редакция Naked Science
10
13 602

Дотянуться рукой до звезд: долетим ли мы до других светил

3.9

Порой кажется, что звезды довольно близко и мы сможем отправиться к ним и даже поселиться на некоторых планетах. Но космос огромен, а человек ограничен — прежде всего законами физики. Сможем ли мы долететь хотя бы до соседней звезды? Попробуем разобраться.

космос
©Wikipedia

Мы живем в век технологического и научного прогресса: космические станции выходят на орбиты астероидов, два зонда вышли в межзвездное пространство (пусть и летели туда не одно десятилетие), миллиардеры строят ракеты и планируют заниматься космическим туризмом, мы создаем умопомрачительных размеров ускорители частиц, на которых надеемся обнаружить более фундаментальные частицы и взаимодействия. Но все это происходит не так далеко от нас — в широком смысле. Все это осуществляется на Земле. Международная космическая станция располагается всего в 408 километрах над поверхностью планеты, а между тем Луна — наш спутник и ближайшее небесное тело — находится в почти одной световой секунде от нас, в 384 400 километрах от Земли.

Сможем ли мы — как биологический вид, как цивилизация — когда-нибудь в буквальном смысле дотянуться до других звезд? Сможем ли мы отправиться хотя бы к проксиме Центавра в четырех световых годах от нас — сами, на высокотехнологичных космических кораблях? Или нам остается лишь отправлять зонды и роботов, не выходя за пределы Солнечной системы?

Как писал фантаст Дуглас Адамс: «Космос огромен». Космос действительно умопомрачительно огромен — мы даже не можем до конца представить себе насколько.

Взять, примеру, ту же проксиму Центавра — ближайшую звезду. Как мы упомянули выше, она находится в четырех световых годах от нас. Дабы понять, что это значит, надо всего лишь уложить в своей голове, что для того, чтобы туда добраться, придется лететь к ней с постоянной скоростью в 300 тысяч километров в секунду на протяжении четырех лет. Самому быстрому космическому аппарату из когда-либо запущенных людьми понадобилось бы затратить на этот путь десятки тысяч лет, а если быть точнее — 80 тысяч лет New Horizons летел бы до проксимы Центавра.

Космический корабль «Леонора Кристина» с бассердовским двигателем на обложке романа Пола Андерсона «Тау ноль» / © Ron Waltosky

Тем не менее научная фантастика продолжает обнадеживать, что однажды мы доберемся до других звезд. Капитан Кирк и Спок перемещаются от мира к миру на своем варп-двигателе, нарушая местные политические законы. Хан Соло и Чуи могут запросто пересечь 12 парсек, несмотря на всю нелогичность. В романе Пола Андерсона «Тау ноль» путешественники летят на корабле с бассердовским двигателем, который собирает вещество из космоса и перерабатывает его в топливо, постоянно ускоряясь и постепенно все больше приближаясь к скорости света. Примеры можно перечислять очень долго.

Научная фантастика порой кажется пророческой. Взять, например, мобильные (а сначала — сотовые) телефоны: в 1966 году в сериале «Звездный путь» появился коммуникатор, очень напоминающий привычную нам «раскладушку», тогда как компания Motorola представила первый в мире сотовый телефон только в 1973 году. Но научная фантастика — это все же выдумка. Авторы произведений, насколько бы они ни делали их приближенными к научным данным, обходят, а порой и скрывают главные препятствия — вроде законов физики.

И речь идет не о каких-то пространных правилах, которые неприменимы к каждому моменту времени. Речь о физических законах Вселенной, которые запросто разрушат все ваши воздушные замки, если вы попытаетесь их игнорировать. От этих законов зависит ваша недолгая жизнь, которой необходимы атмосфера, определенное давление, температура и еще много чего.

Представим, что кто-то на Земле решил отправить космический аппарат к другой звезде, при этом повинуясь законам физики. Чтобы все не было изначально печально, мы даже понизим планку. Пусть это будет не массивный звездолет со множеством пассажиров, которые не дождутся, когда доберутся до какого-нибудь курортного планетоида.

Концепт межзвездного зонда на солнечных парусах Breakthrough Starshot / © Breakthrough Initiatives

И речь не об отряде космического десанта, снаряженного футуристическим оружием, который отправили к соседней звезде для защиты колонистов от каких-нибудь ксеноморфов, гигантских жуков или исполинских червей.

Скажем, речь идет о небольшом роботизированном аппарате, который отправят с Земли до альфы Центавра. Самый быстрый космический аппарат из когда-либо запущенных — New Horizons, он летит со скоростью 58,5 тысячи километров в час. Этому храброму маленькому зонду понадобится около 80 тысяч лет, чтобы добраться до альфы Центавра.

По большей части дело в том, что у нас нет достаточно мощной силовой установки. Самый перспективный вариант на сегодня — ионный двигатель, который NASA использовало на своем аппарате Dawn. По некоторым предположениям, такой двигатель помог бы достичь альфы Центавра примерно за 19 тысяч лет после гравитационного маневра вокруг Солнца.

Это уже позволило бы сэкономить немалые 60 тысяч лет — время, которое мы могли бы потратить на изобретение новых способов ускорения, новых двигателей. Мы могли бы изобрести функциональный двигатель Алькубьерре или тот же бассердовский двигатель, например, а значит, найти способы манипулировать в высокой степени не только веществом, но и самим пространством-временем.

Однако, если отвлечься от чистых спекуляций и взглянуть на то, что нам доступно сегодня, то лучший способ добраться до соседней звезды, пусть хотя бы отправить к ней зонд, — воспользоваться солнечными парусами вроде тех, что были предложены предприятием Breakthrough Starshot. Они могут использовать для ускорения солнечный свет и мощные наземные лазеры.

По сути, идея в том, чтобы отправить малоразмерные, легковесные аппараты на солнечных парусах — их намного проще ускорить. Например, та же инициатива Breakthrough Starshot планирует (или планировала) разгонять целую серию таких зондов при помощи решетки мощных наземных лазеров до 15-20% от скорости света. Таким образом, эти зонды могли бы долететь до альфы Центавра за 20-30 лет (неплохой результат по сравнению с 80 тысячами лет). Если экстраполировать эту идею, то по прибытии можно было бы запрограммировать зонды на создание как минимум коммуникационной сети в пункте назначения.

Кроме того, в NASA какое-то время испытывали футуристическую технологию, известную как EmDrive. Правда, по сей день это не более чем интересная концепция и спекуляция, однако если его когда-то удастся заставить EmDrive работать как задумано — а значит, в космосе для движения уже не будет нужно какое-либо топливо, — то все равно придется учитывать законы физики. Не стоит забывать, что невозможно двигаться быстрее света. На что у того же NASA есть еще один ответ: варп-двигатель.

Концепт-арт межзвездного космического корабля NASA с варп-двигателем IXS Enterprise / © NASA/Mark Rademaker

Этот двигатель основан на концепции, исследованиях и расчетах Мигеля Алькубьерре, который его и предложил в 1994 году. Если физикам и техникам когда-то удастся претворить эту смелую идею в жизнь, то такой двигатель позволит делать именно то, что часто происходит в научной фантастике: сжимать пространство и перемещаться в нем быстрее света. Но пока что все сводится к концепт-артам гипотетических кораблей с варп-двигателями и очень сложной математике. Для работы такого двигателя необходима так называемая экзотическая материя, обладающая свойствами отрицательной энергии, — что это и откуда это взять, не может сегодня сказать ни один ученый. А это, в свою очередь, немаленькое препятствие на пути к реализации такой технологии.

На каком же этапе по факту мы находимся сегодня, говоря о готовности к путешествию к другой звезде, даже ближайшей? Вкратце: на Марсе все еще нет ни одного человека, а на Луне мы не были с 1972 года. Концепция зондов Breakthrough Starshot с 2017 года так и остается концепцией. Если говорить об ученых, то астробиолог Адам Франк из Рочестерского университета (читайте интервью с ним в грядущем выпуске нашего журнала) считает, что к звездам мы вряд ли полетим, но обязательно колонизируем Солнечную систему, если переживем изменение климата. Нам лишь остается ждать и мечтать.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
10 часов назад
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

7 часов назад
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

Позавчера, 13:41
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

10 Комментариев

В статье допущена ошибка, теория относительности не запрещает двигаться со скоростью выше скорости света, она запрещает двигаться массивным частицам и телам СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА, ниже можно, выше можно (только тело должно обладать мнимой массой)... Вопрос только в том, как добиться мнимой массы...
21.10.2019
-
0
+
С таким отношением друг к другу и нашей планете нам за пределами Солнечной системы делать нечего..., к сожалению.
21.10.2019
-
0
+
С таким отношением друг к другу и нашей планете нам за пределами Солнечной системы делать нечего..., к сожалению.
30.03.2019
-
0
+
Разумеется, очень хочется долететь до звёзд, но пока это остаётся несбыточной мечтой. Для реализации подобного проекта необходимы принципиально другие технические решения, отстоящие от современной науки и техники более, чем атомный реактор отстоит от обычного костра. Если не удастся найти такие решения - мы останемся в Солнечной системе. Такое тоже может случится, особенно если очень, что время существования технически развитой цивилизации не беспредельно...
Идея с использованием двигателя на аннигиляции-не сомнительная. На сегодня антиматерия-самое мощное реальное топливо для будущих звездолетов. Оно же-самое дорогое в производстве, и ненадёжное при хранении.
-
0
+
Для начала определим, что такое электрический ток, и почему пресловутые электроны не кончаются в проводника. Потом ассоциируем себя с новыми понятиями о старом добром пространстве. Наконец поймём для чего были построены пирамиды на самом деле. Решим проблему получения положительного сальдо в энргии полученной из квантовой неопределённости нескольких верхних горизонтах по времени к "настоящемупрошлому". И в путь.
-
0
+
Спока и Кирка не трогайте))
58,5 км в СЕКУНДУ!
-
0
+
логично
-
1
+
" New Horizons, он летит со скоростью 58,5 километра в час" 58500 км в час

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: