Дотянуться рукой до звезд: долетим ли мы до других светил — Naked Science
15 минут
Редакция
10

Дотянуться рукой до звезд: долетим ли мы до других светил

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.

sts075-351-022-medium-950x5501
©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.
Позавчера, 18:33
8 минут
Василий Парфенов

Владельцы электронных почтовых ящиков Gmail давно знакомы с функцией дополнения фраз и простановки приветствий или прощаний. Однако мощнейший нейросетевой алгоритм для обработки текста GPT-3 позволяет делать гораздо больше. Сегодня сразу три стартапа довели свои сервисы составления e-mail по наброскам до стадии бета-тестирования, а еще один предлагает генерировать рекламные тексты на основе простых вводных фраз.

Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Позавчера, 08:27
10 минут
Мария Азарова

Ученые из Университетского колледжа Лондона рассказали о случае 45-летнего пациента, перенесшего Covid-19 в достаточно тяжелой форме: примерно через 40 дней после заражения он начал ощущать звон в ушах и внезапную потерю слуха.

Позавчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

16 октября
52 минуты
Александр Березин

Одни говорят, что в мире миллионы тонн ядерных отходов и что их никогда не удастся надежно захоронить, в связи с чем Гринпис перекрывает железные дороги, по которым везут ядерные материалы, и требует свернуть всю ядерную отрасль в одночасье. Другие утверждают, что реальные ядерные отходы от деятельности АЭС во всем мире помещаются в куб со стороной десять метров. Как понять, кто прав, а кто — нет? И почему то, что для одних — «отходы», другие рассматривают как ценную инвестицию в будущее? Попробуем разобраться.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

10 Комментариев

Ярослав Мусатенко
05.11.2019
-
0
+
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...
fmunzafarov
21.10.2019
-
0
+
С таким отношением друг к другу и нашей планете нам за пределами Солнечной системы делать нечего..., к сожалению.
fmunzafarov
21.10.2019
-
0
+
С таким отношением друг к другу и нашей планете нам за пределами Солнечной системы делать нечего..., к сожалению.
Vladi Smolovich
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...
ulogin_facebook_266613627055542
28.03.2019
-
0
+
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.
Sergey Leonidovich Petrov
27.03.2019
-
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.
ulogin_vkontakte_239211254
27.03.2019
-
0
+
Спока и Кирка не трогайте))
Владимир Андреев
27.03.2019
-
0
+
58,5 км в СЕКУНДУ!
Женька Книжник
26.03.2019
-
0
+
логично
ulogin_vkontakte_11568986
26.03.2019
-
0
+
" New Horizons, он летит со скоростью 58,5 километра в час" 58500 км в час

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: