Зачем это нужно?
Несмотря на постоянное развитие и прогресс, в одном аспекте человечество упирается в потолок своих возможностей не только на практике, но и в ближайшей теории — мы ограничены пребыванием на одной планете. Даже колонизация единственного спутника Земли до сих пор остаётся вопросом теоретическим, хотя над организацией постоянного поселения на Луне работают лучшие умы планеты. При этом понятно, что настоящая цель космических путешествий — освоение других миров.
Разумеется, до космических буксиров вроде «Ностромо» из фильма «Чужой» ещё далеко, но поездка на дачу куда-нибудь на Марс, разогретый и терраформированный Илоном Маском, выглядит всё менее фантастической. Однако главная цель освоения космоса — это не отдых и не прогулочные полёты, а полноценная добыча ресурсов.
Перерабатывать их на других планетах и доставлять на Землю готовые материалы — мечта любого промышленника, много лет мечтавшего «заткнуть пасть» зелёным и экологам.
«Проблемка» с телепортацией
В большинстве голливудских фантастических блокбастеров путешествия в другие миры измеряются тысячекратным превышением скорости света. Наиболее яркий пример такого подхода — научно-фантастическая франшиза «Звёздный путь». В ней корабли Объединённой Федерации миров летают на скоростях в 10 тыс. раз больше скорости света.
Но для того, чтобы начать путешествовать по другим мирам, этого недостаточно. «Сокол Тысячелетия» Хана Соло тоже не может похвастаться отличной скоростью, хоть и срезал дугу Кесселя до расстояния в 12 парсеков. Максимальная скорость «Сокола» считается разными методами, но в среднем контрабандистская посудина Хана Соло летает быстрее скорости света в пару миллионов раз. Это позволяет кораблю «скакать» от одной галактики к другой за считанные часы в специальном режиме.
Проблема состоит в том, что если выключить кино и заняться реальными расчётами, становится понятен масштаб проблемы космических путешествий. Для сравнения, самый быстрый космический аппарат «Юнона», созданный руками человека, развивает скорость всего в 75–80 километров в секунду — это лишь в 10 раз быстрее, чем скорость вращения МКС по орбите Земли.
Долететь на таких двигателях до ближайших экзопланет в созвездии Скорпиона (20 световых лет) можно, но такой полёт всё равно займёт десятки лет. С гиперприводом полёт «туда-обратно» сокращается до 8–9 часов.
Гипердрайв, или «варп-драйв» из научно-популярной фантастики может действительно стать решением проблемы космических путешествий. Для этого нужно лишь построить сверхбыстрый корабль. Звучит не слишком сложно, правда?
Техническая поддержка
Первым, кто рассчитал возможную формулу работы варп-двигателя, стал мексиканский физик и фанат научпопа «Звёздный путь» Мигель Алькубьерре. В 2004 году при расчете формулы работы такого двигателя Алькубьерре взял за основу общую теорию относительности Эйнштейна. Мексиканский физик пришёл к выводу, что искривление пространства с помощью очень мощного поля может заставить космический корабль «зависнуть» в вакуумной каверне — своеобразном космическом «коридоре», который показывается в фильмах лишь в момент перехода корабля в варп-режим.
Идея варп-драйва Алькубьерре состоит в том, что теорию относительности Эйнштейна всё-таки можно нарушить. Выводы великого физика базировались на том, что ни один предмет не может двигаться в пространстве быстрее скорости света. Но что если чрезвычайно мощные двигатели сужают пространство непосредственно перед кораблём и расширяют его позади, оставляя за собой так называемый «пространственный выхлоп»?
Фокус кроется в самом принципе движения — при геометрическом смещении пространства космический корабль даже с самым примитивным двигателем может перемещать пространство вместе с собой, а не прорезать космические пустоты с помощью обычного механического движения, основанного на импульсе двигателя.
При этом внутри пространственного поля все ограничения, связанные с гравитацией (если верить расчётам Алькубьерре) продолжают действовать. Именно этот принцип, кстати, и объясняет, почему при движении на сверхсветовых скоростях экипажи кораблей в «Звёздном пути» и «Звёздных войнах» не умирают от чудовищных перегрузок, а спокойно сидят в креслах и даже ходят из одного помещения в другое.
Сколько стоит варп построить?
Если с физикой преломления пространства всё вроде бы понятно, то процедура сжатия пространства спереди и расширения сзади — настоящая задачка для лучших учёных всего мира. Чтобы осуществить это в нужных количествах, потребуется огромное количество энергии и специальные частицы с отрицательной массой. Они будут ломать пространство, как огромный гидравлический пресс ломает кусок мыла. Но это в теории.
Аспирант факультета физики в Калифорнийском технологическом институте Виктор Парамонов объяснил, что на практике идеальным инструментом для такого движения послужат сразу несколько факторов.
«Физики уже несколько раз провели тонкое расщепление и то, что называют лэмбовским сдвигом энергетических состояний у атома антиводорода. В результате атомы оказались такими же, что и у обычного водорода, то есть их наделили отрицательными свойствами искусственно. Такие состояния атомов позволяют получить различия между материей и антиматерией, постепенно создавая источник антиэнергии из тех химических элементов и заряженных частиц с отрицательной массой, которые можно “собрать” на Земле или в ближайшем пространстве за её пределами», — говорит Парамонов.
Сильнейшее энергетическое поле, возникающее при использовании частиц с отрицательной массой, и будет «ломать» пространство вокруг корабля. Но проблема для NASA, равно как и любой другой космической организации, в том, что на текущем уровне развития технологий создать двигатель на отрицательных частицах невозможно. Да и сами частицы вряд ли стоит воспринимать как своеобразное топливо для такой энергетической установки.
Кроме того, создание энергетического поля вокруг корабля по проекту Алькубьерре, по меньшей мере, потребует затрат электроэнергии, которые генерируются современной земной энергосистемой тысячи лет. Для того, чтобы начать движение в направлении варп-драйва, потребуется источник энергии с таким же тепловыделением, как у миллиона Солнц.
Эта проблема технически решаема и представляет собой наименьшую сложность для физиков. После запуска и серийного производства термоядерных реакторов человечество сможет получать дешевую, если не бесплатную энергию в неограниченных количествах. После того, как технология будет отработана, физики создадут портативный ядерный реактор и добудут нужное количество частиц с отрицательной массой. После этого достаточно будет лишь зарядить первый примитивный планетолёт и набраться смелости сесть за его штурвал.
Точная скорость движения при этом до момента полёта будет неизвестна, поскольку погрешность в вычислении скорости может составлять как сотни тысяч, так и миллионы километров в час.
Приблизительная стоимость проекта по строительству корабля с варп-двигателем оценивается физиками и математиками в 250–300 млрд долларов. Огромная цена, которую человечество должно заплатить один раз, может открыть дорогу в другие галактики. Только случится это, судя по настроениям в научном сообществе и положению дел в экономике, не скоро.
Посмотрите на удивительные космические фотографии NASA:
Это тоже интересно:
