Mūsu laikā vismazāk eksperti apspriež starpzvaigžņu ceļojumus kosmosa kuģos. Un runa šeit nav par to, ka šī tēma ir kļuvusi sāpīga, jo tā ir detalizēti apspriesta gadsimtiem ilgi (lai gan šīs detaļas bija no fantāzijas sfēras). Lieta arī nav tajā, ka ir zudusi nepieciešamība pēc starpzvaigžņu lidojumiem un ar ārpuszemes civilizācijām sazināsimies tikai ar dažādu signālu palīdzību. Ceļojumus uz citām pasaulēm nevar aizstāt ar nekādiem signāliem. "Labāk vienreiz redzēt, nekā simts reizes dzirdēt." Signāli mums nedos ne materiālus, ne taustāmus priekšmetus, ne īstus faunas un floras pārstāvjus. Ar signālu palīdzību nespēsim nodibināt kontaktu ar civilizācijām, kas tam vēl nav tehnoloģiski gatavas. Mēs varam norādīt arī uz citiem universālās dzīves aspektiem, kas tiks izlaisti, ja nespēsim apgūt kosmosa transportu. Tātad, kāpēc šobrīd speciālisti šo problēmu neapsver praktiskā plānā? Atbilde uz šo jautājumu ir ļoti vienkārša: mēs vēl neesam gatavi šādiem lidojumiem. Šis "līdz šim" var ilgt simtiem gadu, lai gan ir ļoti viegli kļūdīties, prognozējot zinātnes un tehnoloģiju attīstību nākotnē.
Neskatoties uz tik nelabvēlīgu situāciju starpzvaigžņu lidojumiem, ir lietderīgi iepazīties ar pašu problēmu. Ja mēs nevēlamies atrasties ceļā miljoniem gadu (un tas ir absurdi), tad mums ir jānodrošina lielāks kuģa ātrums. Ātrums, kas pārsniedz gaismas ātrumu, nav iespējams, arī gaismas ātrums kuģim ir nereāls. Tāpēc ar dažādiem aprēķiniem tie darbojas ar ātrumu, kas ir 10% no gaismas ātruma. To sauc par decisvetovaya. Simtgaismas ātrums ir simts reižu mazāks par gaismas ātrumu.
Plaši apspriests jautājums par laika plūsmu kosmosa lidojumu laikā. Laiks ievērojami palēninās. Tādējādi Galaktikas kodolu, kas atrodas aptuveni 30 tūkstošu gaismas gadu attālumā no mums, var sasniegt 21 gadā, bet pat tuvāko galaktiku - Andromedas miglāju - 28 gados. Kosmosa kuģim lidojuma sākumā kādu laiku jāpaātrina un attiecīgi jāsamazina pirms nosēšanās. Katrs no šiem laika periodiem var būt vairāki gadi. Laika ritējums uz pamestas planētas, protams, nepalēninās. Tāpēc zemes iedzīvotāju ceļojuma laikā uz Andromedas miglāju un atpakaļ uz Zemi paies vairāk nekā 3 miljoni gadu. Lai gan tas ļoti atgādina zinātnisko fantastiku, tieši šis skaitlis izriet no A. Einšteina relativitātes teorijas, proti, tas ir stingri zinātnisks rezultāts.
Ir ļoti viegli novērtēt, kādai jābūt raķetei (tās iespējām), lai tā sasniegtu decisveta vai centilight ātrumu. Raķetes V ātrums, ko tā sasniedz pēc degvielas ar masu M izdegšanas, ir atkarīgs gan no raķetes masas M, gan no raķetes darba vielas W izmešanas ātruma. Šo atkarību izsaka ar formulu
Mēs nevaram palielināt degvielas masu, nepalielinot raķetes masu, jo degviela ir jāiekrauj tajā pašā raķetē. Tiesa, iespējams arī uzpildīt degvielu raķetei ceļā, kosmosā, taču šo iespēju ņemsim vērā vēlāk.
Ir pilnīgi skaidrs, ka jo vieglāka ir raķete, jo vieglāk to paātrināt līdz lielam ātrumam. Nepieciešamība ielādēt raķetē lielu degvielas masu neļauj padarīt to patvaļīgi vieglu. Ir tikai viena izeja - meklēt degvielu, kas būtu ļoti efektīva enerģijas ieguves ziņā. Protams, mēs varam runāt tikai par kodoltermisko degvielu. Mēs vēl nezinām efektīvāku degvielu, lai gan tā noteikti pastāv. Cilvēks ir spiests turpināt to, kas viņam šobrīd ir. Tātad pagājušajā gadsimtā nopietni tika apspriests projekts par ceļošanu uz Mēnesi, izmantojot tvaika dzinēju. Bet atpakaļ pie raķetēm. Izrādījās, ka pat urāna kā degvielas izmantošana var ļaut raķetei attīstīt tikai ātrumu līdz 1300 km/s. Pēc zemes mērogiem tas ir ļoti liels ātrums, taču tas ir 23 reizes mazāks par gaismas ātrumu. Kodoltermiskās degvielas izmantošana (kad tā nav kodolu sadalīšanās, bet gan to sintēze) ļaus nedaudz palielināt šo ātrumu. Bet tik un tā nebūs iespējams sasniegt izšķirošo ātrumu.
Lai parādītu, cik šis uzdevums ir tehnoloģiski sarežģīts, mēs sniegsim piemēru. Uz katru masas gramu vajadzētu būt 3 miljoniem vatu jaudas. Šajā gadījumā raķetes paātrinājums būs vienāds ar zemes paātrinājuma lielumu. Salīdzināsim šo vērtību ar reālo. Tātad zemūdene, kas sver 800 tonnas, izmantojot kodoldzinēju, attīsta 15 miljonu vatu jaudu. Lai attīstītu šo jaudu, mums ir nepieciešams 5 gramus smags dzinējs. Tajā jāiekļauj visas kustīgās raķetes sastāvdaļas (ne tikai dzinējs).
Fotoniskās raķetes, par kurām rakstīja ne tikai zinātniskās fantastikas rakstnieki, bet arī zinātnieki, acīmredzot netiks galā ar starpzvaigžņu lidojumu uzdevumu.
Ne tik sen tika piedāvāts jauns risinājums starpzvaigžņu lidojumiem paredzētās vilces ierīces izveides problēmai. Ierosināts degvielu raķetē nekraut mājās, uz Zemes, bet ņemt to pēc vajadzības tieši kosmosā. Par šādu degvielu var kalpot ūdeņradis, kas atrodas starpzvaigžņu telpā. Ūdeņraža kodolus var piespiest iesaistīties kodoltermiskās reakcijās un tādējādi attīstīt nepieciešamo jaudu, nepārslogojot raķeti ar lielu degvielas padevi. Šajā gadījumā nekādas rezerves vispār nav vajadzīgas. Raķete iesūc starpzvaigžņu ūdeņradi no apkārtējās telpas, izmanto to un izmet izlietoto darba vielu. Šajā projektā viss būtu lieliski, tikai ir viens “bet”: starpzvaigžņu ūdeņraža blīvums ir ļoti zems, katrā kubikcentimetrā ir tikai aptuveni viens ūdeņraža atoms. Šis ir visdziļākais vakuums, kādu mēs jebkad sasniegsim uz Zemes visģeniālākajos vakuumsūkņos! Lai savāktu nepieciešamo ūdeņraža daudzumu, ap raķeti ir jāfiltrē milzīgi tilpumi. Aprēķini liecina, ka, lai nodrošinātu sevi ar degvielu, raķetei ir jāuztver ūdeņradis no apkārtnes līdz 700 kilometru attālumā! Kā tehniski to var izdarīt, nav skaidrs. Kādi asmeņi jāpievieno raķetei, lai tā varētu uzņemt ūdeņradi no visas šīs telpas? Turklāt jāpatur prātā, ka starpzvaigžņu ūdeņraža blīvums var būt tūkstošiem reižu mazāks. Turpretī? Ir idejas arī šim. Viens no tiem ir tāds, ka ir nepieciešams neitrālu ūdeņradi pārvērst elektriski lādētās daļiņās (jonos), un tās var iesūkt raķetē, izmantojot elektriskos laukus. Bet šī ir tikai ideja. Kā to visu īstenot praksē, ir pilnīgi neskaidrs.
Tādējādi principā ir iespējams izveidot starpzvaigžņu kuģus (nekādi dabas likumi to neliedz), taču mēs vēl neesam gatavi to darīt praksē.
Mūsu laikā reālāk ir izveidot automātisku kosmosa staciju ar uzdevumu sasniegt citu mums tuvāko zvaigžņu planētas. Tādu projektu Tallinas simpozijā prezentēja M.Ya. Marovs un U.N. Zakirovs. Iepriekš vadīja U.N. Zakirova aprēķini liecina, ka līdz kādai no tuvākajām zvaigznēm iespējams nogādāt konteineru ar zinātnisko aprīkojumu. Tam vajadzētu ilgt apmēram 40-50 gadus. Projekts paredz piecu pakāpju raķetes izveidi. Šajā gadījumā pirmie divi posmi ir paredzēti darbam pirmajā sekcijā, kamēr raķete paātrina ātrumu 40% no gaismas ātruma. Vēl divi posmi ir tādā pašā veidā paredzēti, lai palēninātu raķeti, kad tā tuvojas mērķim. Jāpatur prātā, ka pie tik liela ātruma raķetes “bremzēšanas ceļš” ir ļoti liels. Raķetes palēninājuma laiks, tāpat kā tās paātrinājuma laiks, būs viens līdz divi gadi! Raķetes piekto pakāpi plānots izmantot lidojuma pēdējā posmā manevrēšanai un automātiskās stacijas nosēšanās nodrošināšanai.
Principiāli jauns un ļoti interesants ir projekta autoru priekšlikums neņemt stacijā visu degvielu uzreiz, bet pēc raķetes pirmās pakāpes izmantošanas to uzpildīt kosmosā. No pirmā acu uzmetiena tas var šķist dīvaini - galu galā mums pēc raķetes (vai drīzāk, vienlaikus ar to) būs jānosūta īpašs tankkuģis. Kāds ir potenciālais ieguvums no tā? Bet izrādās, ka tas ir iespējams. Izrādās, ka, ja jūs neveicat degvielas uzpildi kosmosā, jums būs jāpalielina raķešu sistēmas sākotnējā masa gandrīz desmit reizes! Tātad, neskatoties uz izmaksām, kas saistītas ar īpašas "degvielas uzpildes" izveidi, spēle ir sveces vērta. Šajā gadījumā visa sistēma kļūst diezgan reāla. Tātad konteinera masa ar aprīkojumu (lietderīgā krava) būs aptuveni 450 kilogrami; Raķešu sistēmas masa būs aptuveni 3000 tonnu, kas ir diezgan reāli, jo šādas raķetes jau ir apgūtas, īstenojot Mēness izpētes programmu. Masas sadalīšana piecos posmos tiek nodrošināta šādi: 2780, 293, 44, 8 un 3 tonnas.
Izstrādātā projekta īstenošana nav viegla un dārga. Ir iespējama arī cita iespēja: izmantojiet izlietoto tritiju. Bet lietas tehniskā puse atkal ir pilnīgi nesaprotama un, bez šaubām, nav vienkārša.
Ko šādai zondei vajadzētu darīt kosmosā? Uz tā uzstādītajām iekārtām jādod iespēja no tām izpētīt starpzvaigžņu vidi, planētu atrašanās vietu un fiziskos apstākļus. Zondei jādod iespēja atklāt signālus no ārpuszemes civilizācijām, analizēt tos, sazināties ar abonentiem utt. Tas ir, jādara viss, kas jādara automātiskajām zondēm kosmosā, jeb, citiem vārdiem sakot, zondei ir jāiesaistās "visos galvenajos kosmosa zinātnes veidos". Šie vārdi pieder Breisvelam, zondes pētniekam.
Starpzvaigžņu lidojums ir ceļojums starp pilotējamu transportlīdzekļu vai automātisko staciju zvaigznēm. Visbiežāk starpzvaigžņu lidojums tiek saprasts kā pilotēts ceļojums, dažreiz ar iespējamu ekstrasolāro planētu kolonizāciju.
Zemes-Mēness sistēmas Lagranža punktos (gravitācijas līdzsvara punktos) sāksies starpzvaigžņu kuģu eskadras būvniecība. Lielākoties materiālus var piegādāt no Mēness bāzēm - piemēram, konteinerus ar tiem apšauj ar elektromagnētiskajiem lielgabaliem un notver īpašās lamatas stacijās būvniecības teritorijā. Starpzvaigžņu kosmosa kuģa dzinējam vajadzētu būt tādā pašā apjomā kā visai jaudai, ko mūsdienās patērē cilvēce. Pamatojoties uz paredzamajām tehnoloģijām un resursu iespējām, ir iespējams sniegt nākotnes starpzvaigžņu lidojumu izklāstu.
Apsverot jebkura mērķa kosmosa kuģi, ir ērti to sadalīt divās daļās - piedziņas sistēmā un kravnesībā. Saskaņā ar piedziņas sistēmu ir ierasts saprast ne tikai pašus dzinējus, bet arī degvielas tvertnes, nepieciešamās spēka struktūras. Attiecībā uz starpzvaigžņu lidojumu problēmu galvenais faktors, kas nosaka projekta iespējamību, ir dzinējspēka sistēma. Tomēr piedziņas sistēmas izveides problēmas neietilpst šī apsvēruma ietvaros. Tagad mums svarīgi ir tas, ka ir tehnoloģijas, kuras attīstības gaitā var kļūt pieņemamas starpzvaigžņu lidojumiem. Šeit, pirmkārt, ir tehnoloģija, kas izmanto inerciālu kodolsintēzi raķešu dzinējspēkam. 3,5 miljardu dolāru vērtajā amerikāņu objektā NIF (National Ignition Facility) lāzera kodoltermiskās kodolsintēzes izpētei jau ir iegūti rezultāti, kas liecina, ka pēc šī principa var izveidot raķešu dzinēju. Pie Sarovas tiek būvēta vēl jaudīgāka šāda veida instalācija. Šīs instalācijas maz līdzinās raķešu dzinējiem, taču, ja tās nosacīti "pārgriezīs" uz pusēm, atbrīvosies no pamatiem, sienām un daudzām kosmosā nevajadzīgām iekārtām, mēs iegūsim raķešu dzinēju, ko var pievest pie starpzvaigžņu versijas. Neiedziļinoties detaļās, mēs atzīmējam, ka šādi dzinēji noteikti būs lieli, smagi un ļoti jaudīgi. Starpzvaigžņu kosmosa kuģa dzinējam vajadzētu būt tādā pašā apjomā kā visai jaudai, ko mūsdienās patērē cilvēce. Ja ir šāds dzinējs (un ja tāda nav, tad nav ko runāt), var justies brīvāk, ņemot vērā kravnesības parametrus. Pēc analoģijas, ja velosipēdistam jau ir manāmi papildu 50 kg, tad dīzeļlokomotīve papildu 50 tonnas pat nepamanīs.
Apbruņojušies ar šo izpratni, mēs varam mēģināt iztēloties pirmo starpzvaigžņu ekspedīciju. Šajā gadījumā būs jāizmanto veikto aprēķinu un aplēšu rezultāti, taču šeit acīmredzamu iemeslu dēļ tos nevar reproducēt.
Zemes-Mēness sistēmas Lagranža punktos (gravitācijas līdzsvara punktos) sāksies starpzvaigžņu kuģu eskadras būvniecība. Lielākoties materiālus var piegādāt no Mēness bāzēm - piemēram, konteinerus ar tiem apšauj ar elektromagnētiskajiem lielgabaliem un notver īpašās lamatas stacijās būvniecības teritorijā.
Viens kuģis nozīmē simtiem tūkstošu tonnu lietderīgās kravas, miljoniem tonnu dzinēju, desmitiem miljonu tonnu degvielas. Skaitļi var būt biedējoši, taču, lai tie nebūtu pārāk biedējoši, tos var salīdzināt ar citiem lieliem būvniecības projektiem. Jau sen, 20 gadu laikā, tika uzbūvēta Heopsa piramīda, kas sver vairāk nekā 6 miljonus tonnu. Vai jau mūsu laikos - Kanādā 1965. gadā tika uzcelta sala "North Dame". Tas prasīja 15 miljonus tonnu augsnes vien, un būvniecība aizņēma tikai 10 mēnešus. Lielākā jūras kuģa - Knock Nevis - ūdensizspaids bija 825 614 tonnas. Būvniecībai kosmosā ir savas specifiskas grūtības, taču tai ir arī dažas priekšrocības, piemēram, spēka elementu atvieglošana bezsvara stāvokļa dēļ, praktiska masas un izmēra ierobežojumu neesamība (uz Zemes pietiekami liela konstrukcija pati sevi vienkārši sadrupinās).
Aptuveni 95% no starpzvaigžņu kosmosa kuģa masas būs kodoltermiskā degviela. Iespējams, kā degvielu tiks izmantoti bora ūdeņraži, cietais kurināmais, tvertnes nav vajadzīgas, kas ievērojami uzlabo kuģa īpašības un atvieglo tā uzbūvi. Labāk ir savākt borhidrīdus nevis Zemes-Mēness sistēmā, bet kaut kur tālu no Saules, piemēram, Saturna sistēmā, lai izvairītos no sublimācijas zudumiem. Būvniecības laiku var lēst vairākus gadu desmitus. Termiņš nav tik liels, turklāt tie paši būvnieki vienlaikus veiks arī citus darbus Saules sistēmas attīstības ietvaros. Būvniecību labāk sākt ar kuģa dzīvojamo kvartālu būvniecību, kuros apmetīsies celtnieki un citi speciālisti. Vienlaikus būvniecības un degvielas uzkrāšanas laikā slēgtās dzīvības uzturēšanas sistēmas stabilitāte tiks pārbaudīta gadu desmitiem.
Slēgtā dzīvības uzturēšanas sistēma, iespējams, ir otra grūtākā problēma pēc dzinēja problēmas. Viens cilvēks dienā patērē apmēram 5 kg ūdens, pārtikas un gaisa, ja visu ņemsiet līdzi, vajadzēs vairāk nekā 200 tūkstošus tonnu krājumu. Risinājums ir resursu atkārtota izmantošana, kā tas notiek uz planētas Zeme.
Lidojumu starpzvaigžņu attālumu pilnu apmēru var sajust tikai tad, ja aplūkojam šādu lidojumu veikšanas līdzekļus. Protams, šāda apsvēršana nav paredzēta, lai "izjustu attālumu". To nevar uzskatīt arī par īpašas starpzvaigžņu kuģu konstrukcijas dizainu. Starpzvaigžņu lidojumu jautājumu izpētei mūsdienās ir inženierteorētisks raksturs. Nav iespējams pierādīt starpzvaigžņu lidojumu neiespējamību, taču neviens nav spējis pierādīt arī to iespējamību. Izeja no situācijas nav vienkārša - ir jāierosina tāda starpzvaigžņu kuģu konstrukcija, ko inženieru un zinātnieku aprindas uztvertu kā iespējamu.
Atsevišķu starpzvaigžņu kuģu lidojumi, kas ir noteikums zinātniskās fantastikas literatūrā, ir izslēgti, lidojums ir iespējams tikai kuģu eskadrai, apmēram desmitiem transportlīdzekļu. Tā ir prasība drošībai, turklāt - un dzīves daudzveidības nodrošināšanai, izmantojot dažādu kuģu apkalpju saziņu.
Kad eskadra ir pabeigta, tā pārvietojas uz uzkrātajām degvielas rezervēm, piestāj ar tām un dodas lidojumā. Acīmredzot paātrinājums būs ļoti lēns, un gada vai divu laikā vairāk mobilo ierīču varēs mest uz kuģiem to, ko viņi ir aizmirsuši, un pacelt no klāja tos, kuri ir pārdomājuši.
Lidojums ilgs 100-150 gadus. Lēns paātrinājums ar paātrinājumu aptuveni simtdaļai no Zemes desmitgades laikā, gadu desmitiem ilgs inerces lidojums un nedaudz ātrāks nekā paātrinājums, palēninājums. Straujš paātrinājums ievērojami samazinātu lidojuma laiku, taču tas nav iespējams neizbēgami lielās piedziņas sistēmas masas dēļ.
Lidojums nebūs tik pilns ar kosmosa piedzīvojumiem, kā aprakstīts zinātniskās fantastikas literatūrā. Ārēju draudu praktiski nav. Kosmisko putekļu mākoņi, telpas virpuļi, spraugas laikā - visi šie draudu atribūti nerada draudus tā trūkuma dēļ. Pat triviāli meteorīti starpzvaigžņu telpā ir ārkārtīgi reti. Galvenā ārējā problēma ir galaktikas kosmiskais starojums, kosmiskie stari. Šī ir izotropiska elementu kodolu plūsma, kurai ir augsta enerģija un līdz ar to arī augsta iespiešanās spēja. Uz Zemes mūs no tiem pasargā atmosfēra un magnētiskais lauks, kosmosā, ja lidojums ir garš, jāveic īpaši pasākumi, pasargājot kuģa dzīvojamo zonu, lai kosmiskā starojuma deva stipri nepārsniegtu zemes līmeni. Šeit palīdzēs vienkāršs konstruktīvs paņēmiens - degvielas rezerves (un tās ir ļoti lielas) atrodas ap dzīvojamām telpām un pasargā tos no starojuma lielāko lidojuma laiku.
Alcubierre
Viss, ko sauc par "velku piedziņu", vairāk attiecas uz Star Trek, nevis uz NASA. Alkubjēra šķēru piedziņas ideja ir tāda, ka tas varētu būt iespējamais risinājums (vai vismaz tā meklēšanas sākums), lai pārvarētu Visuma ierobežojumus, ko tas uzliek ātrākam par gaismu ceļojumam.
Šīs idejas pamati ir diezgan vienkārši, un NASA izmanto skrejceliņa piemēru, lai to izskaidrotu. Lai gan cilvēks uz skrejceļa var pārvietoties ar gala ātrumu, cilvēka un skrejceliņa kopējais ātrums nozīmē, ka beigas būs tuvāk nekā tad, ja viņš staigātu uz parastā skrejceļa. Skrejceļš ir tikai šķēru piedziņa, kas pārvietojas telpā-laikā sava veida izplešanās burbulī. Velku piedziņas priekšā telpa-laiks sarūk. Aiz tā izplešas. Teorētiski tas ļauj dzinējam pārvietot pasažierus ātrāk nekā gaismas ātrums. Tiek uzskatīts, ka viens no galvenajiem principiem, kas saistīti ar telpas laika paplašināšanos, ir ļāvis Visumam strauji paplašināties mirkļus pēc Lielā sprādziena. Teorētiski idejai vajadzētu būt diezgan īstenojamai.
Tas ir briesmīgi, ja uz Zemes nav interneta un viedtālrunī nevar lejupielādēt Google Maps. Starpzvaigžņu ceļojuma laikā bez tā būs vēl sliktāk. Došanās kosmosā ir tikai pirmais solis, zinātnieki jau sāk domāt, ko darīt, kad mūsu pilotētajām un bezpilota zondēm ir jāpārraida ziņojumi atpakaļ uz Zemi.
2008. gadā NASA veica pirmo veiksmīgo interneta starpzvaigžņu versijas testu. Projekts tika uzsākts 1998. gadā kā daļa no partnerības starp NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) un Google. Desmit gadus vēlāk partneriem ir Disruption-Tolerant Networking (DTN) sistēma, kas ļauj nosūtīt attēlus uz kosmosa kuģi, kas atrodas 30 miljonu kilometru attālumā.
Tehnoloģijai jāspēj tikt galā ar lieliem pārraides kavējumiem un pārtraukumiem, lai tā varētu turpināt pārraidi pat tad, ja signāls tiek pārtraukts uz 20 minūtēm. Tas var iziet cauri, starp vai cauri visam, sākot no saules uzliesmojumiem un saules vētrām līdz nepatīkamām planētām, kas var traucēt datu pārraidi, nezaudējot informāciju.
Kā norāda Vints Cerfs, viens no mūsu virszemes interneta dibinātājiem un starpzvaigžņu interneta aizsācējs, DTN sistēma pārvar visas problēmas, no kurām cieš tradicionālais TCIP/IP protokols, kad tai jāstrādā ar lieliem attālumiem kosmiskā mērogā. Izmantojot TCIP/IP, Google meklēšana Marsā aizņemtu tik ilgu laiku, ka pieprasījuma apstrādes laikā tiktu mainīti rezultāti un daļa informācijas tiktu zaudēta izvadē. Ar DTN inženieri ir pievienojuši kaut ko pilnīgi jaunu – iespēju dažādām planētām piešķirt dažādus domēna nosaukumus un izvēlēties, kuru planētu vēlaties meklēt internetā.
Kā ir ar ceļošanu uz planētām, kuras mēs vēl neesam pazīstami? Scientific American norāda, ka var būt veids, kaut arī ļoti dārgs un laikietilpīgs, lai piekļūtu internetam Alpha Centauri. Palaižot virkni pašreplicējošu fon Neimana zondes, var izveidot garu releju staciju sēriju, kas var nosūtīt informāciju pa starpzvaigžņu ķēdi. Mūsu sistēmā dzimušais signāls izies cauri zondēm un sasniegs Alpha Centauri un otrādi. Tiesa, būs nepieciešamas daudzas zondes, kuru izbūve un palaišana prasīs miljardus. Un vispār, ņemot vērā, ka tālākajai zondei savu ceļu nāksies pārvarēt tūkstošiem gadu, var pieņemt, ka šajā laikā mainīsies ne tikai tehnoloģijas, bet arī kopējās pasākuma izmaksas. Nesteigsimies.
Embrionālās telpas kolonizācija
Viena no lielākajām problēmām, kas saistītas ar starpzvaigžņu ceļošanu un kolonizāciju kopumā, ir laiks, kas nepieciešams, lai kaut kur nokļūtu, pat ja daži šķēru piedurknes uz augšu. Jau pats uzdevums nogādāt kolonistu grupu līdz galamērķim rada daudz problēmu, tāpēc tiek izteikti priekšlikumi nosūtīt nevis kolonistu grupu ar pilnībā nokomplektētu apkalpi, bet gan kuģi, kas pilns ar embrijiem – cilvēces nākotnes sēklām. Kad kuģis sasniedz pareizo attālumu līdz galamērķim, sasalušie embriji sāk augt. Tad no tiem iznāk bērni, kuri uzaug uz kuģa, un, beidzot sasniedzot galamērķi, viņiem ir visas spējas ieņemt jaunu civilizāciju.
Acīmredzot tas viss, savukārt, rada milzīgu jautājumu kaudzi, piemēram, kas un kā veiks embriju audzēšanu. Roboti varētu izaudzināt cilvēkus, bet kādi būs tie cilvēki, kurus audzināja roboti? Vai roboti var saprast, kas bērnam ir nepieciešams, lai viņš augtu un attīstītos? Vai viņi spēs saprast sodus un apbalvojumus, cilvēka emocijas? Kopumā atliek noskaidrot, kā saglabāt saldētus embrijus neskartus simtiem gadu un kā tos audzēt mākslīgā vidē.
Viens no piedāvātajiem risinājumiem, kas varētu atrisināt aukles problēmas, būtu kuģa ar embrijiem un kuģa ar piekārtu animāciju kombinācija, kurā guļ pieaugušie, gatavi mosties, kad jāaudzina bērni. Vairāku gadu audzināšana pēc kārtas kopā ar atgriešanos ziemas guļas stāvoklī teorētiski varētu novest pie stabilas populācijas. Rūpīgi izstrādāta embriju partija var nodrošināt ģenētisko daudzveidību, kas saglabās populāciju vairāk vai mazāk stabilu, tiklīdz būs izveidota kolonija. Kuģī var iekļaut arī papildu partiju ar embrijiem, kas vēl vairāk dažādos ģenētisko fondu.
Fon Neimana zondes
Viss, ko mēs būvējam un nosūtām kosmosā, neizbēgami saskaras ar saviem izaicinājumiem, un izveidot kaut ko tādu, kas ceļo miljoniem jūdžu un nedeg, nesadalās vai neizgaist, šķiet pilnīgi neiespējams uzdevums. Tomēr risinājums šai problēmai, iespējams, tika atrasts pirms gadu desmitiem. 1940. gados fiziķis Džons fon Neimans ierosināja mehānisku tehnoloģiju, kas būtu atkārtojama, un, lai gan viņa idejai nebija nekāda sakara ar starpzvaigžņu ceļojumiem, viss neizbēgami nonāca pie tā. Tā rezultātā fon Neimana zondes teorētiski varētu izmantot, lai izpētītu plašas starpzvaigžņu teritorijas. Pēc dažu pētnieku domām, doma, ka tas viss mums vispirms ienāca prātā, ir ne tikai pompozs, bet arī maz ticams.
Edinburgas universitātes zinātnieki publicēja rakstu Starptautiskajā astrobioloģijas žurnālā, kurā tika pētīta ne tikai iespēja izveidot šādu tehnoloģiju savām vajadzībām, bet arī iespēja, ka kāds cits to jau ir izdarījis. Pamatojoties uz iepriekšējiem aprēķiniem, kas parādīja, cik tālu kuģis var ceļot, izmantojot dažādus pārvietošanās veidus, zinātnieki pētīja, kā šis vienādojums mainītos, ja to pielietotu pašreplicējošām kuģiem un zondēm.
Zinātnieku aprēķini balstījās uz pašreproducējošām zondēm, kas varētu izmantot gružus un citus kosmosa materiālus, lai izveidotu jaunākās zondes. Vecāku un bērnu zondes vairotos tik ātri, ka tās aptvertu visu galaktiku tikai 10 miljonu gadu laikā - un tas ir pieņemts, ka tie pārvietojas ar 10% gaismas ātruma. Taču tas nozīmētu, ka kādā brīdī mūs vajadzēja apmeklēt kaut kādām šādām zondēm. Tā kā mēs tos neesam redzējuši, varam izvēlēties ērtu skaidrojumu: vai nu neesam tehnoloģiski pietiekami attīstīti, lai zinātu, kur meklēt, vai.
Slingshot ar melno caurumu
Ideja par planētas vai mēness gravitācijas izmantošanu, lai šautu kā katapulta, mūsu Saules sistēmā ir pārņemta vairāk nekā vienu vai divas reizes, galvenokārt Voyager 2, kas vispirms saņēma papildu grūdienu no Saturna un pēc tam no Urāna, izejot no sistēmas. Ideja ietver kuģa manevrēšanu, kas ļaus tam palielināt (vai samazināt) ātrumu, pārvietojoties pa planētas gravitācijas lauku. Zinātniskās fantastikas rakstniekiem īpaši patīk šī ideja.
Rakstnieks Kips Torns ir nācis klajā ar ideju, ka šāds manevrs varētu palīdzēt kosmosa kuģim atrisināt vienu no lielākajām starpzvaigžņu ceļojumu problēmām — degvielas patēriņu. Un viņš ierosināja riskantāku manevru: paātrinājumu ar bināro melno caurumu palīdzību. Būtu nepieciešams sadedzināt vienu minūti, lai izietu kritisku orbītu no viena melnā cauruma uz otru. Pēc vairākiem apgriezieniem ap melnajiem caurumiem ierīce uzņems ātrumu tuvu gaismai. Atliek tikai labi mērķēt un aktivizēt raķetes vilci, lai izplānotu zvaigžņu kursu.
Maz ticams? Jā. Brīnišķīgi? Noteikti. Torns uzsver, ka ar šādu ideju ir daudz problēmu, piemēram, precīzas trajektorijas un laika aprēķini, kas neļautu ierīci nosūtīt tieši uz tuvāko planētu, zvaigzni vai citu ķermeni. Ir arī jautājumi par atgriešanos mājās, taču, ja izlemjat par šādu manevru, jūs noteikti neplānojat atgriezties.
Precedents šādai idejai jau ir radīts. 2000. gadā astronomi atklāja 13 supernovas, kas lidoja cauri galaktikai ar neticamu ātrumu 9 miljoni kilometru stundā. Zinātnieki Ilinoisas Universitātē Urbana-Champagne ir noskaidrojuši, ka šīs maldīgās zvaigznes no galaktikas izsvieda melno caurumu pāris, kas tika saslēgti pārī divu atsevišķu galaktiku iznīcināšanas un saplūšanas procesā.
Starseed palaišanas programma
Runājot par pat pašreplicējošu zondu palaišanu, pastāv degvielas patēriņa problēma. Tas neliedz cilvēkiem meklēt jaunas idejas, kā palaist zondes starpzvaigžņu attālumos. Šim procesam būtu vajadzīgas megatonnas enerģijas, izmantojot mūsdienu tehnoloģijas.
Forrests bīskaps no Atomtehnikas institūta sacīja, ka ir izveidojis metodi starpzvaigžņu zondes palaišanai, kam būtu nepieciešams enerģijas daudzums, kas aptuveni līdzvērtīgs automašīnas akumulatora jaudai. Teorētiskais Starseed Launcher būtu aptuveni 1000 kilometru garš un sastāvētu galvenokārt no stieples un stieples. Neskatoties uz tā garumu, visa lieta varēja ietilpt vienā kravas kuģī un tikt uzlādēta ar 10 voltu akumulatoru.
Daļa no plāna paredz palaist zondes, kuru masa ir nedaudz virs mikrogramiem un satur tikai pamatinformāciju, kas nepieciešama, lai turpinātu zondes būvniecību kosmosā. Miljardiem šādu zondu var palaist virknē palaišanas. Plāna galvenā būtība ir tāda, ka pašreplicējošās zondes pēc palaišanas varēs apvienoties viena ar otru. Pati nesējraķete būs aprīkota ar supravadošām magnētiskām levitācijas spolēm, kas rada pretējo spēku, kas nodrošina vilci. Bīskaps saka, ka ir dažas plāna detaļas, kas ir jāizstrādā, piemēram, zondes, kas iedarbojas pret starpzvaigžņu starojumu un gruvešiem, taču kopumā celtniecība var sākties.
Īpaši augi kosmosa dzīvei
Kad mēs kaut kur nokļūsim, mums būs nepieciešami veidi, kā audzēt pārtiku un atjaunot skābekli. Fiziķis Frīmens Daisons piedāvāja dažas interesantas idejas, kā to varētu izdarīt.
1972. gadā Daisons nolasīja savu slaveno lekciju Birkbekas koledžā Londonā. Tajā pašā laikā viņš ierosināja, ka ar kādu ģenētisku manipulāciju palīdzību varētu izveidot kokus, kas varētu ne tikai augt, bet arī attīstīties uz neviesmīlīgas virsmas, piemēram, komētām. Pārprogrammējiet koku, lai tas atspoguļotu ultravioleto gaismu un efektīvāk taupītu ūdeni, un koks ne tikai iesakņosies un augs, bet arī izaugs līdz tādam izmēram, kāds nav iedomājams pēc zemes standartiem. Kādā intervijā Daisons pieļāva, ka nākotnē varētu būt melni koki gan kosmosā, gan uz Zemes. Uz silīcija bāzes izgatavoti koki būtu efektīvāki, un efektivitāte ir ilgmūžības atslēga. Daisons uzsver, ka šis process neaizņems minūtes – iespējams, pēc divsimt gadiem beidzot izdomāsim, kā likt kokiem augt kosmosā.
Disona ideja nav nemaz tik smieklīga. NASA Advanced Concepts Institute ir vesela nodaļa, kas veltīta nākotnes problēmu risināšanai, tostarp uzdevumam audzēt stabilus augus uz Marsa virsmas. Pat siltumnīcu augi uz Marsa zels ekstremālos apstākļos, un zinātnieki izmēģina dažādas iespējas, lai saskaņotu augus ar ekstremofīliem, sīkiem mikroskopiskiem organismiem, kas izdzīvo dažās no skarbākajām vidēm uz Zemes. No augstkalnu tomātiem, kuriem ir iebūvēta izturība pret ultravioleto gaismu, līdz baktērijām, kas izdzīvo aukstākajos, karstākajos un dziļākajos pasaules malās, mēs kādu dienu varam izveidot Marsa dārzu. Atliek tikai izdomāt, kā visus šos ķieģeļus salikt kopā.
Vietējo resursu izmantošana
Dzīvība uz zemes var būt jauna uz Zemes, bet, kad runa ir par ikmēneša misijām kosmosā, tas kļūst par obligātu. NASA pašlaik, cita starpā, izmeklē jautājumu par vietējo resursu iznīcināšanu (ISRU). Kosmosa kuģī nav daudz vietas, un būvniecības sistēmas, lai izmantotu kosmosā un uz citām planētām atrodamus materiālus, būs būtiskas jebkurai ilgstošai kolonizācijai vai ceļošanai, jo īpaši, ja galamērķis ir vieta, kur piegādes, degvielu, pārtiku utt. būs ļoti grūti piegādāt. Pirmie mēģinājumi demonstrēt vietējo resursu izmantošanas iespējas tika veikti Havaju salu vulkānu nogāzēs un polāro misiju laikā. Uzdevumu sarakstā ir iekļauti tādi jautājumi kā degvielas komponentu ieguve no pelniem un cita dabiski pieejama reljefa.
2014. gada augustā NASA nāca klajā ar spēcīgu paziņojumu, kurā tika parādītas jaunas rotaļlietas, kas dosies uz Marsu ar nākamo roveru, kas tiks palaists 2020. gadā. Starp instrumentiem jaunā rovera arsenālā ir MOXIE, eksperiments vietējai resursu izmantošanai Marsa skābekļa veidā. MOXIE uzņems Marta neelpojošo atmosfēru (96% oglekļa dioksīda) un sadalīs to skābeklī un oglekļa monoksīdā. Ierīce spēs saražot 22 gramus skābekļa par katru darba stundu. NASA arī cer, ka MOXIE spēs demonstrēt ko citu – nepārtrauktu darbību, neapdraudot produktivitāti vai efektivitāti. MOXIE var būt ne tikai svarīgs solis ceļā uz ilgtermiņa ārpuszemes misijām, bet arī pavērt ceļu daudziem potenciālajiem kaitīgo gāzu pārveidotājiem par noderīgām.
2 uzvalks
Reprodukcija kosmosā var kļūt problemātiska dažādos līmeņos, īpaši mikrogravitācijā. 2009. gadā Japānas eksperimenti ar peļu embrijiem parādīja, ka pat tad, ja apaugļošanās notiek gravitācijas apstākļos, kas nav nulles, embriji, kas attīstās ārpus Zemes (vai līdzvērtīgas) ierastās pievilkšanas, neattīstās normāli. Kad šūnām ir jādalās un jāveic īpašas darbības, rodas problēmas. Tas nenozīmē, ka apaugļošanās nenotiek: peļu embriji, kas ieņemti kosmosā un implantēti peļu mātītēm uz Zemes, veiksmīgi auga un piedzima bez problēmām.
Tas rada arī citu jautājumu: kā tieši bērnu ražošana notiek mikrogravitācijā? Fizikas likumi, īpaši tas, ka katrai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija, padara tās mehāniku mazliet smieklīgu. Vanna Bonta, rakstniece, aktrise un izgudrotāja, nolēma nopietni pievērsties šim jautājumam.
Un viņa izveidoja 2suit: uzvalku, kurā divi cilvēki var aizsegties un sākt ražot bērnus. Viņi pat to pārbaudīja. 2008. gadā 2suit tika izmēģināts uz tā sauktās Vomit Comet (lidmašīna, kas veic asus pagriezienus un rada nelielus bezsvara apstākļus). Lai gan Bonta norāda, ka medusmēneši kosmosā varētu būt iespējami, pateicoties viņas izgudrojumam, uzvalkam ir daudz praktiskākas pielietošanas iespējas, piemēram, ķermeņa siltuma uzturēšanai ārkārtas situācijās.
Projekts Longshot
Longshot projektu izveidoja grupa Jūras akadēmija ASV un NASA sadarbojās astoņdesmito gadu beigās. Plāna galvenais mērķis bija kaut ko palaist 21. gadsimta mijā, proti, bezpilota zondi, kas dotos uz Alpha Centauri. Lai sasniegtu savu mērķi, viņam būtu nepieciešami 100 gadi. Bet pirms to var palaist, tai būs nepieciešami daži galvenie komponenti, kas arī ir jāizstrādā.
Papildus sakaru lāzeriem, izturīgiem kodola skaldīšanas reaktoriem un inerciālajam lāzera kodolsintēzes raķešu dzinējam bija arī citi elementi. Zondei bija jāpiešķir neatkarīga domāšana un funkcija, jo praktiski nav iespējams pietiekami ātri sazināties starpzvaigžņu attālumos, lai informācija paliktu nozīmīga, tiklīdz tā sasniegs uztveršanas punktu. Visam arī bija jābūt neticami izturīgam, jo zonde savu galamērķi sasniegs pēc 100 gadiem.
Longshot bija paredzēts nosūtīt uz Alpha Centauri ar dažādiem uzdevumiem. Būtībā viņam bija jāsavāc astronomiski dati, kas precīzi aprēķinātu attālumus līdz miljardiem, ja ne triljoniem citu zvaigžņu. Bet, ja kodolreaktors, kas darbina aparātu, beigsies, arī misija apstāsies. Longshot bija ļoti ambiciozs plāns, kas nekad netika realizēts.
Bet tas nenozīmē, ka ideja nomira pašā sākumā. 2013. gadā projekts Longshot II burtiski pacēlās no zemes studentu projekta Icarus Interstellar veidā. Kopš sākotnējās Longshot programmas palaišanas ir pagājuši gadu desmiti tehnoloģisku sasniegumu, un tos var izmantot jauna versija, un programma kopumā saņemta kapitālais remonts. Degvielas izmaksas tika pārskatītas, misijas laiks tika samazināts uz pusi, un viss Longshot dizains tika pārskatīts no galvas līdz kājām.
Galīgais melnraksts būs interesants rādītājs tam, kā neatrisināma problēma mainās, pievienojoties jaunām tehnoloģijām un informācijai. Fizikas likumi paliek nemainīgi, taču 25 gadus vēlāk Longšotam ir iespēja iegūt otru vēju un parādīt mums, kādam jābūt nākotnes starpzvaigžņu ceļojumam.
Iegūts no listverse.com
2016. gada 12. aprīlī slavenais britu fiziķis Stīvens Hokings un krievu uzņēmējs un filantrops Jurijs Milners paziņoja par 100 miljonu dolāru piešķiršanu projekta finansēšanai. Izrāviens Starshot. Projekta mērķis bija izstrādāt tehnoloģijas kosmosa kuģu izveidei, kas spēj veikt starpzvaigžņu lidojumu uz Alpha Centauri.
Tūkstošiem zinātniskās fantastikas romānu apraksta milzu fotoniskus zvaigžņu kuģus mazas (vai lielas) pilsētas izmērā, kas izlido starpzvaigžņu lidojumā no mūsu planētas orbītas (retāk no Zemes virsmas). Bet, pēc projekta autoru domām Izrāviens Starshot, viss notiks pavisam savādāk: kādā zīmīgā dienā divi tūkstoši kāda gada, nevis viens vai ne divi, bet simtiem un tūkstošiem mazu zvaigžņu kuģu naga lielumā un 1 g sveru uz vienu no tuvākajām zvaigznēm Alfa Centauri.
"Šaujiet uz zvaigznēm"
Projekta pamats Izrāviens Starshot kļuva par Kalifornijas Universitātes Santabarbaras fizikas profesora Filipa Lubina rakstu "Starpzvaigžņu lidojumu plāns" ( Ceļvedis uz starpzvaigžņu lidojumu). Projekta galvenais izvirzītais mērķis ir padarīt starpzvaigžņu lidojumus iespējamus jau nākamās paaudzes cilvēku dzīves laikā, tas ir, nevis gadsimtos, bet gadu desmitos.
Uzreiz pēc programmas oficiālā paziņojuma Starshot dažādu jomu zinātnieku un tehnisko ekspertu kritikas vilnis skāra projekta autorus. Kritiskie eksperti atzīmēja daudzus nepareizus vērtējumus un vienkārši "tukšus punktus" saistībā ar programmu. Daži komentāri tika ņemti vērā, un lidojuma plāns tika nedaudz koriģēts pirmajā atkārtojumā.
Tātad starpzvaigžņu zonde būs kosmosa buru laiva ar elektronisko moduli StarChip kas sver 1 g, ar lieljaudas stropēm savienota ar saules buru, kuras laukums ir 16 m 2, biezums 100 nm un masa 1 g. Protams, ar mūsu Saules gaismu nepietiek, lai pat tik vieglu struktūru paātrinātu līdz ātrumam, ar kādu starpzvaigžņu ceļojums neilgs tūkstošgades. Tāpēc projekta galvenais akcents starshot- tas ir paātrinājums ar jaudīga lāzera starojuma palīdzību, kas fokusēts uz buru. Pēc Ļubina teiktā, ar lāzera stara jaudu 50–100 GW paātrinājums būs aptuveni 30 000 g, un dažu minūšu laikā zonde sasniegs ātrumu 20% no gaismas ātruma. Lidojums uz Alpha Centauri ilgs aptuveni 20 gadus.
Jautājumi bez atbildēm: kritikas vilnis
Filips Lubins savā rakstā sniedz skaitliskus plāna punktu aprēķinus, taču daudzi zinātnieki un speciālisti ir ļoti kritiski pret šiem datiem.
Protams, lai izstrādātu tik vērienīgu projektu kā Izrāviens Starshot, ir vajadzīgi gadi darba, un 100 miljoni USD nav tik liela summa par šāda apjoma darbu. Jo īpaši tas attiecas uz zemes infrastruktūru - fāzētu lāzera izstarotāju masīvu. Šādas jaudas (50-100 GW) uzstādīšanai būs nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums, tas ir, tuvumā būs jāuzbūvē vismaz ducis lielu spēkstaciju. Turklāt uz vairākām minūtēm no emitētājiem būs jānoņem milzīgs siltuma daudzums, un joprojām nav skaidrs, kā to izdarīt. Tādi jautājumi bez atbildēm projektā Izrāviens Starshot milzīgs skaits, bet pagaidām darbs ir tikai sācies.
"Mūsu projekta zinātniskajā padomē ietilpst vadošie speciālisti, zinātnieki un inženieri dažādās saistītās jomās, tostarp divi Nobela prēmijas laureāti," saka Jurijs Milners. – Un dzirdēju ļoti izsvērtus vērtējumus par šī projekta iespējamību. To darot, mēs noteikti paļaujamies uz visu mūsu locekļu apvienotajām zināšanām zinātniskā padome bet tajā pašā laikā atvērta plašākai zinātniskai diskusijai.
Zem zvaigžņu burām
Viena no projekta galvenajām detaļām ir saules bura. Sākotnējā versijā buras laukums sākotnēji bija tikai 1 m 2, un tādēļ tā nevarēja izturēt karsēšanu paātrinājuma laikā lāzera starojuma laukā. Jaunajā versijā tiek izmantota 16 m 2 liela bura, lai termiskais režīms, lai arī diezgan smags, saskaņā ar provizoriskiem aprēķiniem nedrīkst izkausēt vai iznīcināt buru. Kā raksta pats Filips Lubins, par buras pamatu plānots izmantot nevis metalizētus pārklājumus, bet pilnībā dielektriskus daudzslāņu spoguļus: “Šādiem materiāliem raksturīgs mērens atstarošanas koeficients un ārkārtīgi zema absorbcija. Piemēram, optiskie stikli šķiedru optikai ir paredzēti lielām gaismas plūsmām, un to absorbcija ir aptuveni divdesmit triljoni uz 1 mikronu biezuma. Panākt labu atstarošanas koeficientu no dielektriķa, kura buras biezums ir 100 nm, kas ir daudz mazāks par viļņa garumu, nav viegli. Taču projekta autori saista dažas cerības uz jaunu pieeju izmantošanu, piemēram, metamateriāla monoslāņiem ar negatīvu refrakcijas indeksu.
saules bura
Viens no galvenajiem projekta elementiem ir saules bura ar platību 16 m 2 un masu tikai 1 g. Par buras materiālu tiek uzskatīti daudzslāņu dielektriskie spoguļi, kas atstaro 99,999% no krītošās gaismas (pēc provizoriskiem aprēķiniem ar to vajadzētu pietikt, lai bura neizkustu 100-G lāzera starojuma laukā). Daudzsološāka pieeja, kas ļauj padarīt buras biezumu mazāku par atstarotās gaismas viļņa garumu, ir par buras pamatu izmantot metamateriāla monoslāni ar negatīvu laušanas koeficientu (šādam materiālam ir arī nanoperforācijas, kas vēl vairāk samazina tā masu). Otra iespēja ir izmantot materiālu ar zemu absorbcijas koeficientu (10–9), nevis augstu atstarošanas spēju, piemēram, optiskos materiālus gaismas vadotnēm.
"Turklāt jums jāņem vērā, ka atstarojums no dielektriskiem spoguļiem ir noregulēts uz šauru viļņu garumu diapazonu, un, zondei paātrinoties, Doplera efekts maina viļņa garumu par vairāk nekā 20%, " saka Lubins. – Esam to ņēmuši vērā, tāpēc atstarotājs tiks noregulēts uz aptuveni divdesmit procentiem no emisijas joslas platuma. Esam izstrādājuši šādus atstarotājus. Ja nepieciešams, ir pieejami arī lielāka joslas platuma atstarotāji.
Lāzera mašīna
Zvaigžņu kuģa galvenā dzinējspēka sistēma uz zvaigznēm nelidos – tā atradīsies uz Zemes. Šis ir uz zemes bāzēts fāzēts lāzera izstarotāju bloks ar izmēru 1 × 1 km. Lāzeru kopējai jaudai jābūt no 50 līdz 100 GW (tas atbilst 10–20 Krasnojarskas HES jaudai). Tam ir paredzēts fokusēt starojumu ar viļņa garumu 1,06 μm no visa masīva uz punktu ar vairāku metru diametru attālumā līdz daudziem miljoniem kilometru, izmantojot fāzēšanu (tas ir, mainot fāzes katram atsevišķam emitētājam) (galējā fokusēšanas precizitāte ir 10–9 radiāni). Taču šādu fokusēšanu ļoti kavē vētrainā atmosfēra, kas izplūdz staru kūli apmēram loka sekundes (10–5 radiāni) lielā vietā. Paredzams, ka uzlabojums par četrām kārtām tiks sasniegts, izmantojot adaptīvo optiku (AO), kas kompensēs atmosfēras traucējumus. Labākās adaptīvās optikas sistēmas mūsdienu teleskopos samazina izplūšanu līdz 30 milisekundēm, atstājot par aptuveni divarpus kārtām vairāk, lai sasniegtu paredzēto mērķi. "Lai pārvarētu neliela mēroga atmosfēras turbulenci, fāzētais masīvs ir jāsadala ļoti mazos elementos, izstarojošā elementa izmēram mūsu viļņa garumam nevajadzētu būt lielākam par 20–25 cm," skaidro Filips Lubins. – Tas ir vismaz 20 miljoni izstarotāju, taču šis skaitlis mani nebiedē. Atsauksmēm AO sistēmā plānojam izmantot daudzus uzziņu avotus – bojas – gan uz zondes, gan uz mātes kuģa, gan atmosfērā. Turklāt mēs izsekosim zondi ceļā uz mērķi. Mēs arī vēlamies izmantot zvaigznes kā bāku, lai pielāgotu masīva fāzi, saņemot signālu no zondes pēc ierašanās, taču, lai pārliecinātos, mēs izsekosim zondi.
Ierašanās
Bet tad zonde ieradās Alpha Centauri sistēmā, nofotografēja sistēmas apkārtni un planētu (ja tāda ir). Šī informācija kaut kādā veidā ir jāpārraida uz Zemi, un zondes lāzera raidītāja jauda ir ierobežota līdz dažiem vatiem. Un pēc pieciem gadiem šis vājais signāls ir jāsaņem uz Zemes, atdalot zvaigznes no fona starojuma. Kā iecerējuši projekta autori, zonde pie mērķa manevrē tā, ka bura pārvēršas par Fresnela objektīvu, fokusējot zondes signālu Zemes virzienā. Saskaņā ar aplēsēm ideāls objektīvs ar ideālu fokusu un ideālu orientāciju pastiprina signālu ar jaudu no 1 W līdz 10 13 W izotropiskā ekvivalentā. Bet kā var uzskatīt šo signālu uz daudz spēcīgāka (par 13–14 kārtām!) zvaigžņu starojuma fona? "Zvaigznes gaisma patiesībā ir diezgan vāja, jo mūsu lāzera līnijas platums ir ļoti mazs. Šaurā līnija ir galvenais faktors fona samazināšanai, saka Lubins. - Ideja izgatavot Fresnel objektīvu no buras, pamatojoties uz plānslāņa difrakcijas elementu, ir diezgan sarežģīta un prasa lielu priekšdarbu, lai precīzi saprastu, kā to vislabāk izdarīt. Šis punkts patiesībā ir viens no galvenajiem mūsu projekta plānā.
Starpzvaigžņu lidojums nav gadsimtu, bet gan gadu desmitu jautājums
Jurijs Milners ,
Krievu uzņēmējs un filantrops,
Breakthrough Initiatives Foundation dibinātājs:
Pēdējo 15 gadu laikā ir bijuši ievērojami, varētu teikt, revolucionāri sasniegumi trīs tehnoloģiju jomās: elektronisko komponentu miniaturizācija, jaunas paaudzes materiālu radīšana, izmaksu samazināšana un lāzera jaudas palielināšana. Šo trīs tendenču kombinācija rada teorētisku iespēju paātrināt nanosatelītu līdz gandrīz relativistiskam ātrumam. Pirmajā posmā (5–10 gadi) plānojam veikt padziļinātu zinātnisku un inženiertehnisku izpēti, lai saprastu, cik lielā mērā šis projekts ir realizējams. Projekta mājaslapā ir saraksts ar aptuveni 20 nopietnām tehniskām problēmām, bez kurām nevarēsim virzīties uz priekšu. Šis nav galīgs saraksts, taču, pamatojoties uz zinātniskās padomes atzinumu, uzskatām, ka projekta pirmajam posmam ir pietiekama motivācija. Zinu, ka zvaigžņu buru projekts tiek nopietni kritizēts no ekspertu puses, taču domāju, ka dažu kritisku ekspertu nostāja ir saistīta ar ne visai precīzu izpratni par to, ko mēs īsti piedāvājam. Mēs finansējam nevis lidojumu uz citu zvaigzni, bet diezgan reālistiskus daudzfunkcionālus notikumus, kas saistīti ar starpzvaigžņu zondes ideju tikai vispārīgā virzienā. Šīs tehnoloģijas atradīs pielietojumu gan lidojumiem Saules sistēmā, gan aizsardzībai pret bīstamiem asteroīdiem. Taču tik ambicioza stratēģiskā mērķa kā starpzvaigžņu lidojuma izvirzīšana šķiet pamatota tādā ziņā, ka tehnoloģiju attīstība pēdējo 10–20 gadu laikā, iespējams, padara šāda projekta īstenošanu nevis gadsimtu, kā daudzi pieņēmuši, bet drīzāk gadu desmitu jautājumu.
No otras puses, fāzēts optisko emitētāju / starojuma uztvērēju bloks ar kopējo atvērumu viena kilometra attālumā ir instruments, kas spēj redzēt eksoplanētas no desmitiem parseku attāluma. Izmantojot uztvērējus ar regulējamu viļņa garumu, ir iespējams noteikt eksoplanetu atmosfēras sastāvu. Vai tiešām šajā gadījumā ir nepieciešamas zondes? "Protams, fāzēta masīva izmantošana kā ļoti liels teleskops paver jaunas iespējas astronomijā. Taču, piebilst Lubins, mēs plānojam zondei pievienot infrasarkano staru spektrometru kā ilgtermiņa programmu papildus kamerai un citiem sensoriem. Mums ir lieliska fotonikas grupa UC Santa Barbara, kas ir daļa no sadarbības.
Bet jebkurā gadījumā, pēc Ļubina teiktā, pirmie lidojumi tiks veikti Saules sistēmas ietvaros: “Tā kā mēs varam nosūtīt milzīgu skaitu zondes, tas mums sniedz daudz dažādu iespēju. Varam arī nosūtīt līdzīgus mazos ( vafeļu skala, tas ir, uz mikroshēmas) zondē uz parastajām raķetēm un izmanto to pašu tehnoloģiju, lai pētītu Zemi vai planētas un to pavadoņus Saules sistēmā.
Redaktori vēlas pateikties laikrakstam Troitsky Variant - Science un tā galvenajam redaktoram Borisam Sternam par palīdzību raksta sagatavošanā.
Mēs esam iepazinušies ar iespējamām fiziskajām atšķirībām starp mums un mūsu kosmosa brāļiem. Tagad pievērsīsimies tam, kas mums var būt svarīgāks - intelektuālajām atšķirībām. Šo problēmu var formulēt šādi.
1. mīkla. Vai citas civilizācijas ir mūs apsteigušas savā attīstībā vai atpalikušas no mums?
Pieņemsim, ka mūsu Galaktikā ir vismaz miljons Zemes "dvīņu", uz kurām pastāv saprātīga dzīvība. Tie veidojušies dažādos laikmetos – miljoniem gadu agrāk vai vēlāk nekā mūsējie – un tāpēc atrodas dažādās attīstības stadijās. Dinozauru laiki, aizvēsturiskais cilvēks, agrīnā Romas impērija - visi šie Zemes vēstures laikmeti šobrīd tiek "kopēti", un vienlaikus uz vairākām planētām. Iespējams, ka, savukārt, mēs uz Zemes tagad piedzīvojam laikmetu, ko citas pasaules pagāja pirms tūkstošiem vai pat miljoniem gadu.
Cik civilizācijas savā attīstībā mūs ir pārspējušas? Un cik? Tas, ko par to saka Poziņš, nekādā gadījumā neliecina par mūsu lepnumu. Zemi nevar ieskaitīt augsto civilizāciju skaitā vai pat vidēja pakāpe attīstību. Visticamāk, mēs ieņemam skatuvi, kas nav pārāk tālu no zemāks evolūcijas skalas beigas. Tas izriet no vienkāršas un, kā mums šķiet, neapstrīdamas loģikas.
Astronomi uzskata, ka mūsu Saules enerģija ilgs vismaz 10 miljardus gadu. Pieskaitot šo skaitli Zemes vecumam, kas tiek lēsts uz 5 miljardiem gadu, iegūstam kopējo Zemes pastāvēšanas laiku – 15 miljardus gadu. Pirms dzīvības rašanās uz Zemes pagāja 2,5 miljardi gadu un tikpat daudz līdz cilvēka parādīšanās, kas kopumā ir 1/3 no 15 miljardiem gadu, kas “atvēlēti” Zemes daļai. Cilvēks, kura necivilizēta priekšgājēja pēdas var izsekot tikai miljons gadu senā pagātnē, iznira no alām un sāka pievienoties civilizācijai, ilgākais, pirms 12 000 gadu. Tāpēc, lai tālākai attīstībai cilvēce ir 10 miljardus gadu veca.
Ja miljons citu planētu, piemēram, Zemes, "dzīves ilgums" arī ir 15 miljardi gadu, to vidējais vecums ir 7,5 miljardi gadu, bet civilizāciju vidējais vecums ir 2,5 miljardi gadu. Bet apmēram puse no šiem Zemes "dvīņiem", tas ir, aptuveni 500 000 planētu, ir vēl vecāki.
Tā kā mēs atrodamies tuvu mazattīstītās puses apakšējam pakāpienam, mēs, iespējams, esam novecojuši par aptuveni 50 000 civilizāciju, bet pārspējām 950 000 citu civilizāciju. Tie, kuriem ir 10 miljardi gadu (padomājiet tikai – miljoniem gadsimtu!) un kuri ir sasnieguši neiedomājamas garīgās attīstības virsotnes, bez šaubām, mūs, zemes iedzīvotājus, nostādītu ne augstāk par prasmīgām skudrām, kas dzīvo kolonijās un atklāj apšaubāmu inteliģenci.
Tomēr mūsu aprēķini par apdzīvotajām pasaulēm var būt nepareizi. Iespējams, ka apstākļi uz daudzām planētām kavē dzīvības rašanos. Visticamāk, ka dažas civilizācijas saskārās ar šķēršļiem evolūcijas procesā un spēja normāli attīstīties tikai pēc ilgas kavēšanās. Dažas zvaigznes priekšlaicīgi uzliesmoja kā jaunas, tādējādi radot neatgriezenisku kaitējumu apdzīvojamajām planētām, kas riņķo ap tām. Un kas zina, cik civilizāciju gāja bojā atomkaru ugunī?
Bet pat simtiem un tūkstošiem šādu ierobežojumu īpaši nesamazinās civilizāciju skaits, kuras ir vecākas un acīmredzot gudrākas par mūsējām. Neatkarīgi no tā, kā mēs pret to jūtamies, Zeme, iespējams, ir primitīvas kosmosa kultūras līmenī. Ir daudzi tūkstoši civilizāciju, kas mūs apsteidz par vairāk gadiem, nekā vajadzīgs, lai pārvarētu attālumu, kas mūs šķir.
2. mīkla. Vai Zemi ir apmeklējušas citplanētiešu būtnes, kas mūs vērojušas ar lidojošiem šķīvīšiem?
Vairums zinātnieku uzreiz skeptiski pasmaidīs, dzirdot par lidojošajiem šķīvīšiem.
Pēc autoritatīvu ekspertu domām, vairumā gadījumu lidojošie šķīvīši ir tikai iztēles auglis. Īpaši tas attiecas uz tā sauktajiem kontaktiem neidentificētajiem lidojošiem objektiem (NLO), kas it kā tiek palaisti no Marsa, Veneras vai citām planētām un regulāri nolaižas savās bāzēs. Daži no tiem tika pasludināti par starpzvaigžņu kosmosa kuģiem, kas izraisīja dzīvas diskusijas par viņu apkalpes eksotisko pieredzi.
Taču nevar pilnībā ignorēt to cilvēku viedokļus, kuri uzskata, ka mūsu debesīs parādījās NLO, pat ja tie nav nolaidušies uz Zemes. Kopš Arnolda pirmā ziņojuma 1947. gadā īpašas meklēšanas komandas ir fiksējušas vairāk nekā 20 000 lidojošu šķīvju gadījumu - dīvainus neparastas formas veidojumus vai balti karstus priekšmetus, kas lielā ātrumā steidzas pa gaisu. Vairāki uzticami eksperti – piloti, radaru operatori un pat daži zinātnieki apgalvojuši, ka šādas parādības novērojuši ne reizi vien.
Galvenais, ko ir parādījusi visa kampaņa, lai pārbaudītu NLO realitāti, ir tas, ka vairāk nekā 15 gadus nav iesniegts neviens pārliecinošs pierādījums par to esamību. NLO bhaktas apgalvo, ka dažas fotogrāfijas ar "uzsprāgušu apakštasīšu" fragmentiem, dīvainu pelnu taku aiz aizdomīga objekta un citi netieši pierādījumi apstiprina citplanētiešu vēstnešu esamību. Bet neviens no šiem "pierādījumiem" nav pieņemams ne grāmatas autoram, ne zinātnieku aprindām kopumā.
“Lidojošo šķīvju” piekritēji pieļauj patvaļīgu viena vai otra fakta interpretāciju – un vienmēr sev par labu. Ja kāds pēkšņi paziņotu, ka Zeme ir doba, lidojošo šķīvju piekritēji būtu starp tiem, kas prasītu pierādījumus. Viņi noraidītu seismisko ierakstu interpretāciju kā skaņas viļņu pazušanu milzu dobumā, piemēram, 800 grādu dziļumā. km. Viņi jautātu, kāpēc simtiem pieredzējušu seismologu nav guvuši šādus rezultātus, un viņi būtu pilnīgi pareizi nepieņemt šo savvaļas teoriju, kuras pamatā ir niecīgas fanātiķu grupas, kas aizstāv savu Dobās Zemes modeli, sniegtās nestabilās liecības. Taču paši "lidojošo šķīvju" piekritēji, acīmredzot, nespēj izprast savas pozīcijas ļaunprātību, pašpārliecināti izvirzot vieglus un tendenciozus argumentus.
Ja kādā jaukā dienā nolaidīsies lidojošais šķīvītis un visa pasaule savām acīm ieraudzīs, ka no tās iznācis astronauts no citas planētas, tad zinātnieki – un autors līdz ar viņiem – atzīs savu kļūdu.
Tā kā orbitālo lidojumu tehnoloģiju attīstība novedīs pie lidojumiem uz Mēnesi un apdzīvojamu kosmosa staciju rašanos, mūsu astronauti galu galā varēs atbildēt uz jautājumu, vai viņi kosmosā atrodas vieni. Pārmērīgi fanātiskiem "lidojošo šķīvju" piekritējiem, kas šodien pieprasa kosmosa viesu identifikāciju aizdomīgos objektos, jābūt pacietīgiem, taču pagaidām viņu prasības ir pilnīgi nepamatotas. Ja citplanētiešiem būtu kāds konkrēts mērķis, teiksim, Zemes iekarošana, tad ar ārkārtīgi progresīvām tehnoloģijām, tostarp "lidojošiem šķīvīšiem", viņi to jau sen būtu sapratuši.
Vēl viens arguments ir tāds, ka piloti apzināti dod priekšroku mūsu novērošanai no tālienes, jo baidās, ka viņu nosēšanās izraisīs paniku Zemes iedzīvotājos un, iespējams, kosmosa kara draudus. Tas ir mēģinājums izskaidrot svarīgo faktu, ka neviens no apakštasīšu kuģiem nekad nav nolaidies uz Zemes un tā apkalpe nav nonākusi tiešā saskarē ar mums, Zemes iedzīvotājiem.
Protams, var pieņemt, ka agrāk Zemi ir apmeklējuši citplanētieši no citām pasaulēm. Pietiek atgādināt, ka 10 miljardu gadu laikā daudzas civilizācijas varētu būt sasniegušas neparasti augstu kosmosa tehnoloģiju attīstības līmeni, lai pieņemtu iespēju vairākkārt apmeklēt Zemi, kas atdalīta ar miljona gadu intervāliem. Šādas vizītes nemaz nešķiet fantastiskas tagad, kad cilvēks pats ir gatavs apmeklēt Mēnesi un citas planētas un jau sapņo lidot uz zvaigznēm.
Tātad, loģika gandrīz neizbēgami mums saka, ka tūkstošiem civilizāciju tagad piedalās Galaktikas izpētē un, iespējams, luksofori, kas regulē šo apbrīnojamo "kosmisko kustību", tiek kontrolēti no viena centra.
3. noslēpums. Vai pastāv Apvienoto civilizāciju kosmosa organizācija?
Fantāzija? Bet kāpēc, ja Galaktikā ir vismaz miljons apdzīvojamu planētu? Ja lielākā daļa civilizāciju savā attīstībā mūs ir pārspējušas un jau sen ir izsūtījušas starpzvaigžņu kuģus visos virzienos, tad agri vai vēlu tām vajadzēja satikties vienai ar otru. Iespējams, notika īsti "pasauļu kari" un radās impērijas, kuru laupījums bija atsevišķas planētas. Un visas pārējās tumšās darbības, ko cilvēks pastrādājis uz Zemes, var atkārtot kosmiskā mērogā.
Iespējams, tiktu izstrādāta kosmosa likumu sistēma un veidota galaktikas asambleja, kurā būtu gan attīstīto civilizāciju pārstāvji, gan mazattīstīti jaunpienācēji. Tās sesijās var pieņemt rezolūcijas, kuru mērķis ir saglabāt mieru un samazināt plaisu to civilizāciju attīstības līmenī, kuras atdala daudzi gaismas gadi.
Apvienoto civilizāciju organizācija būtu sākusies pirms miljoniem gadu. Un, kad mūsu Saules sistēmas delegāti ieradīsies "pārpildītajā" asamblejā un ar izbrīnu palūkosies uz citplanētiešu diplomātiem, Zeme būs viena no pēdējām valstīm, kas tikko sasniegs galaktikas statusu un izkļūs no mazattīstītajām planētām.
Ievērojamākie zinātnieki uz Zemes šajā idejā nesaskata neko nezinātnisku, un Hoils pilnā nopietnībā runā par "starpzvaigžņu klubu", uz kuru kādreiz tiks uzaicināta cilvēce.
Apvienojot dažādu civilizāciju centienus atrisināt vispārīgas galaktikas problēmas un tehnoloģiju attīstību (kas, iespējams, sākās vēl pirms pirmā mikroorganisma parādīšanās uz Zemes), neapšaubāmi novestu pie sistemātiskas atpalikušu civilizāciju meklēšanas, kas vēl nav nepieejamas starpzvaigžņu lidojumiem. Ja uz atklātās planētas vēl nav saprātīgu būtņu vai ja viņu kultūra joprojām ir pārāk primitīva, lai atrisinātu reālas kosmiskas problēmas, šādu planētu nevar uzskatīt par kopienas kandidātu. Zeme būtu tāda planēta.
Taču nav pārliecības, ka kosmosa tehnoloģiju jomā augsti attīstītas, bet vēl sociāli nenobriedušas civilizācijas nemēģinātu iekarot citas planētas. Pilnīgi iespējams, ka dažas no mūsu vecākajām un noturīgākajām leģendām par savu eksistenci ir saistītas ar kosmosa citplanētiešu iebrukumu.
Piemēram, leģendārās Atlantīdas nāve okeānā bija nežēlīga rīcība, ko kosmosa konkistadori veica pēc tās aplaupīšanas (zelts, dimanti, urāns vai pat dzelzs – rets un līdz ar to nenovērtējams metāls uz viņu planētas), slēpjot sava nozieguma pēdas no "humānās" civilizāciju grupas modrajām patruļām.
4. mīkla. Vai Tunguskas meteorīts bija kosmosa kuģis ar apkalpi?
1908. gada jūnijā Austrumsibīrijas teritorijā nokrita milzu meteorīts, kura troksnis bija dzirdams 300 rādiusā. km. Atšķirībā no Arizonas un Čuba meteorītiem tas neveidoja krāteri, tomēr spēcīgs gaisa vilnis nogāza kokus 80 rādiusā. km, it kā meteorīts eksplodētu gaisā pirms trāpījuma virspusē. Bet vairākas PSRS Zinātņu akadēmijas organizētās ekspedīcijas trieciena zonā neatrada lielus milzu meteorīta fragmentus, kam vajadzēja nokrist uz Zemi.
Ir izvirzītas divas teorijas, no kurām katra uzskata, ka objekts, kas eksplodējis, ir mākslīgs, proti, kuģis no citas pasaules.
Saskaņā ar pirmo teoriju tas bija ar kodolsintēzes dzinēju darbināms kosmosa kuģis, kas eksplodēja, mēģinot nolaisties. Tas izskaidro sprādziena viļņa milzīgo spēku; bet radioaktivitātes līmenis trieciena zonā ir pārāk zems, kas neatbilst šai teorijai. Enerģija, ko rada kosmosa kuģa kodoldzinēja sprādziens, kas atbilst vismaz tūkstoš ūdeņraža bumbām, būtu pietiekama, lai sprādziena zonu pārvērstu par atomtuksnesi uz simtiem gadu. Bet šobrīd šī taigas zona ir klāta ar sulīgu veģetāciju.
Vēl viens pieņēmums ir saistīts ar faktu, ka kuģis ieradās no antipasaules. Pēdējo desmit gadu laikā kodolfiziķi teorētiski ir paredzējuši antidaļiņu katrai zināmajai elementārdaļiņai, un daudzas no tām jau ir iegūtas eksperimentāli. Negatīvi lādēts elektrons atbilst pozitīvi lādētam antielektronam vai pozitronam, protonam – antiprotonam, neitronam – antineitronam un tā tālāk vairāk nekā trīsdesmit daļiņām.
Kad jebkura daļiņa satiekas ar savu antidaļiņu, tās pazūd, iznīcinās, un visa masa pārvēršas starojumā, atbrīvojoties enerģijai. tūkst reizes lielāks nekā atomu kodolu dalīšanās vai sintēzes reakcijās.
Antidaļiņas ir neparastas tikai parasto daļiņu pasaulē, savukārt antipasaulē lomas ir apgrieztas. Bet, tā kā antidaļiņas pirmo reizi tika atklātas kā daļa no kosmiskajiem stariem, kas līst no starpzvaigžņu telpas, pamatots jautājums ir: kāpēc neeksistē veselas zvaigznes un pat galaktikas, kas sastāv no antimateriāla?
Kamēr galaktikas un "antigalaktikas" atdala milzīgi attālumi, tās var pastāvēt, neizraisot viena otras nāvi. Tomēr ir iespējams, ka sadursmju galaktiku starojums (piemēram, Cygnus zvaigznājā) ir parādā savu milzīgo spēku katastrofālajiem zvaigžņu un "antizvaigžņu" iznīcināšanas procesiem.
Tagad ir viegli saprast, kāda briesmīga drāma varētu būt izspēlēta virs Zemes virsmas. Daudzus gadus, iespējams, visu mūžu ceļojuši, mērojot attālumu no vienas zvaigznes līdz otrai, nezināmi astronauti bija pārliecināti, ka Zeme ir apdzīvota, ar nepacietību gatavojās nolaišanai. Bet, iegremdējot blīvajos zemes atmosfēras slāņos (apmēram 80 grādu augstumā km) viņu kuģa antimateriāls reaģēja ar atmosfēras gāzēm - un zvaigžņu ceļojums beidzās ar milzīgu uzplaiksnījumu.
Šis supersprādziens neizkaisīja atomus vējā. Viņi iznīcināja, un tajā pašā laikā tika atbrīvota enerģija, daudzkārt lielāka nekā kodoltermiskā sprādziena enerģija. Kosmonautu kapavietu iezīmē tikai pilnībā izkritis mežs, un tajā nav ne pašiem citplanētiešiem, ne viņu kuģa pēdas.
Šī teorija lieliski izskaidro Tunguskas meteorīta noslēpumu un, ja tā ir patiesība, piedāvā piemēru vienam no retajiem apmeklējumiem no kosmosa.
Un tomēr tas ir tikai pieņēmums; līdz šim neviens mums nevar sniegt atbildi uz jautājumu, vai Zemi apmeklēja viesi no Kosmosa.
5. noslēpums. Vai kosmosa kuģis no Zemes kļūs par noslēpumainu "lidojošo šķīvīti" citas planētas iemītniekiem?
Mūsu tuvākā planētu sistēma ir zvaigzne Proxima Centauri, kas atrodas vismaz 7500 reižu tālāk par Plutonu un atrodas 42 triljonu attālumā. km. (Proksim, Centauri Proxima var nebūt planētu, un, ja ir, tad tās var būt neapdzīvotas.) Ir grūti iedomāties milzīgos attālumus, kas šķir Sauli un tuvumā esošās zvaigznes.
Sfērā ar 12 gaismas gadu rādiusu (113 triljoni km) ir ar neapbruņotu aci redzamas 18 zvaigznes, tostarp divas labi zināmas - Sīriuss un Prokjons. Acīmredzot apmeklēt kādu no šīm zvaigznēm starpplanētu kuģi ir bezjēdzīgi. Pat ja raķete sasniedz ātrumu 1600 km/s un šķērsos Plutona orbītu pēc 40 stundām no palaišanas brīža, lai sasniegtu Proksimu Kentauri, tam būs nepieciešams 3000 gadi. Tāpēc daudz ātrāk starpzvaigžņu kuģiem. Bet pat palielinot ātrumu 10 reizes, ceļojuma laiks samazināsies tikai līdz 300 gadiem. Lai starpzvaigžņu lidojums būtu iespējams, raķetes ātrumam ir jātuvojas gaismas ātrumam. Kosmosa kuģis, kas lido ar gaismas ātrumu (300 000 km/s), būtu sasnieguši Plutonu tikai piecās stundās, bet tuvākā kaimiņa Proksima Kentauri zvaigznes - 38 000 stundās jeb 4,3 gados. Ar ķīmisko degvielu darbināmās raķetes nav piemērotas, jo, lai attīstītu ātrumu, kas līdzvērtīgs pat nelielai gaismas ātruma daļai, ir nepieciešamas asteroīdu izmēra degvielas tvertnes. Raķetes ar kodolenerģijas un tā sauktajiem elektrostatisko jonu dzinējiem varētu attīstīt lielu, bet atkal nepietiekamu ātrumu.
Tikai pilnīgi jauni dzinēju veidi nodrošinās mūs ar īstiem starpzvaigžņu kuģiem. Starp tiem, iespējams, būs fotonu raķete.
Tāpat kā elektrostatiskajā raķešu dzinējā liela ātruma jonu plūsma kalpo kā vilces avots, fotonu dzinējs izstaro spēcīgu gaismas kvantu staru, kas nodrošina reaktīvo jaudu. Tiesa, daži raķešu zinātnieki uzskata, ka šie projekti ir nereāli, jo būtu nepieciešams neticami liela izmēra un jaudas fotonu ģenerators.
Pēdējos gados ir vērojama strauja attīstība lāzeri. Šīs ierīces rada neparasti spēcīgus starojuma starus (redzamu, ultravioleto vai infrasarkano). Katru dienu mēs dzirdam un lasām ziņojumus par jauniem lāzeru varoņdarbiem: tie sekundes daļā sadedzina caurumus dimantiem, griež tērauda plāksnes. Inženieri nešaubās, ka galu galā viņi spēs koncentrēt miljoniem vatu jaudas lāzera starā.
Kosmosa kuģis, kas aprīkots ar lāzera fotonu dzinēju, spēj sasniegt ātrumu, kas vienāds ar 90% no gaismas ātruma. Tad ceļojums uz Proxima Centauri aizņems mazāk nekā piecus, bet līdz Siriusam (attālums 8,6 gaismas gadi) - apmēram deviņus gadus. Ja astronauti labprātīgi pavadītu savu dzīvi uz kosmosa kuģa, tad varētu apmeklēt visas zvaigznes 25 gaismas gadu rādiusā, cerot atrast citu planētu sistēmu un vienu no miljoniem Zemes "dvīņu", kurā apdzīvo saprātīgas būtnes.
Bet vai tas palīdzēs?
6. mīkla. Kāda ir varbūtība atklāt dzīvību fotonu raķetei pieejamā Saules "tuvākajā" apkārtnē?
No iepriekš teiktā izriet, ka šī varbūtība ir praktiski vienāda ar nulli. Ja Strūves vērtējums ir pareizs un Zemei līdzīgu planētu skaits mūsu Galaktikā patiešām ir viens miljons, tad tas nozīmē, ka vidēji no 200 000 zvaigžņu tikai vienai paveicās būt planētu saimes īpašniecei. Diemžēl, kā izriet no Hornera aprēķiniem (Heidelbergas observatorija), sfērā, kuras rādiuss ir 160 gaismas gadi, ir tikai 10 zvaigznes ar planētu sistēmām. Tātad, tikai ar fantastisku veiksmi "tuvumā" no mums ir zvaigzne - varbūt pat Proxima Centauri - ar apdzīvojamu planētu.
Ja mēs Struves aplēsi palielināsim par 100, tad mūsu kosmonautiem būs jāpārbauda 2000 zvaigžņu, pirms viņi atradīs vienu ar apdzīvojamu planētu. Turklāt viņu ceļojums ilgs vismaz 100 gadus — ilgāk nekā viņu mūžs. Tātad ievērojamā lidojumu ilguma dēļ šķiet neiespējami veiksmīgi tikt galā ar brāļu pasauļu meklēšanas uzdevumu. Acīmredzot astronautiem nepietiks dzīvības, lai pārvarētu pat desmito daļu no ceļa līdz tik tālām zvaigznēm un vēl jo vairāk, lai tās apmeklētu un atgrieztos uz Zemes.
Tomēr viens apstāklis noņem šo laika barjeru.
Mistērija 7. Vai astronauti viena gada laikā var nobraukt 1000 gaismas gadu?
Ja kosmosa kuģis varētu sasniegt, teiksim, 99% no gaismas ātruma vai vairāk, slavenais Einšteina relativitātes teorijas "laika dilatācijas" paradokss noņemtu laika barjeru. Teorētiski cilvēkam, kas tādā ātrumā pārvietojas kopā ar raķeti, laiks burtiski palēninātos.
Kamēr pulkstenis uz Zemes atzīmē 1000 gadu, kuģa apkalpei tas aizņems 10 gadus vai mazāk, atkarībā no tā, cik tuvu tas ir gaismas ātrumam. Tāpēc, sasniedzot planētu, viņi kļūs vecāki tikai par dažiem gadiem. Atgriežoties tādā pašā ātrumā, viņi ieradīsies uz Zemes maz veci, bet neatradīs savus radiniekus un draugus, kuri jau sen ir miruši.
Noslēpums 8. Vai cilvēks uz superlumināliem kuģiem varēs apmeklēt citas pasaules?
No relativitātes teorijas izriet, ka, ja objekta ātrums tiecas uz gaismas ātrumu (kas tiek pieņemts par nemainīgu), tā masa tiecas līdz bezgalībai, tāpēc fiziski nav iespējams turpināt objekta paātrināšanu līdz lielākam ātrumam.
Bet, ja gaismas ātrums pārstātu spēlēt mūsu kosmosa kuģu atturēšanas lomu, tad Saules sistēma kļūtu par dīķi, Piena ceļš par ezeru, starpgalaktiskā telpa par jūru un viss Visums par okeānu. Pietiekami liels ātrums samazinās brauciena ilgumu no gadsimtiem līdz vairākiem mēnešiem un gadiem.
Tomēr kosmisko attālumu pārvarēšana ir ārkārtīgi grūts uzdevums. Pat gaismas gads nav pietiekami liela vienība, strādājot ar attāliem objektiem. Visas naksnīgajās debesīs redzamās zvaigznes mūsu galaktikā atrodas 100 000 gaismas gadu attālumā. Bet jau tuvākā galaktika Andromedas zvaigznājā atrodas 2 300 000 gaismas gadu attālumā no mums, un citas miljoniem un miljoniem galaktiku atrodas miljardu gaismas gadu attālumā. Astronomi jūtas neērti lietot šo ierīci, un viņi ieviesa jaunu - parsec.
Vārds "parsec" ir veidots no divu vārdu sākuma zilbēm - paralaksa un otrā. Parallakse ir zvaigznes attēla leņķiskās nobīdes vērtība attiecībā pret zvaigznes fonu, skatoties no diametrāli pretējiem zemes orbītas punktiem, kuru attālums ir 300 miljoni km. km. Ja paralakse (šķietamā nobīde) ir 1 loka sekunde, tad attālums līdz novērotajam objektam ir 1 parseka. Viens parseks atbilst 3,26 gaismas gadiem jeb 31 triljonam km. Kā redzat, parseks nav daudz lielāks par gaismas gadu, tāpēc astronomi bieži izmanto vienības, kas iegūtas no parseka - kiloparseku (1000 parseku) un megaparseku (1 000 000 parseku). Andromedas miglājs atrodas 700 kiloparseku attālumā no mums, bet galaktiku grupa Komas Veronikas zvaigznājā ir 25 megaparseku (gandrīz 90 000 000 gaismas gadu) attālumā.
Ar radioteleskopu un 5 metru Palomar reflektora palīdzību novērojamā Visuma robežas tika nobīdītas līdz 7,5 miljardiem gaismas gadu, tas ir, līdz 2300 megaparsekiem. Tādējādi arī megaparseks kā attāluma vienība kļūst nelietojams, un daži astronomi sper soli tālāk un nosaka Visuma redzamās daļas izmēru kā 2,3. gigaparsec(konsole giga nozīmē miljardu).
Ātrums, kas būtu nepieciešams, lai lidotu uz visattālākajām zināmajām galaktikām, ir fantastisks skaitlis; attālumu iegūst, reizinot 7,5 miljardus gaismas gadu ar ceļu, ko gaisma noiet gadā (10 triljoni km), un ir 75 10 21 km. Kustoties miljons reižu ātrāk par gaismu, kosmosa kuģis sasniegtu tik tālu objektus tikai pēc 750 gadiem.
Acīmredzot pat visu relatīvistisko ierobežojumu atcelšana nepadarīs šādus lidojumus Lielajā Visumā par patīkamu pastaigu, un pat superluminālie kuģi ļaus mums izpētīt tikai mūsu pašu salīdzinoši nelielo Galaktiku un diez vai objektus ārpus tās.
Tā zināmā mērā ir atbilde tiem, kuri, domājot par neskaitāmām, iespējams, apdzīvotām pasaulēm, tāpat kā Tellers jautās: "Kur tu esi?" Tikai mūsu galaktikas pamatiedzīvotāji varētu mūs apmeklēt ar īpaši ātrām raķetēm, un pat tad viņiem būtu smagi jāstrādā, lai starp katrām 200 000 zvaigznēm atrastu planētu ieskautu. No tā loģiski izriet, ka neviena planēta, arī Zeme, netiks apmeklēta pārāk bieži visos 10 miljardus dzīvības pastāvēšanas gadu.
