Як довго їхати до Альфа Центавра?
Космос великий. Дійсно, дійсно, дійсно великий. І тому НАСА в
даний час не планує направляти космічний корабель на будь-яку з кількох
тисяч відомих планет поза нашою Сонячною системою. Тим часом, що
стосується зіркових подорожей, НАСА вже не єдина гра в місті. У квітні
2016 року російський високотехнологічний мільярдер Юрій Мілнер
оголосив про нову і амбітну ініціативу під назвою Breakthrough Starshot,
яка має намір виділити 100 млн. Дол. % світлової швидкості, з метою
досягнення системи Альфа Центавра - і, мабуть, її знову відкритої планети
Проксима b - протягом 20 років. Це можливо? Ніхто ще не знає, але Альфа
Центавра є очевидною метою. Це найближча зоряна система нашого
Сонця на відстані 4,3 світлових років. Це близько 25 трильйонів миль (40
трильйонів км) від Землі - майже 300 000 разів більше відстані від Землі до
Сонця. Перейдіть за наведеними нижче посиланнями, щоб дізнатися
більше про те, чому подорожі зірками є настільки грізними, і про те, як ми
можемо це зробити.
Ці 4 звичайні космічні кораблі вирушають з Сонячної системи.
П'ятий космічний корабель, New Horizons, також зрештою покине сонячну
систему. Але звичайні космічні апарати рухаються повільно на відміну від
величезних відстаней між зірками. Це буде десятки тисяч років, перш ніж
один з цих ремесел зустріне зірку. Зображення через Wikimedia Commons.
Чому не буде працювати звичайна ракета? Розглянемо космічні
човники, які пройшли лише кілька сотень кілометрів над земною
поверхнею, на орбіту Землі. Якщо б Земля мала розмір піщаного зерна, ця
відстань була б шириною волосся, на відміну від 6-мильної (10-км)
відстані до Альфа Центавра.
Космічні кораблі не були кораблями, але ми створили кораблі. П'ять
кораблів з Землі в даний час знаходяться на шляху виходу з Сонячної
системи, що направляються в міжзоряний простір. Вони є двома
космічними апаратами Pioneer, двома космічними апаратами Voyager і
космічним апаратом New Horizons. Всі рухаються дуже повільно відносно
швидкості, необхідної для подорожей серед зірок.
Отже ... розглянемо два Voyagers - Voyager 1 і Voyager 2 - запущені в
1977 році. до цієї найближчої зірки. Зрештою, Вояджери пройдуть інші
зірки. Приблизно через 40 тисяч років Voyager 1 буде дрейфувати
протягом 1,6 світлових років (9,3 трильйони миль) від AC + 79 3888, зірки
у сузір'ї Камелопардаліс. Через приблизно 296 тисяч років Voyager 2
пройде 4,3 світлових роки від Сіріуса, найяскравішої зірки на небі. Хм, 4,3
світлових роки. Це відстань між нами і Альфа Центавра.
А як щодо космічного апарату New Horizons, першого космічного
апарату, який коли-небудь відвідав Плутон і його супутники. Космічний
апарат NASA New Horizons подорожує на відстані 36373 миль на годину
(58 536 км / год). Запущена з Землі в середині січня 2006 року, вона
досягла Плутона в середині липня 2015 року… дев'ять з половиною років
по тому. Якби New Horizons були спрямовані на систему «Альфа
Центавра», яка не є такою, їй потрібен цей космічний апарат близько 78
тисяч років, щоб потрапити туди.
Тому звичайні ракети не працюють, тому що вони надто повільні.
Warp привід? Що робити, якщо ми можемо подорожувати швидше світла?
Незліченні науково-фантастичні книги та фільми побудовані навколо цієї
концепції, яка приносить своїм викликам розуміння фізиками того, як
простір і час дійсно працюють. Тим не менш, кілька років тому, доктор
Гарольд "Сонні" Уайт - який керує командою НАСА в Космічному центрі
"Джонсон", стверджував, що зробив відкриття, яке зробило
правдоподібною ідею проїзду швидше, ніж світло, через концепцію,
відому як основоположний привід Alcubierre.
Ця концепція заснована на ідеях, висунутих мексиканським фізиком
Мігелем Алькуб'єре в 1994 році. Він припустив, що швидше, ніж світло,
може бути досягнуто шляхом спотворення часу-простору, як показано на
ілюстрації вище.
Гарольд «Сонні» Уайт працює над подальшим дослідженням цих
ідей. Вони є дуже спекулятивними, але, можливо, дійсними, і включають
рішення рівнянь Ейнштейна, зокрема, як взаємодіють простір, час і
енергія. У червні 2014 року Білий оприлюднив зображення того, як може
виглядати швидше, ніж світло. Художник Марк Rademaker заснований ці
проекти на Whiтеоретичні ідеї. Він сказав, що створення їх займало більше
1600 годин, і вони дуже здорово. Перегляньте конструкції космічних
апаратів на швидких, ніж світлих раундах на цій сторінці Flickr.
Нижче наведене відео представляє виступи Гарольда Уайта на
космічній конференції SpaceVision 2013 у листопаді 2013 року у Феніксі.
Він розповідає про концепції та прогрес у розробці основних приводів за
останні десятиліття.
Чи можливе швидше, ніж легке проїзд, через привід Alcubierre? Як і
у випадку звичайних рухових систем, проблема полягає в енергії. У цьому
випадку, це той тип енергії, який потребує привід warp. Щоденний Kos
повідомив:
Для того, щоб сформувати поле / бульбашка основи, необхідна
область простору-часу з негативною щільністю енергії (тобто відштовхує
простору-час). Наукові моделі передбачають існування екзотичної
речовини з негативною енергією, але її ніколи не спостерігали. Всі форми
матерії і світла мають позитивну щільність енергії і створюють
привабливе гравітаційне поле.
Так швидше-ніж-світло мандрують через Alcubierre warp зажену є високо
speculative, щоб сказати найменший.
За сучасних технологій це неможливо.
Однак, якщо це може бути здійснено, це скоротить час подорожі до Альфа
Центавра з тисяч років до днів.
Потрібні технічні деталі про привід Alcubierre? Ознайомтеся з цією
статтею 2014 року в Daily Kos.
НАСА має цілу область на своєму веб-сайті про швидше, ніж світло,
подорожі, в яких вона в основному говорить ... це зараз неможливо.
Система Альфа Центавра. Це, принаймні, подвійна система, можливо,
потрійна система, але ми бачимо це лише як одну зірку. На цьому
зображенні - через MSX / IPAC / NASA - можна майже розібратися в
подвійній природі Альфа Центавра. На відстані 4,3 світлових років ця
зоряна система є найбільш близькою до Землі.
Прорив зірочок. У квітні 2016 року організація Юрія Мілнера «Проривні
ініціативи» оголосила про інвестиції в 100 мільйонів доларів в
дослідження доказової концепції для створення абсолютно нового шляху
до зірок.
Ну, не все нове. Проект Breakthrough Starshot спирається на технології, які
зараз випробовуються, а також на деякі нові технології, які існують лише
кілька років. Але це об'єднує ці технології таким чином, що є абсолютно
новим і надзвичайно прозорливим.
Команда Breakthrough Starshot має кілька важких нападників, включаючи
фізика Стівена Хокінга та Facebook Марка Цукерберга. Вона пропонує
використати 100 мільйонів доларів, щоб дізнатися, чи можна
використовувати 100-гігаватний світловий промінь і легкі вітрила для
просування деяких 1000 ультралегких нанотрубок до 20% швидкості
світла. Якщо це виявиться можливим, така місія може (гіпотетично)
досягти Альфа Центавра протягом приблизно 20 років після її запуску.
У цьому проекті багато привабливих речей. Наприклад, використання
світлових листів в даний час знаходиться в процесі тестування іншою
організацією - Планетарним товариством - з проектом, що фінансується
публічно, під назвою LightSail.
Але найпривабливішим є те, що проект Breakthrough Starshot є
дійсно інноваційним, але все ще заснованим на сучасній, новітній науці і
техніці. Тільки розуміють, що всі існуючі космічні кораблі величезні і
незграбні на відміну від грам масштабу наноспортивних судів дубльованих StarChips - пропонованих Breakthrough Starshot. Чи можуть
маленькі, легкі кораблі - на вітрилах, що проштовхуються світловим
пучком - летіти в 1000 разів швидше, ніж найшвидший дотепер? Саме це і
досліджує Breakthrough Starshot зі своїми постійними дослідженнями з
перевірки концепції.
Starshot передбачає запуск материнської кораблі, що несе 1000
маленьких космічних кораблів на висотну орбіту. Кожне ремесло - це
пластикова пластина, що містить камери, двигуни фотонів, джерело
живлення, навігаційне та комунікаційне обладнання, а також «повністю
функціональний космічний зонд».
Контролери місії розгортали нанотрансплан - відправляти їх по
дорозі - один за одним. Наземний лазерний масив, що називається
світловим пучком, буде використовуватися для фокусування світла на
вітрилах кораблів, щоб прискорити індивідуальне ремесло до цільової
швидкості «протягом декількох хвилин».
План полягає в тому, щоб приклеїти чотири камери (по два мегапікселі
кожна) на нанокрило, що дозволило б провести деяку елементарну
візуалізацію. Дані будуть передані назад на Землю за допомогою висувної
антени довжиною метрів, або, можливо, навіть за допомогою світлового
сигналу для полегшення зв'язку на основі лазера, що може спрямовувати
сигнал назад до Землі.
Первісна ідея полягала в тому, щоб відправити космічний корабель,
що літав через систему Альфа Центавра, без уповільнення. Зрештою, як
вони можуть сповільнитися? Виявляється, хтось вже з'ясував можливий
шлях. На початку 2017 року два вчені оголосили результати свого
дослідження можливого методу гальмування, використовуючи
випромінювання і тяжкість самих зірок Альфа Центавра. Ми ще не знаємо,
чи може така річ працювати, але це радісно бачити, як учені беруть участь
у цій ідеї!
Зрозуміло, що проект Breakthrough Starshot варто подивитися.
20 і 21 квітня 2017 року, Прорив InitiДругою з них, яка, як кажуть, буде
щорічна конференція під назвою Breakthrough Discuss - спрямована на
об'єднання провідних астрономів, інженерів, астробіологів і астрофізиків.
Цього року вони провели конференцію в Стенфордському університеті і
зосередили її на відкритті потенційно придатних для життя планет у
сусідніх зоряних системах, включаючи Альфу Центавра. Відео, пов'язані з
обговореннями на конференції, архівуються на сторінці Facebook у
Breakthrough, якщо вас це цікавить.
Підсумок: на відстані 4,3 світлових років від центру Альфа Центавра
найближча зоряна система нашої Землі і сонця, але потрапити туди було б
надзвичайно важко.