Powiedzmy, że Ziemia się kończy. Słońce zaraz eksploduje, a do planety zbliża się asteroida wielkości Teksasu. Duże miasta zamieszkane przez zombie i obszary wiejskie rolnicy intensywnie sieją kukurydzę, bo inne uprawy zamierają. Musimy pilnie opuścić planetę, ale problem polega na tym, że w rejonie Saturna nie odkryto żadnych tuneli czasoprzestrzennych ani nie sprowadzono żadnych silników nadświetlnych z odległej galaktyki. Najbliższa gwiazda znajduje się w odległości ponad czterech lat świetlnych. Czy ludzkość będzie w stanie to osiągnąć, mając nowoczesne technologie? Odpowiedź nie jest taka oczywista.

Jest mało prawdopodobne, aby ktokolwiek twierdził, że globalna katastrofa ekologiczna, która zagroziłaby istnieniu wszelkiego życia na Ziemi, może wydarzyć się tylko w filmach. Zdarzyło się na naszej planecie więcej niż raz masowe wymieranie, podczas którego wymarło aż 90% istniejących gatunków. Ziemia doświadczyła okresów globalnego zlodowacenia, zderzyła się z asteroidami i przeżyła wybuchy aktywności wulkanicznej.

Oczywiście nawet podczas najstraszniejszych kataklizmów życie nigdy nie zniknęło całkowicie. Ale tego samego nie można powiedzieć o gatunkach dominujących w tamtym czasie, które wymarły, ustępując miejsca innym. Kto jest obecnie dominującym gatunkiem? Dokładnie.

Jest prawdopodobne, że możliwość opuszczenia domu i udania się do gwiazd w poszukiwaniu czegoś nowego może pewnego dnia ocalić ludzkość. Nie powinniśmy jednak mieć nadziei, że jacyś kosmiczni dobroczyńcy otworzą nam drogę do gwiazd. Warto policzyć, jakie mamy teoretyczne możliwości samodzielnego dotarcia do gwiazd.

Kosmiczna Arka

Przede wszystkim przychodzą mi na myśl tradycyjne chemiczne silniki trakcyjne. W tej chwili czterem ziemskim wehikułom (wszystkie zostały wystrzelone w latach 70. XX wieku) udało się rozwinąć trzecią prędkość ucieczki, wystarczającą do opuszczenia Układu Słonecznego na zawsze.

Najszybszy z nich, Voyager 1, w ciągu 37 lat od wystrzelenia oddalił się od Ziemi na odległość 130 jednostek astronomicznych. (jednostki astronomiczne, czyli 130 odległości od Ziemi do Słońca). Każdego roku urządzenie podróżuje około 3,5 jednostki astronomicznej. Odległość do Alfa Centauri wynosi 4,36 lat świetlnych, czyli 275 725 jednostek astronomicznych. Przy tej prędkości urządzeniu dotarcie do sąsiedniej gwiazdy zajmie prawie 79 tysięcy lat. Delikatnie mówiąc, będzie to długie oczekiwanie.

Zdjęcie Ziemi (nad strzałką) z odległości 6 miliardów kilometrów, wykonane przez Voyagera 1. To jest odległość statek kosmiczny minęło 13 lat.

Można znaleźć sposób na szybsze latanie lub po prostu zrezygnować i latać przez kilka tysięcy lat. Wtedy do ostatniego punktu dotrą jedynie dalecy potomkowie tych, którzy wyruszyli w podróż. Właśnie na tym polega idea tzw. statku generacyjnego – kosmicznej arki, będącej zamkniętym ekosystemem zaprojektowanym z myślą o długiej podróży.

W science fiction istnieje wiele różnych historii o statkach pokoleniowych. Pisali o nich Harry Garrison („Zdobyty wszechświat”), Clifford Simak („Pokolenie, które osiągnęło cel”), Brian Aldiss („Non Stopping”), a wśród bardziej współczesnych pisarzy Bernard Werber („Gwiezdny motyl”). Dość często dalecy potomkowie pierwszych mieszkańców zupełnie zapominają, skąd przylecieli i jaki był cel ich podróży. Albo nawet zacząć wierzyć, że to wszystko istniejący świat sprowadza się do statku, jak na przykład w powieści Roberta Heinleina Stepsonowie wszechświata. Inną ciekawą fabułę ukazuje ósmy odcinek trzeciego sezonu klasycznego Star Trek, gdzie załoga Enterprise stara się zapobiec zderzeniu statku pokoleniowego, którego mieszkańcy zapomnieli o swojej misji, z zamieszkaną planetą, na którą przybywa. zmierzał.

Zaletą statku generacji jest to, że ta opcja nie będzie wymagała zasadniczo nowych silników. Konieczne będzie jednak rozwinięcie samowystarczalnego ekosystemu, który będzie mógł istnieć bez zewnętrznych dostaw przez wiele tysięcy lat. I nie zapominaj, że ludzie mogą się po prostu pozabijać.

Eksperyment Biosfera-2, przeprowadzony na początku lat 90. XX wieku pod zamkniętą kopułą, pokazał szereg niebezpieczeństw, jakie mogą czyhać na człowieka podczas takiej podróży. Do tego dochodzi szybki podział zespołu na kilka wrogich sobie grup oraz niekontrolowane rozprzestrzenianie się szkodników, co powodowało brak tlenu w powietrzu. Nawet zwykły wiatr, jak się okazuje, odgrywa kluczową rolę – bez regularnego kołysania drzewa stają się kruche i łamią się.

Technologia zanurzająca ludzi w długoterminową, zawieszoną animację pomoże rozwiązać wiele problemów związanych z długotrwałym lotem. Wtedy ani konflikty, ani nuda nie są straszne i wymagany będzie minimalny system podtrzymywania życia. Najważniejsze jest, aby zapewnić mu energię na długi czas. Na przykład za pomocą reaktora jądrowego.

Z tematem statku generacyjnego wiąże się bardzo ciekawy paradoks zwany Obliczeniem oczekiwania, opisany przez naukowca Andrew Kennedy'ego. Zgodnie z tym paradoksem, przez jakiś czas po wypłynięciu statku pierwszej generacji na Ziemi mogą zostać odkryte nowe, szybsze sposoby podróżowania, dzięki którym późniejsze statki będą mogły wyprzedzić pierwotnych osadników. Możliwe jest więc, że do czasu przybycia miejsce docelowe będzie już przeludnione przez odległych potomków kolonizatorów, którzy udali się później.

Instalacje do animacji zawieszonej w filmie „Obcy”.

Jazda na bombie nuklearnej

Załóżmy, że nie jesteśmy usatysfakcjonowani tym, że potomkowie naszych potomków dotrą do gwiazd, a sami chcemy wystawić swoją twarz na promienie cudzego słońca. W tym przypadku nie można obejść się bez statku kosmicznego zdolnego rozpędzić się do prędkości, które dostarczą go do sąsiedniej gwiazdy w czasie krótszym niż jedno życie człowieka. I tutaj pomoże stara dobra bomba atomowa.

Pomysł takiego statku pojawił się pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku. Statek kosmiczny był przeznaczony do lotów w obrębie Układu Słonecznego, ale mógł być również używany do podróży międzygwiezdnych. Zasada jego działania jest następująca: za rufą zainstalowana jest potężna płyta pancerna. Ładunki nuklearne małej mocy są równomiernie wyrzucane ze statku kosmicznego w kierunku przeciwnym do lotu, które ulegają detonacji w niewielkiej odległości (do 100 metrów).

Ładunki są zaprojektowane w taki sposób, że większość produktów eksplozji skierowana jest w stronę ogona statku kosmicznego. Płyta odblaskowa odbiera impuls i przekazuje go na statek poprzez system amortyzatorów (bez niej przeciążenia będą szkodliwe dla załogi). Płyta odblaskowa jest zabezpieczona przed uszkodzeniem przez błysk światła, strumienie promieniowania gamma i plazmę wysokotemperaturową poprzez powłokę smaru grafitowego, który jest ponownie natryskiwany po każdej detonacji.

Projekt NERVA jest przykładem nuklearnego silnika rakietowego.

Na pierwszy rzut oka taki schemat wydaje się szalony, ale jest całkiem wykonalny. Podczas jednego z testy nuklearne Na atolu Enewetak stalowe kule pokryte grafitem zostały umieszczone 9 metrów od centrum eksplozji. Po badaniach stwierdzono, że są nieuszkodzone, co świadczy o skuteczności grafitowej ochrony statku. Ale Traktat o zakazie prób podpisany w 1963 r bronie nuklearne w atmosferze przestrzeń kosmiczna i pod wodą” położył kres temu pomysłowi.

Arthur Clarke chciał wyposażyć statek kosmiczny Discovery One z filmu „2001: Odyseja kosmiczna” to coś na kształt silnika wybuchu nuklearnego. Stanley Kubrick poprosił go jednak o porzucenie tego pomysłu w obawie, że widzowie uznają to za parodię jego filmu Doktor Strangelove, czyli Jak przestałem się bać i pokochałem bombę atomową.

Jaką prędkość można osiągnąć za pomocą serii eksplozji nuklearnych? Najwięcej informacji istnieje na temat projektu eksplozji Oriona, który powstał pod koniec lat pięćdziesiątych w USA przy udziale naukowców Theodore'a Taylora i Freemana Dysona. Ważący 400 000 ton statek planowano rozpędzić do 3,3% prędkości światła – wtedy lot do układu Alpha Centauri miałby trwać 133 lata. Jednak według aktualnych szacunków w podobny sposób można rozpędzić statek do 10% prędkości światła. W tym przypadku lot będzie trwał około 45 lat, co pozwoli załodze przetrwać do czasu dotarcia na miejsce.

Oczywiście budowa takiego statku jest przedsięwzięciem bardzo kosztownym. Dyson szacuje, że budowa Oriona kosztowałaby około 3 bilionów dolarów według dzisiejszych dolarów. Jeśli jednak dowiemy się, że naszej planecie grozi globalna katastrofa, jest prawdopodobne, że statek z silnikiem impulsowym będzie ostatnią szansą ludzkości na przetrwanie.

Gigant gazowy

Dalszym rozwinięciem idei Oriona był projekt bezzałogowego statku kosmicznego Daedalus, który został opracowany w latach 70. XX wieku przez grupę naukowców z Brytyjskiego Towarzystwa Międzyplanetarnego. Naukowcy postanowili zaprojektować bezzałogowy statek kosmiczny, który w ciągu życia człowieka będzie w stanie dotrzeć do jednej z najbliższych gwiazd, przeprowadzić badania naukowe i przesłać otrzymane informacje na Ziemię. Głównym warunkiem badania było wykorzystanie w projekcie istniejących lub przewidywalnych technologii.

Celem lotu była Gwiazda Barnarda, znajdująca się w odległości 5,91 lat świetlnych od nas – w latach 70. XX wieku uważano, że wokół tej gwiazdy krąży kilka planet. Wiemy już, że w tym układzie nie ma planet. Twórcy Daedalus postawili sobie za cel stworzenie silnika, który mógłby dostarczyć statek na miejsce przeznaczenia w nie więcej niż 50 lat. W rezultacie wpadli na pomysł aparatu dwustopniowego.

Niezbędne przyspieszenie zapewniła seria eksplozji nuklearnych małej mocy zachodzących wewnątrz specjalnego układu napędowego. Jako paliwo wykorzystano mikroskopijne granulki mieszaniny deuteru i helu-3, napromieniowane strumieniem wysokoenergetycznych elektronów. Według projektu w silniku miało nastąpić do 250 eksplozji na sekundę. Dyszą było silne pole magnetyczne wytwarzane przez elektrownie statku.

Zgodnie z planem pierwszy stopień statku działał przez dwa lata, przyspieszając statek do 7% prędkości światła. Następnie Daedalus wyrzucił zużyty układ napędowy, usuwając większość swojej masy, i odpalił drugi stopień, co umożliwiło mu przyspieszenie do końcowej prędkości wynoszącej 12,2% prędkości światła. Umożliwiłoby to dotarcie do Gwiazdy Barnarda 49 lat po wystrzeleniu. Przesłanie sygnału na Ziemię zajęłoby kolejne 6 lat.

Całkowita masa Dedala wyniosła 54 tysiące ton, z czego 50 tysięcy stanowiło paliwo termojądrowe. Jednakże rzekomy hel-3 jest niezwykle rzadki na Ziemi – za to występuje w dużych ilościach w atmosferach gazowych gigantów. Dlatego autorzy projektu zamierzali wydobyć hel-3 na Jowiszu za pomocą zautomatyzowanej instalacji „unoszącej się” w jego atmosferze; cały proces wydobycia trwałby około 20 lat. Planowano przeprowadzić na tej samej orbicie Jowisza montaż końcowy statek, który następnie wystartowałby do innego układu gwiezdnego.

Najtrudniejszym elementem w całej koncepcji Dedala było właśnie wydobycie helu-3 z atmosfery Jowisza. Aby tego dokonać, trzeba było polecieć na Jowisza (co też nie jest takie proste i szybkie), założyć bazę na jednym z satelitów, zbudować elektrownię, gdzieś zmagazynować paliwo... Nie mówiąc już o potężnym promieniowaniu pasy wokół gazowego giganta, co dodatkowo utrudniłoby życie technologii i inżynierom.

Innym problemem było to, że Dedal nie miał możliwości spowolnienia i wejścia na orbitę wokół Gwiazdy Barnarda. Statek i wystrzelone przez niego sondy miały po prostu minąć gwiazdę wzdłuż ścieżki przelotu, pokrywając cały system w ciągu kilku dni.

Obecnie nad projektem statku kosmicznego Icarus pracuje międzynarodowa grupa dwudziestu naukowców i inżynierów, działająca pod auspicjami Brytyjskiego Towarzystwa Międzyplanetarnego. „Ikar” to swego rodzaju „remake” Dedala, uwzględniający wiedzę i technologię zgromadzoną przez ostatnie 30 lat. Jednym z głównych obszarów prac jest poszukiwanie innych rodzajów paliwa, które można by wyprodukować na Ziemi.

Z prędkością światła

Czy można przyspieszyć statek kosmiczny do prędkości światła? Problem ten można rozwiązać na kilka sposobów. Najbardziej obiecującym z nich jest silnik anihilacji antymaterii. Zasada jego działania jest następująca: antymateria wprowadzana jest do komory roboczej, gdzie styka się ze zwykłą materią, powodując kontrolowaną eksplozję. Jony powstałe podczas eksplozji są wyrzucane przez dyszę silnika, tworząc ciąg. Ze wszystkich możliwych silników anihilacja teoretycznie pozwala na osiągnięcie najwyższych prędkości. Oddziaływanie materii i antymaterii uwalnia kolosalną ilość energii, a prędkość wypływu cząstek powstałych w tym procesie jest zbliżona do prędkości światła.

Ale tutaj pojawia się kwestia wydobycia paliwa. Sama antymateria już dawno przestała być science fiction – naukowcom po raz pierwszy udało się zsyntetyzować antywodór już w 1995 roku. Ale nie da się go uzyskać w wystarczających ilościach. Obecnie antymaterię można wytworzyć wyłącznie za pomocą akceleratorów cząstek. Co więcej, ilość wytwarzanej przez nie substancji mierzona jest w maleńkich ułamkach gramów, a jej koszt jest astronomiczny. Za jedną miliardową grama antymaterii naukowcy z Centrum Europejskie badania nuklearne (ten sam, przy którym powstał Wielki Zderzacz Hadronów) musiały wydać kilkaset milionów franków szwajcarskich. Z drugiej strony koszt produkcji będzie stopniowo spadał i w przyszłości może osiągnąć znacznie bardziej akceptowalne wartości.

Ponadto będziemy musieli wymyślić sposób na przechowywanie antymaterii - wszak w kontakcie ze zwykłą materią ulega ona natychmiastowej anihilacji. Jednym z rozwiązań jest schłodzenie antymaterii do bardzo niskich temperatur i zastosowanie pułapek magnetycznych, aby zapobiec jej kontaktowi ze ściankami zbiornika. NA ten moment Rekordowy czas przechowywania antymaterii wynosi 1000 sekund. Oczywiście nie lata, ale biorąc pod uwagę fakt, że po raz pierwszy antymateria była zawarta zaledwie przez 172 milisekundy, jest postęp.

I jeszcze szybciej

Liczne filmy science fiction nauczyły nas, że możliwe jest dotarcie do innych układów gwiezdnych znacznie szybciej niż w ciągu kilku lat. Wystarczy włączyć silnik warp lub napęd nadprzestrzenny, rozsiąść się wygodnie w fotelu – a w ciągu kilku minut znajdziesz się na drugim końcu galaktyki. Teoria względności zabrania podróżowania z prędkością przekraczającą prędkość światła, ale jednocześnie pozostawia luki umożliwiające obejście tych ograniczeń. Gdyby potrafili rozerwać lub rozciągnąć czasoprzestrzeń, mogliby podróżować szybciej niż światło, nie łamiąc przy tym żadnych praw.

Luka w przestrzeni jest lepiej znana jako tunel czasoprzestrzenny lub tunel czasoprzestrzenny. Fizycznie jest to tunel łączący dwa odległe obszary czasoprzestrzeni. Dlaczego nie skorzystać z takiego tunelu do podróży głęboka przestrzeń? Faktem jest, że utworzenie takiego tunelu czasoprzestrzennego wymaga obecności dwóch osobliwości w różnych punktach wszechświata (to właśnie znajduje się poza horyzontem zdarzeń czarnych dziur - w rzeczywistości grawitacja w najczystszej postaci), które mogą rozerwać czasoprzestrzeń, tworząc tunel umożliwiający podróżnikom „skrót przez nadprzestrzeń”.

Ponadto, aby utrzymać taki tunel w stabilnym stanie, należy go wypełnić egzotyczną materią o ujemnej energii, a istnienie takiej materii nie zostało jeszcze udowodnione. W każdym razie tylko supercywilizacja może stworzyć tunel czasoprzestrzenny, który będzie o wiele tysięcy lat wyprzedzał obecny w rozwoju i którego technologie z naszego punktu widzenia będą wyglądać jak magia.

Drugą, tańszą opcją jest „rozciągnięcie” przestrzeni. W 1994 roku meksykański fizyk teoretyczny Miguel Alcubierre zaproponował, że można zmienić jego geometrię poprzez wytworzenie fali, która ściska przestrzeń przed statkiem i rozszerza ją z tyłu. W ten sposób statek kosmiczny znajdzie się w „bańce” zakrzywionej przestrzeni, która sama będzie poruszać się szybciej niż światło, dzięki czemu statek nie naruszy podstawowych zasad zasady fizyczne. Według samego Alcubierre’a.

To prawda, że ​​​​sam naukowiec uważał, że wdrożenie takiej technologii w praktyce byłoby niemożliwe, ponieważ wymagałoby to kolosalnej ilości energii masowej. Pierwsze obliczenia dały wartości przekraczające masę całego istniejącego Wszechświata, kolejne udoskonalenia zredukowały ją do „tylko” Jowisza.

Ale w 2011 roku Harold White, który stoi na czele Grupa poszukiwawcza Eagleworks w NASA przeprowadził obliczenia, które wykazały, że jeśli zmienimy niektóre parametry, to utworzenie bańki Alcubierre’a może wymagać znacznie mniej energii niż wcześniej sądzono i nie będzie już konieczne poddawanie recyklingowi całej planety. Teraz grupa White'a pracuje nad możliwością powstania „bańki Alcubierre’a” w praktyce.

Jeśli eksperymenty przyniosą rezultaty, będzie to pierwszy mały krok w kierunku stworzenia silnika umożliwiającego podróżowanie 10 razy szybciej niż prędkość światła. Oczywiście statek kosmiczny korzystający z bańki Alcubierre'a będzie podróżować wiele dziesiątek, a nawet setek lat później. Ale sama perspektywa, że ​​jest to możliwe, już zapiera dech w piersiach.

Lot Walkirii

Prawie wszystkie proponowane projekty statków kosmicznych mają taki istotna wada: Ważą dziesiątki tysięcy ton, a ich utworzenie wymaga ogromnej liczby startów i operacji montażowych na orbicie, co zwiększa koszt budowy o rząd wielkości. Ale jeśli ludzkość nadal nauczy się otrzymywać duża liczba antymaterii, będzie miał alternatywę dla tych nieporęcznych struktur.

W latach 90. pisarz Charles Pelegrino i fizyk Jim Powell zaproponowali projekt statku kosmicznego znanego jako Walkiria. Można go opisać jako coś w rodzaju ciągnika kosmicznego. Statek jest połączeniem dwóch silników anihilacyjnych połączonych ze sobą supermocnym kablem o długości 20 kilometrów. W środku pakietu znajduje się kilka przegródek dla załogi. Statek wykorzystuje pierwszy silnik, aby osiągnąć prędkość bliską prędkości światła, a drugi, aby ją zmniejszyć podczas wchodzenia na orbitę wokół gwiazdy. Dzięki zastosowaniu liny zamiast sztywnej konstrukcji masa statku wynosi zaledwie 2100 ton (dla porównania ISS waży 400 ton), z czego 2000 ton to silniki. Teoretycznie taki statek może rozpędzić się do prędkości 92% prędkości światła.

Zmodyfikowana wersja tego statku, zwana Venture Star, została pokazana w filmie „Avatar” (2011), którego jednym z konsultantów naukowych był Charles Pelegrino. Venture Star wyrusza w podróż, napędzany laserami i 16-kilometrowym żaglem słonecznym, po czym zatrzymuje się w Alpha Centauri za pomocą silnika antymaterii. W drodze powrotnej kolejność się zmienia. Statek jest w stanie przyspieszyć do 70% prędkości światła i dotrzeć do Alfa Centauri w niecałe 7 lat.

Brak paliwa

Zarówno istniejące, jak i przyszłe silniki rakietowe mają jeden problem – paliwo zawsze stanowi większość ich masy w momencie startu. Istnieją jednak projekty statków kosmicznych, które w ogóle nie będą musiały zabierać ze sobą paliwa.

W 1960 roku fizyk Robert Bussard zaproponował koncepcję silnika, który wykorzystywałby wodór znaleziony w przestrzeni międzygwiazdowej jako paliwo do silnika termojądrowego. Niestety, mimo całej atrakcyjności pomysłu (wodór jest najpowszechniejszym pierwiastkiem we Wszechświecie), ma on szereg problemów teoretycznych, począwszy od sposobu gromadzenia wodoru po obliczenia maksymalna prędkość, które prawdopodobnie nie przekroczy 12% światła. Oznacza to, że dotarcie do układu Alfa Centauri zajmie co najmniej pół wieku.

Kolejną ciekawą koncepcją jest wykorzystanie żagla słonecznego. Gdyby na orbicie okołoziemskiej lub na Księżycu zbudowano ogromny, superpotężny laser, jego energię można by wykorzystać do przyspieszenia statku kosmicznego wyposażonego w gigantyczny żagiel słoneczny do dość dużych prędkości. To prawda, że ​​​​według obliczeń inżynierów, aby załogowy statek o wadze 78 500 ton mógł osiągnąć połowę prędkości światła, potrzebny będzie żagiel słoneczny o średnicy 1000 kilometrów.

Innym oczywistym problemem statku kosmicznego z żaglem słonecznym jest to, że trzeba go w jakiś sposób spowolnić. Jednym z jego rozwiązań jest wypuszczenie drugiego, mniejszego żagla za statkiem kosmicznym w momencie zbliżania się do celu. Główny odłączy się od statku i będzie kontynuował samodzielną podróż.

***

Podróże międzygwiezdne to bardzo złożone i kosztowne przedsięwzięcie. Stworzenie statku zdolnego do pokonania dystansu kosmicznego w stosunkowo krótkim czasie jest jednym z najbardziej ambitnych zadań stojących przed ludzkością w przyszłości. Będzie to oczywiście wymagało wysiłków kilku państw, jeśli nie całej planety. Teraz wydaje się to utopią – rządy mają zbyt wiele powodów do zmartwień i zbyt wiele sposobów wydawania pieniędzy. Lot na Marsa jest milion razy prostszy niż lot do Alpha Centauri, a mimo to mało prawdopodobne jest, aby ktokolwiek odważył się podać rok, w którym to nastąpi.

Prace w tym kierunku może ożywić albo globalne niebezpieczeństwo zagrażające całej planecie, albo utworzenie jednej cywilizacji planetarnej, która będzie w stanie przezwyciężyć wewnętrzne spory i zechce opuścić swoją kolebkę. Czas na to jeszcze nie nadszedł – ale to nie znaczy, że nigdy nie nadejdzie.

Lot międzygwiezdny - podróżowanie między gwiazdami pojazdami załogowymi lub stacje automatyczne. Najczęściej lot międzygwiezdny odnosi się do podróży załogowych, czasem z możliwa kolonizacja planety pozasłoneczne.

Budowa eskadry statków międzygwiezdnych rozpocznie się w punktach Lagrange'a układu Ziemia-Księżyc (punktach równowagi grawitacyjnej). Materiały w przeważającej części można dostarczać z baz księżycowych - np. kontenery z nimi są wypalane pistolety elektromagnetyczne i są wychwytywane przez specjalne stacje pułapek na obszarze budowy. Silnik statku międzygwiezdnego musi mieć tę samą moc, co cała moc zużywana obecnie przez ludzkość. W oparciu o przewidywalne technologie i możliwości zasobów możliwe jest przedstawienie zarysu przyszłych podróży międzygwiezdnych.

Rozważając statek kosmiczny do dowolnego celu, wygodnie jest podzielić go na dwie części - układ napędowy i ładunek. Układ napędowy to zwykle nie tylko same silniki, ale także zbiorniki paliwa i niezbędne konstrukcje energetyczne. W przypadku problemów związanych z podróżami międzygwiezdnymi jest to układ napędowy główny czynnik, co decyduje o wykonalności projektu. Problematyka budowy układu napędowego wykracza jednak poza zakres niniejszych rozważań. Ważne jest dla nas teraz to, że istnieją technologie, które w trakcie rozwoju mogą stać się akceptowalne w lotach międzygwiezdnych. Tutaj na pierwszy plan wysuwa się technologia wykorzystania inercyjnej syntezy termojądrowej do napędu rakietowego. Wart 3,5 miliarda dolarów amerykański ośrodek NIF (National Ignition Facility) zajmujący się badaniami laserowej syntezy termojądrowej uzyskał już wyniki wskazujące, że na tej zasadzie można zbudować silnik rakietowy. Jeszcze potężniejsza instalacja tego typu powstaje w pobliżu Sarowa. Instalacje te w niewielkim stopniu przypominają silniki rakietowe, ale jeśli z grubsza „przetniemy” je na pół, pozbędziemy się fundamentów, ścian i wielu zbędnych w kosmosie urządzeń, otrzymamy silnik rakietowy, który można zmodernizować do wersji międzygwiezdnej. Nie wchodząc w szczegóły, zauważamy, że takie silniki będą z pewnością duże, ciężkie i bardzo mocne. Silnik statku międzygwiezdnego musi mieć tę samą moc, co cała moc zużywana obecnie przez ludzkość. Mając taki silnik (a jeśli takiego silnika nie ma, to nie ma o czym mówić) można czuć się bardziej swobodnie, jeśli chodzi o parametry ładowności. Analogicznie, jeśli dla rowerzysty jest już zauważalne dodatkowe 50 kg, to lokomotywa spalinowa nawet nie zauważy dodatkowych 50 ton.

Uzbrojeni w tę wiedzę możemy spróbować wyobrazić sobie pierwszą wyprawę międzygwiezdną. W takim przypadku będziesz musiał skorzystać z wyników dokonanych obliczeń i szacunków, ale tutaj z oczywistych powodów nie można ich odtworzyć.

Budowa eskadry statków międzygwiezdnych rozpocznie się w punktach Lagrange'a układu Ziemia-Księżyc (punktach równowagi grawitacyjnej). Materiały w przeważającej części można dostarczać z baz księżycowych – np. pojemniki z nimi są wystrzeliwane z działek elektromagnetycznych i przechwytywane przez specjalne stacje pułapkowe na terenie budowy.

Jeden statek to setki tysięcy ton ładunku, miliony ton silników, dziesiątki milionów ton paliwa. Liczby mogą odstraszać, ale żeby nie dać się zastraszyć, można je porównać z innymi dużymi projektami budowlanymi. Dawno temu, bo w ciągu 20 lat, zbudowano piramidę Cheopsa ważącą ponad 6 milionów ton. Albo już w naszych czasach – w Kanadzie w 1965 roku zbudowano wyspę North Dame. Do budowy potrzeba było zaledwie 15 milionów ton ziemi, a budowa trwała zaledwie 10 miesięcy. Największy statek morski – Knock Nevis – miał wyporność 825 614 ton. Budowa w kosmosie ma swoje specyficzne trudności, ale ma też pewne zalety, na przykład rozjaśnienie elementów mocy z powodu nieważkości, wirtualny brak ograniczeń dotyczących masy i rozmiaru (na Ziemi wystarczająco duża konstrukcja po prostu się zmiażdży).

Będzie to około 95% masy statku międzygwiezdnego paliwo termojądrowe. Prawdopodobnie jako paliwo wykorzystane zostaną borowodorki, paliwo będzie stałe, zbiorniki nie będą potrzebne, co znacznie poprawia charakterystykę statku i ułatwia jego budowę. Borowodorki lepiej zbierać nie w układzie Ziemia-Księżyc, ale gdzieś dalej od Słońca, na przykład w układzie Saturna, aby uniknąć strat w wyniku sublimacji. Czas budowy można szacować na kilka dekad. Okres ten nie jest tak długi, a ponadto ci sami budowniczowie będą jednocześnie wykonywać inne prace w ramach rozwoju Układu Słonecznego. Budowę lepiej rozpocząć od budowy bloków mieszkalnych statku, w których będą mieszkać budowniczowie i inni specjaliści. Jednocześnie podczas budowy i gromadzenia paliwa stabilność zamkniętego systemu podtrzymywania życia będzie testowana przez dziesięciolecia.

Zamknięty system podtrzymywania życia to prawdopodobnie drugi najtrudniejszy problem po problemie z silnikiem. Jedna osoba zużywa dziennie około 5 kg wody, jedzenia i powietrza; jeśli zabierzesz ze sobą wszystko, będziesz potrzebować ponad 200 tysięcy ton zapasów. Rozwiązanie - ponowne użycie zasobów, tak jak ma to miejsce na planecie Ziemia.

Pełną skalę odległości lotów międzygwiezdnych można doświadczyć tylko wtedy, gdy weźmiemy pod uwagę środki przeprowadzania takich lotów. Oczywiście takie rozważania nie mają na celu „poczucia dystansu”. Nie można go też uważać za projekt konkretnego projektu statków międzygwiezdnych. Współczesne badania podróży międzygwiezdnych mają charakter inżynieryjny i teoretyczny. Nie da się udowodnić niemożliwości lotów międzygwiezdnych, ale nikt nie był w stanie udowodnić ich wykonalności. Wyjście z sytuacji nie jest łatwe – konieczne jest zaproponowanie projektu statku międzygwiezdnego, który zostałby zaakceptowany przez środowisko inżynieryjne i naukowe jako wykonalny.

Wykluczone są loty pojedynczych statków międzygwiezdnych, które są regułą w literaturze science fiction; możliwe są loty jedynie eskadry statków, czyli kilkunastu pojazdów. Jest to wymóg bezpieczeństwa, a dodatkowo zapewnia także różnorodność życia poprzez komunikację pomiędzy załogami różnych statków.

Po zakończeniu budowy eskadra przemieszcza się do zgromadzonych zapasów paliwa, dokuje z nimi i wyrusza w podróż. Najwyraźniej przyspieszenie będzie bardzo powolne i za rok lub dwa kolejne urządzenia mobilne będą mogły wrzucić na statki to, o czym zapomniały, i zdjąć te, które zmieniły zdanie.

Lot będzie trwał 100-150 lat. Powolne przyspieszenie z przyspieszeniem około jednej setnej ziemskiego w ciągu dziesięciu lat, dziesiątki lat lotu na skutek bezwładności i spowolnienie nieco szybsze niż przyspieszenie. Duże przyspieszenie znacznie skróciłoby czas lotu, jednak nie jest to możliwe ze względu na nieuchronnie dużą masę układu napędowego.

Lot nie będzie tak pełen kosmicznych przygód, jak opisuje się to w literaturze science fiction. Zagrożeń zewnętrznych praktycznie nie ma. Chmury kosmicznego pyłu, turbulencje w przestrzeni, przerwy w czasie – wszystkie te akcesoria ze względu na swój brak nie stanowią zagrożenia. Nawet trywialne meteoryty są niezwykle rzadkie w przestrzeni międzygwiazdowej. Główny problemem zewnętrznym- galaktyczne promieniowanie kosmiczne, promienie kosmiczne. Jest to izotropowy przepływ jąder pierwiastków charakteryzujących się dużą energią, a co za tym idzie dużą zdolnością penetracji. Na Ziemi chroni nas przed nimi atmosfera i pole magnetyczne; w kosmosie, jeśli lot jest długi, musimy zastosować specjalne środki, osłonę dzielnica statek tak, aby dawka promieniowania kosmicznego nie przekraczała znacznie poziomu naziemnego. Pomoże tu prosta technika projektowania - zapasy paliwa (a są bardzo duże) rozmieszczone są wokół przedziałów mieszkalnych i chronią je przed promieniowaniem przez większość czasu lotu.

Odpowiedź będzie wymagała długiego artykułu, chociaż można na nią odpowiedzieć jednym znakiem: C .

Prędkość światła w próżni C , wynosi w przybliżeniu trzysta tysięcy kilometrów na sekundę i nie może zostać przekroczona. Dlatego nie da się dotrzeć do gwiazd szybciej niż za kilka lat (światło do Proxima Centauri podróżuje 4,243 lat, więc statek kosmiczny nie może przylecieć jeszcze szybciej). Jeśli dodamy czas przyspieszania i zwalniania przy przyspieszeniu mniej więcej akceptowalnym dla człowieka, otrzymamy około dziesięciu lat do najbliższej gwiazdy.

W jakich warunkach można latać?

A ten okres jest już sam w sobie istotną przeszkodą, nawet jeśli pominiemy pytanie „jak rozpędzić się do prędkości bliskiej prędkości światła”. Teraz nie ma już statków kosmicznych, które pozwalałyby załodze na tak długie samodzielne życie w kosmosie – astronauci stale dowożą świeże zapasy z Ziemi. Zwykle rozmowy o problematyce podróży międzygwiezdnych rozpoczynają się od pytań bardziej fundamentalnych, ale my zaczniemy od problemów czysto stosowanych.

Nawet pół wieku po locie Gagarina inżynierowie nie byli w stanie stworzyć pralki i wystarczająco praktycznego prysznica dla statku kosmicznego, a toalety zaprojektowane z myślą o nieważkości rozkładały się na ISS z godną pozazdroszczenia regularnością. Lot na co najmniej Marsa (22 minuty świetlne zamiast 4 lat świetlnych) już stawia przed projektantami instalacji wodno-kanalizacyjnych nietrywialne zadanie: dlatego na wycieczkę do gwiazd konieczne będzie przynajmniej wynalezienie kosmicznej toalety z dwudziestoletnim gwarancja i to samo pralka.

Wodę do mycia, mycia i picia również trzeba będzie zabrać ze sobą lub wykorzystać ponownie. Oprócz powietrza na pokładzie należy przechowywać lub uprawiać również żywność. Prowadzono już eksperymenty mające na celu utworzenie zamkniętego ekosystemu na Ziemi, ale ich warunki nadal bardzo odbiegały od kosmicznych, przynajmniej w obecności grawitacji. Ludzkość wie, jak zamienić zawartość nocnika w czystą wodę pitną, ale w tym przypadku konieczne jest, aby móc to zrobić przy zerowej grawitacji, z absolutną niezawodnością i bez ciężarówki Zaopatrzenie: Zabranie ciężarówki z wkładami filtrującymi do gwiazd jest zbyt drogie.

Pranie skarpetek i ochrona przed infekcje jelitowe mogą wydawać się zbyt banalne, „niefizyczne” ograniczenia lotów międzygwiezdnych - jednak każdy doświadczony podróżnik potwierdzi, że „drobne rzeczy”, takie jak niewygodne buty czy rozstrój żołądka od nieznanego jedzenia podczas autonomicznej wyprawy, mogą przerodzić się w zagrożenie życia.

Rozwiązywanie nawet najbardziej podstawowych problemów codzienne problemy wymaga tej samej poważnej bazy technologicznej, co rozwój całkowicie nowych silników kosmicznych. Jeśli na Ziemi zużytą uszczelkę w zbiorniku toalety można kupić w najbliższym sklepie za dwa ruble, to na statku marsjańskim konieczne jest zapewnienie albo dostawy wszystkich takich części, albo trójwymiarowej drukarki do produkcji części zamiennych z uniwersalnych surowców tworzyw sztucznych.

Marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych poważnie podeszła do druku 3D w 2013 r., po oszacowaniu czasu i kosztów związanych z naprawą sprzętu wojskowego. tradycyjne metody na polu. Wojsko argumentowało, że wydrukowanie rzadkiej uszczelki do części helikoptera, której produkcję zaprzestano dziesięć lat temu, było łatwiejsze niż zamówienie części z magazynu na innym kontynencie.

Jeden z najbliższych współpracowników Korolewa, Borys Czertok, w swoich wspomnieniach „Rakiety i ludzie” napisał, że w pewnym momencie ZSRR program kosmiczny borykał się z niedoborami styki wtyczki. Niezawodne złącza do kabli wielożyłowych trzeba było opracować osobno.

Oprócz części zamiennych do sprzętu, żywności, wody i powietrza astronauci będą potrzebować energii. Silnik i urządzenia pokładowe będą potrzebowały energii, więc problem mocnego i niezawodnego źródła będzie musiał zostać rozwiązany osobno. Baterie słoneczne nie są odpowiednie, choćby ze względu na odległość od lecących gwiazd, generatory radioizotopów (zasilające Voyagery i New Horizons) nie zapewniają mocy wymaganej dla dużego statku załogowego i nie nauczyły się jeszcze, jak w pełni - zaawansowane reaktory jądrowe dla przestrzeni kosmicznej.

Radziecki program satelitarny o napędzie atomowym został zniweczony przez międzynarodowy skandal po katastrofie Cosmos 954 w Kanadzie oraz serię niepowodzeń o mniej dramatycznych konsekwencjach; podobne prace w USA zatrzymali się jeszcze wcześniej. Teraz Rosatom i Roscosmos zamierzają stworzyć kosmiczną elektrownię jądrową, ale to wciąż instalacje do lotów krótkiego zasięgu, a nie kilkuletnia podróż do innego układu gwiezdnego.

Być może zamiast reaktora jądrowego przyszły statek międzygwiezdny będzie korzystał z tokamaków. Tego lata MIPT wygłosił dla wszystkich cały wykład na temat tego, jak trudno jest w ogóle poprawnie określić parametry plazmy termojądrowej. Nawiasem mówiąc, projekt ITER na Ziemi postępuje pomyślnie: nawet ci, którzy dzisiaj rozpoczęli pierwszy rok, mają wszelkie szanse przyłączyć się do prac nad pierwszym eksperymentalnym reaktorem termojądrowym z dodatnim bilansem energetycznym.

Czym latać?

Konwencjonalne silniki rakietowe nie nadają się do przyspieszania i zwalniania statku międzygwiezdnego. Osoby zaznajomione z kursem mechaniki prowadzonym w MIPT w pierwszym semestrze mogą samodzielnie obliczyć, ile paliwa będzie potrzebowała rakieta, aby osiągnąć co najmniej sto tysięcy kilometrów na sekundę. Dla tych, którzy nie znają jeszcze równania Ciołkowskiego, natychmiast ogłosimy wynik - masa zbiorników paliwa okazuje się znacznie wyższa niż masa Układu Słonecznego.

Dopływ paliwa można zmniejszyć zwiększając prędkość, z jaką silnik emituje płyn roboczy, gaz, plazmę lub coś innego, aż do wiązki cząstek elementarnych. Obecnie silniki plazmowe i jonowe są aktywnie wykorzystywane do lotów automatycznych stacji międzyplanetarnych w Układzie Słonecznym lub do korekcji orbit satelitów geostacjonarnych, mają jednak szereg innych wad. W szczególności wszystkie takie silniki zapewniają zbyt mały ciąg; nie mogą jeszcze zapewnić statkowi przyspieszenia kilku metrów na sekundę do kwadratu.

Prorektor MIPT Oleg Gorszkow jest jednym z uznanych ekspertów w dziedzinie silników plazmowych. Silniki serii SPD produkowane są w Biurze Projektowym Fakel; są to seryjne produkty do korekcji orbit satelitów komunikacyjnych.

W latach pięćdziesiątych XX w. powstał projekt silnika wykorzystującego impuls wybuchu nuklearnego (projekt Orion), ale też był daleki od realizacji gotowe rozwiązanie do lotów międzygwiezdnych. Jeszcze mniej rozwinięta jest konstrukcja silnika wykorzystującego efekt magnetohydrodynamiczny, czyli przyspieszający na skutek interakcji z plazmą międzygwiazdową. Teoretycznie statek kosmiczny mógłby „zassać” plazmę do środka i wyrzucić ją z powrotem, tworząc ciąg odrzutowy, ale stwarza to kolejny problem.

Jak przetrwać?

Plazma międzygwiazdowa to przede wszystkim protony i jądra helu, jeśli weźmiemy pod uwagę ciężkie cząstki. Poruszając się z prędkościami rzędu setek tysięcy kilometrów na sekundę, wszystkie te cząstki uzyskują energię megaelektronowoltów, a nawet dziesiątek megaelektronowoltów – tyle samo, co produkty reakcji jądrowych. Gęstość ośrodka międzygwiazdowego wynosi około stu tysięcy jonów na metr sześcienny, co oznacza, że ​​​​w ciągu sekundy metr kwadratowy kadłub statku otrzyma około 10 13 protonów o energiach kilkudziesięciu MeV.

Jeden elektronowolt, eV, to energia, którą elektron nabywa podczas lotu od jednej elektrody do drugiej z różnicą potencjałów wynoszącą jeden wolt. Kwanty światła mają tę energię, a kwanty ultrafioletu o wyższej energii są już w stanie uszkadzać cząsteczki DNA. Promieniowanie czyli cząstki o energii megaelektronowoltów towarzyszą reakcjom jądrowym, a ponadto same są w stanie je wywołać.

Takie napromieniowanie odpowiada pochłoniętej energii (zakładając, że cała energia jest pochłaniana przez skórę) rzędu kilkudziesięciu dżuli. Co więcej, energia ta nie będzie miała jedynie postaci ciepła, ale może zostać częściowo wykorzystana do zainicjowania reakcji jądrowych w materiale statku, w wyniku których powstają krótkotrwałe izotopy: innymi słowy, okładzina stanie się radioaktywna.

Część padających protonów i jąder helu może zostać odbita na bok pole magnetyczne, promieniowanie indukowane i promieniowanie wtórne można chronić złożoną powłoką złożoną z wielu warstw, ale te problemy również nie mają jeszcze rozwiązania. Ponadto podstawowe trudności w postaci „który materiał zostanie najmniej zniszczony przez napromieniowanie” na etapie obsługi statku w locie zamienią się w problemy szczegółowe – „jak odkręcić cztery śruby 25 w przedziale o tle pięćdziesięciu milisiwertów na godzina."

Przypomnijmy, że podczas ostatniej naprawy teleskopu Hubble'a astronautom początkowo nie udało się odkręcić czterech śrub mocujących jedną z kamer. Po konsultacji z Ziemią zastąpili klucz ograniczający moment obrotowy zwykłym kluczem i zastosowali brutalną siłę. Śruby przesunęły się, kamerę pomyślnie wymieniono. Gdyby usunięto zakleszczoną śrubę, druga wyprawa kosztowałaby pół miliarda dolarów. Albo w ogóle by do tego nie doszło.

Czy są jakieś obejścia?

W science fiction (często bardziej fantasy niż nauka) podróże międzygwiezdne odbywają się poprzez „tunele podprzestrzenne”. Formalnie równania Einsteina, które opisują geometrię czasoprzestrzeni w zależności od masy i energii rozłożonej w tej czasoprzestrzeni, tak naprawdę pozwalają na coś podobnego – tylko szacunkowe koszty energii są jeszcze bardziej przygnębiające niż szacunki ilości paliwo rakietowe na lot do Proximy Centauri. Nie tylko potrzebujesz dużo energii, ale także gęstość energii musi być ujemna.

Pytanie, czy możliwe jest stworzenie stabilnego, dużego i energetycznie możliwego „tunelu czasoprzestrzennego”, wiąże się z fundamentalnymi pytaniami o strukturę Wszechświata jako całości. Jednym z nierozwiązanych problemów fizyki jest brak grawitacji w tzw. Modelu Standardowym, teorii opisującej zachowanie cząstek elementarnych i trzy z czterech podstawowych interakcji fizycznych. Zdecydowana większość fizyków jest dość sceptyczna, czy w kwantowej teorii grawitacji znajdzie się miejsce na międzygwiezdne „skoki przez hiperprzestrzeń”, ale ściśle rzecz biorąc, nikt nie zabrania szukać sposobów na loty do gwiazd.

Zapoznaliśmy się z możliwymi różnicami fizycznymi między nami a naszymi kosmicznymi braćmi. Przejdźmy teraz do tego, co może być dla nas bardziej istotne – różnic intelektualnych. Problem ten można sformułować następująco.

Zagadka 1. Czy inne cywilizacje wyprzedziły nas w rozwoju, czy też pozostały w tyle?

Załóżmy, że w naszej Galaktyce znajduje się co najmniej milion „dubletów” Ziemi, na których istnieją inteligentne życie. Powstały w różnych epokach - miliony lat wcześniej lub później niż nasza - i dlatego znajdują się na różnych etapach rozwoju. Czasy dinozaurów, człowieka prehistorycznego, wczesne Cesarstwo Rzymskie – wszystkie te epoki w historii Ziemi są być może obecnie „kopiowane” i to jednocześnie na kilku planetach. Możliwe, że z kolei my na Ziemi przeżywamy epokę, którą inne światy minęły tysiące, a nawet miliony lat temu.

Ile cywilizacji przewyższyło nas w rozwoju? I jak dużo? To, co Pozin mówi na ten temat, wcale nie pociesza naszej dumy. Ziemi nie można uznać za wysoką ani równą stopień średni rozwój. Najprawdopodobniej zajmujemy scenę niedaleko niżej koniec skali ewolucyjnej. Wynika to z prostej i, jak nam się wydaje, niezaprzeczalnej logiki.

Astronomowie uważają, że energia naszego Słońca będzie trwała co najmniej 10 miliardów lat. Dodając tę ​​liczbę do wieku Ziemi, szacowanego na 5 miliardów lat, otrzymujemy całkowity czas życia Ziemi – 15 miliardów lat. Do powstania życia na Ziemi minęło 2,5 miliarda lat i tyle samo do pojawienia się człowieka, co w sumie stanowi 1/3 z 15 miliardów lat „przydzielonych” udziałowi Ziemi. Człowiek, którego ślady niecywilizowanego poprzednika można prześledzić zaledwie milion lat wstecz, wyszedł z jaskiń i zaczął przyłączać się do cywilizacji co najwyżej 12 000 lat temu. W rezultacie pozostaje 10 miliardów lat na dalszy rozwój ludzkości.

Jeśli „żywotność” miliona innych planet, takich jak Ziemia, również wynosi 15 miliardów lat, to one średni wiek- 7,5 miliarda lat, a średni wiek cywilizacji wynosi 2,5 miliarda lat. Ale około połowa tych bliźniaczych Ziemi, liczących około 500 000 planet, jest jeszcze starsza.

Ponieważ znajdujemy się blisko najniższego szczebla słabo rozwiniętej połowy, prawdopodobnie przewyższamy około 50 000 cywilizacji, ale gorsi od 950 000 innych. Ci, których wiek wynosi 10 miliardów lat (tylko pomyśl – miliony wieków!), którzy osiągnęli niewyobrażalne wyżyny w rozwój mentalny bez wątpienia stawiałoby nas, Ziemian, w niczym nie wyższym od zdolnych mrówek żyjących w koloniach i wykazujących wątpliwą inteligencję.

Jednakże nasze obliczenia dotyczące światów nadających się do zamieszkania mogą być błędne. Możliwe, że na wielu planetach warunki uniemożliwiają pojawienie się życia. Jest prawdopodobne, że niektóre cywilizacje napotkały przeszkody w procesie ewolucji i dopiero potem mogły normalnie się rozwijać duże opóźnienie. Niektóre gwiazdy wybuchły przedwcześnie jako nowe, powodując w ten sposób nieodwracalne zniszczenia krążących wokół nich planet nadających się do zamieszkania. A kto wie, ile cywilizacji zginęło w ogniu wojen atomowych?

Ale nawet setki i tysiące takich ograniczeń nie zmniejszą znacząco liczby cywilizacji starszych i najwyraźniej mądrzejszych od naszej. Niezależnie od tego, jak na to spojrzymy, Ziemia prawdopodobnie znajduje się na poziomie prymitywnej kultury kosmicznej. Istnieje wiele tysięcy cywilizacji, które są przed nami o więcej lat, niż potrzeba światła, aby pokonać dzielącą nas odległość.

Zagadka 2. Czy Ziemię odwiedziły obce istoty, które obserwowały nas za pomocą latających spodków?

Większość naukowców natychmiast uśmiechnie się sceptycznie, gdy usłyszą o latających spodkach.

Według autorytatywnych ekspertów w większości przypadków latające spodki są tylko wytworem wyobraźni. Dotyczy to szczególnie tzw. kontaktowych niezidentyfikowanych obiektów latających (UFO), które rzekomo są wystrzeliwane z Marsa, Wenus lub innych planet i regularnie lądują w ich bazach. Niektóre z nich uznano za statki międzygwiezdne, co wywołało ożywione dyskusje na temat egzotycznych doświadczeń ich załóg.

Nie można jednak całkowicie ignorować opinii tych, którzy wierzą, że UFO, nawet jeśli nie wylądowało na Ziemi, pojawiło się na naszym niebie. Od czasu pierwszego raportu Arnolda w 1947 r. specjalne zespoły poszukiwawcze zarejestrowały ponad 20 000 obserwacji latających talerzy – dziwnych formacji o nietypowych kształtach lub rozżarzonych do białości obiektów lecących w powietrzu z ogromnymi prędkościami. Szereg wiarygodnych ekspertów – pilotów, operatorów radarów, a nawet część naukowców – twierdziło, że zaobserwowali takie zjawiska więcej niż raz.

Najważniejszą rzeczą, jaką pokazała cała kampania mająca na celu sprawdzenie realności UFO, jest to, że przez ponad 15 lat nie przedstawiono ani jednego przekonującego dowodu na ich istnienie. Wierzący w UFO twierdzą, że niektóre zdjęcia fragmentów „wybuchniętych spodków”, dziwny ślad popiołu za podejrzanym obiektem i inne pośrednie dowody potwierdzają istnienie obcych posłańców. Żaden z tych „dowodów” nie jest jednak do przyjęcia ani dla autora książki, ani dla całej społeczności naukowej.

Zwolennicy „latających spodków” pozwalają sobie na dowolną interpretację tego czy innego faktu - i zawsze na swoją korzyść. Gdyby ktoś nagle ogłosił, że Ziemia jest pusta, zwolennicy latających spodków znaleźliby się wśród tych, którzy domagaliby się dowodu. Odrzuciliby interpretację nagrań sejsmicznych jako zanikania fal dźwiękowych w gigantycznej jamie na głębokości, powiedzmy, 800 m n.p.m. km. Zapytaliby, dlaczego setki doświadczonych sejsmologów nie uzyskało takich wyników, i mieliby całkowitą rację, nie przyjmując tej szalonej teorii, opartej na wątłych dowodach dostarczonych przez maleńką grupę fanatyków broniących swojego modelu pustej Ziemi. Jednak sami zwolennicy „latających spodków” wydają się nie być w stanie zrozumieć deprawacji swojego stanowiska, z pewnością wysuwając niepoważne i stronnicze argumenty.

Jeśli pewnego pięknego dnia wyląduje latający spodek i cały świat na własne oczy zobaczy, że wyłonił się z niego astronauta z innej planety, wówczas naukowcy – a wraz z nimi autor – przyznają się do błędu.

Ponieważ rozwój technologii lotów orbitalnych doprowadzi do lotów na Księżyc i pojawienia się załogowych stacji kosmicznych, nasi astronauci w końcu będą mogli odpowiedzieć na pytanie, czy są sami w kosmosie. Nadmiernie fanatyczni zwolennicy „latających spodków”, którzy dziś domagają się identyfikacji podejrzanych obiektów jako gości kosmicznych, muszą uzbroić się w cierpliwość, ale na razie ich żądania są całkowicie bezpodstawne. Jeśli obcy mieli jakiś rodzaj konkretny cel powiedzmy podbój Ziemi, zatem mając niezwykle rozwiniętą technologię, w tym „latające spodki”, dokonaliby tego już dawno temu.

Kolejnym argumentem jest to, że piloci świadomie decydują się na obserwację nas z daleka, gdyż obawiają się, że ich lądowanie wywoła panikę wśród mieszkańców Ziemi i ewentualnie zagrożenie wojną kosmiczną. Jest to próba wyjaśnienia istotnego faktu, że żaden ze spodków nigdy nie wylądował na Ziemi, a jego załoga nie miała bezpośredniego kontaktu z nami, mieszkańcami Ziemi.

Można oczywiście założyć, że w przeszłości Ziemię odwiedzali kosmici z innych światów. Wystarczy pamiętać, że w ciągu 10 miliardów lat wiele cywilizacji mogło osiągnąć coś niezwykłego wysoki poziom rozwój technologii kosmicznej w celu dopuszczenia możliwości wielokrotnych wizyt na Ziemi w odstępach miliona lat. Takie wizyty nie wydają się wcale fantastyczne teraz, gdy sam człowiek jest gotowy odwiedzić Księżyc i inne planety i marzy już o lotach do gwiazd.

Zatem logika niemal nieubłaganie podpowiada nam, że tysiące cywilizacji biorą obecnie udział w eksploracji Galaktyki i być może sygnalizacja świetlna regulująca ten niesamowity „kosmiczny ruch” jest kontrolowana z jednego centrum.

Zagadka 3. Czy istnieje Kosmiczna Organizacja Zjednoczonych Cywilizacji?

Fantazja? Ale po co, skoro w Galaktyce jest co najmniej milion zamieszkałych planet? Jeśli większość cywilizacji przewyższyła nas w rozwoju i już dawno wysłała statki międzygwiezdne we wszystkich kierunkach, prędzej czy później musiały się one spotkać. Być może miały miejsce prawdziwe „wojny światów” i powstały imperia, których łupem były poszczególne planety. A wszystkie inne mroczne czyny popełnione przez człowieka na Ziemi mogą się powtórzyć na kosmiczną skalę.

Prawdopodobnie opracowany zostałby system prawa kosmicznego i uformowałoby się zgromadzenie galaktyczne, w skład którego wchodziliby zarówno przedstawiciele zaawansowanych cywilizacji, jak i słabo rozwinięci przybysze. Jej sesje mogą podejmować uchwały mające na celu zachowanie pokoju i zmniejszenie różnicy w poziomie rozwoju cywilizacji oddalonych o wiele lat świetlnych.

Organizacja Zjednoczonych Cywilizacji rozpoczęła się miliony lat temu. A kiedy delegaci naszego Układu Słonecznego przybędą na „zatłoczone” zgromadzenie i ze zdumieniem rozejrzą się po obcych dyplomatach, Ziemia będzie jednym z ostatnich członków, który właśnie osiągnął status galaktyczny i wyłoni się z szeregów słabo rozwiniętych planet.

Najwybitniejsi naukowcy na Ziemi nie widzą w tym pomyśle nic nienaukowego, a Hoyle całkiem poważnie mówi o „klubie międzygwiezdnym”, do którego pewnego dnia ludzkość zostanie zaproszona.

Ujednolicenie wysiłków różnych cywilizacji w rozwiązywaniu problemów galaktycznych i rozwoju technologii (które rozpoczęło się prawdopodobnie jeszcze przed pojawieniem się pierwszego mikroorganizmu na Ziemi) niewątpliwie doprowadziłoby do systematycznych poszukiwań zacofanych cywilizacji, które nie są jeszcze niedostępne dla lotów międzygwiezdnych. Jeśli na odkrytej planecie nie ma jeszcze inteligentnych stworzeń lub ich kultura jest nadal zbyt prymitywna, aby rozwiązywać realne kosmiczne problemy, takiej planety nie można uznać za kandydata na członka społeczności. Ziemia okazałaby się taką planetą.

Nie ma jednak pewności, że cywilizacje, które są wysoko rozwinięte w dziedzinie technologii kosmicznych, ale nie osiągnęły jeszcze dojrzałości społecznej, nie podejmowałyby prób podboju innych planet. Jest całkiem możliwe, że niektóre z naszych najstarszych i najtrwalszych legend zawdzięczają swój wygląd inwazji kosmitów.

Przykładowo śmierć legendarnej Atlantydy w oceanie była bezlitosnym czynem, którego dopuścili się kosmiczni konkwistadorzy po splądrowaniu jej (złota, diamentów, uranu czy nawet żelaza – rzadkiego i przez to bezcennego metalu na ich planecie), zakrywając ślady ich zbrodnia ze strony czujnych patroli „ludzkiej” grupy cywilizacji.

Zagadka 4. Czy meteoryt Tunguska był statkiem kosmicznym z załogą?

W czerwcu 1908 roku na terytorium Syberii Wschodniej spadł gigantyczny meteoryt, którego dźwięk słychać było w promieniu 300 m od miasta. km. W przeciwieństwie do meteorytów Arizona i Chubb nie utworzył krateru, ale potężna fala powietrza powaliła drzewa w promieniu 80 m km, jakby meteoryt eksplodował w powietrzu, zanim uderzył w powierzchnię. Jednak kilka wypraw w rejon upadku, zorganizowanych przez Akademię Nauk ZSRR, nie znalazło dużych fragmentów gigantycznego meteorytu, który powinien był spaść na Ziemię.

Wysunięto dwie teorie, z których każda uznaje eksplodujący obiekt za sztuczny, czyli statek z innego świata.

Pierwsza teoria głosi, że był to statek kosmiczny o napędzie termojądrowym, który eksplodował podczas próby lądowania. To wyjaśniałoby ogromną siłę fali uderzeniowej; ale poziom radioaktywności w obszarze upadku jest zbyt niski, co nie jest zgodne z tą teorią. Energia z eksplozji silnika nuklearnego statku kosmicznego, równoważna co najmniej tysiącowi bomby wodorowe wystarczyłoby, aby obszar eksplozji zamienił się na setki lat w pustynię nuklearną. Ale obecnie ten obszar tajgi pokryty jest bujną roślinnością.

Innym założeniem jest to, że statek przybył z antyświata. W ciągu ostatniej dekady fizycy nuklearni teoretycznie przewidywali antycząstkę dla każdej znanej cząstki elementarnej, a wiele z nich uzyskano już eksperymentalnie. Ujemnie naładowany elektron odpowiada dodatnio naładowanemu antyelektronowi, czyli pozytonowi, protonowi - antyprotonowi, neutronowi - antyneutronowi i tak dalej dla ponad trzydziestu cząstek.

Kiedy jakakolwiek cząstka spotyka się ze swoją antycząstką, znika, anihiluje, a cała masa zamienia się w promieniowanie z wyzwoleniem energii, w tysiąc razy większe niż w reakcjach rozszczepienia lub syntezy jąder atomowych.

Antycząstki są niezwykłe tylko w świecie normalnych cząstek, a w antyświecie obie zmieniają role. Ponieważ jednak antycząstki odkryto po raz pierwszy jako część promieni kosmicznych padających z przestrzeni międzygwiazdowej, rozsądne pytanie brzmi: dlaczego nie powinny istnieć całe gwiazdy, a nawet galaktyki składające się z antymaterii?

Dopóki galaktyki i „antygalaktyki” są oddzielone ogromnymi odległościami, mogą istnieć, nie powodując wzajemnej śmierci. Możliwe jest jednak, że promieniowanie zderzających się galaktyk (na przykład w gwiazdozbiorze Łabędzia) swoją ogromną moc zawdzięcza katastrofalnym procesom anihilacji gwiazd i „antygwiazd”.

Teraz łatwo jest zobaczyć, jaki straszny dramat może rozegrać się na powierzchni Ziemi. Spędziwszy w drodze długie lata, być może przez całe życie, pokonując odległość od jednej gwiazdy do drugiej, nieznani astronauci, upewniając się, że Ziemia nadawała się do zamieszkania, niecierpliwie przygotowywali się do lądowania. Ale po zanurzeniu w gęstych warstwach atmosfery ziemskiej (na wysokości około 80 km) antymateria ich statku zareagowała z gazami atmosferycznymi - i gwiezdna podróż zakończyła się potwornym błyskiem.

Ta supereksplozja nie rozrzuciła atomów „na wiatr”. Zniszczyły się, uwalniając przy tym energię wielokrotnie większą od energii eksplozji termojądrowej. Grób astronautów jest oznaczony jedynie przez całkowicie powalony las i nie ma śladów samych kosmitów ani ich statku.

Teoria ta doskonale wyjaśnia tajemnicę meteorytu Tunguska i jeśli jest prawdziwa, daje nam przykład jednej z nielicznych wizyt z kosmosu.

Są to jednak tylko domysły; Na razie nikt nie jest w stanie udzielić nam odpowiedzi na pytanie, czy Ziemię odwiedzili goście z Kosmosu.

Zagadka 5. Czy statek kosmiczny z Ziemi stanie się tajemniczym „latającym spodkiem” dla mieszkańców innej planety?

Najbliższy nam układ planetarny to gwiazda Proxima Centauri, położona co najmniej 7500 razy dalej od Plutona, w odległości 42 bilionów km. (Oczywiście Proxima Centauri może w ogóle nie mieć planet, a jeśli tak, to mogą być niezamieszkane.) Trudno sobie wyobrazić ogromne odległości dzielące Słońce od najbliższych gwiazd.

W kuli o promieniu 12 lat świetlnych (113 bilionów km) gołym okiem widać 18 gwiazd, w tym dwie dobrze znane gwiazdy - Syriusz i Procyon. Oczywiście, aby odwiedzić którąkolwiek z tych gwiazd międzyplanetarny statki są bezużyteczne. Nawet jeśli rakieta osiągnie prędkość 1600 km/sek i przeleci orbitę Plutona 40 godzin od momentu startu, aby dotrzeć do Proxima Centauri będzie potrzebował 3000 lat. W efekcie znacznie szybciej międzygwiezdny statki. Ale nawet 10-krotne zwiększenie prędkości skróci czas podróży do zaledwie 300 lat. Aby podróże międzygwiezdne stały się możliwe, prędkość rakiety musi być zbliżona do prędkości światła. Statek kosmiczny lecący z prędkością światła (300 tys km/sek) dotrze do Plutona w ciągu zaledwie pięciu godzin, a najbliższa sąsiadka Proxima Centauri w ciągu 38 000 godzin, czyli 4,3 roku. Rakiety napędzane chemicznie nie nadają się, ponieważ aby osiągnąć prędkość nawet ułamkową prędkości światła, potrzebne są zbiorniki paliwa wielkości asteroid. Rakiety z silnikami nuklearnymi i tzw. elektrostatycznymi silnikami jonowymi mogłyby rozwinąć większą, ale znowu niewystarczającą prędkość.

Dopiero zupełnie nowe typy silników zapewnią nam prawdziwe statki międzygwiezdne. Wśród nich może być rakieta fotonowa.

Podobnie jak w elektrostatycznym silniku rakietowym, źródłem ciągu jest przepływ jonów wysoka prędkość, silnik fotonowy emituje potężną wiązkę kwantów świetlnych, zapewniając siłę reaktywną. To prawda, że ​​​​niektórzy eksperci od rakiet uważają, że projekty te są nierealne, ponieważ wymagany byłby generator fotonów o niewiarygodnych rozmiarach i mocy.

W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój lasery. Urządzenia te generują niezwykle silne wiązki promieniowania (widzialnego, ultrafioletowego lub podczerwonego). Codziennie słyszymy i czytamy doniesienia o nowych wyczynach laserów: w ułamku sekundy wypalają dziury w diamentach, wycinają stalowe płyty. Inżynierowie nie mają wątpliwości, że w końcu będą w stanie skoncentrować miliony watów mocy w wiązce lasera.

Sonda wyposażona w laserowy silnik fotonowy jest w stanie osiągnąć prędkość równą 90% prędkości światła. Wtedy podróż do Proxima Centauri zajmie niecałe pięć lat, a do Syriusza (odległość 8,6 lat świetlnych) – około dziewięciu lat. Gdyby astronauci dobrowolnie zgodzili się spędzić życie na pokładzie statku kosmicznego, możliwe byłoby odwiedzenie wszystkich gwiazd w promieniu 25 lat świetlnych w nadziei na odnalezienie innego układu planetarnego i jednego z milionów ziemskich „sobowtórów” zamieszkałych przez inteligentne istoty .

Ale czy to pomoże?..

Zagadka 6. Jakie jest prawdopodobieństwo znalezienia życia w „najbliższym” sąsiedztwie Słońca, dostępnym dla rakiety fotonowej?

Z tego, co powiedziano powyżej, wynika, że ​​prawdopodobieństwo to jest praktycznie zerowe. Jeśli szacunki Struve są prawidłowe i liczba planet podobnych do Ziemi w naszej Galaktyce rzeczywiście wynosi milion, oznacza to, że średnio na 200 000 gwiazd tylko jedna miała szczęście posiadać rodzinę planet. Niestety, jak wynika z obliczeń Hornera (Obserwatorium w Heidelbergu), kula o promieniu 160 lat świetlnych zawiera tylko 10 gwiazd z układami planetarnymi. Oznacza to, że tylko przy fantastycznym szczęściu znajdzie się „blisko” nas gwiazda – może nawet Proxima Centauri – z zamieszkaną planetą.

Jeśli zwiększymy szacunki Struvego 100 razy, nasi kosmonauci będą musieli zbadać 2000 gwiazd, zanim znajdą taką, która posiada planetę nadającą się do zamieszkania. Co więcej, ich podróż będzie trwała co najmniej 100 lat – dłużej niż długość ich życia. Zatem, ze względu na znaczny czas trwania lotów, niemożliwym wydaje się skuteczne podołanie zadaniu poszukiwania bratnich światów. Oczywiście astronauci nie będą mieli dość życia, aby przebyć choćby jedną dziesiątą drogi do tak odległych gwiazd, a tym bardziej odwiedzić je i wrócić na Ziemię.

Jednak jedna okoliczność przesuwa tę barierę czasową.

Zagadka 7. Czy astronauci będą w stanie pokonać odległość 1000 lat świetlnych w ciągu jednego roku?

Gdyby statek kosmiczny mógł osiągnąć prędkość równą, powiedzmy, 99% prędkości światła lub większą, słynny paradoks „dylatacji czasu” z teorii względności Einsteina wyeliminowałby barierę czasu. Teoretycznie dla osoby poruszającej się rakietą z taką prędkością czas dosłownie zwolniłby.

Podczas gdy zegar na Ziemi będzie tykał 1000 lat, dla załogi statku będzie to 10 lat lub nawet mniej, w zależności od tego, jak blisko prędkości światła jest jego prędkość. Dlatego po dotarciu na planetę będą starsze zaledwie o kilka lat. Wracając z tą samą prędkością, przybędą na Ziemię nieco starsi, ale nie znajdą swoich krewnych i przyjaciół, którzy już dawno nie żyją.

Zagadka 8. Czy człowiek będzie mógł odwiedzać inne światy na statkach nadświetlnych?

Z teorii względności wynika, że ​​jeśli prędkość obiektu zbliża się do prędkości światła (przyjmuje się, że jest stała), to jego masa dąży do nieskończoności, zatem fizycznie niemożliwe jest, aby obiekt kontynuował przyspieszanie do większej prędkości .

Ale jeśli prędkość światła przestanie odgrywać rolę czynnika ograniczającego dla naszego statku kosmicznego, to wtedy Układ Słoneczny stanie się stawem, Droga Mleczna jeziorem, przestrzeń międzygalaktyczna morzem, a cały Wszechświat oceanem. Wystarczająco duża prędkość skróci czas podróży z stuleci do kilku miesięcy i lat.

Jednak pokonywanie kosmicznych odległości jest potwornie trudnym zadaniem. Nawet rok świetlny nie jest wystarczająco dużą jednostką, gdy mamy do czynienia z odległymi obiektami. Wszystkie gwiazdy widoczne na nocnym niebie znajdują się w promieniu 100 000 lat świetlnych od naszej Galaktyki. Ale najbliższa galaktyka w konstelacji Andromedy znajduje się 2 300 000 lat świetlnych od nas, a inne miliony galaktyk są oddalone o miliardy lat świetlnych. Astronomowie nie czują się komfortowo korzystając z tego urządzenia, dlatego wprowadzili nowe - parsek.

Słowo „parsek” powstaje z początkowych sylab dwóch słów – paralaksy i drugiego. Paralaksa to wielkość przemieszczenia kątowego obrazu gwiazdy względem tła gwiazdowego, obserwowanego z diametralnie przeciwnych punktów orbity Ziemi, których odległość wynosi 300 milionów. km. Jeżeli paralaksa (pozorne przemieszczenie) wynosi 1 sekundę łukową, wówczas odległość do obserwowanego obiektu wynosi 1 parsek. Jeden parsek odpowiada 3,26 latom świetlnym, czyli 31 bilionom km. Jak widać, parsek to niewiele więcej niż rok świetlny, dlatego astronomowie często używają jednostek wywodzących się z parseków - kiloparseków (1000 parseków) i megaparseków (1 000 000 parseków). Mgławica Andromeda znajduje się 700 kiloparseków od nas, a grupa galaktyk w konstelacji Coma Berenices jest oddalona od nas o 25 megaparseków (prawie 90 000 000 lat świetlnych).

Za pomocą radioteleskopów i 5-metrowego reflektora Palomar granice obserwowalnego Wszechświata zostały poszerzone do 7,5 miliarda lat świetlnych, czyli do 2300 megaparseków. Zatem megaparsek jako jednostka odległości również staje się bezużyteczny, a niektórzy astronomowie idą o krok dalej i określają rozmiar widzialnej części Wszechświata na 2,3 mag gigaparsek(konsola giga oznacza miliard).

Prędkość, która byłaby wymagana, aby polecieć najdalej słynne galaktyki, wyraża się jako liczbę fantastyczną; odległość oblicza się mnożąc 7,5 miliarda lat świetlnych przez drogę, jaką światło pokonuje w ciągu roku (10 bilionów lat świetlnych km) i wynosi 75 10 21 km. Poruszając się milion razy szybciej niż światło, statek kosmiczny dotrze do tak odległych obiektów dopiero za 750 lat.

Oczywiście nawet usunięcie wszelkich relatywistycznych ograniczeń nie sprawi, że takie loty będą przyjemnym spacerem. Wielki Wszechświat a nawet statki nadświetlne pozwolą nam jedynie eksplorować naszą własną stosunkowo małą Galaktykę i prawie nie będzie obiektów poza jej granicami.

To w pewnym sensie odpowiedź dla tych, którzy kontemplując niezliczone światy, które mogą być zamieszkane, zapytają niczym Teller: „Gdzie jesteś?” Tylko mieszkańcy naszej Galaktyki mogliby nas odwiedzać na szybkich rakietach, a nawet wtedy musieliby ciężko pracować, aby wśród każdych 200 000 gwiazd znaleźć taką otoczoną planetami. Logicznie wynika, że ​​żadna planeta, w tym Ziemia, nie będzie odwiedzana zbyt często w ciągu całych 10 miliardów lat życia.