Sistem suria telah lama tidak menarik perhatian para penulis fiksyen sains. Tetapi, secara mengejutkan, bagi beberapa saintis, planet "kediaman" kita tidak banyak memberi inspirasi, walaupun belum dijelajahi secara praktikal.
Setelah hampir memotong jendela ke ruang angkasa, manusia terkoyak ke jarak yang tidak diketahui, dan tidak hanya dalam mimpi, seperti sebelumnya.
Sergei Korolyov juga berjanji bahawa tidak lama lagi penerbangan ke angkasa "atas tiket kesatuan sekerja", tetapi ungkapan ini sudah berusia setengah abad, dan pengembaraan ruang masih banyak golongan elit - kesenangan yang terlalu mahal. Walau bagaimanapun, dua tahun yang lalu, HACA melancarkan projek Starship 100 Tahun yang bercita-cita tinggi, yang melibatkan penciptaan bertahap dan bertahun-tahun asas ilmiah dan teknikal untuk penerbangan angkasa lepas.
Program yang tiada tandingan ini harus menarik para saintis, jurutera dan peminat dari seluruh dunia. Sekiranya semuanya dimahkotai dengan kejayaan, dalam 100 tahun manusia akan dapat membina kapal antara bintang, dan kita akan bergerak di sekitar sistem suria seperti di tram.
Oleh itu, masalah apa yang perlu diselesaikan untuk terbang menjadi kenyataan?
MASA DAN CEPAT BERKAITAN
Video promosi:
Astronautik kenderaan automatik nampaknya beberapa saintis merupakan masalah yang hampir dapat diselesaikan, cukup aneh. Dan ini walaupun pada hakikatnya tidak ada gunanya melancarkan mesin ke bintang dengan kelajuan siput semasa (kira-kira 17 km / s) dan peralatan primitif lain (untuk jalan yang tidak diketahui).
Kini kapal angkasa Amerika Pioneer-10 dan Voyager-1 telah meninggalkan sistem suria, dan tidak ada lagi hubungan dengan mereka. Pioneer 10 menuju ke arah bintang Aldebaran. Sekiranya tidak ada yang berlaku kepadanya, dia akan sampai di sekitar bintang ini … dalam 2 juta tahun. Dengan cara yang sama, peranti lain merangkak melintasi hamparan Alam Semesta.
Jadi, tidak kira sama ada kapal dihuni atau tidak, untuk terbang ke bintang, ia memerlukan kelajuan tinggi, hampir dengan kelajuan cahaya. Walau bagaimanapun, ini akan membantu menyelesaikan masalah penerbangan hanya ke bintang terdekat.
"Walaupun kita berjaya membina kapal bintang yang dapat terbang dengan kecepatan dekat dengan kecepatan cahaya," tulis K. Feoktistov, "waktu perjalanan di Galaxy kita saja akan dihitung dalam ribuan tahun dan puluhan milenium, kerana diameternya sekitar 100.000 cahaya tahun. Tetapi banyak lagi yang akan berlaku di Bumi selama ini."
Menurut teori relativiti, perjalanan masa dalam dua sistem yang bergerak satu relatif dengan yang lain adalah berbeza. Oleh kerana pada jarak yang jauh kapal akan mempunyai waktu untuk mengembangkan kecepatan yang sangat dekat dengan kecepatan cahaya, perbezaan waktu di Bumi dan di kapal akan sangat besar.
Diandaikan bahawa sasaran pertama penerbangan antara bintang adalah Alpha Centauri (sistem tiga bintang) - yang paling dekat dengan kami. Anda boleh terbang ke sana dengan kelajuan cahaya dalam 4.5 tahun, di Bumi selama ini akan memakan masa sepuluh tahun. Tetapi semakin besar jarak, semakin besar perbezaan waktu.
Masih ingat "Andromeda Nebula" yang terkenal oleh Ivan Efremov? Di sana, penerbangan diukur bertahun-tahun, dan duniawi. Kisah dongeng yang indah, anda tidak akan mengatakan apa-apa. Walau bagaimanapun, nebula yang didambakan ini (lebih tepatnya, galaksi Andromeda) terletak pada jarak 2.5 juta tahun cahaya dari kita.
Menurut beberapa perhitungan, perjalanan akan memakan masa lebih dari 60 tahun untuk angkasawan (mengikut waktu kapal angkasa), tetapi seluruh era akan berlalu di Bumi. Bagaimana keturunan mereka yang jauh akan memenuhi ruang "Neaderthals"? Dan adakah Bumi akan hidup sama sekali? Maksudnya, kembali pada dasarnya tidak bermakna. Walau bagaimanapun, seperti penerbangan itu sendiri: kita mesti ingat bahawa kita melihat galaksi nebula Andromeda seperti 2.5 juta tahun yang lalu - selagi cahaya itu bergerak ke arah kita. Apa gunanya terbang ke sasaran yang tidak diketahui, yang, mungkin, sudah lama tidak ada, setidaknya dalam bentuk sebelumnya dan di tempat lama?
Ini bermaksud bahawa penerbangan dengan kelajuan cahaya dibenarkan hanya untuk bintang yang relatif dekat. Namun, kenderaan yang terbang dengan kelajuan cahaya masih hidup hanya dalam teori, yang menyerupai fiksyen ilmiah, bagaimanapun, ilmiah.
KAPAL SAIZ PLANET
Secara semula jadi, pertama-tama, saintis mengemukakan idea untuk menggunakan tindak balas termonuklear yang paling berkesan dalam mesin kapal - seperti yang telah dikuasai sebahagiannya (untuk tujuan ketenteraan). Walau bagaimanapun, untuk melakukan perjalanan dua arah pada kelajuan yang hampir dengan cahaya, walaupun dengan reka bentuk sistem yang ideal, diperlukan nisbah jisim awal hingga akhir sekurang-kurangnya 10 hingga ketiga puluh daya. Artinya, kapal angkasa akan seperti komposisi besar dengan bahan bakar seukuran planet kecil. Tidak mungkin melancarkan kolosal seperti itu ke angkasa dari Bumi. Dan untuk berkumpul di orbit - juga, tanpa sebab saintis tidak membincangkan pilihan ini.
Idea mesin foton menggunakan prinsip pemusnahan jirim sangat popular.
Pemusnahan adalah transformasi zarah dan antipartikel, apabila mereka bertembung, menjadi zarah lain yang berbeza dari yang asal. Yang paling baik dikaji adalah pemusnahan elektron dan positron, yang menghasilkan foton, yang tenaga akan menggerakkan kapal angkasa. Pengiraan ahli fizik Amerika Ronan Keane dan Wei-ming Zhang menunjukkan bahawa teknologi moden dapat digunakan untuk membuat mesin pemusnahan yang mampu mempercepat kapal angkasa hingga 70% kelajuan cahaya.
Walau bagaimanapun, masalah selanjutnya bermula. Malangnya, menggunakan antimateri sebagai pendorong tidaklah mudah. Semasa pemusnahan, letupan radiasi gamma kuat berlaku, yang membawa maut kepada angkasawan. Di samping itu, hubungan bahan bakar positron dengan kapal penuh dengan letupan maut. Akhirnya, masih belum ada teknologi untuk mendapatkan jumlah antimateri yang mencukupi dan penyimpanan jangka panjangnya: sebagai contoh, atom antihidrogen "hidup" sekarang kurang dari 20 minit, dan pengeluaran satu miligram positron berharga 25 juta dolar.
Tetapi, anggaplah, lama-kelamaan, masalah ini dapat diselesaikan. Walau bagaimanapun, banyak bahan bakar masih diperlukan, dan jisim permulaan kapal angkasa foton akan setanding dengan jisim Bulan (menurut Konstantin Feoktistov).
SARAPAN SAIL
Kapal angkasa yang paling popular dan realistik hari ini dianggap sebagai kapal layar suria, idea yang dimiliki oleh saintis Soviet Friedrich Zander.
Layar solar (cahaya, foton) adalah alat yang menggunakan tekanan cahaya matahari atau laser pada permukaan cermin untuk mendorong kapal angkasa.
Pada tahun 1985, ahli fizik Amerika Robert Forward mengusulkan reka bentuk untuk penyelidikan antar bintang yang dipercepat oleh tenaga radiasi gelombang mikro. Projek ini membayangkan bahawa penyelidikan akan mencapai bintang terdekat dalam 21 tahun.
Pada Kongres Astronomi Antarabangsa XXXVI, sebuah projek kapal bintang laser diusulkan, gerakannya disediakan oleh tenaga laser dalam jarak optik, yang terletak di orbit sekitar Mercury. Menurut perhitungan, jalan kapal angkasa reka bentuk ini ke bintang epsilon Eridani (10.8 tahun cahaya) dan belakang akan memakan masa 51 tahun.
"Tidak mungkin, berdasarkan data yang diperoleh dari perjalanan di tata surya kita, kita akan dapat membuat kemajuan yang signifikan dalam memahami dunia di mana kita hidup. Secara semula jadi, pemikiran beralih kepada bintang. Bagaimanapun, lebih awal difahami bahawa penerbangan dekat Bumi, penerbangan ke planet lain dari sistem suria kita bukanlah tujuan utama. Membuka jalan ke bintang sepertinya tugas utama."
Kata-kata ini bukan milik penulis fiksyen ilmiah, tetapi untuk pereka kapal angkasa dan angkasawan Konstantin Feoktistov. Menurut saintis itu, tidak ada yang baru yang dapat ditemui dalam sistem suria. Dan ini walaupun pada hakikatnya orang itu setakat ini hanya mencapai bulan …
Namun, di luar sistem suria, tekanan cahaya matahari akan mendekati sifar. Oleh itu, ada projek untuk menyebarkan kapal layar solar dengan pemasangan laser dari beberapa asteroid.
Semua ini masih teori, tetapi langkah pertama sudah diambil.
Pada tahun 1993, kapal layar selebar 20 meter pertama kali dikerahkan di kapal Progress M-15 Rusia sebagai sebahagian daripada projek Znamya-2. Ketika Progress berlabuh dengan stesen Mir, krewnya memasang unit penyebaran reflektor di Progress. Akibatnya, reflektor menciptakan tempat terang selebar 5 km, yang melintasi Eropah ke Rusia dengan kecepatan 8 km / s. Titik cahaya mempunyai kecerahan kira-kira setara dengan bulan purnama.
Jadi, kelebihan kapal layar solar adalah kekurangan bahan bakar di kapal, kekurangannya adalah kerentanan struktur layar: sebenarnya, ia adalah kerajang tipis yang terbentang di atas bingkai. Di manakah jaminan bahawa dalam perjalanan layar tidak akan menerima lubang dari zarah kosmik?
Pilihan pelayaran mungkin sesuai untuk melancarkan probe robot, stesen dan kapal kargo, tetapi tidak sesuai untuk penerbangan pulang berawak. Terdapat projek kapal angkasa lain, tetapi mereka, dalam satu atau lain cara, menyerupai yang disenaraikan di atas (dengan masalah skala besar yang sama).
KEJOHANAN DI RUANG ANTARABANGSA
Nampaknya banyak kejutan menanti pelancong di Alam Semesta. Sebagai contoh, hampir tidak bersandar dari sistem suria, kapal angkasa Amerika Pioneer-10 mula mengalami kekuatan asal yang tidak diketahui, menyebabkan penurunan perlahan. Banyak andaian telah dibuat, hingga kesan inersia atau masa yang belum diketahui. Masih belum ada penjelasan yang jelas mengenai fenomena ini; pelbagai hipotesis sedang dipertimbangkan: dari yang teknikal sederhana (contohnya, daya reaktif dari kebocoran gas dalam alat) hingga pengenalan undang-undang fizikal baru.
Peranti lain, Voyadger-1, merakam kawasan dengan medan magnet yang kuat di sempadan sistem suria. Di dalamnya, tekanan zarah bermuatan dari ruang antara bintang memaksa medan yang diciptakan oleh Matahari menjadi lebih padat. Peranti juga didaftarkan:
peningkatan bilangan elektron bertenaga tinggi (kira-kira 100 kali) yang menembusi ke sistem suria dari ruang antara bintang;
peningkatan mendadak dalam tahap sinar kosmik galaksi - zarah bermuatan tinggi yang berasal dari antara bintang.
Dan ini hanyalah penurunan di lautan! Namun, apa yang diketahui hari ini mengenai lautan antarbintang cukup menimbulkan keraguan tentang kemungkinan melayari luasnya Alam Semesta.
Ruang antara bintang tidak kosong. Terdapat sisa gas, habuk, zarah di mana-mana. Ketika cuba bergerak dengan kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya, setiap atom yang bertabrakan dengan kapal akan menjadi seperti zarah sinar kosmik bertenaga tinggi. Tahap radiasi keras semasa pengeboman seperti itu akan meningkat secara tidak langsung walaupun terbang ke bintang terdekat.
Dan kesan mekanikal zarah pada kelajuan seperti peluru letupan. Menurut beberapa pengiraan, setiap sentimeter pelindung kapal angkasa akan terus ditembakkan pada 12 pusingan seminit. Jelas bahawa tidak ada layar yang dapat menahan kesan seperti itu selama beberapa tahun penerbangan. Atau ia mesti mempunyai ketebalan yang tidak dapat diterima (puluhan dan beratus-ratus meter) dan jisim (ratusan ribu tan).
Sebenarnya, kapal angkasa akan terdiri terutamanya dari layar dan bahan bakar ini, yang memerlukan beberapa juta ton. Oleh kerana keadaan ini, penerbangan dengan kelajuan seperti itu tidak mungkin dilakukan, terutamanya kerana dalam perjalanan anda tidak hanya dapat menemui debu, tetapi juga sesuatu yang lebih besar, atau terjebak dalam medan graviti yang tidak diketahui. Dan kematian sekali lagi tidak dapat dielakkan. Oleh itu, jika mungkin untuk mempercepat kapal angkasa ke kelajuan subluminal, maka ia tidak akan mencapai tujuan akhir - ia akan menghadapi banyak halangan dalam perjalanannya. Oleh itu, penerbangan antara bintang hanya dapat dilakukan pada kelajuan yang jauh lebih rendah. Tetapi faktor masa menjadikan penerbangan ini tidak bermakna.
Ternyata mustahil untuk menyelesaikan masalah mengangkut badan material dari jarak galaksi dengan kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya. Tidak masuk akal untuk menerobos ruang dan waktu dengan struktur mekanikal.
MOLE HOLE
Para saintis, yang berusaha mengatasi masa yang tidak dapat dilupakan, telah mencipta cara "menggerogoti lubang" di ruang (dan waktu) dan "melipat "nya. Mereka mencipta pelbagai lonjakan jarak jauh dari satu titik ke ruang yang lain, melewati kawasan pertengahan. Kini para saintis telah bergabung dengan penulis fiksyen sains.
Ahli fizik mula mencari keadaan jurang yang melampau dan celah eksotik di Alam Semesta, di mana anda boleh bergerak dengan kelajuan superluminal, bertentangan dengan teori relativiti Einstein.
Ini adalah bagaimana idea tentang lubang cacing muncul. Lubang ini menyatukan dua bahagian Alam Semesta seperti memotong terowong yang menghubungkan dua kota yang dipisahkan oleh gunung tinggi. Malangnya, lubang cacing hanya boleh dilakukan dalam keadaan kosong. Di Alam Semesta kita, liang ini sangat tidak stabil: mereka hanya boleh runtuh sebelum kapal angkasa sampai di sana.
Namun, kesan yang ditemui oleh Belanda Hendrik Casimir dapat digunakan untuk membuat lubang cacing yang stabil. Ini terdiri daripada daya tarikan bersama melakukan badan yang tidak dicas di bawah pengaruh ayunan kuantum dalam keadaan hampa. Ternyata vakum tidak sepenuhnya kosong, ia mengalami fluktuasi dalam medan graviti, di mana partikel dan lubang cacing mikroskopik muncul dan hilang secara spontan.
Tinggal hanya untuk mencari salah satu lubang dan meregangkannya, meletakkannya di antara dua bola superkonduktor. Satu mulut lubang cacing akan tetap berada di Bumi, sementara kapal angkasa yang lain akan bergerak dengan kelajuan cahaya hampir ke bintang - objek terakhir. Artinya, kapal angkasa akan menembus terowong. Setelah kapal angkasa sampai ke tempat tujuannya, lubang cacing akan terbuka untuk perjalanan antara bintang yang sangat cepat, jangka masa akan dikira dalam beberapa minit.
BUBBLE OF CURVATION
Menurut teori lubang cacing adalah kelengkungan gelembung. Pada tahun 1994, ahli fizik Mexico Miguel Alcubierre melakukan pengiraan mengikut persamaan Einstein dan mendapati kemungkinan teoritis ubah bentuk gelombang kontinum spatial. Dalam kes ini, ruang akan menyusut di hadapan kapal angkasa dan secara bersamaan mengembang di belakangnya. Kapal angkasa itu, sebagaimana adanya, diletakkan dalam gelembung kelengkungan, mampu bergerak dengan kecepatan yang tidak terbatas. Genius idea adalah bahawa kapal angkasa terletak pada gelembung kelengkungan, dan undang-undang relativitas tidak dilanggar. Dalam kes ini, gelembung kelengkungan itu sendiri bergerak, secara tempatan memutarbelitkan ruang-waktu.
Walaupun tidak dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya, tidak ada yang menghalang ruang bergerak atau penyebaran ubah bentuk ruang-waktu lebih cepat daripada cahaya, yang diyakini terjadi tepat setelah Big Bang semasa pembentukan alam semesta.
Semua idea ini belum sesuai dengan kerangka sains moden, tetapi pada tahun 2012, wakil NASA mengumumkan penyediaan ujian eksperimental teori Dr. Alcubierre. Siapa tahu, mungkin teori relativiti Einstein suatu hari nanti akan menjadi sebahagian daripada teori global yang baru. Lagipun, proses kognisi tidak berkesudahan. Ini bermaksud bahawa suatu hari kita akan dapat menerobos duri hingga ke bintang.
Irina GROMOVA
