Рубрики В нaучнoй фaнтaстикe кoсмичeскиe кoрaбли дaвнo ужe пeрeдвигaются пo всeй Всeлeннoй с пoмoщью «чeрвoтoчин», гипeрдвигaтeлeй и другиx систeм, явлeний и устрoйств. Чeрвoтoчины или гипeрдвигaтeли, пo мнeнию нeкoтoрыx учeныx, сoвсeм нe скaзкoй, и стрoить свoи тeoрии, вoзмoжнo. Прaвдa, нe сeйчaс, a в ближaйшeм будущeм — у нaс прoстo нeт нeoбxoдимыx знaний и тexнoлoгий.
Ну, a тo, чтo из-зa пoлeтeть к другoй звeздe сo скoрoстью 15-20% свeтa? Этo впoлнe рeaльнo. Тaк думaют учeныe, пoпуляризaтoры нaуки, тaк думaют и aвтoры прoeктa Breakthrough Initiatives, рaбoтaющиe с прoeктoм Прoрыв Starshot. Зaдaчa прoeктa — сoздaниe кoсмичeскиx кoрaблeй сo свeтoвым пaрусoм, кoтoрыe мoгут дoлeтeть дo систeмы
В нaучнoй фaнтaстикe кoсмичeскиe кoрaбли дaвнo ужe пeрeдвигaются пo всeй Всeлeннoй с пoмoщью «чeрвoтoчин», гипeрдвигaтeлeй и другиx систeм, явлeний и устрoйств. Чeрвoтoчины или гипeрдвигaтeли, пo мнeнию нeкoтoрыx учeныx, сoвсeм нe скaзкoй, и стрoить свoи тeoрии, возможно. Правда, не сейчас, а в ближайшем будущем — у нас просто нет необходимых знаний и технологий.
Ну, а то, что из-за полететь к другой звезде со скоростью 15-20% света? Это вполне реально. Так думают ученые, популяризаторы науки, так думают и авторы проекта Breakthrough Initiatives, работающие с проектом Прорыв Starshot. Задача проекта — создание космических кораблей со световым парусом, которые могут долететь до системы Альфа Центавра за 20-30 лет. Для того, чтобы попасть в эту систему, что за время, космический корабль и должен двигаться со скоростью, от 15% до 20% скорости света.
Что по плану?
Основная идея проекта была озвучена 12 апреля этого года на пресс-конференции в нью-йорке. Основатели Breakthrough Starshot — Юрий Мильнер и Стивен Хокинг. В инициативный совет проекта входят и Марк Цукерберг, глава Facebook. По словам Мильнера, стоимость проекта не так велика — от 5 до 10 миллиардов долларов США. Первый корабль, как он считает, могут отправиться к звезде, уже в течение 20 лет.
Через Прорыв Starshot планируется начать в основной корабль, который выведет на орбиту много мелких кораблей. С земли на солнце паруса этих автомобилей будут повлиять лучом лазера. Лазеры достаточно мощные, солнечные паруса размер 4*4 м планируется представить несколько лазерных лучей с энергией 1 тераджоуль (по некоторым данным — 100 гигаджоулей).
С помощью лазерной миниатюрные космические аппараты нацелят в систему Альфа Центавра, лазер будет разгонять зонд до нужной скорости. Когда (и если) земные устройства туда долетят, они смогут получить фотографии и всю систему. В общей сложности к Альфе Центавра отправят около 1000 миниатюрных звездолетов. Данные на землю аппараты будут передавать с помощью миниатюрные лазерные системы, антенны, будут использовать солнечный парус. Каждый зонд состоит из камеры, солнечные паруса, лазерные системы передачи данных, плутониевого источника энергии.
А теперь — о проблемах
Сам проект выглядит достаточно реально — запустить мини-звездолеты, наверное, можно. И для достижения скорости в 15-20% от света, наверное, тоже можно. Но здесь возникает одна проблема. Дело в том, что при такой высокой скорости зонда будет представлять проблему не только метеорит или пыли, не становится столкновение даже с отдельными атомами. Теперь ученые пытаются понять, как опасно будет такие столкновения и как часто они будут проводиться (в том, что будет, никаких сомнений). На самом деле, поэтому и планируется отправить 1000 врачу — по словам авторов проекта, определенная часть зондов останется совсем.
Основная проблема заключается в том, что межзвездное пространство не пусто. Здесь и пыль, и ее довольно много, в отдельных атомов, которых еще больше. Все эти объекты отражают реальную опасность для зондов.
Атомы. Само столкновение с атомом не так опасно, а вот высвобождающаяся при столкновении энергия уже составляет большую проблему. При высвобождении энергии корпус или отдельные элементы зонда будет тепло. Температура будет настолько высока, что столкновения на месте me зонд будет просто испаряться. Или просто плавиться, что приведет к изменениям свойств материала.
С помощью известных данных о концентрации межзвездного газа, авторы сделали некоторые расчеты, для получения более-менее реальной информации о последствиях таких столкновений. Как оказалось, наиболее распространенных во Вселенной водород и гелий не вызывает большой проблемы. Хуже всего придется зондам при столкновениях с более тяжелыми атомами таких элементов, как кислород, магний, железо.
По словам специалистов, для тяжелых атомов могут испарять или плавить материал корпуса зонда через 0,1 мм. Не так много, но если атомы будут встречаться часто, то зонд не окажется в большой опасности.
Пыль. Это проблема несколько другого характера. Пыли состоят из атомов и молекул элементы более тяжелые, чем водород или гелий. Пыль, даже самая маленькая, гораздо выше отдельного атома. И последствия столкновения с частицами пыли, зонд будет более тяжелым, чем столкновение с атомами. Относительно крупных частиц пыли — одна единственная частица — может вывести всю машину из строя. Размер такой частицы, по оценкам, 15 микрометров. К счастью, в межзвездном пространстве пыль такого размера, скорее редкость, поэтому, наверное, не все зонд столкнется на пути с этой опасностью. На самом деле, вероятность того, что зонд встретиться с 15 мкм частицей или частицей большего исчезающе мала.
Частицы пыли меньшего размера будет вызвать хаос корпуса связи, много крупных, чем атомы. Каждая частичка будет испарять ткань на 1,5 мм по отношению к поверхности. А вот и плавиться материал будет на глубину до 1 см. Если учесть миниатюрность зондов, это очень существенно.
Как избежать опасности разрушения зонда?
Есть несколько способов, как избежать разрушения зондов на пути к цели. Один из них — место, солнечный парус за свои действия. Корпус зонда будет сформировано как пули, чтобы уменьшить вероятность столкновения аппарата с опасных пыли частицами или атомами.
Поглощает тепло корпус зонда предлагается покрыть слоем цинка-алюминия, цинкование методом двойного погружения графита. Этот материал будет рассеивать тепло, обеспечивая минимальное влияние на столкновения с частицами и атомами зонда.
И еще одна проблема, не столь очевидна. При испарении материалов, столкновения, время будет изменяться направление движения машины и ее скорость. 1-2 встреч с частицами пыли, не много что-то меняется, но, если такие встречи будут случаться постоянно, машина может сильно отклониться от первоначальной траектории, скорость также значительно изменится. Зонд в этом случае или вообще не долетит до цели, то долетит, но и поездки увеличится. Что делать с этой проблемой, специалисты пока не придумали. По оценкам специалистов проекта, каждый передний квадратный сантиметр придется высокой скорости с примерно тысячью частиц размером 0,1 мкм и выше.
Кроме всего перечисленного выше, есть еще и чисто технические трудности. Дело в том, что зонд должен быть очень миниатюрным для того, чтобы соответствовать лимиту веса. Все элементы зонда должны выдерживать экстремальные условия открытого космоса, и ускорение. Да и фокусировка мощнейших солнечных лазеров в парусах зондов — это задача, с которой теперь люди не смогут работать из-за технических проблем . По данным издания «The Economist», реализация проекта будет возможно только после улучшения современные технологии на несколько порядков.
Как бы там ни было, сам проект гораздо реальнее всех остальных, где нужно, или атомного двигателя, или антиматерия, или варп-rom и другие технологии, которые пока что относится к разряду проектов и очень отдаленного будущего.