Međuzvjezdani letovi. Međuzvjezdani letovi Komunikacija sa Zemljom međuzvjezdani let

Poznati britanski fizičar Stephen Hawking i ruski biznismen i filantrop Yuri Milner objavili su 12. aprila 2016. godine izdvajanje 100 miliona dolara za finansiranje projekta. Breakthrough Starshot. Cilj projekta bio je razvoj tehnologije za stvaranje svemirskih letjelica sposobnih za međuzvjezdani let do Alpha Centauri.

Hiljade naučnofantastičnih romana opisuju divovske fotonske zvjezdane brodove veličine malog (ili velikog) grada, koji odlaze u međuzvjezdani let iz orbite naše planete (rjeđe, sa površine Zemlje). Ali, prema riječima autora projekta, Breakthrough Starshot, sve će se dogoditi potpuno drugačije: jednog značajnog dana dvije hiljade neke godine, ne jedan ili dva, već stotine i hiljade malih svemirskih brodova veličine nokta i težine 1 g lansiraće se ka jednoj od najbližih zvijezda, Alfa Kentauri. I svaki od njih imat će tanko solarno jedro površine 16 m 2, koje će svemirski brod sve većom brzinom nositi naprijed - do zvijezda.

"Put u zvijezde"

Osnova projekta Breakthrough Starshot bio je članak profesora fizike UC Santa Barbara Philipa Lubina, “Plan za međuzvjezdani let” ( Putokaz za međuzvjezdani let). Glavni navedeni cilj projekta je omogućiti međuzvjezdane letove u toku života naredne generacije ljudi, to jest, ne kroz stoljeća, već u desetljećima.

Odmah nakon zvanične objave programa Starshot Autore projekta zahvatio je talas kritika naučnika i tehničkih stručnjaka iz različitih oblasti. Kritički stručnjaci su uočili brojne netačne ocjene i jednostavno „prazne tačke“ u programskom planu. Neki komentari su uzeti u obzir i plan leta je malo prilagođen u prvoj iteraciji.

Dakle, međuzvjezdana sonda će biti svemirska jedrilica s elektronskim modulom StarChip težine 1 g, spojenih čvrstim trakama sa solarnim jedrom površine 16 m 2, debljine 100 nm i mase 1 g. Naravno, svjetlost našeg Sunca nije dovoljna ni za ubrzanje takve lagane strukture do brzina pri kojima međuzvjezdano putovanje neće trajati milenijumima. Stoga je glavni vrhunac projekta StarShot- Ovo je ubrzanje pomoću snažnog laserskog zračenja koje je fokusirano na jedro. Lubin procjenjuje da će uz snagu laserskog zraka od 50-100 GW ubrzanje biti oko 30.000 g, a za nekoliko minuta sonda će dostići brzinu od 20% svjetlosti. Let do Alpha Centauri trajat će oko 20 godina.

Pitanja bez odgovora: talas kritika

Philip Lubin u svom članku daje numeričke procjene tačaka plana, ali mnogi naučnici i stručnjaci su vrlo kritični prema tim podacima.

Naravno, razviti tako ambiciozan projekat kao što je Breakthrough Starshot, potrebne su godine rada, a 100 miliona dolara i nije tako velika suma za rad ovakvih razmjera. Ovo se posebno odnosi na zemaljsku infrastrukturu - fazni niz laserskih emitera. Instalacija takvog kapaciteta (50-100 GW) zahtijevat će gigantsku količinu energije, odnosno u blizini će biti potrebno izgraditi najmanje desetak velikih elektrana. Osim toga, bit će potrebno ukloniti ogromnu količinu topline iz emitera tijekom nekoliko minuta, a kako to učiniti još uvijek je potpuno nejasno. Postoje takva neodgovorena pitanja u projektu Breakthrough Starshot ogromna količina, ali do sada su radovi tek počeli.

„Naučni savet našeg projekta uključuje vodeće stručnjake, naučnike i inženjere u različitim relevantnim oblastima, uključujući dva nobelovca“, kaže Jurij Milner. - I čuo sam vrlo uravnotežene ocjene izvodljivosti ovog projekta. Pri tome se svakako oslanjamo na kombinovanu stručnost svih članova našeg naučnog vijeća, ali smo istovremeno otvoreni za širu naučnu raspravu.”

Pod zvezdanim jedrima

Jedan od ključnih detalja projekta je solarno jedro. U originalnoj verziji, površina jedra je u početku bila samo 1 m 2, te zbog toga nije mogla izdržati zagrijavanje prilikom ubrzanja u polju laserskog zračenja. Nova verzija koristi jedro površine 16 m2, tako da je termički režim, iako prilično oštar, ali, prema preliminarnim procjenama, ne bi trebao otopiti ili uništiti jedro. Kako piše sam Philip Lubin, planirano je da se kao osnova za jedro ne koriste metalizirani premazi, već potpuno dielektrična višeslojna ogledala: „Takve materijale karakterizira umjeren koeficijent refleksije i izuzetno niska apsorpcija. Recimo, optička stakla za optička vlakna su dizajnirana za velike svjetlosne tokove i imaju apsorpciju od oko dvadeset triliontinki po 1 mikronu debljine.” Nije lako postići dobar koeficijent refleksije od dielektrika sa debljinom jedra od 100 nm, što je mnogo manje od valne dužine. Ali autori projekta imaju neke nade u korištenje novih pristupa, kao što su monoslojevi metamaterijala s negativnim indeksom prelamanja.

Solarno jedro

Jedan od glavnih elemenata projekta je solarno jedro površine 16 m2 i mase od samo 1 g. Materijal jedra su višeslojna dielektrična ogledala koja odbijaju 99,999% upadne svjetlosti (prema preliminarnim proračunima, ovo je trebalo bi biti dovoljno da spriječi topljenje jedra u polju zračenja od 100 GW lasera). Obećavajući pristup, koji omogućava da debljina jedra bude manja od valne dužine reflektirane svjetlosti, je korištenje monosloja metamaterijala s negativnim indeksom loma kao osnove jedra (takav materijal ima i nanoperforaciju, što dodatno smanjuje njegovu masu). Druga opcija je korištenje materijala koji nije s visokim koeficijentom refleksije, već s niskim koeficijentom apsorpcije (10 −9), kao što su optički materijali za svjetlovode.

“Također morate uzeti u obzir da je refleksija od dielektričnih ogledala podešena na uski raspon valnih dužina, a kako se sonda ubrzava, Doplerov efekat pomjera valnu dužinu za više od 20%,” kaže Lubin. - To smo uzeli u obzir, pa će reflektor biti podešen na otprilike dvadeset posto širine zračenja. Dizajnirali smo takve reflektore. Ako je potrebno, dostupni su i reflektori sa većim propusnim opsegom.”

Laserska mašina

Glavna elektrana svemirskog broda neće letjeti do zvijezda - bit će smještena na Zemlji. Ovo je zemaljski fazni niz laserskih emitera dimenzija 1×1 km. Ukupna snaga lasera bi trebala biti od 50 do 100 GW (ovo je ekvivalentno snazi ​​10-20 krasnojarskih hidroelektrana). Trebalo bi da koristi faziranje (tj. mijenjanje faza na svakom pojedinačnom emiteru) za fokusiranje zračenja talasne dužine od 1,06 μm iz cijele rešetke u tačku prečnika nekoliko metara na udaljenostima do mnogo miliona kilometara ( maksimalna preciznost fokusiranja je 10 −9 radijana). Ali takvo fokusiranje je u velikoj meri otežano turbulentnom atmosferom, koja zamagljuje snop u tačku približno veličine lučne sekunde (10 -5 radijana). Očekuje se da će se poboljšanja od četiri reda veličine postići korištenjem adaptivne optike (AO), koja će kompenzirati atmosferska izobličenja. Najbolji adaptivni optički sistemi u modernim teleskopima smanjuju zamućenje na 30 miliarcsekundi, što znači da je do ciljanog cilja ostalo još oko dva i po reda veličine. „Da bi se prevladale atmosferske turbulencije malih razmjera, fazni niz mora biti razbijen na vrlo male elemente, veličina emitivnog elementa za našu talasnu dužinu ne bi trebala biti veća od 20–25 cm“, objašnjava Philip Lubin. - Ovo je najmanje 20 miliona emitera, ali me ovaj broj ne plaši. Za povratnu informaciju u AO sistemu planiramo da koristimo mnoge referentne izvore - farove - kako na sondi, na matičnom brodu, tako i u atmosferi. Osim toga, pratit ćemo sondu na putu do cilja. Također želimo koristiti zvijezde kao plutaču da prilagodimo faziranje niza kada primamo signal od sonde po dolasku, ali ćemo pratiti sondu kako bismo bili sigurni."

Dolazak

Ali onda je sonda stigla u sistem Alpha Centauri, fotografisala okolinu sistema i planetu (ako ih ima). Ova informacija se mora nekako prenijeti na Zemlju, a snaga laserskog predajnika sonde ograničena je na nekoliko vati. I nakon pet godina, ovaj slab signal mora biti primljen na Zemlji, izolujući zvijezde od pozadinskog zračenja. Prema riječima autora projekta, sonda manevrira na meti na način da se jedro pretvara u Fresnelovo sočivo, fokusirajući signal sonde u smjeru Zemlje. Procjenjuje se da idealno sočivo s idealnim fokusiranjem i idealnom orijentacijom pojačava signal od 1 W na 10 13 W izotropnog ekvivalenta. Ali kako možemo razmotriti ovaj signal u pozadini mnogo snažnijeg (za 13-14 redova veličine!) zračenja zvijezde? “Svjetlost zvijezde je zapravo prilično slaba jer je širina linije našeg lasera vrlo mala. Uska linija je ključni faktor u smanjenju pozadine, kaže Lubin. - Ideja izrade Fresnelovog sočiva od jedra zasnovanog na tankoslojnom difrakcijskom elementu prilično je složena i zahtijeva puno preliminarnog rada da bi se shvatilo kako je to najbolje učiniti. Ova tačka je zapravo jedna od glavnih u našem planu projekta.”

Međuzvezdani let nije stvar vekova, već decenija

Yuri Milner ,
ruski biznismen i filantrop,
Osnivač Breakthrough Initiatives:

U proteklih 15 godina, značajan, reklo bi se, revolucionaran napredak dogodio se u tri tehnološke oblasti: minijaturizacija elektronskih komponenti, stvaranje nove generacije materijala, kao i smanjenje troškova i povećanje snage lasera. Kombinacija ova tri trenda dovodi do teorijske mogućnosti ubrzanja nanosatelita do gotovo relativističkih brzina. U prvoj fazi (5-10 godina) planiramo da sprovedemo dublju naučnu i inženjersku studiju kako bismo razumeli koliko je ovaj projekat izvodljiv. Na web stranici projekta nalazi se lista od 20-ak ozbiljnih tehničkih problema, bez rješavanja kojih nećemo moći dalje. Ovo nije konačan spisak, ali na osnovu mišljenja naučnog vijeća smatramo da prva faza projekta ima dovoljnu motivaciju. Znam da je projekat zvezdano jedro podložan ozbiljnim kritikama stručnjaka, ali mislim da je stav nekih kritičnih stručnjaka povezan sa ne sasvim tačnim razumevanjem onoga što mi zaista predlažemo. Ne finansiramo let do druge zvijezde, već realne višenamjenske razvoje vezane za ideju međuzvjezdane sonde samo u opštem pravcu. Ove tehnologije će se koristiti i za letove u Sunčevom sistemu i za zaštitu od opasnih asteroida. Ali postavljanje tako ambicioznog strateškog cilja kao što je međuzvjezdani let čini se opravdanim u smislu da razvoj tehnologije u posljednjih 10-20 godina vjerovatno ne čini implementaciju takvog projekta pitanjem stoljeća, kako su mnogi pretpostavljali, već desetljećima.

S druge strane, fazni niz optičkih emitera/prijemnika zračenja sa ukupnim otvorom od jednog kilometra je instrument koji može vidjeti egzoplanete s udaljenosti od desetine parseka. Pomoću prijemnika podesivih talasnih dužina može se odrediti sastav atmosfere egzoplaneta. Da li su sonde uopšte potrebne u ovom slučaju? “Svakako, korištenje faznog niza kao veoma velikog teleskopa otvara nove mogućnosti u astronomiji. Ali, dodaje Lubin, planiramo dodati infracrveni spektrometar sondi kao dugoročniji program pored kamere i drugih senzora. Imamo sjajnu fotonsku grupu na UC Santa Barbara koja je dio saradnje.”

Ali u svakom slučaju, prema Lubinovim riječima, prvi letovi će se obaviti unutar Sunčevog sistema: „Pošto možemo poslati ogroman broj sondi, to nam daje mnogo različitih mogućnosti. Možemo poslati i slične male ( vafla, odnosno na čipu) sonde na konvencionalnim raketama i koriste iste tehnologije za proučavanje Zemlje ili planeta i njihovih satelita u Sunčevom sistemu."

Uredništvo se zahvaljuje listu “Troicki Option - Science” i njegovom glavnom uredniku Borisu Šternu na pomoći u pripremi članka.

Posljednje o čemu stručnjaci raspravljaju ovih dana je međuzvjezdano putovanje svemirskim brodovima. I poenta ovdje nije u tome da je ova tema postala na ivici, budući da se o njoj detaljno raspravlja vekovima (iako su ti detalji bili iz domena naučne fantastike). Poenta nije ni u tome da je nestala potreba za međuzvjezdanim letovima i da ćemo s vanzemaljskim civilizacijama komunicirati samo uz pomoć raznih signala. Nikakvi signali ne mogu zamijeniti putovanje u druge svjetove. "Bolje jednom vidjeti nego sto puta čuti". Signali nam neće dati ni materijalne, ni materijalne predmete, ni prave predstavnike faune i flore. Koristeći signale, nećemo moći uspostaviti kontakt sa civilizacijama koje za to još nisu tehnološki spremne. Možemo ukazati na druge aspekte univerzalnog života koji će ostati za sobom ako ne budemo mogli savladati svemirski transport. Pa zašto se ovaj problem sada ne razmatra od strane stručnjaka na praktičan način? Odgovor na ovo pitanje je vrlo jednostavan: još nismo spremni za takve letove. Ovo „za sada“ može trajati stotinama godina, iako je vrlo lako pogrešiti kada se predviđa razvoj nauke i tehnologije za budućnost.

Uprkos tako nepovoljnom stanju stvari sa međuzvjezdanim putovanjima, ima smisla upoznati se sa samim problemom. Ako ne želimo da budemo na putu milionima godina (a to je apsurdno), onda moramo osigurati veću brzinu broda. Brzina koja prelazi brzinu svjetlosti je nemoguća, brzina svjetlosti za brod je također nerealna. Stoga, prema različitim procjenama, rade brzinom koja je 10% brzine svjetlosti. To se zove decilight. Centilight brzina je sto puta sporija od brzine svjetlosti.

Pitanje protoka vremena tokom svemirskog putovanja je naširoko raspravljano. Vrijeme se značajno usporava. Tako se do jezgra Galaksije, koje se nalazi na udaljenosti od oko 30 hiljada svjetlosnih godina od nas, može doći za 21 godinu, a čak i do najbliže galaksije - magline Andromeda - za 28 godina. Na početku leta, letjelica mora neko vrijeme ubrzati i usporiti prije slijetanja. Svaki od ovih vremenskih perioda može trajati nekoliko godina. Protok vremena na napuštenoj planeti, naravno, ne usporava. Dakle, tokom putovanja zemljana do Andromedine magline i nazad, na Zemlji će proći više od 3 miliona godina. Iako ovo jako podsjeća na naučnu fantastiku, upravo je to broj koji proizlazi iz teorije relativnosti A. Einsteina, odnosno radi se o strogo naučnom rezultatu.

Vrlo je lako procijeniti kakva raketa mora biti (njene mogućnosti) da bi dostigla decilight ili centilight brzinu. Brzina rakete V koju postiže nakon sagorevanja goriva mase M zavisi kako od mase rakete M tako i od brzine izbacivanja radne materije rakete W. Ova zavisnost se izražava formulom

Ne možemo povećati masu goriva bez povećanja mase rakete, jer se gorivo mora puniti na istu raketu. Istina, raketa se može puniti i na putu, u svemiru, ali ćemo tu mogućnost uzeti u obzir kasnije.

Apsolutno je jasno da što je raketa lakša, lakše ju je ubrzati do velike brzine. Potreba za punjenjem velike mase goriva na raketu ne dozvoljava da ona bude lagana koliko se želi. Postoji samo jedan izlaz - tražiti gorivo koje bi bilo vrlo efikasno u smislu proizvodnje energije. Naravno, možemo govoriti samo o termonuklearnom gorivu. Još ne znamo za efikasnije gorivo, iako sigurno postoji. Osoba je prisiljena da polazi od onoga što trenutno ima. Tako se u prošlom veku veoma ozbiljno razgovaralo o projektu putovanja na Mesec pomoću parne mašine. Ali vratimo se raketama. Ispostavilo se da čak i upotreba uranijuma kao goriva može omogućiti raketi da dostigne samo 1.300 km/s. Po zemaljskim standardima ovo je vrlo velika brzina, ali je 23 puta manja od brzine svjetlosti. Upotreba termonuklearnog goriva (kada se jezgra ne cijepaju, već se sintetiziraju) omogućit će da se ova brzina donekle poveća. Ali i dalje neće biti moguće postići brzinu u decilightima.

Da bismo pokazali koliko je ovaj zadatak tehnološki složen, dajemo primjer. Za svaki gram mase mora postojati snaga od 3 miliona vati. U tom slučaju će ubrzanje rakete biti jednako veličini Zemljinog ubrzanja. Uporedimo ovu vrijednost sa onim što je stvarno dostupno. Tako podmornica teška 800 tona, koristeći nuklearni motor, razvija snagu od 15 miliona vati. Trebamo ovu snagu da razvije motor od 5 grama. Ovo bi trebalo da uključuje sve komponente rakete u pokretu (ne samo motor).

Fotonske rakete, o kojima su pisali ne samo pisci naučne fantastike, već i naučnici, očito se ne mogu nositi sa zadatkom međuzvjezdanih letova.

Nedavno je predloženo novo rješenje problema stvaranja pogona za međuzvjezdana putovanja. Predlaže se da se gorivo u raketu ne puni kod kuće, na Zemlji, već da se po potrebi prenosi direktno u svemir. Takvo gorivo može biti vodonik, koji se nalazi u međuzvjezdanom prostoru. Jezgra vodika mogu se prisiliti da uđu u termonuklearne reakcije i tako razviju potrebnu snagu bez preopterećenja rakete velikim zalihama goriva. U ovom slučaju rezerva uopće nije potrebna. Raketa usisava međuzvjezdani vodonik iz okolnog prostora, koristi ga i izbacuje istrošenu radnu supstancu. Sve bi u ovom projektu bilo sjajno, ali postoji jedno "ali": gustina međuzvjezdanog vodonika je vrlo niska, u svakom kubnom centimetru ima samo oko jedan atom vodika. Ovo je najdublji vakuum, koji nikada nećemo postići na Zemlji u najgenijalnijim vakuum pumpama! Da bi se prikupila potrebna količina vodonika, potrebno je filtrirati ogromne količine oko rakete. Proračuni pokazuju da raketa, da bi se opskrbila gorivom, mora uhvatiti vodonik iz okoline na udaljenosti do 700 kilometara! Nejasno je kako se to tehnički može izvesti. Kakve lopatice treba da budu pričvršćene za raketu da bi mogla da zahvati vodonik iz celog ovog prostora? Osim toga, moramo imati na umu da gustina međuzvjezdanog vodonika može biti hiljadama puta manja. Dok? Postoje ideje i po ovom pitanju. Jedna od njih je da se neutralni vodonik mora pretvoriti u električno nabijene čestice (jone), a one se pomoću električnih polja mogu usisati u raketu. Ali to je samo ideja. Kako sve to implementirati u praksi potpuno je nejasno.

Dakle, u principu je moguće stvoriti međuzvjezdane brodove (nikakvi zakoni prirode to ne sprečavaju), ali u praksi još nismo spremni za to.

Realnije je u naše vrijeme stvoriti automatsku svemirsku stanicu sa zadatkom da stigne do planeta drugih nama najbližih zvijezda. Takav projekat je na simpozijumu u Talinu predstavio M.Ya. Marov i U.N. Zakirov. Prethodno je sproveo U.N. Proračuni Zakirova pokazuju da je moguće lansirati kontejner sa naučnom opremom do jedne od najbližih zvijezda. Ovo bi trebalo da traje otprilike 40-50 godina. Projekat uključuje izradu petostepene rakete. U ovom slučaju, prva dva stupnja su dizajnirana da rade u prvoj fazi dok raketa ubrzava do brzine od 40% brzine svjetlosti. Još dva stepena su takođe dizajnirana da koče raketu dok se približava cilju. Mora se imati na umu da je pri tako velikim brzinama "put kočenja" rakete vrlo dug. Vrijeme kočenja rakete, baš kao i vrijeme njenog ubrzanja, iznosiće godinu do dvije! Planirano je da se peti stepen rakete koristi u poslednjoj fazi leta za manevrisanje i obezbeđivanje sletanja automatske stanice.

Fundamentalno nov i vrlo interesantan je prijedlog autora projekta da se svo gorivo u stanicu ne uzima odjednom, već da se nakon upotrebe prvog stepena rakete dopuni gorivom u svemiru. Na prvi pogled ovo može izgledati čudno - uostalom, za to ćemo morati poslati poseban tanker za raketom (ili bolje rečeno, istovremeno s njom). Koje su koristi od ovoga moguće? Ali ispostavilo se da je to moguće. Ispostavilo se da ćete, ako ne punite gorivo u svemiru, početnu masu raketnog sistema morati povećati gotovo deset puta! Dakle, unatoč troškovima povezanim sa stvaranjem posebnog "dopunjača", igra je vrijedna svijeće. U ovom slučaju, cijeli sistem postaje sasvim stvaran. Tako će masa kontejnera sa opremom (nosivost) biti približno 450 kilograma; Masa raketnog sistema biće oko 3000 tona, što je sasvim realno, jer su takve rakete već savladane tokom realizacije programa istraživanja Meseca. Podjela mase na pet faza je data na sljedeći način: 2780, 293, 44, 8 i 3 tone.

Implementacija razvijenog projekta nije laka i skupa. Moguća je i druga opcija: koristiti istrošeni tricij. Ali tehnička strana stvari je opet potpuno nejasna i, nesumnjivo, nije laka.

Šta takva sonda treba da radi u svemiru? Oprema instalirana na njemu trebala bi omogućiti proučavanje međuzvjezdanog medija, lokacije planeta i fizičkih uslova sa njih. Sonda bi trebala omogućiti otkrivanje signala vanzemaljskih civilizacija, njihovu analizu, komunikaciju sa pretplatnicima, itd. Odnosno, činiti sve što bi automatske sonde u svemiru trebale da rade, odnosno, drugim riječima, sonda treba da se bavi „svim glavnim tipovima svemirske nauke" Ove riječi pripadaju istraživaču sonde Bracewellu.

Hoćemo li zaista moći doći do nepoznatih planeta izvan Sunčevog sistema? Kako je to uopće moguće?

Pisci naučne fantastike i filmaši su, naravno, odlični, uradili su dobar posao. Zaista želite vjerovati u živopisne priče u kojima ljudi osvajaju najudaljenije kutke svemira. Nažalost, prije nego što ova slika postane stvarnost, morat ćemo prevladati mnoga ograničenja. Na primjer, zakoni fizike kako ih sada vidimo.

Ali! Posljednjih godina pojavilo se nekoliko volonterskih i privatno finansiranih organizacija (Tau Zero Foundation, Project Icarus, Project Breakthrough Starshot), svaka sa ciljem stvaranja transporta za međuzvjezdane letove i približavanja čovječanstva osvajanju Univerzuma. Njihovu nadu i vjeru u uspjeh jačaju pozitivne vijesti, na primjer, planeta veličine Zemlje koja kruži oko zvijezde Proxima Centauri.

Stvaranje međuzvjezdane svemirske letjelice biće jedna od tema razgovora na BBC Future World Summitu "Ideje koje mijenjaju svijet" u Sidneju u novembru. Hoće li čovjek moći putovati u druge galaksije? I ako jeste, koje vrste svemirskih letjelica će nam trebati za ovo?

Gde da idemo?

Gdje se ne isplati letjeti? U svemiru ima više zvijezda nego što ima zrna pijeska na Zemlji – oko 70 sekstiliona (to je 22 nule nakon sedam) – a naučnici procjenjuju da milijarde njih imaju jednu do tri planete u orbiti u takozvanoj „zoni Zlatokose“. : nemaju ni previše hladno ni prevruće. Taman .

Od samog početka do sada, najbolji kandidat za prvi međuzvjezdani let bio je naš najbliži susjed, trozvjezdani sistem Alpha Centauri. Nalazi se 4,37 svjetlosnih godina od Zemlje. Ove godine, astronomi u Evropskoj južnoj opservatoriji otkrili su planetu veličine Zemlje koja kruži oko crvenog patuljka Proxima Centauri u sazviježđu. Planeta, nazvana Proxima b, je najmanje 1,3 puta veća od Zemljine mase i ima vrlo kratak orbitalni period oko svoje zvijezde - samo 11 zemaljskih dana. Ali ipak, ova vijest je izuzetno uzbudila astronome i lovce na egzoplanete, jer je temperaturni režim Proxima b pogodan za postojanje tekuće vode, a to je ozbiljan plus za moguću nastanjivost.

Ali postoje i nedostaci: ne znamo da li Proksima b ima atmosferu, a s obzirom na njenu blizinu Proksimi Kentauri (bliže od Merkura Suncu), vjerovatno će biti izložena emisijama zvijezdane plazme i zračenju. I toliko je zatvoren plimnim silama da je jedna strana uvijek okrenuta prema zvijezdi. Ovo, naravno, može u potpunosti promijeniti naše ideje o danu i noći.

I kako da stignemo tamo?

Ovo je pitanje od 64 triliona dolara. Čak i uz maksimalnu brzinu koju nam moderna tehnologija omogućava da se razvije, mi smo 18 hiljada godina udaljeni od Proxima B. I velika je vjerovatnoća da ćemo se po dostizanju cilja tamo susresti... naše potomke na Zemlji, koji su već kolonizirali novu planetu i preuzeli svu slavu za sebe. Tako duboki umovi i duboki džepovi postavljaju sebi ambiciozan zadatak: pronaći brži način za prelazak ogromnih udaljenosti.

Breakthrough Starshot je svemirski projekat vredan 100 miliona dolara koji finansira ruski milijarder Jurij Milner. Proboj Starshot fokusirao se na stvaranje sićušnih sondi bez posade sa svjetlosnim jedrima pokretanim snažnim zemaljskim laserom. Ideja je da se svemirska letjelica teška tek toliko (jedva 1 gram) sa svjetlosnim jedrom može redovno ubrzavati snažnim svjetlosnim snopom sa Zemlje do otprilike jedne petine brzine svjetlosti. Ovom brzinom, nanosonde će stići do Alfa Kentaura za oko 20 godina.

Programeri projekta Breakthrough Starshot računaju na minijaturizaciju svih tehnologija, jer mala svemirska sonda mora nositi kameru, potisnike, napajanje, komunikacionu i navigacijsku opremu. Sve u cilju komunikacije po dolasku: „Vidi, tu sam. Ali ona se uopšte ne vrti.” Miller se nada da će uspjeti i postaviti temelje za sljedeću, složeniju fazu međuzvjezdanog putovanja: ljudska putovanja.

Šta je sa warp motorima?

Da, u seriji Star Trek sve izgleda vrlo jednostavno: uključite warp motor i letite brže od brzine svjetlosti. Ali sve što trenutno znamo o zakonima fizike govori nam da je nemoguće putovati brže od brzine svjetlosti, ili čak jednako brzini svjetlosti. Ali naučnici ne odustaju: NASA je inspirisana još jednim uzbudljivim motorom iz naučne fantastike i pokrenula je NASA-in projekat Evolucioni ksenonski potisnik (skraćeno NEXT) - jonski motor koji može da ubrza svemirske letelice do brzina od 145 hiljada km/h, koristeći samo jednu frakciju goriva za konvencionalnu raketu.

Ali čak i pri takvim brzinama, nećemo moći da odletimo daleko od Sunčevog sistema u jednom ljudskom životu. Dok ne shvatimo kako da radimo sa prostor-vreme, međuzvjezdano putovanje će biti veoma, veoma sporo. Možda je vrijeme da vrijeme koje galaktički lutalice provedu na međuzvjezdanom svemirskom brodu počnemo gledati kao na život, a ne kao na vožnju "svemirskim autobusom" od tačke A do tačke B.

Kako ćemo preživjeti međuzvjezdana putovanja?

Warp motori i jonski motori su, naravno, vrlo cool, ali sve ovo neće biti od velike koristi ako naši međuzvjezdani putnici umru od gladi, hladnoće, dehidracije ili nedostatka kisika prije nego što uopće napuste solarni sistem. Istraživačica Rachel Armstrong tvrdi da je vrijeme da razmislimo o stvaranju pravog ekosistema za međuzvjezdano čovječanstvo.

„Prelazimo sa industrijskog pogleda na ekološku viziju stvarnosti“, kaže Armstrong.

Armstrong, profesor eksperimentalne arhitekture na Univerzitetu Newcastle u Velikoj Britaniji, o konceptu "svjetovanja" kaže: "Radi se o životnom prostoru, a ne samo o dizajnu objekta." Danas je unutar svemirskog broda ili stanice sve sterilno i izgleda kao industrijski objekat. Armstrong misli da bismo umjesto toga trebali razmišljati o ekološkim aspektima svemirskih brodova: biljkama koje možemo uzgajati na brodu, pa čak i vrstama tla koje nosimo sa sobom. U budućnosti će svemirski brodovi izgledati kao džinovski biomi puni organskog života, a ne kao hladne metalne kutije današnjice.

Zar ne možemo samo da prespavamo ceo put?

Kriospavanje i hibernacija su, naravno, dobro rješenje za prilično neugodan problem: kako održati ljude u životu tokom putovanja koje traje mnogo duže od samog ljudskog života. Barem tako to rade u filmovima. I svijet je pun krio-optimista: Alcor Life Extension Foundation čuva mnoga krio-konzervirana tijela i glave ljudi koji se nadaju da će naši potomci naučiti sigurno odmrzavati ljude i rješavati se trenutno neizlječivih bolesti, ali trenutno takve tehnologije ne rade postoje.

Filmovi kao što je Interstellar i knjige poput Seveneve Neala Stephensona pokrenule su ideju slanja smrznutih embrija u svemir koji bi mogli preživjeti čak i najduži let jer ne trebaju jesti, piti ili disati. Ali ovo otvara problem "kokoške i jaja": neko mora da se brine o ovom nastajućem čovečanstvu u nesvesnom dobu.

Pa da li je ovo sve stvarno?

“Od zore čovječanstva, gledali smo u zvijezde i prema njima usmjeravali naše nade i strahove, brige i snove,” kaže Rachel Armstrong.

Sa lansiranjem novih inženjerskih projekata kao što je Breakthrough Starshot, "san postaje pravi eksperiment".

Samo u našoj galaksiji, udaljenosti između zvjezdanih sistema su nezamislivo velike. Ako vanzemaljci iz svemira zaista posjete Zemlju, nivo njihovog tehničkog razvoja trebao bi biti sto puta veći od trenutnog nivoa našeg na Zemlji.

Nekoliko svjetlosnih godina daleko

Da bi označili udaljenosti između zvijezda, astronomi su uveli koncept "svjetlosne godine". Brzina svjetlosti je najveća u svemiru: 300.000 km/s!

Širina naše galaksije je 100.000 svjetlosnih godina. Da bi prešli tako ogromnu udaljenost, vanzemaljci sa drugih planeta moraju izgraditi svemirski brod čija je brzina jednaka ili čak veća od brzine svjetlosti.

Naučnici vjeruju da se materijalni objekt ne može kretati brže od brzine svjetlosti. Međutim, ranije su vjerovali da je nemoguće razviti nadzvučnu brzinu, ali je 1947. godine model zrakoplova Bell X-1 uspješno probio zvučnu barijeru.

Možda će u budućnosti, kada čovječanstvo prikupi više znanja o fizičkim zakonima svemira, zemljani moći da naprave svemirski brod koji će se kretati brzinom svjetlosti, pa čak i brže.

Great Journeys

Čak i ako su vanzemaljci sposobni da putuju kroz svemir brzinom svjetlosti, takvo putovanje bi trajalo mnogo godina. Za zemljane, čiji je životni vijek u prosjeku 80 godina, to bi bilo nemoguće. Međutim, svaka vrsta živih bića ima svoj životni ciklus. Na primjer, u Kaliforniji, SAD, postoje čekinjasti borovi koji su stari već 5000 godina.

Ko zna koliko godina žive vanzemaljci? Možda nekoliko hiljada? Tada su za njih uobičajeni međuzvjezdani letovi koji traju stotinama godina.

Najkraći putevi

Vjerovatno su vanzemaljci pronašli prečice kroz svemir - gravitacijske "rupe", odnosno izobličenja prostora nastala gravitacijom. Takva mjesta u Univerzumu mogu postati svojevrsni mostovi - najkraći putevi između nebeskih tijela koja se nalaze na različitim krajevima Univerzuma.

Može li se međuzvjezdano putovanje pretvoriti iz sna u stvarnu mogućnost?

Naučnici širom svijeta kažu da čovječanstvo ide sve dalje u istraživanju svemira, a da se pojavljuju nova otkrića i tehnologije. Međutim, ljudi i dalje mogu samo sanjati o međuzvjezdanim letovima. Ali da li je ovaj san tako nedostižan i nerealan? Šta čovječanstvo ima danas i kakvi su izgledi za budućnost?

Prema mišljenju stručnjaka, ako napredak ne stagnira, onda će u roku od jednog ili dva stoljeća čovječanstvo moći ispuniti svoj san. Ultra-moćni teleskop Kepler svojevremeno je omogućio astronomima da otkriju 54 egzoplanete na kojima je moguć razvoj života, a danas je već potvrđeno postojanje 1028 takvih planeta. Ove planete, koje kruže oko zvijezde izvan Sunčevog sistema, toliko su udaljene od centralne zvijezde da se tečna voda može održati na njihovoj površini.

Međutim, još uvijek je nemoguće dobiti odgovor na glavno pitanje - da li je čovječanstvo samo u Univerzumu - zbog gigantskih udaljenosti do najbližih planetarnih sistema. Mnoštvo egzoplaneta na udaljenosti od stotinu ili manje svjetlosnih godina od Zemlje, kao i ogroman naučni interes koji izazivaju, tjeraju nas da na ideju međuzvjezdanog putovanja sagledamo potpuno drugačiji način.

Let na druge planete ovisit će o razvoju novih tehnologija i izboru metode potrebnog za postizanje tako dalekog cilja. U međuvremenu, izbor još nije napravljen.

Da bi zemljani mogli savladati nevjerovatno velike kosmičke udaljenosti, i to u relativno kratkom vremenskom periodu, inženjeri i kosmolozi će morati da naprave fundamentalno novi motor. Prerano je govoriti o međugalaktičkim letovima, ali čovječanstvo bi moglo istražiti Mliječni put, galaksiju u kojoj se nalaze Zemlja i Sunčev sistem.

Galaksija Mliječni put ima oko 200-400 milijardi zvijezda, oko kojih se planete kreću u svojim orbitama. Najbliža zvijezda Suncu je Alpha Centauri. Udaljenost do njega je otprilike četrdeset triliona kilometara ili 4,3 svjetlosne godine.

Raketa sa konvencionalnim motorom do nje će morati letjeti oko 40 hiljada godina! Koristeći formulu Ciolkovskog, lako je izračunati da je za ubrzanje letjelice s mlaznim motorom na raketno gorivo do brzine od 10% brzine svjetlosti potrebno više goriva nego što je dostupno na cijeloj Zemlji. Stoga je pričati o svemirskoj misiji sa modernim tehnologijama potpuni apsurd.

Prema naučnicima, budući svemirski brodovi moći će da lete pomoću termonuklearnog raketnog motora. Reakcija termonuklearne fuzije može proizvesti energiju po jedinici mase u prosjeku gotovo milijun puta više od procesa kemijskog sagorijevanja.

Zbog toga je 1970. godine grupa inženjera zajedno sa naučnicima razvila projekat džinovskog međuzvjezdanog broda sa termonuklearnim pogonskim sistemom. Bespilotna letjelica Daedalus trebala je biti opremljena impulsnim termonuklearnim motorom. Male granule trebale su biti bačene u komoru za sagorevanje i zapaljene snopovima snažnih elektronskih zraka. Plazma, kao proizvod termonuklearne reakcije, izlazeći iz mlaznice motora, osigurava vuču brodu.

Pretpostavljalo se da je Daedalus trebao odletjeti do Barnardove zvijezde, do koje je put udaljen šest svjetlosnih godina. Ogroman svemirski brod bi do njega stigao za 50 godina. I iako projekat nije realizovan, do danas nema realnijeg tehničkog projekta.

Drugi pravac u tehnologiji stvaranja međuzvjezdanih brodova je solarno jedro. Upotreba solarnog jedra danas se smatra najperspektivnijom i najrealnijom opcijom za zvjezdani brod. Prednost solarne jedrilice je u tome što nema potrebe za gorivom na brodu, što znači da će nosivost biti mnogo veća nego kod drugih svemirskih letjelica. Već danas je moguće izgraditi međuzvjezdanu sondu, gdje će pritisak solarnog vjetra biti glavni izvor energije za brod.

O ozbiljnosti namjera razvoja međuplanetarnih letova svjedoči i projekat koji se od 2010. godine razvija u jednoj od glavnih naučnih laboratorija NASA-e. Naučnici rade na projektu pripreme za let s ljudskom posadom do drugih zvjezdanih sistema u narednih sto godina.