Međuzvjezdani let je putovanje između zvijezda vozilima s posadom ili automatskim stanicama. Međuzvjezdani let najčešće se odnosi na putovanje s ljudskom posadom, ponekad uz moguću kolonizaciju ekstrasolarnih planeta.

Izgradnja eskadrile međuzvjezdanih brodova počeće na Lagrangeovim tačkama sistema Zemlja-Mjesec (tačke gravitacione ravnoteže). Materijali se uglavnom mogu dostavljati iz lunarnih baza – na primjer, kontejneri s njima se ispaljuju elektromagnetnim puškama i hvataju posebnim trap stanicama u građevinskom području. Motor za međuzvjezdani brod mora imati isti red snage kao i sva snaga koju troši čovječanstvo danas. Na osnovu predvidivih tehnologija i resursnih mogućnosti, moguće je dati nacrt budućeg međuzvjezdanog putovanja.

Kada se razmatra svemirska letjelica za bilo koju svrhu, zgodno je podijeliti je na dva dijela - pogonski sistem i nosivost. Pogonski sistem obično ne znači samo same motore, već i rezervoare za gorivo i potrebne strukture snage. Za probleme međuzvjezdanog putovanja, pogonski sistem je ključni faktor koji određuje izvodljivost projekta. Međutim, problemi stvaranja pogonskog sistema su van okvira ovog razmatranja. Za nas je sada važno da postoje tehnologije koje u svom razvoju mogu postati prihvatljive za međuzvjezdane letove. Ovdje je na prvom mjestu tehnologija korištenja inercijalne termonuklearne fuzije za raketni pogon. Američka instalacija NIF (National Ignition Facility) za istraživanje laserske termonuklearne fuzije vrijedna 3,5 milijardi dolara već je dobila rezultate koji ukazuju da se na ovom principu može stvoriti raketni motor. Još snažnija instalacija ovog tipa gradi se u blizini Sarova. Ove instalacije malo liče na raketne motore, ali ako ih grubo “prepolovimo”, riješimo se temelja, zidova i puno opreme nepotrebne u svemiru, dobićemo raketni motor koji se može nadograditi u međuzvjezdanu verziju. Ne ulazeći u detalje, napominjemo da će takvi motori nužno biti veliki, teški i vrlo snažni. Motor za međuzvjezdani brod mora imati isti red snage kao i sva snaga koju troši čovječanstvo danas. Imajući takav motor (a ako takvog motora nema, onda nema o čemu pričati), možete se osjećati slobodnije kada uzmete u obzir parametre nosivosti. Po analogiji, ako je za biciklistu već vidljivo dodatnih 50 kg, onda dizel lokomotiva neće ni primijetiti dodatnih 50 tona.

Naoružani ovim razumijevanjem, možemo pokušati zamisliti prvu međuzvjezdanu ekspediciju. U ovom slučaju, morat ćete koristiti rezultate proračuna i procjena koje su napravljene, ali ovdje se iz očiglednih razloga ne mogu reproducirati.

Izgradnja eskadrile međuzvjezdanih brodova počeće na Lagrangeovim tačkama sistema Zemlja-Mjesec (tačke gravitacione ravnoteže). Materijali se uglavnom mogu dostavljati iz lunarnih baza – na primjer, kontejneri s njima se ispaljuju elektromagnetnim puškama i hvataju posebnim trap stanicama u građevinskom području.

Jedan brod znači stotine hiljada tona tereta, milione tona motora, desetine miliona tona goriva. Brojke mogu biti zastrašujuće, ali da ne bi bile previše zastrašene, mogu se uporediti s drugim velikim građevinskim projektima. Davno, za 20 godina, izgrađena je Keopsova piramida teška više od 6 miliona tona. Ili već u naše doba - u Kanadi 1965. godine izgrađeno je ostrvo North Dame. Bilo je potrebno samo 15 miliona tona zemlje, a izgradnja je trajala samo 10 mjeseci. Najveći morski brod - Knock Nevis - imao je deplasman od 825.614 tona. Konstrukcija u svemiru ima svoje specifične poteškoće, ali ima i neke prednosti, na primjer, osvjetljavanje energetskih elemenata zbog bestežinskog stanja, virtualno odsustvo ograničenja mase i veličine (na Zemlji će se dovoljno velika struktura jednostavno zgnječiti).

Otprilike 95% mase međuzvjezdanog broda biće termonuklearno gorivo. Vjerovatno će koristiti bor vodonik, gorivo će biti čvrsto, rezervoari neće biti potrebni, što znatno poboljšava karakteristike broda i olakšava njegovu konstrukciju. Bolje je sakupljati borohidride ne u sistemu Zemlja-Mjesec, već negdje dalje od Sunca, u sistemu Saturna, na primjer, kako bi se izbjegli gubici zbog sublimacije. Vrijeme izgradnje može se procijeniti na nekoliko decenija. Period nije tako dug, a osim toga, isti graditelji će istovremeno obavljati i druge poslove u sklopu razvoja Sunčevog sistema. Gradnju je bolje započeti izgradnjom brodskih stambenih blokova, u kojima će živjeti građevinari i drugi stručnjaci. Istovremeno, tokom izgradnje i akumulacije goriva, stabilnost zatvorenog sistema za održavanje života biće testirana decenijama.

Zatvoreni sistem održavanja života vjerovatno je drugi najteži problem nakon problema s motorom. Jedna osoba dnevno potroši oko 5 kg vode, hrane i zraka, a ako sve ponesete sa sobom, trebat će vam više od 200 hiljada tona zaliha. Rješenje je ponovno korištenje resursa kako se to dešava na planeti Zemlji.

Potpuna skala međuzvjezdanih udaljenosti može se doživjeti samo ako uzmemo u obzir sredstva za izvođenje takvih letova. Naravno, takvo razmatranje nema za cilj „osjetiti udaljenost“. Ne može se smatrati ni dizajnom specifičnog dizajna međuzvjezdanih brodova. Proučavanje međuzvjezdanih putovanja danas je inženjerske i teorijske prirode. Nemoguće je dokazati nemogućnost međuzvjezdanih letova, ali niko nije uspio dokazati njihovu izvodljivost. Izlaz iz situacije nije lak - potrebno je predložiti dizajn međuzvjezdanih brodova koji bi inženjerska i naučna zajednica prihvatili kao izvodljiv.

Isključeni su letovi pojedinačnih međuzvjezdanih brodova, koji su pravilo u naučnofantastičnoj literaturi, mogući su letovi samo eskadrile brodova, desetak vozila. Ovo je sigurnosni zahtjev, a osim toga, osigurava i raznolikost života kroz komunikaciju između posada različitih brodova.

Kada je izgradnja eskadrile završena, ona se kreće u uskladištene rezerve goriva, pristaje s njima i kreće. Po svemu sudeći, ubrzanje će biti vrlo sporo i u roku od godinu-dvije još mobilni uređaji moći će na brodove ubaciti ono što su zaboravili i skinuti one koji su se predomislili.

Let će trajati 100-150 godina. Sporo ubrzanje sa ubrzanjem od približno stotog dijela Zemljinog u periodu od deset godina, desetine godina leta po inerciji, i nešto brže usporavanje od ubrzanja. Brzo ubrzanje bi značajno smanjilo vrijeme leta, ali nije moguće zbog neizbježno velike mase pogonskog sistema.

Let neće biti tako pun svemirskih avantura kao što je opisano u naučnofantastičkoj literaturi. Spoljnih pretnji praktično nema. Oblaci kosmičke prašine, turbulencije u svemiru, praznine u vremenu - sve ove stvari ne predstavljaju prijetnju zbog svog odsustva. Čak su i trivijalni meteoriti izuzetno rijetki u međuzvjezdanom prostoru. Glavni vanjski problem je galaktičko kosmičko zračenje, kosmičke zrake. Ovo je izotropni tok jezgara elemenata koji imaju visoku energiju i, prema tome, visoku sposobnost prodiranja. Na Zemlji smo od njih zaštićeni atmosferom i magnetnim poljem; u svemiru, ako je let dug, moramo poduzeti posebne mjere, štiteći životni dio broda tako da doza kosmičkog zračenja ne prelazi mnogo zemaljskom nivou. Ovdje će pomoći jednostavna tehnika dizajna - rezerve goriva (i one su vrlo velike) smještene su oko stambenih odjeljaka i štite ih od zračenja većinu vremena leta.

Svemirsko doba počelo je 4. oktobra 1957. godine. Jedva da je vrijedno iznova i iznova opisivati ​​detalje ovog dana. Postali su kanonski. Važnija je sama činjenica: Sovjetski Savez je lansirao prvi vještački satelit na svijetu u svemir, u Zemljinu orbitu.

Prođimo kroz prve korake još nekoliko faza ovladavanja pristupom svemiru. To nam nije teško da uradimo, jer su mnoge od njih obeležene bojama naše zemlje.

2. januara 1959 Prva svemirska raketa "Dream" napustila je sovjetski kosmodrom prema Mjesecu i postala prva vještačka planeta Sunčevog sistema.

12. septembra 1959 Druga svemirska raketa Luna-2 isporučila je prvu zastavicu s grbom Sovjetskog Saveza na površinu Zemljinog satelita. Prvi stub zahteva u svemiru.

12. februara 1961 Višestepena raketa lansirala je u orbitu drugi sovjetski teški zemaljski satelit iz kojeg je istog dana lansirana svemirska raketa upravljana sa Zemlje. Lansirala je automatsku međuplanetarnu stanicu "Venera-1" na putanju prema Veneri.

1. novembra 1962 Sovjetska automatska stanica "Mars-1" otišla je do našeg vanjskog susjeda - planete Mars.

10. novembra 1968 Sovjetska automatska stanica Zond-6 doletjela je do Mjeseca, obišla ga i vratila se na Zemlju ne samo kao kamen iz svemira, već koristeći aerodinamička svojstva samog broda. Prvi planetarni brod.

23. jula 1969. Specijalna kabina američke svemirske letjelice Apollo 11 sletjela je na površinu prirodnog satelita Zemlje, a čovjek je prvi put kročio na Mjesec.

Astronaut Neil Armstrong je prvi napustio kabinu. Pratio ga je njegov kolega u letu Edwin Aldrin.

Ovo su koraci faza. Iza svakog od njih stoji dug niz razvoja, poboljšanja, čitava ljestvica konsolidacije rezultata. Primjenjujući optimističku ekstrapolaciju ovih nastojanja, lako je doći u iskušenje izračunati godinu i dan kada je poslana prva međuzvjezdana svemirska letjelica. Pokušajmo i sastaviti “astronautički horoskop”.

2. Udaljenost, vrijeme, brzina, relativnost

Zemlja je zrno peska u svemiru: poznato poređenje za poniženje ljudske rase. Šta ako zaista zamislimo našu planetu smanjenu na veličinu zrna pijeska? Međutim, možete krenuti drugim putem. Zamislite da rastete do veličine neke vrste „super mikromega“, za koju je Zemlja zrno pijeska. U principu, nema razlike - sve je na svijetu relativno, a nekim čitateljima bi se možda više dopala druga opcija.

Na ovaj ili onaj način, Zemlja je zrno peska. Razmjer 1:180 milijardi. Tada Sunce neće biti veće od zrna graška. A udaljenost između zrna pijeska i graška ne smije biti veća od metra. Upravo tu, unutar nekoliko koraka, leže orbite planeta na koje su već sletjele prve zemaljske letjelice. Ali nas zanimaju zvijezde. Kolika će biti udaljenost na našoj skali... pa, barem do najbliže - Proksime Centauri?

Ne gledaj okolo, ne penji se na drvo, ne sedi na bicikl. Sljedeći "grašak" se izgubio oko 220 kilometara od našeg "zrna pijeska", idite ga pronađite! Stotine kilometara - i zrnca pijeska i graška. Ali ovo je Proxima! Najbliži! Astronomi veruju da je to na korak, samo 40.420.000.000.000.000 kilometara - sitnica. Na istoj skali, udaljenost do najpopularnije susjedne galaksije, magline Andromeda, jednaka je... poluprečniku Zemljine orbite! I sve to opet za zrnca pijeska i graška.

Takve udaljenosti vas tjeraju na razmišljanje. Uostalom, da bi moderna raketa proputovala put do Proksime Centauri, morat će letjeti 76 hiljada godina. Zaista, tako dugo putovanje kroz monotonu svemirsku pustinju može biti dosadno. Jedini način da se smanji udaljenost, a time i vrijeme leta, je povećanje brzine. Ali do kada? Očigledno, maksimalno moguće. A ovo je brzina svjetlosti!

Zraka putuje od Proksime Centauri do Zemlje za 4,29 godina. Brzina svjetlosti je fizičko ograničenje - 300 hiljada kilometara u sekundi. To se više ne dešava.

Pa, ako je odredište putovanja udaljeno od Sunca, na primjer, 160 svjetlosnih godina, kao Spica iz sazviježđa Djevice, ili Betelgeuse - 650 svjetlosnih godina, šta onda učiniti? Uostalom, jedan ljudski život ipak nije dovoljan za takvo putovanje. To znači da daleke zvijezde neće uskoro čekati zemaljske turiste!

I tu ulazimo u kraljevstvo relativnosti. Zemaljski zakoni u ovom kraljevstvu pucaju po svim šavovima, a uobičajene fizičke formule dobijaju relativistički amandman. (Međutim, pošto je riječ o zvjezdanom turizmu, zar ne bismo trebali reći ne „relativistički“, već „relativistički“? Uostalom, neki pismeni su umjesto „turista“ skovali termin „turist“.)

Sada je vrijeme da pogledamo ove formule. Putnik će se morati naviknuti na njih, ništa se ne može učiniti. I ovdje su predstavljeni iz još dva razloga: prvo, sami su poučni i vizualni, čime pomažu u podizanju erudicije; drugo, sada ni jedna knjiga ne može bez formula, čak i ako govori o odgoju šteneta psa pointera. Konačno, važnu ulogu je odigrala i činjenica da se date jednačine danas ne susreću rjeđe nego folklorne freske na javnim mjestima. I stoga autora ništa ne košta da ih unese u knjigu.

Moramo početi, naravno, s činjenicom da je najdramatičnija i najuzbudljivija izjava teorije relativnosti takozvani „paradoks blizanaca“. Njegovo značenje je da kada se brzina rakete približi brzini svjetlosti, satovi učesnika leta počinju beznadežno zaostajati za onima na Zemlji. Istovremeno, međutim, svi autori stidljivo izbjegavaju pitanje valjanosti ove tvrdnje za ubrzanja i usporavanja kretanja, za letove po pravoj liniji ili po zatvorenoj krivulji. Niti ćemo sebe smatrati pametnijima od drugih. Na kraju, niko još ozbiljno ne ide u zvezde, a Ajnštajn je, nažalost, umro.

Dakle, u raketi koja, nakon lansiranja sa Zemlje, leti podsvjetlosnom brzinom, vrijeme se proteže prema zakonu:

A na napuštenoj i neutješnoj Zemlji vrijeme, taj isti T0, teče mnogo brže. I što se približavamo brzini svjetlosti, raketno vrijeme teče sporije, prijeteći da se potpuno zaustavi na granici. Ali pri brzini zvjezdanog broda jednakoj 0,996 brzine svjetlosti C, odnosno 298 500 kilometara u sekundi, 10 zemaljskih godina za astronaute se pretvaraju u godinu!

Ovo je divno!

Ovo nam otkriva ne samo zvijezde našeg sistema, već cijeli svemir. Samo vozite svemirski brod - i pustite kalendar na Zemlji da se isključi vekovima u sekundi. Samo treba brzo da napravimo tako brz brod.

3. Kada će svemirski brod biti izgrađen?

Brzina rakete određena je česticama sagorelog goriva koje izlaze iz mlaznice. Ako su kvanti svjetlosti ili fotoni prisiljeni da pobjegnu iz raketnih mlaznica, tada će se brzina raketa približiti fizičkoj granici! To znači da trebate samo da napravite fotonski zvjezdani brod!

Kako ne bi zauzimao prostor za opisivanje principa rada i dizajna zvjezdanog broda, autor poziva čitatelja da to učini samostalno. Štaviše, ako dragi čitalac doda nešto svoje, neće biti velikih problema. Ipak, idemo ispred sebe.

Za procjenu vremena kada će takva konstrukcija postati moguća, potrebno je prije svega procijeniti zapreminu košuljice, odnosno izračunati minimalnu masu tereta zvjezdanog broda. To će uključivati ​​sve što je opremljeno svemirskom letjelicom, uključujući živu težinu posade. Sve osim goriva.

Posljednji "vapaj tehnologije" na Zemlji su, možda, džinovski tankeri deplasmana od 100 hiljada tona. Pred brodom zvijezdom je dug i dug put, pa uzmimo njegovu veličinu bez pohlepe, također 100 hiljada tona! Štaviše, vjerovatno će vam trebati dosta goriva. Usput, o gorivu. Briga o njemu nije naš posao. Vjerujemo da su fizičari dobili super-ekstra-gorivo, koje se pretvara u zračenje bez ikakvog ostatka, naučili da ga pohranjuju u magnetske ili neke druge boce i napravili motor za ovo gorivo sposoban da probavi energiju približno jednaku energiji milion atomskih bombi svake sekunde i pri tome ostati ceo. Naš zadatak je da utvrdimo "koliko je goriva potrebno" i ulijemo ga u rezervoare. O moj Bože, Ajnštajn se opet meša! Kako se brzina približava brzini svjetlosti, masa počinje rasti. Evo njene jednadžbe:

Kako se raketa ubrzava, postaje sve teža i teža. To znači da će se povećati i potrošnja goriva. Moraće da se baci u ložište, prvo deset puta, pa sto, pa hiljadu puta više. Ali još uvijek je potrebno kočiti kada stignete na mjesto. Zatim ponovno ubrzanje i ponovno kočenje na povratku. Ukratko, prema najkonzervativnijim proračunima, da bi se svemirska letjelica teška 100 hiljada tona ubrzala do brzine od 0,995 C, težina goriva mora biti otprilike milion (!) puta veća od korisne mase konstrukcije i iznositi do 100.000.000.000 tona. Još malo - i najlakši način bi bio da pričvrstite mlazni motor direktno na globus.

Eh, da, vidim da se naš tim građevinara dosta prorijedio. Jeste li se bojali prvih poteškoća? Sramota! Ili će ih biti još.

Nastavićemo da sanjamo. Sanjati je tako divno, tako uzvišeno!!! Na kraju, da li je važno kako se izbjegnu poteškoće u dizajnu? Važno je vjerovati da će to biti učinjeno! Štaviše, ideja je odlična! Onda - iskoristite ideju i samo naprijed!

4. Grebeni svemira

Ne postoji nijedan istinski avanturistički svemirsko-fantastični roman čiji junaci se ne bi suočili sa meteoritom. Inače, napušteni prostor neće pružiti nikakve akutne situacije, a žanr će umrijeti. (Autor o tome govori znalački, budući da je, nakon što je napisao nekoliko naučnofantastičnih opusa, svoje junake u više navrata suprotstavljao meteoritima raznih veličina.) I to nije šala. Mnogi ljudi čak i ne sumnjaju u opasnost koju predstavljaju meteoriti koji nasumično lete izvan atmosfere.

Godine 1932. meteorit je probio atmosferu i, na sreću izbjegavši ​​potpuno sagorijevanje, odletio na Zemlju. Odabrao sam mjesto pada - Tokio i... zapetljao se u kimono mlade Japanke. Dobro je da se ovo iskustvo danas nije proširilo na evropske zemlje. Suknje modernih devojaka teško bi omogućile sigurno sletanje svemirskom gostu.

Poznati su slučajevi kada su meteoriti padali na krovove, iz nekog razloga, uglavnom katedrala. Meteoriti su nanijeli štetu stočarstvu, ponekad ubijajući domaće životinje. I jednog dana se nebeski kamen srušio pravo u peračino korito. To je bilo prije raširenog uvođenja mašina za pranje rublja i mehaničkih praonica rublja.

Zbog pada svemirskog otpada na površinu naše planete Zemlja dobija na težini od deset do sto hiljada tona svakog dana.

Brzina meteorita na koje Zemlja nailazi varira. Kreće se od 11 do 80 kilometara u sekundi. Ako takav kamenčić promjera pola centimetra udari u satelit, otvorit će rupu čak i u čeličnom kućištu debljine 12 milimetara. Istina, kalkulacije o vjerovatnoći takvog susreta ne mogu a da ne daju hrabrosti čak i pesimistima. U bliskom svemiru, susret između broda i takvog meteorita (težine oko 3,5 grama) može se dogoditi najviše jednom u 30-40 hiljada godina! Može se pretpostaviti da je u međuzvjezdanim prostorima vjerovatnoća susreta još manja. Istina, kako se veličina meteorita smanjuje, ova vjerovatnoća raste približno kvadratno.

Dakle, sa česticom materije prečnika 1 milimetar, dva susreta u nizu su već razdvojena intervalom od samo 350-400 godina. S promjerom od 0,5 milimetara, problemi su mogući svakih 15 godina. A susreti sa zrncima pijeska veličine 0,25 milimetara mogu se dogoditi svake četiri godine.

Sve gore navedene rasprave odnosile su se na obične satelite ili, u najboljem slučaju, međuplanetarne brodove koji putuju kroz Sunčev sistem. Ali mi letimo do zvezda! Opet Ajnštajn, i opet nevolje. Formula za kinetičku energiju tijela koje leti podsvjetlosnom brzinom izgleda ovako:

gdje je m o masa mirovanja. Vrlo zanimljive proračune napravio je sovjetski fizičar Sergej Mihajlovič Ritov. On razmatra susret između zvjezdanog broda koji putuje brzinom od 260 hiljada kilometara u sekundi i mikroskopske mrlje prašine težine jednog miligrama. Energija oslobođena prilikom sudara dovoljna je da bukvalno "ispari" 10 tona gvožđa. Ali to nije najgora stvar. Najgore je to što je pri takvim brzinama energija atomskih čestica u mikrometeoritima koji se kreću prema brodu mnogo veća od energije vezivanja atoma u kristalnoj rešetki. To znači da će se meteorit srušiti u trup broda ne kao jedan komad materije sposoban da probije kroz zvjezdani brod, već kao baraž teških kosmičkih čestica. Nakon što su prodrli samo nekoliko centimetara u metal kućišta, tamo, u dubini, odustat će svu svoju ogromnu energiju, uzrokujući toplinsku eksploziju.

Dakle, jedno jedino zrno supstance težine jednog miligrama će raznijeti cijeli ogroman brod.

Ali budimo optimisti. Uostalom, susret s takvom česticom moguć je jednom u sto i pol godina. Možda ćemo proći. Na kraju krajeva, praznina je u osnovi prazna! Prema savremenim podacima, prosječna gustina međuzvjezdane prašine u Galaksiji je oko 10 -10 grama po kubnom kilometru - zanemarljivo. Ali pri brzini od 260 hiljada kilometara u sekundi, svaki kvadratni metar prednje površine svemirskog broda preći će oko 1800 kubnih kilometara za sat i vjerovatno će naići na 0,00018 miligrama raspršene materije. Ako mikrometeorit težak 1 miligram ispari 10 tona gvožđa, onda će zrno od dvije hiljaditi dio miligrama sigurno progutati dva kilograma tijela. I tako svakih sat vremena. Nevidljiva, gotovo neprimjetna kosmička prašina će poput brusnog papira izoštriti trup zvjezdanog broda takvim tempom da od cjelokupne korisne mase od 100 hiljada tona za nešto više od pet godina neće ostati ni gram.

Ali zaboravili smo i međuzvezdani gas. U svemiru ima više vodonika nego prašine. U prosjeku - jedan atom po kubnom centimetru.

Za zvjezdani brod koji putuje podsvjetlosnim brzinama, ovaj slabašni plin bi se pretvorio u gust mlaz brzih čestica visoke energije. Udarajući u trup broda, generirat će pljusak tvrdih rendgenskih zraka, od kojih će se moći sakriti samo iza debelih betonskih zidova. U suprotnom, naši astronauti će umrijeti a da ne budu imali vremena da uživaju u neobičnim prizorima koji će im se otvoriti kroz prozore broda. I biće šta da se vidi, to ćete videti čitajući sledeći odeljak poglavlja.

Međutim, da bi se upotpunila ova „vesela“ lista iznenađenja i prepreka koje će hrabri ljudi morati da savladaju, autorka poziva da veselo uzviknemo u duhu Margarite Aliger: „A ipak verujem!..“ Šteta što vera u nauci je isto što i ogrevno drvo u svemirskom raketnom motoru.

Iako je moguće da će doći vrijeme, pa će čovječanstvo, ako doživi to vrijeme, izbiti do zvijezda. Ali to će se dogoditi na način da smo mi danas jednako daleko od razumijevanja kao što su Hiparhovi suvremenici bili od našeg rasuđivanja.

5. Problemi relativističke nebeske navigacije

Jedan od najodvratnijih testova kojem se pilot, a sada i astronaut, podvrgava, kako se prikazuje u filmovima, je vrtuljak. Mi, piloti iz nedavne prošlosti, jednom smo ga zvali „gramofon“ ili „separator“. Oni koji nisu prošli test centrifuge suspendovani su iz letenja. Mudri čitalac, naravno, zna da se tako trenira vestibularni aparat. I iako su predstavnici zračne specijalnosti sigurno trenirali ovaj aparat, letenje naopako ili prevrtanje u svim mogućim stupnjevima slobode nikome ne pričinjava zadovoljstvo. Ne govorimo ni o tome da je usmjeravanje rakete koja se prevrće pravo na metu krajnje beznadežan zadatak.

Kako bi se spriječile nevolje, zračna (i bezzračna) vozila su opremljena sigurnosnim sistemima.

Brod Vostok, koji je preneo prvog čoveka izvan Zemljinog vazdušnog omotača, imao je čitav kompleks optičko-žiroskopskih sistema za orijentaciju. Žiroskop je postavio smjer jedne od osi; automati koji su tražili Sunce rotirali su brod u odnosu na centar gravitacije i držali ga u zadatom pravcu. Prvi let Jurija Gagarina bio je uspješan.

Drugačije je bilo sa automatskom interplanetarnom stanicom “Venera-1”. Stanica je održavala kontakt sa Zemljom koristeći visoko usmjerenu antenu. Takve antene su paraboloidi rotacije različitih promjera i šalju radio valove u uskom snopu. Složen sistem astro-orijentacije pomogao je da se održi tačan pravac. A onda je, otprilike na pola leta, prekinut radio kontakt sa stanicom. Sta je bilo?

Staro prijateljstvo između sovjetskih astronoma i njihovih engleskih kolega pomoglo je da se otkrije razlog. Britanci nam već dugo pomažu da nadgledamo našu svemirsku letjelicu, koristeći jedinstvenu opremu u opservatoriji Jodrell Bank. To se dogodilo i ovog puta. Nakon što nam je svima ponestalo strpljenja i nade da ćemo ponovo čuti glas Venere 1, Britanci su još uvijek tvrdoglavo čekali. I nacionalna osobina nije iznevjerila. Istina, pored engleskog strpljenja imali su i najbolji radio teleskop na svijetu u to vrijeme. Činjenica je da su engleski astronomi ponovo uhvatili našu stanicu. Ali oni su to uhvatili tako kratko i ležerno da je postalo jasno: sistem za orijentaciju je otkazao i stanica se vrtela u različitim pravcima.

Nebeska navigaciona sredstva za međuplanetarne letove su možda i najvažnija stvar (uz tri stotine hiljada drugih jednako važnih delova koji čine punjenje moderne rakete). Odstupanje od kursa od delića procenta odvešće čak i međuplanetarnu letelicu daleko od cilja. Kako će se osjećati navigator zvjezdanog broda koji je dostigao brzinu ispod svjetlosti? Šta, opet Ajnštajn? Ne, ovaj put ćemo koristiti zaključke specijalne teorije relativnosti, ali to će se ticati onog njenog dijela koji je ranije pripremio Lorentz. Ovdje je riječ o Lorentzovim transformacijama koje povezuju koordinate i vrijeme stacionarnog sistema (x, y, z i t) sa odgovarajućim veličinama za leteći zvjezdani brod (x′, y′, z′ i t′). Ako usmjerite os x duž smjera broda, tada će formule za konverziju imati oblik:

Zbog ovih transformacija, za posmatrača koji se kreće brzinom bliskom brzini svjetlosti, uobičajene koordinate fiksnih zvijezda će se promijeniti do neprepoznatljivosti. Ispred pramca rakete, zvijezde kao da se spajaju, gomilaju se u gomilu duž puta zvjezdanog broda, a iza krme će se, naprotiv, razići daleko jedna od druge.

Prema proračunima profesora S. M. Rytova, pri brzini od 260 hiljada kilometara u sekundi, cijela prednja hemisfera zvjezdanog neba će se pomaknuti naprijed i ispuniti konus sa uglom otvaranja od samo 30 stepeni. I što je brzina bliža brzini svjetlosti, to će se zvijezde više zbijati ispred pramca broda. Dakle, po dostizanju brzine od 0,95 C, prednja hemisfera će se sabiti u konus sa uglom otvaranja od samo 18 stepeni.

Ali to još uvijek nije dovoljno. Spektralni sastav zvezdanog zračenja će se promeniti. Sjećate se Doplerovog efekta i našeg eksperimenta s čamcem koji ide protiv valova? Dakle, zvijezde koje se nalaze naprijed duž kursa svemirskog broda će postati plave, a one iza krme će početi da postaju crvene iz istog razloga. U tom slučaju će se povećati svjetlina svjetiljki ispred, a one koje ostaju iza će se smanjiti.

Zamislite sebe na trenutak u poziciji navigatora. Posijedićeš, bogami! Što se tiče navigatora, vrijeme je da se dizajner objesi.

Ako ni sada tvrdoglavi čitalac nije za sebe doneo određene zaključke na koje ga je autor pažljivo naveo, onda ovaj može samo da raširi ruke. On, autor, želi sam da odleti u smrt. On ima želju. Ali što se tiče mogućnosti... Ne, naše posljednje poglavlje smo započeli širokim naslovom: “Let do zvijezda...” i dodali trotočku. Vrijeme je da uklonite tačke, napišete riječ NEMOGUĆE i zatvorite navodnike.

Šta je sa fantazijom?..

Prvo, autor mora sa punom odgovornošću izjaviti da on lično voli naučnu fantastiku! Ništa manje voli avanturističku literaturu, pa čak i, sramim se priznati, detektivske priče. Garancija za to nisu samo njegove vlastite priče, već i ova knjiga, koju je svim silama pokušavao da izgradi po detektivskim kanonima: „Konačna istina će se otkriti... Ali ne!.. I opet rutinske hipoteze , potraga za dokazima, greške i napredovanje"

Autor se već mnogo puta opravdao da je daleko od ideje da dovodi u pitanje osnovne principe i temeljne mogućnosti. On samo želi da upozori čitaoca na prenagljen „inženjerski“ pristup rešavanju nekih „fotoničnih“ problema, a s druge strane na preteranu žestinu u uzvicima: „Verujem!“ Istina, ali šta je sa književnošću?

Dakle, čak i prije hiljadu godina postojale su bajke o zmajevima koji dišu vatru i letećim kočijama. Mislite li da su zaista vjerovali u njih? Teško. Ali to nije učinilo priče manje zanimljivim. Zapamtite: „Bajka je laž, ali u njoj postoji nagoveštaj, lekcija za dobre momke“?

Moderne tehnologije i otkrića podižu istraživanje svemira na potpuno novi nivo, ali međuzvjezdano putovanje je još uvijek san. Ali da li je to tako nerealno i nedostižno? Šta možemo učiniti sada i šta možemo očekivati ​​u bliskoj budućnosti?

Proučavajući podatke dobijene s teleskopa Kepler, astronomi su otkrili 54 potencijalno nastanjive egzoplanete. Ovi udaljeni svjetovi su u zoni za stanovanje, tj. na određenoj udaljenosti od centralne zvijezde, omogućavajući održavanju vode u tečnom obliku na površini planete.

Međutim, odgovor na glavno pitanje, da li smo sami u Univerzumu, teško je dobiti – zbog ogromne udaljenosti koja dijeli Sunčev sistem i naše najbliže susjede. Na primjer, "obećavajući" planet Gliese 581g nalazi se na udaljenosti od 20 svjetlosnih godina - to je dovoljno blizu po kosmičkim standardima, ali još uvijek predaleko za zemaljske instrumente.

Obilje egzoplaneta u radijusu od 100 svjetlosnih godina ili manje od Zemlje i ogroman naučni, pa čak i civilizacijski interes koji one predstavljaju za čovječanstvo tjeraju nas da iznova pogledamo dotad fantastičnu ideju međuzvjezdanog putovanja.

Let do drugih zvijezda je, naravno, stvar tehnologije. Štaviše, postoji nekoliko mogućnosti za postizanje tako dalekog cilja, a izbor u korist jedne ili druge metode još nije napravljen.

Čovječanstvo je već poslalo međuzvjezdana vozila u svemir: sonde Pioneer i Voyager. Trenutno su napustili Sunčev sistem, ali njihova brzina ne dozvoljava da govorimo o bilo kakvom brzom postizanju cilja. Tako će Voyager 1, koji se kreće brzinom od oko 17 km/s, letjeti čak i do najbliže zvijezde Proxima Centauri (4,2 svjetlosne godine) nevjerovatno dugo - 17 hiljada godina.

Očigledno je da sa modernim raketnim motorima nećemo stići nikuda dalje od Sunčevog sistema: za transport 1 kg tereta čak i do obližnje Proksime Centauri potrebne su desetine hiljada tona goriva. Istovremeno, kako se povećava masa broda, povećava se i količina potrebnog goriva, a za transport je potrebno dodatno gorivo. Začarani krug koji stavlja tačku na rezervoare sa hemijskim gorivom - izgradnja svemirskog broda teškog milijarde tona čini se apsolutno neverovatnim poduhvatom. Jednostavna izračunavanja pomoću formule Ciolkovskog pokazuju da bi ubrzanje svemirskih letjelica na hemijski pogon do oko 10% brzine svjetlosti zahtijevalo više goriva nego što je dostupno u poznatom svemiru.

Reakcija nuklearne fuzije proizvodi energiju po jedinici mase u prosjeku milijun puta više od kemijskih procesa sagorijevanja. Zato je 1970-ih NASA skrenula pažnju na mogućnost upotrebe termonuklearnih raketnih motora. Projekat bespilotne svemirske letjelice Daedalus uključivao je stvaranje motora u kojem bi se male kuglice termonuklearnog goriva unosile u komoru za sagorijevanje i palile elektronskim snopovima. Produkti termonuklearne reakcije izlaze iz mlaznice motora i daju ubrzanje brodu.

Svemirski brod Daedalus u poređenju sa Empire State Buildingom

Daedalus je trebao ukrcati 50 hiljada tona gorivih peleta prečnika 4 i 2 mm. Granule se sastoje od jezgra koje sadrži deuterijum i tricijum i ljuske od helijuma-3. Potonji čini samo 10-15% mase peleta goriva, ali je, u stvari, gorivo. Helijum-3 ima u izobilju na Mjesecu, a deuterijum se široko koristi u nuklearnoj industriji. Deuterijsko jezgro služi kao detonator za paljenje reakcije fuzije i izaziva snažnu reakciju oslobađanjem reaktivnog mlaza plazme, koji je kontroliran snažnim magnetskim poljem. Glavna komora za sagorevanje molibdena motora Daedalus trebala je težiti više od 218 tona, komora drugog stepena - 25 tona. Magnetni supravodljivi kalemovi takođe odgovaraju ogromnom reaktoru: prvi je težak 124,7 tona, a drugi - 43,6 tona.Poređenja radi, suha težina šatla je manja od 100 tona.

Planirano je da let Daedalus bude dvostepeni: motor prve faze trebao je da radi više od 2 godine i sagorijeva 16 miliona peleta goriva. Nakon odvajanja prvog stepena, motor drugog stepena radio je skoro dve godine. Dakle, za 3,81 godinu neprekidnog ubrzanja, Daedalus bi dostigao maksimalnu brzinu od 12,2% brzine svjetlosti. Takav brod će preći udaljenost do Barnardove zvijezde (5,96 svjetlosnih godina) za 50 godina i moći će, leteći kroz udaljeni zvjezdani sistem, da prenosi rezultate svojih posmatranja putem radija na Zemlju. Dakle, čitava misija će trajati oko 56 godina.

Uprkos velikim poteškoćama u osiguravanju pouzdanosti brojnih Daedalusovih sistema i njegovoj enormnoj cijeni, ovaj projekat se može implementirati na trenutnom nivou tehnologije. Štaviše, 2009. godine tim entuzijasta je obnovio rad na projektu termonuklearnog broda. Projekat Ikar trenutno uključuje 20 naučnih tema o teorijskom razvoju sistema i materijala međuzvjezdanih svemirskih letjelica.

Tako su već danas mogući međuzvjezdani letovi bez posade na udaljenosti do 10 svjetlosnih godina, za koje će biti potrebno oko 100 godina leta plus vrijeme da se radio signal otputuje na Zemlju. Zvezdani sistemi Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 i 248, CN Leo, WISE 1541-2250 uklapaju se u ovaj radijus. Kao što vidimo, u blizini Zemlje ima dovoljno objekata za proučavanje pomoću bespilotnih misija. Ali šta ako roboti pronađu nešto zaista neobično i jedinstveno, kao što je složena biosfera? Hoće li ekspedicija s ljudskim učešćem moći ići na udaljene planete?

Doživotni let

Ako danas možemo početi graditi brod bez posade, onda je s brodom s posadom situacija složenija. Prije svega, pitanje vremena leta je akutno. Uzmimo istu Barnardovu zvijezdu. Kosmonauti će morati da budu pripremljeni za let sa posadom iz škole, jer čak i ako se lansiranje sa Zemlje održi na njihovu 20. godišnjicu, letelica će dostići cilj misije do 70. ili čak 100. godišnjice (uzimajući u obzir potrebu za kočenjem, što nije neophodno u letu bez posade) . Odabir posade u mladosti prepun je psihičke nekompatibilnosti i međuljudskih sukoba, a 100 godina ne daje nadu za plodan rad na površini planete i povratak kući.

Međutim, ima li smisla vraćati se? Brojne NASA-ine studije dovode do razočaravajućeg zaključka: produženi boravak u nultoj gravitaciji nepovratno će uništiti zdravlje astronauta. Tako rad profesora biologije Roberta Fitsa sa astronautima ISS-a pokazuje da će čak i uprkos snažnoj fizičkoj vježbi na brodu, nakon trogodišnje misije na Mars, veliki mišići, poput mišića potkoljenice, postati 50% slabiji. Mineralna gustina kostiju također se smanjuje na sličan način. Kao rezultat toga, sposobnost za rad i preživljavanje u ekstremnim situacijama značajno se smanjuje, a period adaptacije na normalnu gravitaciju bit će najmanje godinu dana. Let u nultoj gravitaciji decenijama će dovesti u pitanje sam život astronauta. Možda će se ljudsko tijelo moći oporaviti, na primjer, tokom kočenja uz postepeno povećanje gravitacije. Međutim, rizik od smrti je još uvijek previsok i zahtijeva radikalno rješenje.

Stanford Tor je kolosalna struktura sa cijelim gradovima unutar rotirajućeg ruba.

Nažalost, rješavanje problema bestežinskog stanja na međuzvjezdanom brodu nije tako jednostavno. Mogućnost stvaranja umjetne gravitacije rotacijom stambenog modula na raspolaganju ima niz poteškoća. Da bi se stvorila zemaljska gravitacija, čak i točak prečnika 200 m morao bi se rotirati brzinom od 3 obrtaja u minuti. Ovako brzom rotacijom, Cariolisova sila će stvoriti opterećenja koja su potpuno nepodnošljiva za ljudski vestibularni sistem, izazivajući mučninu i akutne napade morske bolesti. Jedino rješenje za ovaj problem je Stanford Tor, koji su razvili naučnici sa Univerziteta Stanford 1975. godine. Ovo je ogroman prsten promjera 1,8 km, u kojem bi moglo živjeti 10 hiljada astronauta. Zbog svoje veličine, pruža silu gravitacije od 0,9-1,0 g i prilično ugodan život za ljude. Međutim, čak i pri brzinama rotacije manjim od jednog okretaja u minuti, ljudi će i dalje osjećati blagu, ali primjetnu nelagodu. Štoviše, ako se izgradi takav gigantski životni odjeljak, čak i mali pomaci u raspodjeli težine torusa će utjecati na brzinu rotacije i uzrokovati vibracije cijele strukture.

Problem radijacije takođe ostaje težak. Čak i blizu Zemlje (na brodu ISS), astronauti ostaju najviše šest mjeseci zbog opasnosti od izlaganja radijaciji. Interplanetarna letjelica će morati da bude opremljena teškom zaštitom, ali ostaje pitanje uticaja zračenja na ljudski organizam. Konkretno, rizik od raka, čiji razvoj u nultoj gravitaciji praktički nije proučavan. Ranije ove godine, naučnik Krasimir Ivanov iz njemačkog svemirskog centra u Kelnu objavio je rezultate zanimljive studije ponašanja ćelija melanoma (najopasnijeg oblika raka kože) u nultom stanju gravitacije. U poređenju sa ćelijama raka koje su uzgajane u normalnoj gravitaciji, ćelije koje su uzgajane u nultom stepenu gravitacije tokom 6 i 24 sata imale su manje šanse da metastaziraju. Čini se da je ovo dobra vijest, ali samo na prvi pogled. Činjenica je da takav „svemirski“ rak može ostati u stanju mirovanja decenijama, i neočekivano se proširiti u velikim razmjerima kada je imunološki sistem poremećen. Osim toga, studija jasno pokazuje da još uvijek malo znamo o reakciji ljudskog tijela na produženo izlaganje svemiru. Danas astronauti, zdravi, jaki ljudi, tamo provode premalo vremena da bi svoje iskustvo prenijeli na dugi međuzvjezdani let.

U svakom slučaju, brod za 10 hiljada ljudi je sumnjiva ideja. Da biste stvorili pouzdan ekosistem za toliko ljudi, potreban vam je ogroman broj biljaka, 60 hiljada pilića, 30 hiljada zečeva i stado goveda. Samo ovo može osigurati ishranu od 2400 kalorija dnevno. Međutim, svi eksperimenti za stvaranje takvih zatvorenih ekosistema uvijek završavaju neuspjehom. Tako je tokom najvećeg eksperimenta "Biosphere-2" kompanije Space Biosphere Ventures izgrađena mreža hermetičkih zgrada ukupne površine 1,5 hektara sa 3 hiljade vrsta biljaka i životinja. Cijeli ekosistem je trebao postati samoodrživa mala “planeta” koju naseljava 8 ljudi. Eksperiment je trajao 2 godine, ali nakon samo nekoliko sedmica počeli su ozbiljni problemi: mikroorganizmi i insekti su se počeli nekontrolirano razmnožavati, trošeći kisik i biljke u prevelikim količinama, a pokazalo se i da su bez vjetra biljke postale previše krhke. Kao rezultat lokalne ekološke katastrofe, ljudi su počeli gubiti na težini, količina kisika se smanjila sa 21% na 15%, a znanstvenici su morali prekršiti uvjete eksperimenta i snabdjeti osam "kosmonauta" kisikom i hranom.

Stoga se čini da je stvaranje složenih ekosistema pogrešan i opasan način obezbjeđivanja kiseonika i ishrane posadi međuzvjezdanog svemirskog broda. Za rješavanje ovog problema bit će potrebni posebno dizajnirani organizmi s modificiranim genima koji se mogu hraniti svjetlošću, otpadom i jednostavnim tvarima. Na primjer, velike moderne radionice za proizvodnju jestivih algi hlorele mogu proizvesti do 40 tona suspenzije dnevno. Jedan potpuno autonomni bioreaktor težak nekoliko tona može proizvesti do 300 litara suspenzije klorele dnevno, što je dovoljno za prehranu posade od nekoliko desetina ljudi. Genetski modificirana klorela nije mogla samo zadovoljiti nutritivne potrebe posade, već i preraditi otpad, uključujući ugljični dioksid. Danas je proces genetskog inženjeringa mikroalgi postao uobičajen, a razvijeni su brojni primjeri za tretman otpadnih voda, proizvodnju biogoriva itd.

smrznuti san

Gotovo svi navedeni problemi međuzvjezdanog leta s ljudskom posadom mogli bi se riješiti jednom vrlo obećavajućom tehnologijom - suspendiranom animacijom ili, kako je još nazivaju, kriostazom. Anabioza je usporavanje ljudskih životnih procesa barem nekoliko puta. Ako je moguće uroniti osobu u takvu umjetnu letargiju, koja usporava metabolizam 10 puta, onda će tokom 100-godišnjeg leta ostarjeti u snu za samo 10 godina. To olakšava rješavanje problema ishrane, snabdijevanja kisikom, psihičkih poremećaja i razaranja tijela uslijed djelovanja bestežinskog stanja. Osim toga, lakše je zaštititi odjeljak s visećim komorama za animaciju od mikrometeorita i radijacije nego veliku nastanjivu zonu.

Nažalost, usporavanje ljudskih životnih procesa je izuzetno težak zadatak. Ali u prirodi postoje organizmi koji mogu hibernirati i produžiti svoj životni vijek stotinama puta. Na primjer, mali gušter po imenu sibirski daždevnjak može prezimiti u teškim vremenima i ostati živ decenijama, čak i kada je zamrznut u bloku leda s temperaturom od minus 35-40°C. Poznati su slučajevi kada su daždevnjaci proveli oko 100 godina u hibernaciji i, kao da se ništa nije dogodilo, odmrznuli su se i pobjegli od iznenađenih istraživača. Štoviše, uobičajeni "kontinuirani" životni vijek guštera ne prelazi 13 godina. Nevjerovatna sposobnost daždevnjaka objašnjava se činjenicom da njegova jetra sintetizira veliku količinu glicerola, gotovo 40% tjelesne težine, koji štiti stanice od niskih temperatura.

Glavna prepreka za uranjanje osobe u kriostazu je voda, koja čini 70% našeg tijela. Kada se zamrzne, pretvara se u kristale leda, povećavajući volumen za 10%, što uzrokuje pucanje ćelijske membrane. Osim toga, kako se stanica smrzava, tvari otopljene unutar stanice migriraju u preostalu vodu, remeteći procese unutarćelijske izmjene jona, kao i organizaciju proteina i drugih međućelijskih struktura. Generalno, uništavanje ćelija tokom zamrzavanja onemogućava povratak osobe u život.

Međutim, postoji obećavajući način za rješavanje ovog problema - klatratni hidrati. Oni su otkriveni davne 1810. godine, kada je britanski naučnik Sir Humphry Davy ubrizgao hlor u vodu pod visokim pritiskom i bio svjedok formiranja čvrstih struktura. To su bili klatratni hidrati - jedan od oblika vodenog leda, koji sadrži strani plin. Za razliku od kristala leda, klatratne rešetke su manje čvrste, nemaju oštre ivice, ali imaju šupljine u kojima se unutarćelijske tvari mogu „sakriti“. Tehnologija klatratne suspendirane animacije bila bi jednostavna: inertni plin, poput ksenona ili argona, temperatura je malo ispod nule, a ćelijski metabolizam počinje postepeno usporavati sve dok osoba ne padne u kriostazu. Nažalost, formiranje klatratnih hidrata zahtijeva visok pritisak (oko 8 atmosfera) i vrlo visoku koncentraciju plina otopljenog u vodi. Kako stvoriti takve uslove u živom organizmu, još uvijek nije poznato, iako je u ovoj oblasti bilo nekih uspjeha. Dakle, klatrati su u stanju da zaštite srčano mišićno tkivo od uništenja mitohondrija čak i na kriogenim temperaturama (ispod 100 stepeni Celzijusa), kao i da spreče oštećenje ćelijskih membrana. Još nema govora o eksperimentima klatratne suspendirane animacije kod ljudi, budući da je komercijalna potražnja za tehnologijama kriostaze mala, a istraživanja na ovu temu uglavnom sprovode male kompanije koje nude usluge zamrzavanja tijela mrtvih.

Let na vodonik

Godine 1960, fizičar Robert Bussard predložio je originalni koncept ramjet termonuklearnog motora, koji rješava mnoge probleme međuzvjezdanog putovanja. Ideja je da se koristi vodonik i međuzvjezdana prašina prisutna u svemiru. Svemirska letjelica s takvim motorom prvo ubrzava na vlastito gorivo, a zatim razvija ogroman lijevak magnetnog polja, hiljadama kilometara u promjeru, koji hvata vodonik iz svemira. Ovaj vodonik se koristi kao neiscrpni izvor goriva za fuzioni raketni motor.

Upotreba Bussard motora obećava ogromne prednosti. Prije svega, zbog "besplatnog" goriva, moguće je kretati se konstantnim ubrzanjem od 1 g, što znači da svi problemi povezani s bestežinskim stanjem nestaju. Osim toga, motor vam omogućava da ubrzate do ogromnih brzina - 50% brzine svjetlosti pa čak i više. Teoretski, krećući se ubrzanjem od 1 g, brod sa Bussardovim motorom može preći razdaljinu od 10 svjetlosnih godina za oko 12 zemaljskih godina, a za posadu bi, zbog relativističkih efekata, prošlo samo 5 godina brodskog vremena.

Nažalost, put do stvaranja broda s Bussardovim motorom suočava se s nizom ozbiljnih problema koji se ne mogu riješiti na sadašnjem nivou tehnologije. Prije svega, potrebno je stvoriti ogromnu i pouzdanu zamku za vodonik, koja stvara magnetna polja gigantske snage. Istovremeno, mora osigurati minimalne gubitke i efikasan transport vodonika do termonuklearnog reaktora. Sam proces termonuklearne reakcije pretvaranja četiri atoma vodika u atom helija, koji je predložio Bussard, postavlja mnoga pitanja. Činjenica je da je ovu najjednostavniju reakciju teško provesti u jednom protočnom reaktoru, jer se odvija presporo i, u principu, moguća je samo unutar zvijezda.

Međutim, napredak u proučavanju termonuklearne fuzije daje nadu da se problem može riješiti, na primjer, korištenjem “egzotičnih” izotopa i antimaterije kao katalizatora za reakciju.

Dosadašnja istraživanja na temu Bussardovog motora leže isključivo u teorijskoj ravni. Potrebni su proračuni zasnovani na stvarnim tehnologijama. Prije svega, potrebno je razviti motor sposoban proizvesti dovoljno energije za pogon magnetne zamke i održavanje termonuklearne reakcije, proizvodnju antimaterije i savladavanje otpora međuzvjezdanog medija, što će usporiti ogromno elektromagnetno „jedro“.

Antimaterija u pomoć

Ovo može zvučati čudno, ali danas je čovječanstvo bliže stvaranju antimaterijskog motora nego intuitivnom i naizgled jednostavnom Bussard ramjet motoru.

Sonda koju je razvio Hbar Technologies imat će tanko jedro od karbonskih vlakana presvučeno uranijumom 238. Kada antivodonik udari u jedro, on će se uništiti i stvoriti mlazni potisak.

Kao rezultat anihilacije vodonika i antivodonika nastaje snažan tok fotona, čija brzina izlivanja dostiže maksimum za raketni motor, tj. brzina svetlosti. Ovo je idealan indikator koji omogućava postizanje vrlo velikih brzina blizu svjetlosti svemirske letjelice na fotonski pogon. Nažalost, korištenje antimaterije kao raketnog goriva je vrlo teško, jer tokom uništavanja dolazi do naleta snažnog gama zračenja koje će ubiti astronaute. Također, tehnologije za skladištenje velikih količina antimaterije još ne postoje, a sama činjenica nagomilavanja tona antimaterije, čak i u svemiru daleko od Zemlje, predstavlja ozbiljnu prijetnju, jer je uništenje čak i jednog kilograma antimaterije ekvivalentno nuklearnom eksplozija snage 43 megatone (eksplozija takve snage može trećinu pretvoriti u pustinjsku teritoriju SAD). Cijena antimaterije je još jedan faktor koji otežava međuzvjezdani let na foton. Moderne tehnologije proizvodnje antimaterije omogućavaju proizvodnju jednog grama antivodika po cijeni od desetine biliona dolara.

Međutim, veliki istraživački projekti antimaterije daju plodove. Trenutno su stvorena posebna skladišta pozitrona, „magnetne boce“, koje su posude hlađene tečnim helijumom sa zidovima napravljenim od magnetnih polja. U junu ove godine, naučnici CERN-a uspjeli su sačuvati atome antivodika 2000 sekundi. Na Kalifornijskom univerzitetu (SAD) gradi se najveće svjetsko skladište antimaterije, koje će moći akumulirati više od triliona pozitrona. Jedan od ciljeva naučnika UC-a je kreiranje prenosivih rezervoara antimaterije koji se mogu koristiti u naučne svrhe daleko od velikih akceleratora. Projekat ima podršku Pentagona, koji je zainteresovan za vojnu primjenu antimaterije, tako da najvećoj svjetskoj ponudi magnetnih boca vjerovatno neće nedostajati sredstava.

Moderni akceleratori će moći proizvesti jedan gram antivodika za nekoliko stotina godina. Ovo je jako dugo, pa je jedini izlaz razviti novu tehnologiju za proizvodnju antimaterije ili ujediniti napore svih zemalja na našoj planeti. Ali čak i u ovom slučaju, uz moderne tehnologije, nemoguće je ni sanjati o proizvodnji desetina tona antimaterije za međuzvjezdani let s ljudskom posadom.

Međutim, nije sve tako tužno. NASA-ini stručnjaci razvili su nekoliko dizajna za svemirske letjelice koje bi mogle otići u duboki svemir sa samo jednim mikrogramom antimaterije. NASA vjeruje da će poboljšana oprema omogućiti proizvodnju antiprotona po cijeni od približno 5 milijardi dolara po gramu.

Američka kompanija Hbar Technologies, uz podršku NASA-e, razvija koncept bespilotnih sondi koje pokreće motor koji radi na antivodonik. Prvi cilj ovog projekta je stvaranje svemirske letjelice bez posade koja bi mogla doletjeti do Kuiperovog pojasa na periferiji Sunčevog sistema za manje od 10 godina. Danas je nemoguće letjeti do tako udaljenih tačaka za 5-7 godina; posebno će NASA-ina sonda New Horizons proletjeti kroz Kuiperov pojas 15 godina nakon lansiranja.

Sonda koja putuje na udaljenosti od 250 AJ. za 10 godina bit će vrlo mali, nosivosti od samo 10 mg, ali će mu trebati i malo antihidrogena - 30 mg. Tevatron bi proizveo tu količinu u roku od nekoliko decenija, a naučnici bi mogli testirati novi koncept motora na pravoj svemirskoj misiji.

Preliminarni proračuni također pokazuju da bi se mala sonda mogla poslati na Alpha Centauri na sličan način. Na jednom gramu antivodonika stići će do udaljene zvijezde za 40 godina.

Može se činiti da je sve navedeno fantazija i da nema nikakve veze sa bliskom budućnošću. Srećom, to nije slučaj. Dok je pažnja javnosti usmjerena na globalne krize, neuspjehe pop zvijezda i druge aktuelnosti, epohalne inicijative ostaju u sjeni. NASA svemirska agencija pokrenula je ambiciozni 100 Year Starship projekat, koji uključuje postepeno i višegodišnje stvaranje naučne i tehnološke osnove za međuplanetarne i međuzvjezdane letove. Ovaj program nema analoga u istoriji čovečanstva i trebalo bi da privuče naučnike, inženjere i entuzijaste drugih profesija iz celog sveta. U Orlandu na Floridi od 30. septembra do 2. oktobra 2011. održat će se simpozijum na kojem će se raspravljati o različitim tehnologijama svemirskih letova. Na osnovu rezultata ovakvih događaja, NASA-ini stručnjaci će razviti poslovni plan za pomoć određenim industrijama i kompanijama koje razvijaju tehnologije koje trenutno nedostaju, ali su neophodne za buduća međuzvjezdana putovanja. Ako NASA-in ambiciozni program bude uspješan, u roku od 100 godina čovječanstvo će moći izgraditi međuzvjezdanu svemirsku letjelicu, a mi ćemo se kretati po Sunčevom sistemu sa istom lakoćom kao što danas letimo s kontinenta na kontinent.

Recimo da se Zemlja završava. Sunce će uskoro eksplodirati, a planeti se približava asteroid veličine Teksasa. Velike gradove naseljavaju zombiji, a na selu farmeri intenzivno sade kukuruz jer drugi usjevi umiru. Hitno moramo da napustimo planetu, ali problem je u tome što u oblasti Saturna nisu otkrivene crvotočine, niti su dovedeni superluminalni motori iz daleke, daleke galaksije. Najbliža zvijezda udaljena je više od četiri svjetlosne godine. Hoće li čovječanstvo to moći postići modernom tehnologijom? Odgovor nije tako očigledan.

Malo je vjerovatno da bi iko tvrdio da se globalna ekološka katastrofa koja bi ugrozila postojanje cijelog života na Zemlji može dogoditi samo u filmovima. Masovna izumiranja dogodila su se više puta na našoj planeti, tokom kojih je umrlo do 90% postojećih vrsta. Zemlja je iskusila periode globalne glacijacije, sudarala se sa asteroidima i prošla kroz navale vulkanske aktivnosti.

Naravno, čak ni za vrijeme najstrašnijih katastrofa život nikada nije potpuno nestao. Ali isto se ne može reći za dominantne vrste u to vrijeme, koje su izumrle, praveći mjesto za druge. Ko je sada dominantna vrsta? Upravo.

Vjerovatno je da prilika da napustite svoj dom i odete do zvijezda u potrazi za nečim novim može jednog dana spasiti čovječanstvo. Ipak, teško da se treba nadati da će nam neki kosmički dobročinitelji otvoriti put do zvijezda. Vrijedi izračunati koje su naše teorijske mogućnosti da sami stignemo do zvijezda.

Space Ark

Prije svega, tradicionalni kemijski vučni motori padaju na pamet. U ovom trenutku, četiri zemaljska vozila (sva su lansirana još 1970-ih) uspjela su razviti treću brzinu bijega, dovoljnu da zauvijek napusti Sunčev sistem.

Najbrži od njih, Voyager 1, udaljio se od Zemlje na udaljenost od 130 AJ u 37 godina od lansiranja. (astronomske jedinice, odnosno 130 udaljenosti od Zemlje do Sunca). Svake godine uređaj pređe otprilike 3,5 AJ. Udaljenost do Alfe Kentaura je 4,36 svjetlosnih godina, ili 275,725 AJ. Pri ovoj brzini, uređaju će trebati skoro 79 hiljada godina da stigne do susjedne zvijezde. Najblaže rečeno, dugo će se čekati.

Fotografija Zemlje (iznad strelice) sa udaljenosti od 6 milijardi kilometara, koju je snimio Voyager 1. Svemirska letjelica je prešla ovu udaljenost za 13 godina.

Možete pronaći način da letite brže, ili možete jednostavno dati otkaz i letjeti nekoliko hiljada godina. Tada će samo daleki potomci onih koji su krenuli na put doći do konačne tačke. Upravo je to ideja takozvanog generacijskog broda - svemirske arke, koja je zatvoreni ekosistem dizajniran za dugo putovanje.

U naučnoj fantastici postoji mnogo različitih priča o generacijskim brodovima. O njima su pisali Harry Garrison (“Zarobljeni svemir”), Clifford Simak (“Generacija postignuta”), Brian Aldiss (“Non-stop”) i moderniji pisci poput Bernarda Werbera (“Star Butterfly”). Nerijetko daleki potomci prvih stanovnika potpuno zaborave odakle su doletjeli i koja je bila svrha njihovog putovanja. Ili čak počnu vjerovati da je cijeli postojeći svijet sveden na brod, kao što je, na primjer, rečeno u romanu Roberta Heinleina “Pastorka svemira”. Još jedna zanimljiva radnja prikazana je u osmoj epizodi treće sezone klasičnih Zvjezdanih staza, gdje posada Enterprajza pokušava spriječiti sudar generacijskog broda, čiji su stanovnici zaboravili na svoju misiju, i naseljene planete na koju je došao. je krenuo.

Prednost generacijskog broda je što ova opcija neće zahtijevati suštinski nove motore. Međutim, bit će potrebno razviti samoodrživi ekosistem koji može preživjeti bez vanjskih zaliha hiljadama godina. I ne zaboravite da ljudi mogu jednostavno da se ubijaju.

Eksperiment Biosphere 2, sproveden početkom 1990-ih pod zatvorenom kupolom, pokazao je brojne opasnosti koje mogu čekati ljude tokom takvog putovanja. To uključuje brzu podjelu tima na nekoliko međusobno neprijateljskih grupa, te nekontrolisanu proliferaciju štetočina, što je uzrokovalo nedostatak kisika u zraku. Čak i običan vjetar, kako se ispostavilo, igra ključnu ulogu - bez redovnog ljuljanja, stabla postaju krhka i lome se.

Tehnologija koja uranja ljude u dugotrajnu suspendovanu animaciju pomoći će u rješavanju mnogih problema dugotrajnog leta. Tada ni sukobi ni dosada nisu zastrašujući, a bit će potreban minimalni sistem za održavanje života. Glavna stvar je da mu obezbedite energiju na duže vreme. Na primjer, korištenjem nuklearnog reaktora.

U vezi sa temom generacijskog broda je vrlo zanimljiv paradoks pod nazivom Wait Calculation, koji je opisao naučnik Andrew Kennedy. Prema ovom paradoksu, neko vrijeme nakon odlaska broda prve generacije, novi, brži načini putovanja mogu biti otkriveni na Zemlji, omogućavajući kasnijim brodovima da prestignu prvobitne naseljenike. Tako da je moguće da će u trenutku dolaska destinacija već biti prenaseljena dalekim potomcima kolonizatora koji su otišli kasnije.

Instalacije za suspendovanu animaciju u filmu "Alien".

Jahanje nuklearne bombe

Pretpostavimo da nismo zadovoljni što će potomci naših potomaka stići do zvijezda, a mi sami želimo izložiti svoje lice zracima tuđeg sunca. U ovom slučaju ne može se bez svemirskog broda sposobnog ubrzati do brzina koje će ga dostaviti susjednoj zvijezdi za manje od jednog ljudskog života. I tu će dobra stara nuklearna bomba pomoći.

Ideja o takvom brodu pojavila se kasnih 1950-ih. Letjelica je bila namijenjena za letove unutar Sunčevog sistema, ali se mogla koristiti i za međuzvjezdana putovanja. Princip njegovog rada je sljedeći: iza krme je ugrađena moćna oklopna ploča. Nuklearna naboja male snage ravnomjerno se izbacuju iz letjelice u smjeru suprotnom od leta, koja detoniraju na maloj udaljenosti (do 100 metara).

Punjenja su dizajnirana na način da je većina produkata eksplozije usmjerena prema repu svemirske letjelice. Reflektirajuća ploča prima impuls i prenosi ga na brod kroz sistem amortizera (bez nje, preopterećenja će biti štetna za posadu). Reflektirajuća ploča je zaštićena od oštećenja svjetlosnim bljeskom, mlazom gama zračenja i visokotemperaturnom plazmom premazom od grafitnog maziva, koji se ponovno raspršuje nakon svake detonacije.

Projekat NERVA je primjer nuklearnog raketnog motora.

Na prvi pogled, takva šema izgleda suludo, ali je prilično održiva. Tokom jedne od nuklearnih proba na atolu Enewetak, čelične sfere obložene grafitom postavljene su 9 metara od centra eksplozije. Nakon testiranja pronađeni su neoštećeni, što dokazuje djelotvornost grafitne zaštite za brod. Ali Ugovor o zabrani testiranja nuklearnog oružja u atmosferi, svemiru i pod vodom, potpisan 1963. godine, stavio je tačku na ovu ideju.

Arthur C. Clarke želio je opremiti svemirski brod Discovery One iz filma 2001: Odiseja u svemiru nekom vrstom motora za nuklearnu eksploziju. Međutim, Stanley Kubrick ga je zamolio da odustane od te ideje, bojeći se da će je publika smatrati parodijom na njegov film Dr. Strangelove, ili Kako sam se prestao bojati i volio sam atomsku bombu.

Koja se brzina može postići upotrebom serije nuklearnih eksplozija? Najviše informacija postoji o projektu eksplozije Orion, koji je razvijen kasnih 1950-ih u SAD-u uz učešće naučnika Theodorea Taylora i Freemana Dysona. Planirano je da se brod od 400.000 tona ubrza na 3,3% brzine svjetlosti - tada bi let do sistema Alpha Centauri trajao 133 godine. Međutim, prema sadašnjim procjenama, na sličan način je moguće ubrzati brod do 10% brzine svjetlosti. U ovom slučaju, let će trajati otprilike 45 godina, što će omogućiti posadi da preživi do dolaska na odredište.

Naravno, izgradnja takvog broda je veoma skup poduhvat. Dyson procjenjuje da bi izgradnja Oriona koštala oko 3 triliona dolara u današnjim dolarima. Ali ako saznamo da se naša planeta suočava sa globalnom katastrofom, onda je vjerovatno da će brod s nuklearnim impulsnim motorom biti posljednja šansa čovječanstva za opstanak.

Gasni gigant

Daljnji razvoj Orionovih ideja bio je projekat bespilotnog svemirskog broda Daedalus, koji je 1970-ih razvila grupa naučnika iz Britanskog interplanetarnog društva. Istraživači su krenuli da dizajniraju svemirsku letjelicu bez posade koja bi mogla doći do jedne od najbližih zvijezda tokom ljudskog života, sprovode naučna istraživanja i prenose primljene informacije na Zemlju. Glavni uslov studije bio je korištenje postojećih ili predvidljivih tehnologija u projektu.

Cilj leta bila je Barnardova zvijezda, smještena na udaljenosti od 5,91 svjetlosne godine od nas - 1970-ih se vjerovalo da se nekoliko planeta okreće oko ove zvijezde. Sada znamo da u ovom sistemu nema planeta. Programeri Daedalus-a postavili su svoje ciljeve na stvaranje motora koji bi mogao isporučiti brod na odredište za ne više od 50 godina. Kao rezultat toga, došli su na ideju o dvostepenom aparatu.

Neophodno ubrzanje je osigurano nizom nuklearnih eksplozija male snage koje su se događale unutar posebnog pogonskog sistema. Kao gorivo korištene su mikroskopske granule mješavine deuterija i helijuma-3, ozračene strujom visokoenergetskih elektrona. Prema projektu, u motoru je trebalo da se dogodi do 250 eksplozija u sekundi. Mlaznica je bila snažno magnetsko polje koje stvaraju brodske elektrane.

Prema planu, prva faza broda radila je dvije godine, ubrzavajući brod do 7% brzine svjetlosti. Daedalus je zatim odbacio svoj istrošeni pogonski sistem, uklonivši većinu njegove mase, i ispalio svoj drugi stepen, koji mu je omogućio da ubrza do konačne brzine od 12,2% brzine svjetlosti. To bi omogućilo da se stigne do Barnardove zvijezde 49 godina nakon lansiranja. Bilo bi potrebno još 6 godina da se signal prenese na Zemlju.

Ukupna masa Daedala iznosila je 54 hiljade tona, od čega je 50 hiljada termonuklearnog goriva. Međutim, navodni helijum-3 je izuzetno rijedak na Zemlji - ali ga ima u izobilju u atmosferama plinovitih divova. Stoga su autori projekta namjeravali izvući helijum-3 na Jupiteru koristeći automatiziranu biljku koja „pluta” u njegovoj atmosferi; cijeli proces rudarenja trajao bi otprilike 20 godina. U istoj orbiti Jupitera planirano je da se izvrši finalna montaža broda, koji bi potom krenuo u drugi zvjezdani sistem.

Najteži element u cijelom konceptu Dedalusa bilo je upravo izvlačenje helijuma-3 iz atmosfere Jupitera. Za to je bilo potrebno odletjeti do Jupitera (što također nije tako lako i brzo), uspostaviti bazu na jednom od satelita, izgraditi fabriku, negdje skladištiti gorivo... A o moćnom zračenju da i ne govorimo pojaseva oko gasnog giganta, što bi dodatno otežalo život tehnologiji i inženjerima.

Drugi problem je bio što Dedal nije imao mogućnost da uspori i uđe u orbitu oko Barnardove zvijezde. Brod i sonde koje je lansirao jednostavno bi prošli pored zvijezde duž putanje, pokrivajući cijeli sistem za nekoliko dana.

Sada međunarodna grupa od dvadeset naučnika i inženjera, koja djeluje pod okriljem Britanskog interplanetarnog društva, radi na projektu svemirske letjelice Ikarus. “Ikar” je svojevrsni “rimejk” Dedalusa, uzimajući u obzir znanje i tehnologiju akumuliranu u proteklih 30 godina. Jedno od glavnih područja rada je potraga za drugim vrstama goriva koje bi se mogle proizvoditi na Zemlji.

Brzinom svjetlosti

Da li je moguće ubrzati svemirski brod do brzine svjetlosti? Ovaj problem se može riješiti na nekoliko načina. Najperspektivniji od njih je motor za uništavanje antimaterije. Princip njegovog rada je sljedeći: antimaterija se ubacuje u radnu komoru, gdje dolazi u kontakt sa običnom materijom, stvarajući kontroliranu eksploziju. Joni nastali tokom eksplozije izbacuju se kroz mlaznicu motora, stvarajući potisak. Od svih mogućih motora, anihilacija teoretski omogućava postizanje najvećih brzina. Interakcija materije i antimaterije oslobađa kolosalnu količinu energije, a brzina oticanja čestica koje nastaju tokom ovog procesa bliska je brzini svetlosti.

Ali ovdje se postavlja pitanje ekstrakcije goriva. Sama antimaterija odavno je prestala biti naučna fantastika - naučnici su prvi put uspjeli sintetizirati antivodonik još 1995. godine. Ali nemoguće ga je nabaviti u dovoljnim količinama. Trenutno se antimaterija može proizvesti samo pomoću akceleratora čestica. Štaviše, količina tvari koju stvaraju mjeri se u sićušnim dijelovima grama, a cijena je astronomska. Za milijardu grama antimaterije, naučnici iz Evropskog centra za nuklearna istraživanja (isto onog gdje su napravili Veliki hadronski sudarač) morali su potrošiti nekoliko stotina miliona švajcarskih franaka. S druge strane, troškovi proizvodnje će se postepeno smanjivati ​​iu budućnosti mogu dostići mnogo prihvatljivije vrijednosti.

Osim toga, morat ćemo smisliti način skladištenja antimaterije - na kraju krajeva, nakon kontakta s običnom materijom, ona se trenutno uništava. Jedno rješenje je hlađenje antimaterije na ultra niske temperature i korištenje magnetnih zamki kako bi se spriječilo da dođe u kontakt sa zidovima spremnika. Trenutni rekord vremena skladištenja antimaterije je 1000 sekundi. Ne godinama, naravno, ali uzimajući u obzir činjenicu da je prvi put antimaterija bila zadržana samo 172 milisekunde, napredak postoji.

I još brže

Brojni naučnofantastični filmovi naučili su nas da je do drugih zvjezdanih sistema moguće doći mnogo brže nego za nekoliko godina. Dovoljno je da uključite warp motor ili hipersvemirski pogon, udobno se zavalite u svoju stolicu - i za nekoliko minuta naći ćete se na drugoj strani galaksije. Teorija relativnosti zabranjuje putovanje brzinama koje premašuju brzinu svjetlosti, ali u isto vrijeme ostavlja rupe za zaobilaženje ovih ograničenja. Kad bi mogli razdvojiti ili rastegnuti prostor-vrijeme, mogli bi putovati brže od svjetlosti bez kršenja zakona.

Praznina u prostoru poznatija je kao crvotočina ili crvotočina. Fizički, to je tunel koji povezuje dva udaljena regiona prostor-vremena. Zašto ne biste iskoristili takav tunel za putovanje u duboki svemir? Činjenica je da je za stvaranje takve crvotočine potrebno prisustvo dva singulariteta u različitim točkama svemira (to je ono što se nalazi izvan horizonta događaja crnih rupa - zapravo gravitacija u svom najčistijem obliku), koji se mogu razdvojiti prostor-vrijeme, stvarajući tunel koji omogućava putnicima "prečicu kroz hiperprostor".

Osim toga, da bi se takav tunel održao u stabilnom stanju, on mora biti ispunjen egzotičnom materijom sa negativnom energijom, a postojanje takve materije još nije dokazano. U svakom slučaju, samo supercivilizacija može stvoriti crvotočinu, koja će biti mnogo hiljada godina ispred sadašnje u razvoju i čije će tehnologije, s naše tačke gledišta, izgledati kao magija.

Druga, pristupačnija opcija je "rastezanje" prostora. Godine 1994. meksički teorijski fizičar Miguel Alcubierre predložio je da je moguće promijeniti njegovu geometriju stvaranjem vala koji sabija prostor ispred broda i širi ga iza. Tako će se zvjezdani brod naći u "mjehuriću" zakrivljenog prostora, koji će se i sam kretati brže od svjetlosti, zahvaljujući čemu brod neće narušiti osnovne fizičke principe. Prema samom Alcubierreu, .

Istina, sam naučnik je smatrao da bi bilo nemoguće implementirati takvu tehnologiju u praksi, jer bi to zahtijevalo kolosalnu količinu mase-energije. Prvi proračuni dali su vrijednosti koje premašuju masu čitavog postojećeg Univerzuma; kasnija preciziranja su ga svela na "samo" jupiterijski.

Ali 2011. godine, Harold White, koji je na čelu istraživačke grupe Eagleworks u NASA-i, izvršio je proračune koji su pokazali da ako promijenite neke parametre, stvaranje Alcubierreovog mjehura može zahtijevati mnogo manje energije nego što se ranije mislilo i više neće biti potrebno recikliraju celu planetu. Sada Whiteova grupa radi na mogućnosti "Alcubierreovog balona" u praksi.

Ako eksperimenti daju rezultate, ovo će biti prvi mali korak ka stvaranju motora koji omogućava putovanje 10 puta brže od brzine svjetlosti. Naravno, svemirska letjelica koja koristi Alcubierreov mehur će putovati mnogo desetina ili čak stotina godina kasnije. Ali sama perspektiva da je to zaista moguće već oduzima dah.

Let Valkire

Gotovo svi predloženi projekti zvjezdanih brodova imaju jedan značajan nedostatak: teški su desetine hiljada tona, a njihovo stvaranje zahtijeva ogroman broj lansiranja i montažnih operacija u orbiti, što povećava cijenu izgradnje za red veličine. Ali ako čovječanstvo ipak nauči da dobije velike količine antimaterije, imat će alternativu ovim glomaznim strukturama.

Devedesetih godina, pisac Charles Pelegrino i fizičar Jim Powell predložili su dizajn zvjezdanog broda poznat kao Valkyrie. Može se opisati kao nešto poput svemirskog traktora. Brod je kombinacija dva motora za uništavanje koji su međusobno povezani super-jakim kablom dugim 20 kilometara. U sredini snopa nalazi se nekoliko odjeljaka za posadu. Brod koristi prvi motor da postigne brzinu svjetlosti blizu, a drugi da je smanji pri ulasku u orbitu oko zvijezde. Zahvaljujući korištenju kabla umjesto krute konstrukcije, masa broda je samo 2.100 tona (poređenja radi, ISS teži 400 tona), od čega su 2.000 tona motori. Teoretski, takav brod može ubrzati do brzine od 92% brzine svjetlosti.

Modifikovana verzija ovog broda, nazvana Venture Star, prikazana je u filmu Avatar (2011), čiji je jedan od naučnih konsultanata bio Charles Pelegrino. Venture Star kreće na put, pokretan laserima i 16-kilometarskim solarnim jedrom, prije nego što se zaustavi u Alpha Centauri koristeći motor antimaterije. Na povratku se redosled menja. Brod je sposoban da ubrza do 70% brzine svjetlosti i dosegne Alpha Centauri za manje od 7 godina.

Nema goriva

I postojeći i budući raketni motori imaju jedan problem - gorivo uvijek čini većinu njihove mase pri lansiranju. Međutim, postoje projekti zvjezdanih brodova koji uopće neće morati nositi gorivo sa sobom.

Godine 1960, fizičar Robert Bussard predložio je koncept motora koji bi koristio vodonik koji se nalazi u međuzvjezdanom prostoru kao gorivo za fuzijski motor. Nažalost, uprkos atraktivnosti ideje (vodonik je najzastupljeniji element u Univerzumu), ona ima niz teorijskih problema, u rasponu od metode prikupljanja vodonika do procijenjene maksimalne brzine, za koju je malo vjerovatno da će premašiti 12% svjetlosti. brzina. To znači da će biti potrebno najmanje pola stoljeća da se leti do sistema Alpha Centauri.

Još jedan zanimljiv koncept je korištenje solarnog jedra. Kada bi se u Zemljinoj orbiti ili na Mjesecu izgradio ogroman, super-moćan laser, njegova energija bi se mogla iskoristiti za ubrzanje zvjezdanog broda opremljenog ogromnim solarnim jedrom do prilično velikih brzina. Istina, prema proračunima inženjera, da bi brod s ljudskom posadom težak 78.500 tona imao upola manju brzinu svjetlosti, bit će potrebno solarno jedro promjera 1000 kilometara.

Još jedan očigledan problem sa zvjezdanim brodom sa solarnim jedrom je da ga treba nekako usporiti. Jedno od njegovih rješenja je puštanje drugog, manjeg jedra iza zvjezdanog broda kada se približava cilju. Glavni će se odvojiti od broda i nastaviti svoje samostalno putovanje.

***

Međuzvjezdano putovanje je vrlo složen i skup poduhvat. Stvaranje broda koji će u relativno kratkom vremenskom periodu preći svemirsku udaljenost jedan je od najambicioznijih zadataka pred čovječanstvom u budućnosti. Naravno, za to će biti potrebni napori nekoliko država, ako ne i cijele planete. Sada ovo izgleda kao utopija - vlade imaju previše stvari o kojima treba brinuti i previše načina da potroše novac. Let do Marsa je milionima puta jednostavniji od leta do Alfe Kentaura - a opet, malo je verovatno da će se neko usuditi da navede godinu kada će se održati.

Rad u ovom pravcu može se oživjeti bilo globalnom opasnošću koja prijeti cijeloj planeti, bilo stvaranjem jedinstvene planetarne civilizacije koja može prevladati unutrašnje prepirke i želi napustiti svoju kolijevku. Vrijeme za to još nije došlo – ali to ne znači da nikada neće doći.

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.