Зараз міжзоряні подорожі і колонізація здаються вельми малоймовірними. Основні закони фізики просто не дозволяють цьому здійснитися, і багато людей навіть не замислюються про це як про неможливе. Інші ж шукають способи зламати закони фізики (або хоча б знайти обхідний шлях), який дозволить нам подорожувати до далеких зірок і досліджувати чудові нові світи.
Двигун викривлення Алькубьерре
Все, що називають «варп-двигуном», відсилає нас швидше до «Зоряному шляху», ніж до NASA. Ідея варп-двигуна Алькубьерре в тому, що він може бути можливим рішенням (або хоча б початком його пошуку) завдання подолання обмежень всесвіту, які вона накладає на подорожі швидше за швидкість світла.
Основи цієї ідеї досить прості, і NASA використовує приклад бігової доріжки для її пояснення. Хоча людина може рухатися з кінцевою швидкістю на біговій доріжці, спільна швидкість людини і доріжки означає, що кінець буде ближче, ніж міг бути в разі руху по звичайній доріжці. Бігова доріжка - це як раз двигун викривлення, що рухається по простору-часу в свого роду міхурі розширення. Перед варп-двигуном простір-час стискається. Позаду нього розширюється. У теорії це дозволяє двигуну переміщати пасажирів швидше за швидкість світла. Один з ключових принципів, пов'язаний з розширенням простору-часу, як вважають, дозволив Всесвіту швидко розширитися миті після Великого Вибуху. У теорії ідея повинна бути цілком здійсненною.
Більш складним буде створення самого варп-двигуна. яке вимагатиме масивного мішка негативної енергії навколо апарата. Незрозуміло, чи можливо це в принципі. Ніхто не знає. Крім того, маніпуляції з простором-часом наводять на ще більш хитрі питання про подорожі в часі, підживлення апарату негативною енергією і про те, як його включати і вимикати.
Основну ідею запропонував фізик Мігель Алькубьерре, який також пояснив можливості варп-двигуна як рух по хвилях простору-часу замість того, щоб вибирати найдовший шлях. Технічно ідея не порушує закони подорожей швидше за швидкість світла, і на користь можливого втілення говорить навіть її математичне обґрунтування.
міжзоряний Інтернет
Технологія повинна бути в змозі справлятися з великими затримками і перебоями в передачах, тому може продовжувати передачу, навіть якщо сигнал переривається на 20 хвилин. Він може проходити крізь, між або через все, від сонячних спалахів і сонячних бур до набридливих планет, які можуть виявитися на шляху передачі даних, без втрати інформації.
Як говорить Гвинт Серф, один із засновників нашого земного Інтернету і піонер міжзоряного, система DTN долає всі проблеми, якими хворіє традиційний протокол TCIP / IP, коли йому потрібно працювати з великими відстанями, в космічних масштабах. З TCIP / IP пошук в Google на Марсі займе так багато часу, що результати зміняться, поки запит буде оброблятися, а на виході інформація буде частково втрачена. З DTN інженери додали щось зовсім новеньке - можливість призначати різні доменні імена різних планет і вибирати, на якій планеті ви хочете здійснити пошук в Інтернеті.
Що щодо подорожі до планет, з якими ми поки не знайомі? Scientific American передбачає, що може бути спосіб, хоча і дуже дорогий і трудомісткий, провести інтернет до Альфі Центавра. Запустивши серію самовідтворюються зондів фон Неймана, можна створити довгу серію ретрансляційних станцій, які можуть відправляти інформацію по міжзоряного ланцюга. Сигнал, народжений в нашій системі, пройде по зондам і досягне Альфи Центавра, і навпаки. Правда, потрібно багато зондів, на будівництво і запуск яких підуть мільярди. Та й взагалі, з огляду на те, що найдальшого зонду доведеться долати свій шлях тисячі років, можна припустити, що за цей час зміняться не тільки технології, але і загальна вартість заходу. Не будемо поспішати.
Ембріональна колонізація космосу
Одна з найбільших проблем міжзоряних подорожей - і колонізації в цілому - полягає в кількості часу, який необхідний, щоб кудись дістатися, навіть маючи в рукаві якісь варп-двигуни. Сама завдання доставити групу поселенців в пункт призначення породжує масу проблем, тому народжуються пропозиції відправити не групу колоністів з повністю укомплектованим екіпажем, а скоріше корабель, набитий ембріонами - насінням майбутнього людства. Як тільки корабель досягає потрібного відстані до пункту призначення, заморожені ембріони починають рости. Потім з них виходять діти, які ростуть на кораблі, і коли вони нарешті досягають пункту призначення, у них є всі можливості зачати нову цивілізацію.
Очевидно, все це, в свою чергу, піднімає величезний оберемок питань, на кшталт того, хто і як буде здійснювати вирощування ембріонів. Роботи могли б виховати людей, але якими будуть люди, яких виростили роботи? Чи зможуть роботи зрозуміти, що потрібно дитині, щоб рости і процвітати? Чи зможуть зрозуміти покарання і заохочення, людські емоції? Та й взагалі, ще належить з'ясувати, як зберігати заморожені ембріони в цілості сотні років і як вирощувати їх в штучному середовищі.
Одним із запропонованих рішень, яке може вирішити проблеми робота-няньки, може стати створення комбінації з корабля з ембріонами і корабля з анабіозом, в якому сплять дорослі, готові прокинутися, коли їм доведеться ростити дітей. Череда років виховання дітей разом з поверненням до стану сплячки може, в теорії, привести до стабільної популяції. Ретельно створена партія ембріонів може забезпечити генетичну різноманітність, яке дозволить підтримувати популяцію в більш-менш стійкому стані після встановлення колонії. В корабель з ембріонами можна включити також додаткову партію, яка дозволить в подальшому ще більше урізноманітнити генетичний фонд.
Зонди фон Неймана
Все, що ми будуємо і відправляємо в космос, неминуче стикається з власними проблемами, і зробити щось, що проїде мільйони кілометрів і не згорить, не розвалиться і не згасне, здається абсолютно неможливим завданням. Втім, рішення цього завдання, можливо, було знайдено десятки років назад. У 1940-х роках фізик Джон фон Нейман запропонував механічну технологію, яка буде відтворюватися, і хоча до міжзоряних подорожей його ідея не мала ніякого відношення, все неминуче до цього прийшло. В результаті зонди фон Неймана можна було б використовувати, в теорії, для дослідження величезних міжзоряних територій. На думку деяких дослідників, ідея про те, що все це прийшло нам в голову першим, не тільки помпезна, але і малоймовірна.
Розрахунки вчених будувалися навколо самовідтворюються зондів, які могли б використовувати сміття та інші матеріали космосу для будівництва молодших зондів. Батьківські і дочірні зонди множилися б так швидко, що покрили б всю галактику всього за 10 мільйонів років - і це за умови, якщо б вони рухалися на 10% швидкості світла. Втім, це означало б, що в певний момент нас повинні були відвідувати якісь подібні зонди. Оскільки ми їх не бачили, можна підібрати зручне пояснення: або ми недостатньо технологічно розвинені, щоб знати, де шукати, або ми дійсно самотні в галактиці.
Рогатка з чорною дірою
Ідея використання гравітації планети або місяця для пострілу, як з рогатки, бралася на озброєння в нашій Сонячній системі не раз і не два, перш за все «Вояджером-2», який отримав додатковий поштовх спочатку від Сатурна, а потім від Урана на шляху з системи . Ідея передбачає маневрування корабля, яке дозволить йому збільшити (або зменшити) швидкість у міру руху через гравітаційне поле планети. Особливо цю ідею люблять письменники-фантасти.
Письменник Кіп Торн висунув ідею: такий маневр може допомогти апарату вирішити одну з найбільших проблем міжзоряних подорожей - споживання палива. І запропонував більш ризикований маневр: розгін за допомогою бінарних чорних дір. Хвилинне спалювання палива знадобиться, щоб пройти критичну орбіту від однієї чорної діри до іншої. Проробивши кілька обертів навколо чорних дір, апарат набере швидкість, близьку до швидкості світла. Залишиться тільки добре прицілитися і активувати ракетну тягу, щоб прокласти собі курс до зірок.
Малоймовірно? Так. Дивно? Безперечно. Торн підкреслює, що є безліч проблем у такої ідеї, наприклад, точні розрахунки траєкторій і часу, які не дозволять відправити апарат прямо в найближчу планету, зірку або інше тіло. Також виникають питання про повернення додому, але якщо вже ви зважитеся на такий маневр, повертатися ви точно не плануєте.
Starseed Launcher
Коли справа доходить до запуску навіть самовідтворюються зондів, виникає проблема споживання палива. Це не зупиняє людей від пошуку нових ідей того, як запускати зонди на міжзоряні відстані. Цей процес зажадав би мегатонни енергії, використовуй ми технології, які у нас є сьогодні.
Форрест Бішоп з Інституту атомної інженерії заявив, що створив метод запуску міжзоряних зондів, який зажадає кількості енергії, приблизно еквівалентній енергії автомобільної батареї. Теоретичний Starseed Launcher буде приблизно 1000 кілометрів в довжину і складатися в основному з дроту і проводів. Незважаючи на свою довжину, вся ця штуковина могла б вміститися в одному вантажному судні і зарядитися від 10-вольтової батарейки.
Частина плану включає запуск зондів, які трохи більше мікрограма по масі і містять лише основну інформацію, необхідну для подальшого будівництва зондів в космосі. За ряд запусків можна запустити мільярди таких зондів. Основна суть плану в тому, що самовідтворюються зонди зможуть об'єднатися один з одним після запуску. Сам пусковий механізм буде обладнаний сверхпроводящими котушками магнітної левітації, що створюють зворотну силу, що забезпечує тягу. Бішоп каже, що деякі деталі плану вимагають опрацювання, начебто протидії зондами міжзоряного радіації і сміття, але в цілому можна починати будувати.
Особливі рослини для космічного життя
Як тільки ми кудись зберемося, нам знадобляться способи вирощування їжі і регенерації кисню. Фізик Фрімен Дайсон запропонував кілька цікавих ідей на тему того, як це можна було б здійснити.
У 1972 році Дайсон читав свою знамениту лекцію в лондонському коледжі Біркбек. Тоді ж він припустив, що за допомогою деяких генетичних маніпуляцій можна було б створити дерева, які зможуть не тільки рости, але і процвітати на непривітною поверхні, комети, наприклад. Перепрограмуйте дерево відображати ультрафіолетове світло і ефективніше зберігати воду, і дерево не тільки пустить коріння і буде рости, але і досягне немислимих за земними мірками розмірів. В одному з інтерв'ю Дайсон припустив, що в майбутньому, можливо, з'являться чорні дерева, як в космосі, так і на Землі. Дерева на основі кремнію були б більш ефективні, а ефективність - це ключ до тривалого існування. Дійсно підкреслює, що цей процес буде не хвилинним - можливо, років через двісті ми нарешті з'ясуємо, як змусити дерева рости в космосі.
Ідея Дайсона не так вже й безглузда. Інститут передових концепцій NASA - це цілий відділ, завдання якого вирішувати проблеми майбутнього, і серед них завдання вирощувати стабільні рослини на поверхні Марса. Навіть тепличні рослини на Марсі будуть рости в надзвичайних умовах, і вчені перебирають різні варіанти, намагаючись поєднати рослини з Екстремофіли, крихітними мікроскопічними організмами, які виживають в найжорстокіших умовах на Землі. Від високогірних томатів, які володіють вбудованим опором до ультрафіолетового світла, до бактерій, які виживають в найхолодніших, гарячих і глибоких куточках земної кулі, ми, можливо, одного разу зберемо по частинах марсіанський сад. Залишилося тільки з'ясувати, як зібрати всі ці цеглинки разом.
Локальна утилізація ресурсів
Життя у відриві від землі може бути новомодної тенденцією на Землі, але коли справа доходить до місячних місій в космосі, це стає необхідним. В даний час NASA займається, окрім іншого, вивченням питання локальної утилізації ресурсів (ISRU). На космічному кораблі не так багато місця, і створення систем для використання матеріалів, виявлених в космосі і на інших планетах, буде необхідно для будь-якої довгострокової колонізації або поїздок, особливо коли пунктом призначення стане місце, куди буде вельми непросто доставити вантаж постачання, паливо, їжу та інше. Перші спроби демонстрації можливостей використання локальних ресурсів були зроблені на схилах гавайських вулканів і в ході полярних місій. У список завдань входять такі пункти, як видобуток паливних компонентів з попелу і іншої доступної в природі місцевості.
Це також піднімає інше питання: як саме виробництво дітей працює в умовах мікрогравітації? Закони фізики, особливо той факт, що у кожної дії є рівна протидія, роблять його механіку трохи безглуздою. Ванна Бонт, письменник, актриса і винахідник, вирішила серйозно зайнятися цим питанням.
проект Longshot
Проект Longshot був складений групою Військово-морської академії США і NASA в рамках спільної роботи в кінці 1980-х. Кінцева мета плану полягала в запуску дечого на рубежі 21 століття, а саме безпілотного зонда, який відправиться до Альфі Центавра. Йому треба було б 100 років, щоб досягти своєї мети. Але перш ніж він буде запущений, йому будуть потрібні деякі ключові компоненти, які теж належить розробити.
Крім комунікаційних лазерів, довговічних реакторів ядерного ділення і ракетного двигуна на інерційному лазерному синтезі, були і інші елементи. Зонд повинен був отримати незалежне мислення і функції, оскільки було б практично неможливо підтримувати зв'язок на міжзоряних відстанях досить швидко, щоб інформація залишалася релевантною після досягнення пункту прийому. Також все повинно було бути неймовірно міцним, оскільки зонд досягне пункту призначення через 100 років.
Longshot збиралися відправити до Альфі Центавра з різними завданнями. В основному він повинен був зібрати астрономічні дані, які дозволили б точно розрахувати відстані до мільярдів, якщо не трильйонів, інших зірок. Але якщо ядерний реактор, що живить апарат, вичерпається, місія теж зупиниться. Longshot був вельми амбітним планом, який так і не зрушився з мертвої точки.
Остаточний проект стане цікавим показником того, як нерозв'язна проблема змінюється з додаванням нових технологій та інформації. Закони фізики залишаються колишніми, але 25 років по тому у Longshot з'явилася можливість знайти друге дихання і показати нам, яким має бути міжзоряний подорож майбутнього.
За матеріалами listverse.com
10 можливих рішень проблем міжзоряних подорожей Ілля Хель