Upoznali smo se s mogućim fizičkim razlikama između nas i naše svemirske braće. Prijeđimo sada na ono što bi za nas moglo biti značajnije - na intelektualne razlike. Ovaj se problem može formulirati na sljedeći način.

Zagonetka 1. Jesu li nas druge civilizacije pretekle u svom razvoju ili su zaostajale za nama?

Pretpostavimo da u našoj Galaksiji postoji najmanje milijun "blizanaca" Zemlje, na kojima postoji inteligentni život. Nastali su u različitim razdobljima - milijunima godina ranije ili kasnije od našeg - i stoga su u različitim fazama razvoja. Vremena dinosaura, pračovjeka, ranog Rimskog Carstva – sve te epohe povijesti Zemlje trenutno se „preslikavaju“, a istovremeno na nekoliko planeta. Moguće je da, pak, mi na Zemlji sada proživljavamo eru koju su drugi svjetovi prošli prije tisuća ili čak milijuna godina.

Koliko nas je civilizacija nadmašilo svojim razvojem? I koliko? Ono što o tome kaže Pozin nikako nije utješno za naš ponos. Zemlja se ne može uvrstiti u broj civilizacija visokog ili čak prosječnog stupnja razvoja. Najvjerojatnije zauzimamo pozornicu nedaleko od niži kraj evolucijske ljestvice. To proizlazi iz jednostavne i, kako nam se čini, neosporne logike.

Astronomi vjeruju da će energija našeg Sunca trajati najmanje 10 milijardi godina. Dodavanjem ovog broja starosti Zemlje, procijenjene na 5 milijardi godina, dobivamo ukupno vrijeme postojanja Zemlje – 15 milijardi godina. Prije rođenja života na Zemlji prošlo je 2,5 milijardi godina, a isto toliko godina prije pojave čovjeka, što je ukupno 1/3 od 15 milijardi godina "dodijeljenih" na udio Zemlje. Čovjek, čiji se tragovi neciviliziranog prethodnika mogu pratiti samo milijun godina unatrag, izašao je iz špilja i počeo se pridruživati ​​civilizaciji prije najviše 12.000 godina. Posljedično, za daljnji razvoj čovječanstva ostaje 10 milijardi godina.

Ako je "životni vijek" milijun drugih planeta poput Zemlje također 15 milijardi godina, njihov prosječne dobi- 7,5 milijardi godina, a prosječna starost civilizacija - 2,5 milijardi godina. No, otprilike polovica ovih “blizanaca” Zemlje, odnosno oko 500.000 planeta, još je starije.

Budući da smo blizu donje stepenice nerazvijene polovice, vjerojatno smo zastarjeli za oko 50 000 civilizacija, ali nas je nadmašilo 950 000 drugih. Oni čija je starost 10 milijardi godina (pomislite samo - milijuni stoljeća!) i koji su dosegli nezamislive visine u mentalni razvoj, bez sumnje, nas, zemljane, ne bi stavio više od vještih mrava koji žive u kolonijama i pokazuju sumnjivu inteligenciju.

Međutim, naši izračuni naseljenih svjetova mogu biti pogrešni. Moguće je da uvjeti na mnogim planetima sprječavaju nastanak života. Vjerojatno su neke civilizacije nailazile na prepreke u procesu evolucije i mogle su se normalno razvijati tek nakon dugog kašnjenja. Neke su zvijezde prerano planule kao nove, uzrokujući nepopravljivu štetu nastanjivim planetima koji kruže oko njih. I tko zna koliko je civilizacija stradalo u vatri atomskih ratova?

Ali čak ni stotine i tisuće takvih ograničenja neće uvelike smanjiti broj civilizacija koje su starije i, očito, pametnije od naše. Bez obzira na to kako se mi o tome osjećamo, Zemlja je vjerojatno na razini primitivne svemirske kulture. Postoje tisuće civilizacija koje su ispred nas za više godina nego što je potrebno svjetlu da prevlada udaljenost koja nas dijeli.

Zagonetka 2. Jesu li Zemlju posjetila vanzemaljska bića koja su nas promatrala s letećim tanjurima?

Većina znanstvenika odmah će se skeptično nasmiješiti kada čuju za leteće tanjure.

Prema autoritativnim stručnjacima, u većini slučajeva leteći tanjuri samo su plod mašte. To posebno vrijedi za takozvane kontaktne neidentificirane leteće objekte (NLO), koji se navodno lansiraju s Marsa, Venere ili drugih planeta i redovito slijeću u svoje baze. Neki od njih proglašeni su međuzvjezdanim svemirskim brodovima, što je dovelo do živahnih rasprava o egzotičnim iskustvima njihovih posada.

No, ne može se potpuno zanemariti mišljenja onih koji vjeruju da su se NLO-i, čak i ako nisu sletjeli na Zemlju, pojavili na našem nebu. Nakon Arnoldovog prvog izvješća 1947. godine, preko 20.000 slučajeva letećih tanjura zabilježili su posebni timovi za potragu - čudne formacije neobičnog oblika ili užareni objekti koji su jurili zrakom velikom brzinom. Brojni vjerodostojni stručnjaci - piloti, radari, pa čak i neki znanstvenici - tvrdili su da su takve pojave promatrali više puta.

Glavna stvar koju je cijela kampanja testiranja stvarnosti NLO-a pokazala je da više od 15 godina nije predstavljen niti jedan uvjerljiv dokaz njihovog postojanja. Poklonici NLO-a tvrde da neke fotografije fragmenata "eksplodiranih tanjura", čudan trag pepela iza sumnjivog predmeta i drugi posredni dokazi potvrđuju postojanje vanzemaljskih glasnika. No, niti jedan od tih "dokaza" nije prihvatljiv niti za autora knjige niti za znanstvenu zajednicu u cjelini.

Pristaše “letećih tanjura” dopuštaju si proizvoljno tumačenje jedne ili druge činjenice – i to uvijek u njihovu korist. Kad bi netko iznenada objavio da je Zemlja šuplja, među onima koji bi tražili dokaz bili bi i pristaše letećih tanjura. Odbacili bi tumačenje seizmičkih zapisa kao nestanak zvučni valovi u divovskoj šupljini na dubini od, recimo, 800 km. Pitali bi se zašto stotine iskusnih seizmologa nisu dobile takve rezultate, i bilo bi sasvim u pravu da ne prihvate ovu divlju teoriju temeljenu na klimavim dokazima male skupine fanatika koji brane svoj model šuplje Zemlje. Međutim, sami pristaše "letećih tanjura" očito nisu u stanju razumjeti zlobnost svoje pozicije, samouvjereno iznoseći lagane i pristrane argumente.

Ako jednog lijepog dana sleti leteći tanjur i cijeli svijet vidi vlastitim očima da je iz njega izašao astronaut s drugog planeta, tada će znanstvenici - i autor zajedno s njima - priznati svoju pogrešku.

Budući da će razvoj tehnologije orbitalnog letenja dovesti do letova na Mjesec i do pojave nastanjivih svemirskih stanica, naši će astronauti s vremenom moći odgovoriti na pitanje jesu li sami u svemiru. Pretjerano fanatični pobornici "letećih tanjura", koji danas zahtijevaju identifikaciju svemirskih gostiju u sumnjivim objektima, moraju biti strpljivi, ali za sada su njihovi zahtjevi potpuno neutemeljeni. Ako su vanzemaljci imali neki specifičan cilj, recimo, osvajanje Zemlje, onda imaju izuzetno Napredna tehnologija, uključujući i "leteće tanjure", davno bi to implementirali.

Drugi argument je da nas piloti namjerno radije promatraju izdaleka, jer se boje da će njihovo slijetanje izazvati paniku među stanovnicima Zemlje i, moguće, prijetnju svemirskog rata. Ovo je pokušaj da se objasni važna činjenica da nijedan od brodova tanjura nikada nije sletio na Zemlju i da njegova posada nije došla u izravan kontakt s nama, stanovnicima Zemlje.

Naravno, može se pretpostaviti da su Zemlju u prošlosti posjećivali vanzemaljci s drugih svjetova. Dovoljno je prisjetiti se da su u 10 milijardi godina mnoge civilizacije mogle doseći neobično visoku razinu razvoja svemirske tehnologije kako bi prihvatile mogućnost višestrukih posjeta Zemlji, razdvojenih razmacima od milijun godina. Ovakvi posjeti se ne čine nimalo fantastičnim sada, kada je čovjek i sam spreman posjetiti Mjesec i druge planete i već sanja o letovima do zvijezda.

Dakle, logika nam gotovo neumoljivo govori da tisuće civilizacija sada sudjeluju u istraživanju Galaksije i da se, možda, semafori koji reguliraju ovo nevjerojatno "kozmičko kretanje" kontroliraju iz jednog centra.

Misterij 3. Postoji li svemirska organizacija Ujedinjenih civilizacija?

Fantazija? Ali zašto, ako u Galaksiji postoji najmanje milijun naseljivih planeta? Ako nas je većina civilizacija nadmašila u svom razvoju i već odavno poslala međuzvjezdane brodove na sve strane, prije ili kasnije su se trebali susresti. Možda su se dogodili pravi "ratovi svjetova" i nastala su carstva, čiji su plijen bili pojedinačni planeti. I sva ostala mračna djela koja je čovjek počinio na Zemlji mogu se ponoviti u kozmičkim razmjerima.

Vjerojatno bi se razvio sustav svemirskog prava i formirala galaktička skupština, koja bi uključivala i predstavnike naprednih civilizacija i nedovoljno razvijene pridošlice. Na sjednicama se mogu donositi rezolucije koje imaju za cilj očuvanje mira i sužavanje jaza u razini razvoja civilizacija razdvojenih mnogim svjetlosnim godinama.

Organizacija ujedinjenih civilizacija započela bi prije milijune godina. A kada delegati našeg Sunčevog sustava stignu na "prepunu" skupštinu i začuđeno pogledaju oko sebe izvanzemaljske diplomate, Zemlja će biti jedna od posljednjih članica koja je upravo postigla galaktički status i izašla iz redova nerazvijenih planeta.

Najistaknutiji znanstvenici na Zemlji ne vide ništa neznanstveno u ovoj ideji, a Hoyle s punom ozbiljnošću govori o "međuzvjezdanom klubu" u koji će čovječanstvo jednog dana biti pozvano.

Kombiniranje napora različitih civilizacija za rješavanje općih galaktičkih problema i razvoj tehnologije (što je vjerojatno počelo i prije pojave prvog mikroorganizma na Zemlji) nesumnjivo bi dovelo do sustavne potrage za zaostalim civilizacijama koje još nisu nedostupne međuzvjezdanim letovima. Ako na otkrivenom planetu još nema inteligentnih bića, ili ako je njihova kultura još uvijek previše primitivna za rješavanje stvarnih kozmičkih problema, takav se planet ne može smatrati kandidatom za članove zajednice. Zemlja bi bila takav planet.

No, nema sigurnosti da civilizacije koje su visoko razvijene u području svemirske tehnologije, ali još nisu društveno zrele, ne bi pokušale osvojiti druge planete. Sasvim je moguće da neke od naših najstarijih i najtrajnijih legendi svoje postojanje duguju invaziji svemirskih izvanzemaljaca.

Primjerice, smrt legendarne Atlantide u oceanu bio je nemilosrdan čin koji su svemirski konkvistadori počinili nakon što su ga opljačkali (zlato, dijamanti, uran ili čak željezo – rijedak i stoga neprocjenjiv metal na njihovom planetu), skrivajući tragove svog zločin od budnih patrola "humane" skupine civilizacija .

Zagonetka 4. Je li meteorit Tunguska bio svemirski brod s posadom?

U lipnju 1908. na područje istočnog Sibira pao je divovski meteorit, čija se buka čula u radijusu od 300 km. Za razliku od meteorita Arizona i Chubb, nije formirao krater, međutim, snažan zračni val srušio je stabla u radijusu od 80 km, kao da je meteorit eksplodirao u zraku prije nego što je udario u površinu. No, nekoliko ekspedicija na područje udara, koje je organizirala Akademija znanosti SSSR-a, nije pronašlo velike fragmente divovskog meteorita koji je trebao pasti na Zemlju.

Iznesene su dvije teorije, od kojih svaka smatra da je predmet koji je eksplodirao umjetnim, odnosno brod s drugog svijeta.

Prema prvoj teoriji, radilo se o letjelici na fuzijski pogon koja je eksplodirala prilikom pokušaja sletanja. To bi objasnilo ogromnu snagu udarnog vala; ali je razina radioaktivnosti u području udara preniska, što nije u skladu s ovom teorijom. Energija u eksploziji nuklearnog motora svemirski brod, što odgovara najmanje tisuću hidrogenskih bombi, bilo bi dovoljno da se područje eksplozije pretvori u atomsku pustinju na stotine godina. Ali trenutno je ovo područje tajge prekriveno bujnom vegetacijom.

Druga pretpostavka svodi se na činjenicu da je brod stigao iz anti-svijeta. Tijekom proteklog desetljeća nuklearni fizičari su teoretski predvidjeli antičesticu za svaku poznatu elementarnu česticu, a mnoge od njih već su eksperimentalno dobivene. Negativno nabijeni elektron odgovara pozitivno nabijenom antielektronu ili pozitronu, proton antiprotonu, neutron antineutronu i tako dalje za više od trideset čestica.

Kada se bilo koja čestica susreće sa svojom antičesticom, one nestaju, poništavaju se i cijela se masa pretvara u zračenje uz oslobađanje energije, u tisuću puta veći nego u reakcijama fisije ili sinteze atomskih jezgri.

Antičestice su neobične samo u svijetu normalnih čestica, dok su u antisvijetu uloge obrnute. No, budući da su antičestice prvi put otkrivene kao dio kozmičkih zraka koje padaju iz međuzvjezdanog prostora, razumno je pitanje: zašto ne postoje cijele zvijezde, pa čak i galaksije koje se sastoje od antimaterije?

Sve dok su galaksije i "anti-galaksije" razdvojene golemim udaljenostima, mogu postojati, a da jedna drugu ne umru. Međutim, moguće je da zračenje galaksija u sudaru (na primjer, u zviježđu Labud) svoju ogromnu snagu duguje katastrofalnim procesima uništenja zvijezda i "antizvijezda".

Sada je lako vidjeti kakva se užasna drama mogla odigrati na površini Zemlje. Putujući dugi niz godina, možda cijeli život, prešavši udaljenost od jedne zvijezde do druge, nepoznati astronauti, uvjereni da je Zemlja naseljena, željno su se pripremali za slijetanje. Ali kada se uroni u guste slojeve zemljine atmosfere (na visini od oko 80 km) antimaterija njihova broda reagirala je s plinovima atmosfere - i putovanje zvijezde završilo je monstruoznim bljeskom.

Ova super-eksplozija nije raspršila atome u vjetar. One su uništile, a istovremeno se oslobodila energija, višestruko veća od energije termonuklearne eksplozije. Grob kozmonauta obilježen je samo potpuno srušenom šumom, a ni samih vanzemaljaca ni njihovog broda nema tragova.

Ova teorija savršeno objašnjava misterij Tunguskog meteorita i, ako je točna, nudi nam primjer jednog od rijetkih posjeta iz svemira.

Pa ipak, ovo je samo nagađanje; do sada nam nitko ne može dati odgovor na pitanje jesu li Zemlju posjetili gosti iz Kosmosa.

Misterij 5. Hoće li svemirski brod sa Zemlje postati misteriozni "leteći tanjur" za stanovnike drugog planeta?

Naš najbliži planetarni sustav je zvijezda Proxima Centauri, najmanje 7500 puta udaljenija od Plutona, na udaljenosti od 42 trilijuna km. (Naravno, Proxima Centauri možda uopće nema planete, a ako i ima, možda su nenaseljeni.) Teško je zamisliti goleme udaljenosti koje razdvajaju Sunce i obližnje zvijezde.

U sferi polumjera od 12 svjetlosnih godina (113 trilijuna km) golim okom vidljivo je 18 zvijezda, uključujući dvije poznate - Sirius i Procyon. Očito posjetiti bilo koju od ovih zvijezda međuplanetarni brodovi su beskorisni. Čak i ako raketa dostigne brzinu od 1600 km/s i preći će orbitu Plutona nakon 40 sati od trenutka lansiranja, da bi stigao do Proxima Centauri, trebat će mu 3000 godina. Stoga, puno brže međuzvjezdani brodovi. Ali čak i povećanje brzine za 10 puta smanjit će vrijeme putovanja na samo 300 godina. Da bi međuzvjezdani let bio moguć, brzina rakete mora se približiti brzini svjetlosti. Svemirski brod koji leti brzinom svjetlosti (300 000 km/s), do Plutona bi stiglo za samo pet sati, a do zvijezda njegovog najbližeg susjeda Proxima Centauri za 38.000 sati ili 4,3 godine. Rakete na kemijsko gorivo nisu prikladne, jer su za razvoj brzine jednake malom djeliću brzine svjetlosti potrebni spremnici za gorivo veličine asteroida. Rakete s nuklearnim i takozvanim elektrostatičkim ionskim motorima mogle bi razviti veliku, ali opet nedovoljnu brzinu.

Samo potpuno nove vrste motora pružit će nam prave međuzvjezdane brodove. Među njima će, možda, biti i fotonska raketa.

Baš kao što u elektrostatičkom raketnom motoru mlaz iona velike brzine služi kao izvor potiska, fotonski motor emitira snažan snop svjetlosnih kvanta koji daje jalove snage. Istina, neki raketni znanstvenici smatraju da su ovi projekti nerealni, jer bi bio potreban fotonski generator nevjerojatne veličine i snage.

Posljednjih godina dolazi do naglog razvoja laseri. Ovi uređaji stvaraju neobično snažne zrake zračenja (vidljive, ultraljubičaste ili infracrvene). Svaki dan slušamo i čitamo izvješća o novim podvizima lasera: oni u djeliću sekunde pale rupe u dijamantima, režu čelične ploče. Inženjeri ne sumnjaju da će s vremenom moći koncentrirati milijune vata snage u laserskoj zraki.

Svemirska letjelica opremljena laserskim fotonskim motorom sposobna je za brzine jednake 90% brzine svjetlosti. Tada će putovanje do Proxima Centauri trajati manje od pet, a do Siriusa (udaljenost 8,6 svjetlosnih godina) - oko devet godina. Kad bi se astronauti dobrovoljno javili da svoje živote provedu u svemirskoj letjelici, tada bi netko mogao posjetiti sve zvijezde unutar radijusa od 25 svjetlosnih godina u nadi da će pronaći još jedan planetarni sustav i jednog od milijuna Zemljinih "blizanaca" u kojima žive inteligentna bića.

Ali hoće li to pomoći?

Zagonetka 6. Kolika je vjerojatnost otkrivanja života u "najbližem" susjedstvu Sunca dostupnom fotonskoj raketi?

Iz gore rečenog proizlazi da je ta vjerojatnost praktički jednaka nuli. Ako je Struveova procjena točna i broj planeta sličnih Zemlji u našoj Galaksiji doista iznosi milijun, onda to znači da je od prosječno 200.000 zvijezda samo jedna imala sreću da bude vlasnik obitelji planeta. Nažalost, kao što proizlazi iz Hornerovih proračuna (Heidelberški opservatorij), postoji samo 10 zvijezda s planetarnim sustavima u sferi polumjera 160 svjetlosnih godina. Dakle, samo uz fantastičnu sreću "u blizini" od nas postoji zvijezda - možda čak i Proxima Centauri - s nastanjivim planetom.

Ako Struveovu procjenu povećamo za faktor 100, tada će naši kozmonauti morati ispitati 2000 zvijezda prije nego što pronađu jednu s nastanjivim planetom. Štoviše, njihovo će putovanje trajati najmanje 100 godina – dulje od njihova života. Dakle, zbog značajnog trajanja letova, čini se da je nemoguće uspješno se nositi sa zadatkom traženja bratskih svjetova. Očito, astronauti neće imati dovoljno života da svladaju ni desetinu puta do tako udaljenih zvijezda, a još više da ih posjete i vrate se na Zemlju.

Međutim, jedna okolnost otklanja ovu vremensku barijeru.

Misterij 7. Mogu li astronauti prijeći 1000 svjetlosnih godina u jednoj godini?

Kada bi svemirska letjelica mogla doseći, recimo, 99% brzine svjetlosti ili više, poznati paradoks o "dilataciji vremena" Einsteinove teorije relativnosti uklonio bi vremensku barijeru. Teoretski, za osobu koja se kreće zajedno s raketom takvom brzinom, vrijeme bi se doslovno usporilo.

Dok sat na Zemlji otkucava 1000 godina, posadi broda trebat će 10 godina ili manje, ovisno o tome koliko je blizu brzini svjetlosti. Stoga će, kada stignu na planet, postati stariji samo za nekoliko godina. Vraćajući se istom brzinom, stići će na Zemlju malo stari, ali neće pronaći svoju rodbinu i prijatelje, koji su odavno umrli.

Misterij 8. Hoće li osoba moći posjetiti druge svjetove na superluminalnim brodovima?

Iz teorije relativnosti slijedi da ako brzina nekog objekta teži brzini svjetlosti (za koju se pretpostavlja da je konstantna), njegova masa teži beskonačnosti, tako da je fizički nemoguće nastaviti ubrzavati objekt do veće brzine. .

Ali kada bi brzina svjetlosti prestala igrati ulogu odvraćanja naše letjelice, tada bi Sunčev sustav postao ribnjak, mliječna staza- jezero, međugalaktički prostor - more, a cijeli Svemir - ocean. Dovoljno velika brzina će smanjiti trajanje putovanja sa stoljeća na nekoliko mjeseci i godina.

Međutim, prevladavanje kozmičkih udaljenosti monstruozno je težak zadatak. Čak ni svjetlosna godina nije dovoljno velika jedinica kada se radi o udaljenim objektima. Sve zvijezde vidljive na noćnom nebu nalaze se unutar 100.000 svjetlosnih godina u našoj galaksiji. Ali već je najbliža galaksija u zviježđu Andromeda udaljena od nas 2 300 000 svjetlosnih godina, a drugi milijuni i milijuni galaksija udaljeni su milijarde svjetlosnih godina. Astronomima je neugodno koristiti ovu jedinicu, pa su predstavili novu - parsec.

Riječ "parsec" nastala je od početnih slogova dviju riječi - paralakse i sekunde. Paralaksa je količina kutnog pomaka slike zvijezde u odnosu na zvjezdanu pozadinu kada se gleda s dijametralno suprotne točke Zemljina orbita, udaljenost između kojih je 300 milijuna km. km. Ako je paralaksa (prividni pomak) 1 lučna sekunda, tada je udaljenost do promatranog objekta 1 parsek. Jedan parsek odgovara 3,26 svjetlosnih godina, odnosno 31 trilijunu km. Kao što vidite, parsek nije puno veći od svjetlosne godine, pa astronomi često koriste jedinice izvedene iz parseka - kiloparsek (1000 parseka) i megaparsek (1.000.000 parseka). Maglica Andromeda je od nas udaljena 700 kiloparseka, a skupina galaksija u zviježđu Coma Veronica 25 megaparseka (gotovo 90.000.000 svjetlosnih godina).

Uz pomoć radioteleskopa i 5-metarskog reflektora Palomar, granice promatranog svemira pomaknute su do 7,5 milijardi svjetlosnih godina, odnosno do 2300 megaparseka. Tako i megaparsek kao jedinica udaljenosti postaje neupotrebljiv, a neki astronomi idu korak dalje i određuju veličinu vidljivog dijela Svemira kao 2,3 gigaparsec(prefiks giga znači milijarda).

Brzina koja bi bila potrebna za let do najudaljenijih poznatih galaksija je fantastičan broj; udaljenost se dobiva množenjem 7,5 milijardi svjetlosnih godina s putanjom koju svjetlost prijeđe u godini (10 trilijuna km), i iznosi 75 10 21 km. Krećući se milijun puta brže od svjetlosti, letjelica bi do tako udaljenih objekata stigla tek nakon 750 godina.

Očito, čak i ukidanje svih relativističkih ograničenja takve letove u Velikom svemiru neće učiniti ugodnom šetnjom, pa će nam čak i superluminalni brodovi omogućiti istraživanje samo naše vlastite relativno male Galaksije i jedva objekata izvan nje.

To je donekle odgovor onima koji će, razmišljajući o bezbroj svjetova, možda naseljenih, pitati, poput Tellera: "Gdje si?" Samo domoroci naše Galaksije mogli bi nas posjetiti na superbrzim raketama, a i tada bi se morali jako potruditi da među svakih 200.000 zvijezda pronađu neku okruženu planetima. Iz ovoga logično slijedi da niti jedan planet, pa tako i Zemlju, neće biti prečesto posjećen u svih 10 milijardi godina postojanja života.

Možemo li zapravo doći do nepoznatih planeta izvan Sunčevog sustava? Kako je to uopće moguće?

Fantasti i snimatelji, naravno, bravo, odradili su dobar posao. Stvarno želim vjerovati u šarene priče u kojima čovjek osvaja 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 financiranih organizacija (Tau Zero Foundation, Project Icarus, Project Breakthrough Starshot), od kojih svaka ima za cilj stvoriti vozila za međuzvjezdane letove i približiti čovječanstvo osvajanju svemira. Njihovu nadu i vjeru u uspjeh jačaju pozitivne vijesti, na primjer, u orbiti zvijezde Proxima-Centaurus, planeta veličine Zemlje.

Stvaranje međuzvjezdane letjelice bit će jedna od tema razgovora na BBC Future World Summitu "Ideje koje mijenjaju svijet" u Sydneyu u studenom. Hoće li ljudi moći putovati u druge galaksije? I ako je tako, koje vrste letjelica će nam trebati za to?

kamo bismo otišli?

Gdje ne biste trebali letjeti? U Svemiru ima više zvijezda nego što ima zrna pijeska na Zemlji – oko 70 sextiliona (to je 22 nule nakon sedam) – a, prema znanstvenicima, milijarde njih imaju jedan do tri planeta u svojim orbitama u tzv. "Zlatna zona": nema previše hladnoće, a ni prevruće. Taman .

Od samog početka pa sve do sada, najbolji kandidat za prvi međuzvjezdani let bio je naš najbliži susjed, sustav trostrukih zvijezda Alpha Centauri. Nalazi se na udaljenosti od 4,37 svjetlosnih godina od Zemlje. Ove godine astronomi Europskog južnog opservatorija otkrili su planet veličine Zemlje koji kruži oko crvenog patuljka Proxima Centauri u ovom zviježđu. Planet, nazvan Proxima b, ima najmanje 1,3 puta veću masu od Zemljine i ima vrlo kratak period orbite oko svoje zvijezde, samo 11 zemaljskih dana. No, ipak je ova vijest bila iznimno uzbudljiva za astronome i lovce na egzoplanete, jer je temperaturni režim Proxima b pogodan za postojanje vode u tekućem obliku, a to je ozbiljan plus za moguću nastanjivost.

Ali postoje i nedostaci: ne znamo ima li Proxima b atmosferu, a s obzirom na njenu blizinu Proksimi Centauri (bliže od Merkura Suncu), vjerojatno će na nju utjecati emisije zvjezdane plazme i zračenje. I toliko je zatvoren plimnim silama da je uvijek okrenut prema zvijezdi s jedne strane. To, naravno, može potpuno promijeniti naše razumijevanje dana i noći.

A kako ćemo tamo doći?

Ovo je pitanje od 64 bilijuna dolara. Čak i na najveća brzina, koje nam moderne tehnologije omogućuju razvoj, mi smo 18 tisuća godina prije Proxima B. I vrlo je vjerojatno da ćemo se, kada dođemo do cilja, tamo sresti ... naše potomke u Zemljama koje su već kolonizirane nova planeta i uzeli svu slavu za sebe. Stoga su si duboki umovi i džepovi bez dna postavili ambiciozan zadatak: pronaći brži način za prijeći ogromne udaljenosti.

Breakthrough Starshot je svemirski projekt vrijedan 100 milijuna dolara koji financira ruski milijarder Yuri Milner. Proboj Starshot usredotočio se na izgradnju sićušnih bespilotnih sondi svjetlosnih jedara koje pokreće moćni zemaljski laser. Ideja je da se letjelica dovoljno male težine (jedva 1 gram) s laganim jedrom može redovito ubrzavati snažnim svjetlosnim snopom sa Zemlje do otprilike jedne petine brzine svjetlosti. Ovom brzinom, nanosonde će stići do Alpha Centauri za otprilike 20 godina.

Programeri projekta Breakthrough Starshot računaju na minijaturizaciju svih tehnologija, jer sićušna svemirska sonda mora nositi kameru, potisnike, napajanje, komunikacijsku i navigacijsku opremu. Sve kako bi po dolasku najavili: “Vidi, tu sam. I uopće se ne miče." Miller se nada da će to uspjeti i postaviti temelje za sljedeću, složeniju fazu međuzvjezdanog putovanja: ljudska putovanja.

Što je s warp pogonima?

Da, u seriji Zvjezdanih staza sve izgleda vrlo jednostavno: uključio je warp pogon i letio brže od brzine svjetlosti. Ali sve što trenutno znamo o zakonima fizike govori nam da je putovanje brže ili jednako brzini svjetlosti nemoguće. Ali znanstvenici ne odustaju: NASA, inspirirana još jednim uzbudljivim znanstveno-fantastičnim motorom, lansirala je NASA Evolutionary Xenon Thruster (skraćeno NEXT), ionski potisnik koji može ubrzati letjelicu do 145.000 km/h koristeći samo jedan dio pogonskog goriva za konvencionalnu raketu.

Ali čak i pri ovim brzinama nećemo moći odletjeti daleko od Sunčevog sustava u jednom ljudskom životu. Dok ne shvatimo kako raditi s prostor-vrijemeom, međuzvjezdano putovanje bit će vrlo, vrlo sporo. Možda je vrijeme da vrijeme koje će galaktički lutalice provesti na međuzvjezdanom brodu počnemo gledati kao na život, a ne kao na vožnju "svemirskim autobusom" od točke A do točke B.

Kako ćemo preživjeti međuzvjezdana putovanja?

Warp pogoni i ionski pogoni su, naravno, vrlo cool, ali ništa od ovoga neće biti od velike koristi ako naši međuzvjezdani lutalice umru od gladi, hladnoće, dehidracije ili nedostatka kisika prije nego što uopće napuste Sunčev sustav. Istraživačica Rachel Armstrong tvrdi da je vrijeme da razmislimo o stvaranju pravog ekosustava za međuzvjezdano čovječanstvo.

“Prelazimo s industrijskog pogleda na ekološki pogled na stvarnost”, kaže Armstrong.

Armstrong, profesor eksperimentalne arhitekture na Sveučilištu Newcastle u Velikoj Britaniji, o svjetovanju kaže: "Radi se o prostoru okoliša, a ne samo o dizajnu objekta." Danas je unutar letjelice ili stanice sve sterilno i izgleda kao industrijski pogon. Armstrong misli da bismo umjesto toga trebali razmišljati o utjecaju svemirskih letjelica na okoliš, biljkama koje možemo uzgajati na brodu, pa čak i vrstama tla koje možemo ponijeti sa sobom. U budućnosti će svemirski brodovi izgledati kao divovski biomi puni organskog života, a ne današnje hladne metalne kutije.

Zar ne možemo samo prespavati cijeli put?

Kriospavanje i hibernacija su, naravno, dobro rješenje za prilično neugodan problem: kako održati ljude na životu tijekom putovanja koje traje mnogo dulje od samog ljudskog života. Barem tako to rade u filmovima. A svijet je pun krio-optimista: Alcor Life Extension Foundation pohranjuje mnoga kriokonzervirana tijela i glave ljudi koji se nadaju da će naši potomci naučiti kako sigurno odmrznuti ljude i riješiti se bolesti koje su danas neizlječive, ali trenutno takve tehnologije ne postoji.

Filmovi poput Interstellar i knjige poput Seveneve Neila Stevensona došli su na 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 kokoši i jaja: netko se mora pobrinuti za ovo novorođeno čovječanstvo u nesvjesnoj dobi.

Pa je li sve stvarno?

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

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

Naš čitatelj Nikita Ageev pita: koji je glavni problem međuzvjezdanih letova? Odgovor, poput , zahtijevat će veliki članak, iako se na pitanje može odgovoriti jednim znakom: c .

Brzina svjetlosti u vakuumu, c, je oko 300 000 kilometara u sekundi i ne može se prekoračiti. Stoga je nemoguće doći do zvijezda za manje od nekoliko godina (svjetlosti je potrebno 4,243 godine da stigne do Proxima Centauri, pa letjelica ne može stići brže). Zbrojimo li vrijeme za ubrzanje i usporavanje s više ili manje prihvatljivim ubrzanjem za osobu, onda ćemo dobiti desetak godina do najbliže zvijezde.

Koji su uvjeti za letenje?

A ovo razdoblje već je samo po sebi značajna prepreka, čak i ako zanemarimo pitanje "kako ubrzati do brzine bliske brzini svjetlosti". Sada ne postoje svemirski brodovi koji bi posadi omogućili da tako dugo autonomno žive u svemiru - astronautima se stalno donose svježe zalihe sa Zemlje. Obično razgovor o problemima međuzvjezdanog putovanja počinje s temeljnijim pitanjima, ali ćemo početi s čisto primijenjenim problemima.

Čak ni pola stoljeća nakon Gagarinovog leta, inženjeri nisu mogli stvoriti perilicu rublja i prilično praktičan tuš za svemirske letjelice, a zahodi dizajnirani za bestežinsko stanje kvare se na ISS-u sa zavidnom redovitošću. Let do barem Marsa (22 svjetlosne minute umjesto 4 svjetlosne godine) već predstavlja netrivijalan zadatak za vodoinstalaterske dizajnere: pa će putovanje do zvijezda zahtijevati barem izum svemirskog WC-a s dvadesetogodišnjim jamstvom i isto pranje mašina.

Vodu za pranje, pranje i piće također ćete morati ili ponijeti sa sobom ili ponovno upotrijebiti. Kao i zrak, i hrana se također mora ili skladištiti ili uzgajati na brodu. Eksperimenti za stvaranje zatvorenog ekosustava na Zemlji već su provedeni, no njihovi su uvjeti još uvijek vrlo različiti od onih u svemiru, barem u prisutnosti gravitacije. Čovječanstvo zna pretvoriti sadržaj komornog lonca u čistu vodu za piće, ali u ovom slučaju potrebno je to moći učiniti bez gravitacije, s apsolutnom pouzdanošću i bez kamiona potrošnog materijala: odvoziti kamion filter uložaka u zvijezde su preskupe.

Pranje čarapa i zaštita od crijevnih infekcija mogu se činiti previše banalnim, "nefizičkim" ograničenjima na međuzvjezdanim letovima - međutim, svaki iskusni putnik potvrdit će da se "sitnice" poput neudobnih cipela ili uzrujanog želuca od nepoznate hrane na autonomnoj ekspediciji mogu preokrenuti. u opasnost po život.

Rješenje čak i elementarnih svakodnevnih problema zahtijeva istu ozbiljnu tehnološku bazu kao i razvoj temeljno novih svemirskih motora. Ako se na Zemlji istrošena brtva u WC školjki može kupiti u najbližoj trgovini za dvije rublje, tada je već na marsovskoj letjelici potrebno osigurati ili rezervu svi slični dijelovi, odnosno trodimenzionalni pisač za proizvodnju rezervnih dijelova od univerzalnih plastičnih sirovina.

U američkoj mornarici 2013. ozbiljno bavi se 3D printanjem nakon procjene vremena i troškova popravka vojne opreme tradicionalnim metodama na terenu. Vojska je smatrala da je lakše tiskati neku rijetku brtvu za sklop helikoptera koji je ukinut prije deset godina nego naručiti dio iz skladišta na drugom kopnu.

Jedan od najbližih Koroljevih suradnika, Boris Chertok, napisao je u svojim memoarima "Rakete i ljudi" da se u nekom trenutku sovjetski svemirski program suočio s nedostatkom utičnica. Pouzdani konektori za višežilne kabele morali su se razviti zasebno.

Osim rezervnih dijelova za opremu, hranu, vodu i zrak, astronautima će biti potrebna energija. Energiju će trebati motor i oprema na vozilu, pa će se problem snažnog i pouzdanog izvora morati rješavati zasebno. Solarne baterije nisu prikladne, makar samo zbog udaljenosti od zvijezda u letu, generatori radioizotopa (oni hrane Voyagere i New Horizons) ne daju snagu potrebnu za veliku letjelicu s posadom, a još uvijek nisu naučili kako napraviti punopravni nuklearni reaktori za svemir.

Sovjetski satelitski program na nuklearni pogon bio je poremećen međunarodnim skandalom nakon pada Kosmosa-954 u Kanadi, kao i nizom neuspjeha s manje dramatičnim posljedicama; sličan rad u SAD-u bio je prekinut još ranije. Sada Rosatom i Roskosmos namjeravaju stvoriti svemirsku nuklearnu elektranu, ali to su i dalje instalacije za kratke letove, a ne dugotrajno putovanje u drugi zvjezdani sustav.

Možda će se umjesto nuklearnog reaktora u budućim međuzvjezdanim brodovima koristiti tokamaci. O tome kako je teško barem točno odrediti parametre termonuklearne plazme, ovog ljeta na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju. Inače, projekt ITER na Zemlji uspješno napreduje: čak i oni koji su danas ušli u prvu godinu imaju sve šanse pridružiti se radu na prvom eksperimentalnom termonuklearnom reaktoru s pozitivnom energetskom bilance.

Što letjeti?

Obični raketni motori nisu prikladni za ubrzanje i usporavanje međuzvjezdane letjelice. Oni koji su upoznati s tečajem mehanike, koji se u prvom semestru predaje na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju, mogu samostalno izračunati koliko će goriva trebati raketi da dosegne najmanje sto tisuća kilometara u sekundi. Za one koji još nisu upoznati s jednadžbom Tsiolkovskyja, odmah ćemo objaviti rezultat - masa spremnika goriva znatno je veća od mase Sunčevog sustava.

Moguće je smanjiti dovod goriva povećanjem brzine pri kojoj motor izbacuje radnu tekućinu, plin, plazmu ili nešto drugo, sve do snopa elementarnih čestica. Trenutno se plazma i ionski potisnici aktivno koriste za letove automatskih međuplanetarnih stanica unutar Sunčevog sustava ili za korekciju orbite geostacionarnih satelita, ali imaju niz drugih nedostataka. Konkretno, svi takvi motori daju premali potisak, zasad ne mogu dati brodu ubrzanje od nekoliko metara u sekundi na kvadrat.

Prorektor MIPT-a Oleg Gorškov jedan je od priznatih stručnjaka u području plazma motora. Motori serije SPD proizvode se u Fakel Design Bureau, serijski su proizvodi za ispravljanje orbite komunikacijskih satelita.

Pedesetih godina prošlog stoljeća razvijao se projekt motora koji bi koristio impuls nuklearne eksplozije (Projekt Orion), ali je daleko od toga da postane gotovo rješenje za međuzvjezdane letove. Još manje razvijen je dizajn motora koji koristi magnetohidrodinamički učinak, odnosno ubrzava se zbog interakcije s međuzvjezdanom plazmom. Teoretski, letjelica bi mogla "usisati" plazmu i baciti je natrag uz stvaranje mlaznog potiska, ali postoji još jedan problem.

Kako preživjeti?

Međuzvjezdana plazma su prvenstveno protoni i jezgre helija, ako uzmemo u obzir teške čestice. Pri kretanju brzinama od nekoliko stotina tisuća kilometara u sekundi, sve te čestice dobivaju energiju u megaelektronvoltima ili čak desecima megaelektronvolta – u istoj količini kao i produkti nuklearnih reakcija. Gustoća međuzvjezdanog medija je oko sto tisuća iona po kubičnom metru, što znači da će u sekundi kvadratni metar brodske kože primiti oko 10 13 protona s energijama od nekoliko desetaka MeV.

Jedan elektron volt, eV,― to je energija koju elektron stječe kada leti s jedne elektrode na drugu s razlikom potencijala od jednog volta. Svjetlosni kvanti imaju takvu energiju, a ultraljubičasti kvanti s većom energijom već su sposobni oštetiti molekule DNK. Zračenje ili čestice s energijama u megaelektronvoltima prate nuklearne reakcije i, osim toga, i same su sposobne izazvati ih.

Takvo zračenje odgovara apsorbiranoj energiji (pod pretpostavkom da svu energiju apsorbira koža) od nekoliko desetaka džula. Štoviše, ta energija neće doći samo u obliku topline, već se može djelomično potrošiti na pokretanje nuklearnih reakcija u materijalu broda s stvaranjem kratkoživućih izotopa: drugim riječima, koža će postati radioaktivna.

Dio upadnih protona i jezgri helija može se magnetskim poljem skrenuti u stranu, složena ljuska od mnogih slojeva može se zaštititi od induciranog zračenja i sekundarnog zračenja, ali ti problemi također još nisu riješeni. Osim toga, temeljne poteškoće u obliku "koji će materijal biti najmanje uništen zračenjem" u fazi servisiranja broda u letu pretvorit će se u posebne probleme - "kako odvrnuti četiri vijka za 25 u odjeljku s pozadinom od pedesetak milisiverta na sat."

Podsjetimo, tijekom posljednjeg popravka teleskopa Hubble, astronauti isprva nisu uspjeli odvrnuti četiri vijka koji su pričvršćivali jednu od kamera. Nakon razgovora sa Zemljom, zamijenili su moment ključ s običnim ključem i primijenili grubu silu. Vijci su se počeli pomicati, kamera je uspješno zamijenjena. Da je zaglavljeni vijak bio otrgnut u isto vrijeme, druga ekspedicija bi koštala pola milijarde američkih dolara. Ili se to uopće ne bi dogodilo.

Postoje li zaobilazna rješenja?

U znanstvenoj fantastici (često više fantaziji nego znanosti), međuzvjezdano putovanje se ostvaruje kroz "podprostorne tunele". Formalno, Einsteinove jednadžbe, koje opisuju geometriju prostor-vremena ovisno o masi i energiji raspoređenoj u tom prostor-vremenu, dopuštaju nešto slično – samo su procijenjeni troškovi energije još depresivniji od procjena količine raketnog goriva za let za Proksimu Centauri. Ne samo da je potrebno puno energije, već i gustoća energije mora biti negativna.

Pitanje je li moguće stvoriti stabilnu, veliku i energetski moguću "crvotočinu" vezano je uz temeljna pitanja o strukturi Svemira u cjelini. Jedan od neriješenih fizičkih problema je nedostatak gravitacije u takozvanom Standardnom modelu – teoriji koja opisuje ponašanje elementarnih čestica i tri od četiri temeljne fizičke interakcije. Velika većina fizičara prilično je skeptična da u kvantnoj teoriji gravitacije postoji mjesto za međuzvjezdane "skokove kroz hiperprostor", ali, strogo govoreći, nitko ne zabranjuje pokušaje traženja rješenja za letove do zvijezda.

Suvremene tehnologije i otkrića podižu istraživanje svemira na sasvim drugu razinu, ali međuzvjezdano putovanje još uvijek je san. No, je li to tako nerealno i nedostižno? Što možemo učiniti sada i što možemo očekivati ​​u bliskoj budućnosti?

Uz pomoć teleskopa Kepler, astronomi su već otkrili 54 potencijalno nastanjiva egzoplaneta. Ovi daleki svjetovi su u zoni za stanovanje, tj. na određenoj udaljenosti od središnje zvijezde, što omogućuje održavanje tekuće vode na površini planeta.

No, odgovor na glavno pitanje, jesmo li sami u Svemiru, teško je dobiti – zbog ogromne udaljenosti koja dijeli Sunčev sustav i naše najbliže susjede.

Primjerice, "obećavajući" planet Gliese 581g udaljen je 20 svjetlosnih godina, što je za svemirske standarde dovoljno blizu, ali ipak predaleko za zemaljske instrumente.

Obilje egzoplaneta u radijusu od 100 ili manje svjetlosnih godina od Zemlje i ogroman znanstveni, pa čak i civilizacijski interes koji oni predstavljaju za čovječanstvo, tjeraju nas da iznova pogledamo dotad fantastičnu ideju o međuzvjezdanim letovima.

Riža. 1. Dolazak u naše Sunčev sustav zvijezde.

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

Napravite mjesta za dronove

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

Očito, s modernim raketnim motorima nećemo stići dalje od Sunčevog sustava: za transport 1 kg tereta, čak i do obližnje Proxima Centauri, potrebni su deseci tisuća tona goriva. Istodobno, s povećanjem mase broda, povećava se količina potrebnog goriva, a potrebno je dodatno gorivo za njegov transport. Začarani krug koji stane na kraj spremnicima s kemijskim gorivom – čini se da je izgradnja svemirske letjelice teške milijarde tona apsolutno nevjerojatan pothvat. Jednostavni izračuni pomoću formule Tsiolkovskyja pokazuju da bi za ubrzanje svemirskih letjelica s kemijskim gorivom do oko 10% brzine svjetlosti bilo potrebno više goriva nego što je dostupno u poznatom svemiru.

Reakcija fuzije proizvodi energiju po jedinici mase, u prosjeku milijun puta više od kemijskih procesa izgaranja. Zato je 1970-ih NASA skrenula pozornost na mogućnost korištenja termonuklearnih raketnih motora. Projekt bespilotnog svemirskog broda Daedalus uključivao je stvaranje motora u kojem bi se male kuglice termonuklearnog goriva unosile u komoru za izgaranje i palile elektronskim zrakama. Produkti termonuklearne reakcije izlaze iz mlaznice motora i daju brodu ubrzanje.

Riža. 2. Svemirski brod Daedalus u usporedbi s Empire State Buildingom.

Daedalus je na brod trebao ponijeti 50 tisuća tona gorivih peleta promjera 40 i 20 mm. Granule se sastoje od jezgre s deuterijem i tricijem i ljuske od helija-3. Potonji čini samo 10-15% mase peleta goriva, ali je zapravo gorivo. Helij-3 ima u izobilju na Mjesecu, a deuterij se široko koristi u nuklearnoj industriji.

Deuterijeva jezgra služi kao detonator za paljenje fuzijske reakcije i izaziva snažnu reakciju s oslobađanjem reaktivnog mlaza plazme, koji je kontroliran snažnim magnetskim poljem. Glavna komora za izgaranje molibdena Daedalus motora trebala je imati težinu veću od 218 tona, komora drugog stupnja - 25 tona. Magnetski supravodljivi svitci također odgovaraju ogromnom reaktoru: prvi je težak 124,7 tona, a drugi 43,6 tona Za usporedbu: suha masa shuttlea je manja od 100 tona.

Planirano je da let Daedala bude dvostupanjski: motor prve faze trebao je raditi više od 2 godine i sagorijevati 16 milijardi peleta goriva. Nakon odvajanja prvog stupnja, motor drugog stupnja radio je gotovo dvije godine. Dakle, u 3,81 godinu neprekidnog ubrzanja, Daedalus bi postigao maksimalnu brzinu od 12,2% brzine svjetlosti.

Udaljenost do Barnardove zvijezde (5,96 svjetlosnih godina) takav će brod preći za 50 godina i moći će, leteći kroz daleki zvjezdani sustav, prenijeti rezultate svojih promatranja radiom na Zemlju. Dakle, cijela misija će trajati oko 56 godina.

Riža. 3. Tor Stanford - kolosalna struktura s cijelim gradovima unutar ruba.

Unatoč velikim poteškoćama u osiguravanju pouzdanosti brojnih Daedalusovih sustava i njegovoj velikoj cijeni, ovaj se projekt provodi na suvremenoj razini tehnologije. Štoviše, 2009. godine tim entuzijasta oživio je rad na projektu termonuklearnog broda. Trenutno projekt Icarus uključuje 20 znanstvenih tema o teoretskom razvoju sustava i materijala za međuzvjezdanu letjelicu.

Tako su već danas mogući međuzvjezdani letovi bez posade udaljeni do 10 svjetlosnih godina, za koje će biti potrebno oko 100 godina leta plus vrijeme da se radio signal otputuje natrag na Zemlju. Zvjezdani sustavi 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 vidite, u blizini Zemlje ima dovoljno objekata za proučavanje uz pomoć bespilotnih misija. Ali što ako roboti pronađu nešto stvarno neobično i jedinstveno, poput složene biosfere? Hoće li ekspedicija u kojoj sudjeluju ljudi moći ići na udaljene planete?

Let života

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. Astronauti će se morati pripremiti za let s ljudskom posadom iz škole, jer čak i ako se lansiranje sa Zemlje održi na njihov 20. rođendan, brod će doći do cilja leta do 70. ili čak 100. godišnjice (s obzirom na potrebu za kočenjem, što je nije potrebno u letu bez posade) . Odabir posade u mladoj dobi prepun je psihičke nespojivosti i međuljudskih sukoba, a dob od 100 godina ne daje nadu za plodan rad na površini planeta i za povratak kući.

Međutim, ima li smisla vraćati se? Brojne NASA-ine studije dovode do razočaravajućeg zaključka: dug boravak u nultom stanju gravitacije nepovratno će uništiti zdravlje astronauta. Dakle, to pokazuje rad profesora biologije Roberta Fittsa s astronautima ISS-a

da će čak i unatoč intenzivnoj tjelesnoj vježbi na brodu, nakon trogodišnje misije na Mars, veliki mišići, poput listova, postati 50% slabiji. Slično, mineralna gustoća kostiju također se smanjuje. Kao rezultat toga, sposobnost rada i preživljavanja u ekstremnim situacijama značajno se smanjuje, a razdoblje prilagodbe normalnoj gravitaciji bit će najmanje godinu dana.

Desetljećima letenje bez gravitacije dovest će u pitanje sam život astronauta. Možda će se ljudsko tijelo moći oporaviti, na primjer, u procesu kočenja s postupno rastućom gravitacijom. Međutim, rizik od smrti je još uvijek previsok i zahtijeva radikalno rješenje.

Problem zračenja ostaje složen. Čak i blizu Zemlje (na ISS-u), astronauti ne provode više od šest mjeseci zbog opasnosti od izlaganja radijaciji. Međuplanetarni brod morat će biti opremljen teškom zaštitom, ali ostaje pitanje učinka zračenja na ljudsko tijelo. Konkretno, o riziku od onkoloških bolesti, čiji se razvoj u bestežinskom stanju praktički ne proučava. Ranije ove godine znanstvenik Krasimir Ivanov iz Njemačkog svemirskog centra u Kölnu objavio je rezultate zanimljive studije ponašanja stanica melanoma (najopasnijeg oblika raka kože) u nultoj gravitaciji. U usporedbi sa stanicama raka uzgojenim pod normalnom gravitacijom, manje je vjerojatno da će stanice koje su provele 6 i 24 sata u bestežinskom stanju metastazirati. Izgleda da je dobre vijesti, Ali samo na prvi pogled. Činjenica je da takav "svemirski" rak može ležati uspavan desetljećima, a neočekivano se proširiti u velikim razmjerima ako je imunološki sustav poremećen. Osim toga, studija jasno daje do znanja da još uvijek malo znamo o reakciji ljudskog tijela na dugi boravak u svemiru. Danas astronauti, zdravi jaki ljudi, tamo provode premalo vremena da bi svoje iskustvo prenijeli na dugi međuzvjezdani let.

Riža. 4. Projekt Biosphere-2 započeo je s prekrasnim, pažljivo odabranim i zdravim ekosustavom ...

Nažalost, nije tako lako riješiti problem bestežinskog stanja na međuzvjezdanoj letjelici. Dostupna nam mogućnost stvaranja umjetne gravitacije rotacijom useljivog modula ima niz poteškoća. Da bi se stvorila Zemljina gravitacija, čak i kotač promjera 200 m morat će se rotirati brzinom od 3 okretaja u minuti. Takvom brzom rotacijom Cariolisova sila stvarat će opterećenja koja su za ljudski vestibularni aparat potpuno nepodnošljiva, uzrokujući mučninu i akutne napade morske bolesti. Jedino rješenje za ovaj problem je Stanford Tor, koji su razvili znanstvenici sa Sveučilišta Stanford 1975. godine. Ovo je ogroman prsten promjera 1,8 km, u kojem bi moglo živjeti 10 tisuća kozmonauta. Zbog svoje veličine pruža gravitaciju od 0,9–1,0 g i prilično ugodan život za ljude. Međutim, čak i pri brzinama nižim od jednog okretaja u minuti, ljudi će i dalje osjećati blagu, ali osjetnu nelagodu. Štoviše, ako se izgradi takav gigantski životni odjeljak, čak i mali pomaci u raspodjeli težine torusa utjecat će na brzinu rotacije i uzrokovati vibracije cijele strukture.

Riža. 5. ...i završio je ekološkom katastrofom.

U svakom slučaju, brod za 10 tisuća ljudi je sumnjiv pothvat.

Da biste stvorili pouzdan ekosustav za tako veliki broj ljudi, potreban vam je ogroman broj biljaka, 60 tisuća kokoši, 30 tisuća zečeva i stado goveda. Samo to može osigurati dijetu na razini od 2400 kalorija dnevno. Međutim, svi eksperimenti za stvaranje takvih zatvorenih ekosustava uvijek završavaju neuspjehom. Tako je tijekom najvećeg eksperimenta "Biosphere-2" tvrtke Space Biosphere Ventures izgrađena mreža hermetičkih zgrada ukupne površine 1,5 hektara s 3 tisuće vrsta biljaka i životinja. Cijeli ekosustav trebao je postati samoodrživi mali "planet" u kojem je živjelo 8 ljudi.

Eksperiment je trajao 2 godine, ali nakon nekoliko tjedana počeli su ozbiljni problemi: mikroorganizmi i kukci počeli su se nekontrolirano razmnožavati, trošeći kisik i biljke u prevelikim količinama, 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 s 21% na 15%, a znanstvenici su morali prekršiti uvjete eksperimenta i opskrbiti kisikom i hranom osam "kozmonauta".

Stoga se čini da je stvaranje složenih ekosustava pogrešan i opasan način da se posadi međuzvjezdane letjelice opskrbi kisikom i hranom. Za rješavanje ovog problema bit će potrebni posebno projektirani organizmi s promijenjenim genima koji se mogu hraniti svjetlošću, otpadom i jednostavnim tvarima. Primjerice, velika moderna postrojenja za proizvodnju prehrambenih algi klorele 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 desetaka ljudi. Genetski modificirana klorela ne samo da može zadovoljiti potrebe posade za hranjivim tvarima, već i reciklirati otpad, uključujući ugljični dioksid. Danas je proces genetskog inženjeringa mikroalgi postao uobičajen, a razvijeni su brojni dizajni za pročišćavanje otpadnih voda, proizvodnju biogoriva i još mnogo toga.

Zaleđeni 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 u 100-godišnjem letu ostarjeti u snu za samo 10 godina. To olakšava rješavanje problema prehrane, opskrbe kisikom, psihičkih poremećaja, uništavanja tijela kao posljedica bestežinskog stanja. Osim toga, lakše je zaštititi odjeljak s visećim komorama za animaciju od mikrometeorita i zračenja nego veliku nastanjivu zonu.

Nažalost, usporavanje procesa ljudskog života iznimno je težak zadatak. Ali u prirodi postoje organizmi koji mogu hibernirati i produžiti svoj životni vijek stotinama puta. Na primjer, mali gušter nazvan sibirski daždevnjak može hibernirati u teškim vremenima i ostati živ desetljećima, čak i kada je zamrznut u blok leda s temperaturom od minus 35–40 ° C. Postoje slučajevi kada su daždevnjaci hibernirali oko 100 godina i, kao da se ništa nije dogodilo, odmrznuli su se i pobjegli od iznenađenih istraživača. Istodobno, uobičajeni "kontinuirani" životni vijek guštera ne prelazi 13 godina. Nevjerojatna sposobnost daždevnjaka objašnjava se činjenicom da njegova jetra sintetizira veliku količinu glicerola, gotovo 40% tjelesne težine, koji štiti stanice od niskih temperatura.

Riža. 6. Bioreaktor za uzgoj genetski modificiranih mikroalgi i drugih mikroorganizama može riješiti problem prehrane i recikliranja otpada.

Glavna prepreka za uranjanje osobe u kriostazu je voda, koja čini 70% našeg tijela.

Kada se smrzne, pretvara se u kristale leda, povećavajući volumen za 10%, zbog čega se stanična membrana lomi. Osim toga, kako se smrzava, tvari otopljene unutar stanice migriraju u preostalu vodu, remeteći procese unutarstanične izmjene iona, kao i organizaciju proteini i drugi međustanične strukture. Općenito, uništavanje stanica tijekom smrzavanja onemogućuje povratak osobe u život.

Međutim, postoji obećavajući način za rješavanje ovog problema - klatratni hidrati. Otkriveni su davne 1810. godine, kada je britanski znanstvenik Sir Humphry Davy ubrizgao klor pod visokim pritiskom u vodu i svjedočio formiranju čvrstih struktura. To su bili klatratni hidrati - jedan od oblika vodenog leda, u koji je uključen strani plin. Za razliku od kristala leda, klatratne rešetke su manje tvrde, nemaju oštre rubove, ali imaju šupljine u kojima se unutarstanične tvari mogu "skriti". Tehnologija klatratne suspendirane animacije bila bi jednostavna: inertni plin, poput ksenona ili argona, temperatura malo ispod nule, a stanični metabolizam počinje se postupno usporavati sve dok osoba ne padne u kriostazu. Nažalost, za stvaranje klatratnih hidrata potreban je visoki tlak (oko 8 atmosfera) i vrlo visoka koncentracija plina otopljenog u vodi. Kako stvoriti takve uvjete u živom organizmu, još uvijek se ne zna, iako u tom području ima nekih uspjeha. Dakle, klatrati su u stanju zaštititi tkivo srčanog mišića od uništenja mitohondrija čak i na kriogenim temperaturama (ispod 100 stupnjeva Celzija), kao i spriječiti oštećenje staničnih membrana. O eksperimentima s klatratnom anabiozom kod ljudi još se ne raspravlja, budući da je komercijalna potražnja za tehnologijom kriostaze mala, a istraživanja na ovu temu provode uglavnom male tvrtke koje nude usluge zamrzavanja tijela mrtvih.

Let na vodiku

Godine 1960. fizičar Robert Bassard predložio je originalni koncept ramjet fuzijskog motora koji rješava mnoge probleme međuzvjezdanog putovanja. Suština je korištenje vodika i međuzvjezdane prašine prisutne u svemiru. Svemirska letjelica s takvim motorom najprije ubrzava na vlastito gorivo, a zatim pokreće golemi lijevak magnetskog polja, promjera tisuća kilometara, koji hvata vodik iz svemir. Ovaj vodik se koristi kao nepresušni izvor gorivo za termonuklearni raketni motor.

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

Nažalost, postoji niz ozbiljnih problema na putu stvaranja broda s Bussardovim motorom koji se ne mogu riješiti na današnjoj razini tehnologije. Prije svega, potrebno je stvoriti divovsku i pouzdanu zamku vodika koja stvara magnetska polja gigantske snage. Istodobno bi trebao osigurati minimalne gubitke i učinkovit transport vodika do termonuklearnog reaktora. Sam proces termonuklearne reakcije transformacije četiri atoma vodika u atom helija, koji je predložio Bassard, postavlja mnoga pitanja. Činjenica je da je ovu najjednostavniju reakciju teško provesti u protočnom reaktoru, jer se odvija presporo i, u principu, moguća je samo unutar zvijezda.

Međutim, napredak u proučavanju termonuklearne fuzije omogućuje nam da se nadamo da se problem može riješiti, na primjer, korištenjem "egzotičnih" izotopa i antimaterije kao katalizatora reakcije.

Riža. 7. Sibirski daždevnjak može ići u suspendiranu animaciju desetljećima.

Dosadašnja istraživanja o Bussardovom motoru leže isključivo u teoretskoj ravnini. Potrebni su izračuni temeljeni na stvarnim tehnologijama. Prije svega, potrebno je razviti motor sposoban generirati dovoljno energije za pogon magnetske zamke i održavanje termonuklearne reakcije, proizvodnju antimaterije i prevladavanje otpora međuzvjezdanog medija, što će usporiti golemo elektromagnetno "jedro".

Antimaterija u pomoć

Možda zvuči čudno, ali danas je čovječanstvo bliže stvaranju antimaterijskog motora nego intuitivnom i na prvi pogled jednostavnom Bussardovom ramjet motoru.

Fuzijski reaktor deuterij-tricij može generirati 6 x 10 11 J po gramu vodika - impresivno, pogotovo kada se uzme u obzir da je 10 milijuna puta učinkovitiji od kemijskih raketa. Reakcija materije i antimaterije proizvodi oko dva reda veličine više energije. Kada pričamo o anihilaciji, izračuni znanstvenika Marka Millisa i plod njegovog 27 godina rada ne izgledaju tako depresivno: Millis je izračunao troškove energije za lansiranje svemirske letjelice u Alpha Centauri i otkrio da bi iznosili 10 18 J, t.j. gotovo godišnja potrošnja električne energije cijelog čovječanstva.

Ali to je samo jedan kilogram antimaterije.

Riža. 8. Sonda koju je razvio Hbar Technologies imat će tanko jedro od ugljičnih vlakana obloženo uranom 238. Udarajući se u jedro, antivodik će se uništiti i stvoriti mlazni potisak.

Kao rezultat anihilacije vodika i antivodika nastaje snažan fotonski tok čija brzina ispuha doseže maksimum za raketni motor, t.j. brzina svjetlosti. Ovo je idealan pokazatelj koji vam omogućuje postizanje vrlo velikih brzina blizu svjetlosti svemirske letjelice s fotonskim motorom. Nažalost, vrlo je teško koristiti antimateriju kao raketno gorivo, budući da se tijekom anihilacije javljaju bljeskovi najjačeg gama zračenja koje će ubiti astronaute. Također, još ne postoje tehnologije za skladištenje velike količine antimaterije, a sama činjenica nakupljanja tona antimaterije, čak i u svemiru daleko od Zemlje, predstavlja ozbiljnu prijetnju, budući da je uništenje čak i jednog kilograma antimaterije jednako do nuklearne eksplozije kapaciteta 43 megatone (eksplozija takve snage može pretvoriti trećinu teritorija SAD-a). Cijena antimaterije još je jedan čimbenik koji komplicira međuzvjezdani let na fotonski pogon. Suvremene tehnologije za proizvodnju antimaterije omogućuju proizvodnju jednog grama antivodika po cijeni od nekoliko desetaka bilijuna dolara.

Međutim, veliki istraživački projekti antimaterije daju plodove. Trenutno su stvorena posebna skladišta za pozitrone, “magnetske boce”, koje su spremnici hlađeni tekućim helijem sa stijenkama napravljenim od magnetskih polja. U lipnju ove godine znanstvenici CERN-a uspjeli su sačuvati atome antivodika 2000 sekundi. Na Sveučilištu u Kaliforniji (SAD) gradi se najveće svjetsko skladište antimaterije koje će moći akumulirati više od trilijuna pozitrona. Jedan od ciljeva znanstvenika sa Sveučilišta u Kaliforniji je stvoriti prijenosne spremnike za antimateriju koji se mogu koristiti u znanstvene svrhe daleko od velikih akceleratora. Ovaj projekt podupire Pentagon, koji je zainteresiran za vojnu primjenu antimaterije, pa je malo vjerojatno da će najveći niz magnetskih boca na svijetu biti nedovoljno financiran.

Moderni akceleratori moći će proizvesti jedan gram antivodika za nekoliko stotina godina. Ovo je jako dugo, pa je jedini izlaz razviti novu tehnologiju za proizvodnju antimaterije ili kombinirati napore svih zemalja našeg planeta. Ali čak iu ovom slučaju, moderne tehnologije nema se što sanjati o proizvodnji desetaka tona antimaterije za međuzvjezdani let s ljudskom posadom.

Međutim, nije sve tako tužno. NASA-ini stručnjaci razvili su nekoliko dizajna za 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 oko 5 milijardi dolara po gramu.

Američka tvrtka Hbar Technologies uz potporu NASA-e razvija koncept sondi bez posade koje pokreće antivodikov motor. Prvi cilj ovog projekta je stvoriti bespilotnu letjelicu koja bi mogla doletjeti do Kuiperovog pojasa na rubu Sunčevog sustava za manje od 10 godina. Danas je nemoguće letjeti do tako udaljenih točaka za 5-7 godina, a posebno će NASA-ina sonda New Horizons proletjeti kroz Kuiperov pojas 15 godina nakon lansiranja.

Sonda koja prelazi udaljenost od 250 AJ za 10 godina bit će vrlo mala, nosivosti od samo 10 mg, ali će trebati i malo antivodika - 30 mg. Tevatron će ovu količinu proizvesti za nekoliko desetljeća, a znanstvenici bi mogli testirati koncept novog motora tijekom prave svemirske misije.

Preliminarni izračuni također pokazuju da se mala sonda može poslati na sličan način u Alpha Centauri. Na jednom gramu antivodika doletjet će do udaljene zvijezde za 40 godina.

Može se činiti da je sve navedeno fikcija i da nema nikakve veze s bliskom budućnošću. Srećom, to nije slučaj. Dok je pozornost javnosti prikovana za globalne krize, neuspjehe pop zvijezda i druga aktualna događanja, epohalne inicijative ostaju u sjeni. Svemirska agencija NASA pokrenula je grandiozni projekt 100 Year Starship, koji uključuje postupno i višegodišnje stvaranje znanstvenog i tehnološkog temelja za međuplanetarne i međuzvjezdane letove. Ovaj program jedinstven je u povijesti čovječanstva i trebao bi privući znanstvenike, inženjere i entuzijaste drugih profesija iz cijelog svijeta. Od 30. rujna do 2. listopada 2011. u Orlandu na Floridi održat će se simpozij na kojem će se raspravljati o raznim tehnologijama letova u svemir. Na temelju rezultata takvih događaja, NASA-ini će stručnjaci razviti poslovni plan za pomoć određenim industrijama i tvrtkama koje razvijaju tehnologije koje još nisu dostupne, ali potrebne za budući međuzvjezdani let. Ako NASA-in ambiciozni program bude uspješan, u roku od 100 godina čovječanstvo će moći izgraditi međuzvjezdanu letjelicu, a mi ćemo se kretati Sunčevim sustavom s istom lakoćom kao što danas letimo s kopna na kopno.