Oboznámili sme sa s možnými fyzickými rozdielmi medzi nami a našimi vesmírnymi bratmi. Teraz poďme k tomu, čo môže byť pre nás dôležitejšie – k intelektuálnym rozdielom. Tento problém možno formulovať nasledovne.

Hádanka 1. Predbehli nás vo svojom vývoji iné civilizácie alebo za nami zaostali?

Predpokladajme, že v našej Galaxii je aspoň milión „dvojičiek“ Zeme, na ktorých existuje inteligentný život. Vznikli v rôznych obdobiach - milióny rokov skôr alebo neskôr ako my - a preto sú v rôznych štádiách vývoja. Časy dinosaurov, pravekého človeka, ranej Rímskej ríše – všetky tieto epochy dejín Zeme sú dnes možno „skopírované“ a zároveň na viacerých planétach. Je možné, že my na Zemi teraz zažívame éru, ktorú iné svety prekonali pred tisíckami či dokonca miliónmi rokov.

Koľko civilizácií nás prekonalo vo svojom vývoji? A koľko? To, čo o tom hovorí Pozin, nie je v žiadnom prípade upokojujúce pre našu hrdosť. Zem nemožno zaradiť do počtu civilizácií vysokého alebo dokonca priemerného stupňa rozvoja. S najväčšou pravdepodobnosťou zaberáme pódium nie príliš ďaleko od neho nižšie koniec evolučnej stupnice. Vyplýva to z jednoduchej a, ako sa nám zdá, nespochybniteľnej logiky.

Astronómovia veria, že energia nášho Slnka vydrží najmenej 10 miliárd rokov. Pripočítaním tohto čísla k veku Zeme, odhadovanému na 5 miliárd rokov, dostaneme celkovú dobu existencie Zeme – 15 miliárd rokov. Pred vznikom života na Zemi uplynulo 2,5 miliardy rokov a rovnaký počet pred objavením sa človeka, čo je celkovo 1/3 z 15 miliárd rokov „pridelených“ podielu Zeme. Človek, ktorého stopy po necivilizovanom predchodcovi možno vystopovať len milión rokov dozadu, sa vynoril z jaskýň a začal sa pripájať k civilizácii maximálne pred 12 000 rokmi. V dôsledku toho zostáva 10 miliárd rokov na ďalší rozvoj ľudstva.

Ak je "životnosť" milióna iných planét, ako je Zem, tiež 15 miliárd rokov, ich priemerný vek- 7,5 miliardy rokov a priemerný vek civilizácií - 2,5 miliardy rokov. Ale asi polovica týchto „dvojičiek“ Zeme, teda asi 500 000 planét, je ešte staršia.

Keďže sme blízko najnižšej priečky zaostalej polovice, pravdepodobne nás zastaralo asi 50 000 civilizácií, ale prekonalo nás 950 000 iných. Tí, ktorých vek je 10 miliárd rokov (len si pomyslite - milióny storočí!) A ktorí dosiahli nepredstaviteľné výšky v r. duševný vývoj, nepochybne by nás, pozemšťanov, nepostavilo o nič vyššie, než sú kvalifikované mravce žijúce v kolóniách a prejavujúce pochybnú inteligenciu.

Naše výpočty obývaných svetov sa však môžu mýliť. Je možné, že podmienky na mnohých planétach bránia vzniku života. Je pravdepodobné, že niektoré civilizácie sa v procese evolúcie stretli s prekážkami a mohli sa normálne rozvíjať až po dlhom oneskorení. Niektoré hviezdy predčasne vzplanuli ako nové, čím spôsobili nenapraviteľné škody na obývateľných planétach, ktoré okolo nich obiehajú. A ktovie, koľko civilizácií zahynulo v ohni atómových vojen?

Ale ani stovky a tisíce takýchto obmedzení výrazne neznížia počet civilizácií, ktoré sú staršie a zjavne inteligentnejšie ako tá naša. Bez ohľadu na to, ako to cítime, Zem je pravdepodobne na úrovni primitívnej vesmírnej kultúry. Existuje mnoho tisíc civilizácií, ktoré sú pred nami o viac rokov, ako je potrebné, aby svetlo prekonalo vzdialenosť, ktorá nás delí.

Hádanka 2. Navštívili Zem mimozemské bytosti, ktoré nás sledovali s lietajúcimi taniermi?

Väčšina vedcov sa okamžite skepticky usmeje, keď počujú o lietajúcich tanieroch.

Podľa autoritatívnych odborníkov sú lietajúce taniere vo väčšine prípadov len výplodom fantázie. Platí to najmä pre takzvané kontaktné neidentifikované lietajúce objekty (UFO), ktoré údajne štartujú z Marsu, Venuše či iných planét a pravidelne pristávajú na svojich základniach. Niektoré z nich boli vyhlásené za medzihviezdne vesmírne lode, čo viedlo k živým diskusiám o exotických zážitkoch ich posádok.

Ale nemožno úplne ignorovať názory tých, ktorí veria, že UFO, aj keď nepristálo na Zemi, sa objavilo na našej oblohe. Po prvej Arnoldovej správe v roku 1947 zaznamenali špeciálne pátracie tímy viac ako 20 000 prípadov lietajúcich tanierov – zvláštnych útvarov nezvyčajného tvaru alebo do biela rozpálených predmetov rútiacich sa vzduchom veľkou rýchlosťou. Množstvo dôveryhodných odborníkov – pilotov, radarových operátorov a dokonca aj niektorých vedcov – tvrdilo, že takéto javy pozorovali viackrát.

To hlavné, čo celá kampaň na testovanie reality UFO ukázala, je, že za viac ako 15 rokov nebol predložený jediný presvedčivý dôkaz o ich existencii. Oddaní UFO tvrdia, že niektoré fotografie úlomkov „vybuchnutých tanierov“, podivná popolová stopa za podozrivým predmetom a ďalšie nepriame dôkazy potvrdzujú existenciu mimozemských poslov. Ale žiadny z týchto „dôkazov“ nie je prijateľný ani pre autora knihy, ani pre vedeckú komunitu ako celok.

Vyznávači „lietajúcich tanierov“ si dovoľujú svojvoľný výklad jednej či druhej skutočnosti – a vždy vo svoj prospech. Ak by niekto zrazu vyhlásil, že Zem je dutá, medzi tých, ktorí by požadovali dôkaz, by patrili zástancovia lietajúcich tanierov. Zamietli by interpretáciu seizmických záznamov ako zmiznutie zvukové vlny v obrovskej dutine v hĺbke povedzme 800 km. Pýtali by sa, prečo stovky skúsených seizmológov nedosiahli takéto výsledky, a mali by celkom pravdu, keby neprijali túto divokú teóriu založenú na neistých dôkazoch, ktoré poskytla malá skupina fanatikov, ktorí obhajujú svoj model dutej Zeme. Samotní priaznivci „lietajúcich tanierov“ však zjavne nedokážu pochopiť zhubnosť svojej pozície a sebavedome predkladajú ľahké a neobjektívne argumenty.

Ak jedného dňa pristane lietajúci tanier a celý svet na vlastné oči uvidí, že z neho vyšiel astronaut z inej planéty, vedci – a autor spolu s nimi – uznajú chybu.

Keďže vývoj technológie orbitálnych letov povedie k letom na Mesiac a k vzniku obývateľných vesmírnych staníc, naši astronauti budú časom vedieť odpovedať na otázku, či sú vo vesmíre sami. Príliš fanatickí zástancovia „lietajúcich tanierov“, požadujúci dnes identifikáciu vesmírnych hostí v podozrivých predmetoch, musia byť trpezliví, no zatiaľ sú ich požiadavky úplne neopodstatnené. Ak by mimozemšťania mali nejaký konkrétny cieľ, povedzme dobytie Zeme, potom majú extrémne pokročilá technológia, vrátane „lietajúcich tanierov“, by to už dávno zrealizovali.

Ďalším argumentom je, že piloti nás zámerne radšej pozorujú z diaľky, pretože sa obávajú, že ich pristátie spôsobí paniku medzi obyvateľmi Zeme a možno aj hrozbu vesmírnej vojny. Ide o pokus vysvetliť dôležitý fakt, že žiadna z tanierových lodí nikdy nepristála na Zemi a jej posádka neprišla do priameho kontaktu s nami, obyvateľmi Zeme.

Samozrejme, dá sa predpokladať, že mimozemšťania z iných svetov navštívili Zem už v minulosti. Stačí pripomenúť, že za 10 miliárd rokov mohli mnohé civilizácie dosiahnuť nezvyčajne vysoký stupeň rozvoja vesmírnych technológií, aby akceptovali možnosť viacnásobných návštev Zeme, oddelených intervalmi milión rokov. Takéto návštevy nevyzerajú vôbec fantasticky teraz, keď je sám človek pripravený navštíviť Mesiac a iné planéty a už sníva o letoch ku hviezdam.

Logika nám teda takmer neúprosne hovorí, že na prieskume Galaxie sa teraz zúčastňujú tisíce civilizácií a možno aj semafory, ktoré regulujú tento úžasný „kozmický pohyb“, sú ovládané z jedného centra.

Tajomstvo 3. Existuje vesmírna organizácia Spojených civilizácií?

fantázia? Ale prečo, ak je v Galaxii aspoň milión obývateľných planét? Ak nás väčšina civilizácií predbehla vo svojom vývoji a už dávno vyslala medzihviezdne lode na všetky strany, skôr či neskôr sa mali stretnúť. Možno sa odohrali skutočné „vojny svetov“ a vznikli ríše, ktorých korisťou boli jednotlivé planéty. A všetky ostatné temné činy spáchané človekom na Zemi sa môžu opakovať v kozmickom meradle.

Pravdepodobne by sa vyvinul systém vesmírneho zákona a vytvorilo by sa galaktické zhromaždenie, ktoré by zahŕňalo zástupcov vyspelých civilizácií aj nedostatočne rozvinutých nováčikov. Na jej zasadnutiach sa môžu prijímať uznesenia zamerané na zachovanie mieru a zmenšovanie priepasti v úrovni rozvoja civilizácií oddelených mnohými svetelnými rokmi.

Organizácia Spojených civilizácií by začala pred miliónmi rokov. A keď delegáti našej slnečnej sústavy dorazia na „preplnené“ zhromaždenie a budú sa s úžasom obzerať po mimozemských diplomatoch, Zem bude jedným z posledných členov, ktorí práve dosiahli galaktický status a vynorili sa spomedzi zaostalých planét.

Najprominentnejší vedci na Zemi na tejto myšlienke nevidia nič nevedecké a Hoyle so všetkou vážnosťou hovorí o „medzihviezdnom klube“, do ktorého bude ľudstvo jedného dňa pozvané.

Spojenie úsilia rôznych civilizácií o riešenie všeobecných galaktických problémov a vývoj technológií (ktoré pravdepodobne začali ešte pred objavením sa prvého mikroorganizmu na Zemi) by nepochybne viedlo k systematickému hľadaniu zaostalých civilizácií, ktoré ešte nie sú nedostupné pre medzihviezdne lety. Ak na objavenej planéte ešte nie sú žiadne inteligentné bytosti, alebo ak je ich kultúra stále príliš primitívna na riešenie skutočných kozmických problémov, nemožno takúto planétu považovať za kandidáta na člena komunity. Takouto planétou by bola aj Zem.

Nie je však isté, že civilizácie vysoko rozvinuté v oblasti vesmírnych technológií, ale ešte sociálne nevyspelé, by sa nepokúsili dobyť iné planéty. Je celkom možné, že niektoré z našich najstarších a najtrvalejších legiend vďačia za svoju existenciu invázii vesmírnych mimozemšťanov.

Napríklad smrť legendárnej Atlantídy v oceáne bola neľútostným činom, ktorý spáchali dobyvatelia vesmíru po tom, čo ju okradli (zlato, diamanty, urán či dokonca železo – vzácny, a preto na svojej planéte neoceniteľný kov), pričom ukryli stopy po svojom zločin zo strany bdelých hliadok „humánnej“ skupiny civilizácií .

Hádanka 4. Bol tunguzský meteorit vesmírnou loďou s posádkou?

V júni 1908 dopadol na územie východnej Sibíri obrovský meteorit, ktorého hluk bolo počuť v okruhu 300 metrov. km. Na rozdiel od meteoritov Arizona a Chubb nevytvoril kráter, ale silná vzduchová vlna vyvrátila stromy v okruhu 80 metrov. km, ako keby meteorit explodoval vo vzduchu pred dopadom na povrch. Niekoľko expedícií do oblasti dopadu, organizovaných Akadémiou vied ZSSR, však nenašlo veľké úlomky obrovského meteoritu, ktorý by mal spadnúť na Zem.

Boli predložené dve teórie, z ktorých každá považuje objekt, ktorý vybuchol, za umelý, konkrétne loď z iného sveta.

Podľa prvej teórie išlo o kozmickú loď na fúzny pohon, ktorá explodovala pri pokuse o pristátie. To by vysvetľovalo obrovskú silu tlakovej vlny; ale úroveň rádioaktivity v oblasti dopadu je príliš nízka, čo nie je v súlade s touto teóriou. Energia pri výbuchu jadrového motora vesmírna loď ekvivalent najmenej tisíc vodíkových bômb by stačil na to, aby sa oblasť výbuchu zmenila na atómovú púšť na stovky rokov. Ale v súčasnosti je táto oblasť tajgy pokrytá bujnou vegetáciou.

Ďalší predpoklad sa scvrkáva na skutočnosť, že loď prišla z antisveta. Za posledné desaťročie jadroví fyzici teoreticky predpovedali antičasticu pre každú známu elementárnu časticu a mnohé z nich už získali experimentálne. Záporne nabitý elektrón zodpovedá kladne nabitému antielektrónu alebo pozitrónu, protón antiprotónu, neutrón antineutrónu atď. pre viac ako tridsať častíc.

Keď sa ktorákoľvek častica stretne so svojou antičasticou, zmizne, anihiluje a celá hmota sa s uvoľnením energie zmení na žiarenie, na tisíc krát väčšia ako pri reakciách štiepenia alebo fúzie atómových jadier.

Antičastice sú nezvyčajné iba vo svete normálnych častíc, zatiaľ čo v antisvete sú úlohy obrátené. Ale keďže antičastice boli prvýkrát objavené ako súčasť kozmického žiarenia, ktoré prší z medzihviezdneho priestoru, rozumná otázka znie: prečo neexistujú celé hviezdy a dokonca aj galaxie pozostávajúce z antihmoty?

Pokiaľ sú galaxie a „antigalaxie“ oddelené obrovskými vzdialenosťami, môžu existovať bez toho, aby si navzájom spôsobili smrť. Je však možné, že žiarenie kolidujúcich galaxií (napríklad v súhvezdí Labuť) vďačí za svoju obrovskú silu katastrofickým procesom anihilácie hviezd a „antihviezd“.

Teraz je ľahké vidieť, aká hrozná dráma sa mohla odohrať na povrchu Zeme. Neznámi astronauti, ktorí cestovali mnoho rokov, možno celý život, prekonali vzdialenosť od jednej hviezdy k druhej, presvedčení, že Zem je obývaná, dychtivo pripravení na pristátie. Ale keď sa ponorí do hustých vrstiev zemskej atmosféry (v nadmorskej výške asi 80 km) antihmota ich lode reagovala s plynmi atmosféry - a cesta hviezdy sa skončila v príšernom záblesku.

Táto super-explózia nerozptýli atómy do vetra. Anihilovali a zároveň sa uvoľnila energia, mnohonásobne väčšia ako energia termonukleárneho výbuchu. Hrob kozmonautov je poznačený len úplne padnutým lesom a po mimozemšťanoch ani ich lodi niet ani stopy.

Táto teória dokonale vysvetľuje záhadu tunguzského meteoritu a ak je to pravda, ponúka nám príklad jednej z mála návštev z vesmíru.

A predsa je to len domnienka; zatiaľ nám nikto nevie dať odpoveď na otázku, či Zem navštívili hostia z Kozmu.

Tajomstvo 5. Stane sa vesmírna loď zo Zeme záhadným „lietajúcim tanierom“ pre obyvateľov inej planéty?

Náš najbližší planetárny systém je hviezda Proxima Centauri, ktorá je najmenej 7 500-krát ďalej ako Pluto, vo vzdialenosti 42 biliónov km. (Samozrejme, Proxima Centauri nemusí mať vôbec planéty, a ak áno, môžu byť neobývané.) Je ťažké si predstaviť obrovské vzdialenosti, ktoré oddeľujú Slnko a blízke hviezdy.

V guli s polomerom 12 svetelných rokov (113 biliónov km) voľným okom je viditeľných 18 hviezd vrátane dvoch známych - Sirius a Procyon. Očividne navštíviť ktorúkoľvek z týchto hviezd medziplanetárne lode sú zbytočné. Aj keď raketa dosiahne rýchlosť 1600 km/s a prekročí obežnú dráhu Pluta po 40 hodinách od okamihu štartu, aby dosiahol Proxima Centauri bude potrebovať 3000 rokov. Preto oveľa rýchlejšie medzihviezdny lode. Ale aj desaťnásobné zvýšenie rýchlosti skráti čas cesty iba na 300 rokov. Aby bol medzihviezdny let možný, musí sa rýchlosť rakety priblížiť rýchlosti svetla. Vesmírna loď letiaca rýchlosťou svetla (300 000 km/s), by dosiahli Pluto len za päť hodín a hviezdy jeho najbližšieho suseda Proxima Centauri za 38 000 hodín alebo 4,3 roka. Rakety na chemické palivo nie sú vhodné, pretože na vyvinutie rýchlosti rovnajúcej sa aj malému zlomku rýchlosti svetla sú potrebné palivové nádrže veľkosti asteroidov. Rakety s jadrovými a takzvanými elektrostatickými iónovými motormi by mohli vyvinúť vysokú, no opäť nedostatočnú rýchlosť.

Skutočné medzihviezdne lode nám zabezpečia len úplne nové typy motorov. Možno medzi nimi bude aj fotónová raketa.

Rovnako ako v elektrostatickom raketovom motore prúd vysokorýchlostných iónov slúži ako zdroj ťahu, fotónový motor vyžaruje silný lúč svetelných kvánt, ktoré poskytujú jalový výkon. Je pravda, že niektorí raketoví vedci sa domnievajú, že tieto projekty sú nereálne, pretože by bol potrebný fotónový generátor neuveriteľnej veľkosti a výkonu.

V posledných rokoch došlo k prudkému rozvoju lasery. Tieto zariadenia generujú nezvyčajne silné lúče žiarenia (viditeľné, ultrafialové alebo infračervené). Každý deň počúvame a čítame správy o nových výkonoch laserov: vypália diery do diamantov v zlomku sekundy, vyrežú oceľové plechy. Inžinieri nepochybujú o tom, že sa im nakoniec podarí sústrediť milióny wattov energie do laserového lúča.

Kozmická loď vybavená laserovým fotónovým motorom je schopná dosiahnuť rýchlosť rovnajúcu sa 90 % rýchlosti svetla. Potom cesta do Proxima Centauri bude trvať menej ako päť a do Siriusu (vzdialenosť 8,6 svetelných rokov) - asi deväť rokov. Ak by sa astronauti dobrovoľne rozhodli stráviť svoj život na palube kozmickej lode, potom by človek mohol navštíviť všetky hviezdy v okruhu 25 svetelných rokov v nádeji, že nájde iný planetárny systém a jedno z miliónov „dvojičiek“ na Zemi obývaných inteligentnými bytosťami.

Ale pomôže to?

Hádanka 6. Aká je pravdepodobnosť zistenia života v „najbližšom“ susedstve Slnka dostupnom pre fotónovú raketu?

Z vyššie uvedeného vyplýva, že táto pravdepodobnosť sa prakticky rovná nule. Ak je Struveov odhad správny a počet planét podobných Zemi v našej Galaxii je skutočne jeden milión, potom to znamená, že z 200 000 priemerných hviezd mala len jedna to šťastie byť vlastníkom rodiny planét. Žiaľ, ako vyplýva z Hornerových výpočtov (observatórium Heidelberg), v sfére s polomerom 160 svetelných rokov je len 10 hviezd s planetárnymi sústavami. Takže len s fantastickým šťastím "neďaleko" od nás je hviezda - možno aj Proxima Centauri - s obývateľnou planétou.

Ak zvýšime Struveov odhad o faktor 100, naši kozmonauti budú musieť preskúmať 2000 hviezd, kým nájdu nejakú s obývateľnou planétou. Navyše, ich cesta bude trvať najmenej 100 rokov - dlhšie ako ich životnosť. Takže vzhľadom na značné trvanie letov by sa zdalo nemožné úspešne zvládnuť úlohu hľadania bratských svetov. Je zrejmé, že astronauti nebudú mať dostatok života na to, aby prekonali čo i len desatinu cesty k takým vzdialeným hviezdam, a ešte viac na to, aby ich navštívili a vrátili sa na Zem.

Jedna okolnosť však túto časovú bariéru odstraňuje.

Tajomstvo 7. Môžu astronauti prejsť 1000 svetelných rokov za jeden rok?

Ak by kozmická loď mohla dosiahnuť povedzme 99 % rýchlosti svetla alebo viac, známy paradox „dilatácie času“ Einsteinovej teórie relativity by odstránil časovú bariéru. Teoreticky by sa pre človeka pohybujúceho sa spolu s raketou takou rýchlosťou doslova spomalil čas.

Kým hodiny na Zemi tikajú 1000 rokov, posádke lode to bude trvať 10 rokov alebo menej, v závislosti od toho, ako blízko je k rýchlosti svetla. Preto, keď sa dostanú na planétu, zostarnú len o niekoľko rokov. Pri návrate rovnakou rýchlosťou dorazia na Zem málo starí, no nenájdu svojich príbuzných a priateľov, ktorí už dávno zomreli.

Tajomstvo 8. Bude môcť človek navštíviť iné svety na nadsvetelných lodiach?

Z teórie relativity vyplýva, že ak rýchlosť objektu smeruje k rýchlosti svetla (o ktorej sa predpokladá, že je konštantná), jeho hmotnosť smeruje k nekonečnu, takže je fyzikálne nemožné pokračovať v zrýchľovaní objektu na vyššiu rýchlosť. .

Ale ak by rýchlosť svetla prestala hrať úlohu odstrašujúceho prostriedku pre našu kozmickú loď, potom by sa slnečná sústava stala rybníkom, mliečna dráha- jazero, medzigalaktický priestor - more a celý vesmír - oceán. Dostatočne vysoká rýchlosť skráti trvanie cesty zo storočí na niekoľko mesiacov a rokov.

Prekonávanie kozmických vzdialeností je však obludne náročná úloha. Ani svetelný rok nie je dostatočne veľká jednotka pri práci so vzdialenými objektmi. Všetky hviezdy viditeľné na nočnej oblohe sú v našej galaxii do 100 000 svetelných rokov. Ale už teraz je najbližšia galaxia v súhvezdí Andromeda od nás vzdialená 2 300 000 svetelných rokov a ďalšie milióny a milióny galaxií sú vzdialené miliardy svetelných rokov. Astronómom je nepríjemné používať túto jednotku a zaviedli novú - parsec.

Slovo "parsec" je tvorené zo začiatočných slabík dvoch slov - paralaxy a druhého. Paralaxa je veľkosť uhlového posunu obrazu hviezdy vzhľadom na pozadie hviezdy pri pohľade z diametrálneho opačné body Obežná dráha Zeme, ktorej vzdialenosť je 300 miliónov km. km. Ak je paralaxa (zdanlivé posunutie) 1 oblúková sekunda, potom je vzdialenosť od pozorovaného objektu 1 parsek. Jeden parsek zodpovedá 3,26 svetelným rokom alebo 31 biliónom km. Ako vidíte, parsek nie je oveľa väčší ako svetelný rok, takže astronómovia často používajú jednotky odvodené od parseku - kiloparsek (1 000 parsekov) a megaparsek (1 000 000 parsekov). Hmlovina Andromeda je od nás vzdialená 700 kiloparsekov a skupina galaxií v súhvezdí Coma Veronica má 25 megaparsekov (takmer 90 000 000 svetelných rokov).

Pomocou rádioteleskopov a 5-metrového reflektora Palomar sa hranice pozorovateľného vesmíru posunuli až na 7,5 miliardy svetelných rokov, teda až na 2300 megaparsekov. Megaparsek ako jednotka vzdialenosti sa teda tiež stáva nepoužiteľným a niektorí astronómovia idú ešte o krok ďalej a určujú veľkosť viditeľnej časti vesmíru ako 2,3 gigaparsek(predpona giga znamená miliardu).

Rýchlosť, ktorá by bola potrebná na let do najvzdialenejších známych galaxií, je fantastické číslo; vzdialenosť sa získa vynásobením 7,5 miliardy svetelných rokov dráhou, ktorú svetlo prejde za rok (10 biliónov km) a je 75 10 21 km. Kozmická loď, ktorá sa pohybuje miliónkrát rýchlejšie ako svetlo, by sa k takýmto vzdialeným objektom dostala až po 750 rokoch.

Je zrejmé, že ani odstránenie všetkých relativistických obmedzení neurobí z takýchto letov vo Veľkom vesmíre príjemnú prechádzku a dokonca aj nadsvetelné lode nám umožnia skúmať iba našu vlastnú relatívne malú Galaxiu a takmer žiadne predmety za ňou.

Toto je do určitej miery odpoveď pre tých, ktorí sa pri uvažovaní o nespočetných svetoch, možno obývaných, budú pýtať, ako Teller: "Kde si?" Na superrýchlych raketách nás mohli navštíviť len domorodci z našej Galaxie a aj tak by museli pracne, aby medzi každých 200 000 hviezd našli nejakú obklopenú planétami. Z toho logicky vyplýva, že žiadna planéta vrátane Zeme nebude za celých 10 miliárd rokov existencie života príliš často navštevovaná.

Môžeme sa skutočne dostať na neznáme planéty mimo slnečnej sústavy? Ako je to vôbec možné?

Fantastickí a kameramani, samozrejme, dobre odviedli, odviedli dobrú prácu. Naozaj chcem veriť v pestré príbehy, kde človek dobýva najvzdialenejšie kúty vesmíru. Žiaľ, kým sa tento obraz stane realitou, budeme musieť prekonať mnohé obmedzenia. Napríklad fyzikálne zákony, ako ich vidíme teraz.

Ale! V posledných rokoch vzniklo niekoľko dobrovoľníckych a súkromne financovaných organizácií (Tau Zero Foundation, Project Icarus, Project Breakthrough Starshot), z ktorých každá má za cieľ vytvárať vozidlá na medzihviezdne lety a priblížiť ľudstvo k dobytiu vesmíru. Ich nádej a vieru v úspech posilňujú pozitívne správy napríklad z obežnej dráhy hviezdy Proxima-Centaurus, planéty veľkosti Zeme.

Vytvorenie medzihviezdnej kozmickej lode bude jednou z tém diskusie na novembrovom summite BBC Future World Summit „Myšlienky, ktoré menia svet“ v Sydney. Budú ľudia schopní cestovať do iných galaxií? A ak áno, aké typy kozmických lodí na to budeme potrebovať?

kam by sme išli?

Kam by ste nemali letieť? Vo Vesmíre je viac hviezd, ako je zrniek piesku na Zemi – asi 70 sextiliónov (to je 22 núl po sedmičke) – a podľa vedcov majú miliardy z nich na svojich dráhach jednu až tri planéty v tzv. "Zóna zlatovlásky": nie je príliš veľa chladu a nie je príliš horúco. Akurát .

Od samého začiatku až doteraz bol najlepším kandidátom na prvý medzihviezdny let náš najbližší sused, trojhviezdny systém Alpha Centauri. Nachádza sa vo vzdialenosti 4,37 svetelných rokov od Zeme. Tento rok astronómovia z Európskeho južného observatória objavili planétu veľkosti Zeme obiehajúcu okolo červeného trpaslíka Proxima Centauri v tomto súhvezdí. Planéta s názvom Proxima b má najmenej 1,3-násobok hmotnosti Zeme a má veľmi krátku obežnú dobu okolo svojej hviezdy, iba 11 pozemských dní. Ale aj tak bola táto správa pre astronómov a lovcov exoplanét mimoriadne vzrušujúca, pretože teplotný režim Proximy b je vhodný pre existenciu vody v tekutej forme a to je vážne plus pre možnú obývateľnosť.

Ale sú tu aj nevýhody: nevieme, či má Proxima b atmosféru a vzhľadom na jej blízkosť k Proxime Centauri (bližšie ako Merkúr k Slnku), je pravdepodobné, že bude ovplyvnená emisiami hviezdnej plazmy a radiáciou. A je tak uzamknutý prílivovými silami, že je vždy otočený k hviezde na jednej strane. To, samozrejme, môže úplne zmeniť naše chápanie dňa a noci.

A ako sa tam dostaneme?

Toto je otázka 64 biliónov dolárov. Dokonca aj na najvyššia rýchlosť, ktoré nám moderné technológie umožňujú rozvíjať, sme 18 tisíc rokov pred Proximou B. A je vysoko pravdepodobné, že keď dosiahneme cieľ, stretneme sa tam... s našimi potomkami v krajinách, ktoré už boli kolonizované nová planéta a vzali si všetku slávu pre seba. Preto si hlboké mysle a bezodné vrecká stanovili ambicióznu úlohu: nájsť rýchlejší spôsob, ako prekonať obrovské vzdialenosti.

Breakthrough Starshot je vesmírny projekt v hodnote 100 miliónov dolárov financovaný ruským miliardárom Jurijom Milnerom. Breakthrough Starshot sa zameral na stavbu malých bezpilotných ľahkých plachetnicových sond poháňaných výkonným pozemným laserom. Myšlienka je taká, že kozmickú loď dostatočne malej hmotnosti (sotva 1 gram) s ľahkou plachtou je možné pravidelne zrýchľovať silným svetelným lúčom zo Zeme asi na pätinu rýchlosti svetla. Takýmto tempom dosiahnu nanosondy Alfa Centauri asi za 20 rokov.

Vývojári projektu Breakthrough Starshot rátajú s miniaturizáciou všetkých technológií, pretože malinká vesmírna sonda musí niesť kameru, trysky, napájací zdroj, komunikačné a navigačné vybavenie. Všetko preto, aby po príchode oznámili: „Pozri, som tu. A vôbec sa nehýbe." Miller dúfa, že to bude fungovať a položí základy pre ďalšiu, zložitejšiu fázu medzihviezdneho cestovania: ľudské cestovanie.

A čo warp pohony?

Áno, v sérii Star Trek to všetko vyzerá veľmi jednoducho: zapol warp pohon a letel rýchlejšie ako rýchlosť svetla. Ale všetko, čo v súčasnosti vieme o fyzikálnych zákonoch, nám hovorí, že nie je možné cestovať rýchlejšie alebo rovnajúcou sa rýchlosti svetla. Ale vedci sa nevzdávajú: NASA, inšpirovaná ďalším vzrušujúcim sci-fi motorom, spustila NASA Evolutionary Xenon Thruster (skrátene NEXT), iónovú trysku, ktorá dokáže zrýchliť kozmickú loď na rýchlosť 145 000 km/h s použitím len jedného zlomku paliva. pre konvenčnú raketu.

Ale ani pri týchto rýchlostiach nebudeme môcť letieť ďaleko od slnečnej sústavy za jeden ľudský život. Kým prídeme na to, ako pracovať s časopriestorom, medzihviezdne cestovanie bude veľmi, veľmi pomalé. Možno je načase začať vnímať čas, ktorý galaktickí tuláci strávia na palube medzihviezdnej lode, jednoducho ako život, a nie ako cestu „vesmírnym autobusom“ z bodu A do bodu B.

Ako prežijeme medzihviezdne cestovanie?

Warp pohony a iónové pohony sú samozrejme veľmi cool, ale nič z toho nebude veľmi užitočné, ak naši medzihviezdni tuláci zomrú od hladu, chladu, dehydratácie alebo nedostatku kyslíka ešte predtým, než opustia slnečnú sústavu. Výskumníčka Rachel Armstrongová tvrdí, že je čas, aby sme premýšľali o vytvorení skutočného ekosystému pre medzihviezdne ľudstvo.

„Prechádzame od priemyselného pohľadu k ekologickému pohľadu na realitu,“ hovorí Armstrong.

Armstrong, profesor experimentálnej architektúry na Newcastle University vo Veľkej Británii, o worldingu hovorí: „Ide o priestor prostredia, nielen o dizajn objektu.“ Dnes je vo vnútri kozmickej lode alebo stanice všetko sterilné a vyzerá to ako priemyselné zariadenie. Armstrong si myslí, že by sme namiesto toho mali premýšľať o vplyve kozmických lodí na životné prostredie, rastlinách, ktoré môžeme pestovať na palube, a dokonca aj o typoch pôdy, ktoré si môžeme vziať so sebou. Navrhuje, že v budúcnosti budú vesmírne lode vyzerať ako obrie biomy plné organického života, nie ako dnešné studené kovové krabice.

Nemôžeme celú cestu prespať?

Kryospánok a hibernácia sú, samozrejme, dobrým riešením na dosť nepríjemný problém: ako udržať ľudí pri živote počas cesty, ktorá trvá oveľa dlhšie ako samotný ľudský život. Aspoň tak to robia vo filmoch. A svet je plný kryooptimistov: Nadácia Alcor Life Extension Foundation uchováva veľa kryokonzervovaných tiel a hláv ľudí, ktorí dúfajú, že naši potomkovia sa naučia, ako bezpečne rozmraziť ľudí a zbaviť sa chorôb, ktoré sú dnes nevyliečiteľné, ale v súčasnosti takéto technológie neexistuje.

Filmy ako Interstellar a knihy ako Seveneves Neila Stevensona prišli s myšlienkou poslať zmrazené embryá do vesmíru, ktoré by mohli prežiť aj ten najdlhší let, pretože nepotrebujú jesť, piť ani dýchať. Ale to prináša problém sliepky a vajca: niekto sa musí postarať o toto rodiace sa ľudstvo v bezvedomí.

Je to teda všetko skutočné?

„Od úsvitu ľudstva sme vzhliadali ku hviezdam a obrátili sme k nim svoje nádeje a obavy, obavy a sny,“ hovorí Rachel Armstrongová..

So spustením nových inžinierskych projektov, ako je Breakthrough Starshot, sa „sen stáva skutočným experimentom“.

Náš čitateľ Nikita Ageev sa pýta: aký je hlavný problém medzihviezdnych letov? Odpoveď, ako napríklad , bude vyžadovať veľký článok, aj keď na otázku možno odpovedať jedným znakom: c .

Rýchlosť svetla vo vákuu, c, je asi 300 000 kilometrov za sekundu a nemožno ju prekročiť. Preto je nemožné dosiahnuť hviezdy za menej ako niekoľko rokov (svetlu trvá 4,243 roka, kým dosiahne Proximu Centauri, takže kozmická loď nemôže doraziť rýchlejšie). Ak k tomu pripočítame čas na zrýchlenie a spomalenie s pre človeka viac-menej prijateľným zrýchlením, tak sa k najbližšej hviezde dostaneme približne o desať rokov.

Aké sú podmienky na lietanie?

A toto obdobie je už samo o sebe výraznou prekážkou, aj keď pominieme otázku „ako zrýchliť na rýchlosť blízku rýchlosti svetla“. Teraz neexistujú žiadne vesmírne lode, ktoré by posádke umožnili tak dlho autonómne žiť vo vesmíre – astronautom neustále privážajú čerstvé zásoby zo Zeme. Zvyčajne sa rozhovor o problémoch medzihviezdneho cestovania začína zásadnejšími otázkami, no začneme čisto aplikovanými problémami.

Ani pol storočia po Gagarinovom lete inžinieri nedokázali vytvoriť práčku a celkom praktickú sprchu pre kozmické lode a toalety určené pre stav beztiaže sa na ISS rozpadávajú so závideniahodnou pravidelnosťou. Let aspoň na Mars (22 svetelných minút namiesto 4 svetelných rokov) už predstavuje pre inštalatérskych dizajnérov netriviálnu úlohu: cestovanie ku hviezdam si teda bude vyžadovať aspoň vynájdenie vesmírnej toalety s dvadsaťročnou zárukou a rovnakým umývaním. stroj.

Vodu na umývanie, umývanie a pitie si tiež budete musieť vziať so sebou alebo ju znova použiť. Rovnako ako vzduch a potraviny sa musia skladovať alebo pestovať na palube. Experimenty na vytvorenie uzavretého ekosystému na Zemi už prebehli, no ich podmienky sú stále veľmi odlišné od podmienok vo vesmíre, aspoň v prítomnosti gravitácie. Ľudstvo vie, ako premeniť obsah hrnca na čistú pitnú vodu, ale v tomto prípade je potrebné, aby to bolo schopné urobiť v nulovej gravitácii, s absolútnou spoľahlivosťou a bez nákladu spotrebného materiálu: odviezť kamión filtračných vložiek do hviezdy sú príliš drahé.

Pranie ponožiek a ochrana pred črevnými infekciami sa môže zdať ako príliš banálne, „nefyzické“ obmedzenia medzihviezdnych letov – každý skúsený cestovateľ však potvrdí, že „maličkosti“ ako nepohodlná obuv alebo podráždený žalúdok z neznámeho jedla na autonómnej expedícii sa môžu zmeniť na ohrozenie života.

Riešenie aj elementárnych každodenných problémov si vyžaduje rovnako seriózny technologický základ ako vývoj zásadne nových vesmírnych motorov. Ak sa na Zemi dá kúpiť opotrebované tesnenie v záchodovej mise v najbližšom obchode za dva ruble, potom už na marťanskej kozmickej lodi je potrebné poskytnúť buď rezervu všetky podobných dielov, alebo trojrozmerná tlačiareň na výrobu náhradných dielov z univerzálnych plastových surovín.

V americkom námorníctve v roku 2013 vážne zaoberajúca sa 3D tlačou po posúdení času a nákladov na opravu vojenskej techniky tradičnými metódami v teréne. Armáda usúdila, že je jednoduchšie vytlačiť nejaké vzácne tesnenie pre zostavu vrtuľníka, ktorá bola prerušená pred desiatimi rokmi, ako objednať súčiastku zo skladu na inej pevnine.

Jeden z Korolevových najbližších spolupracovníkov, Boris Čertok, vo svojich spomienkach „Rakety a ľudia“ napísal, že v určitom bode sovietsky vesmírny program čelil nedostatku zástrčkových kontaktov. Spoľahlivé konektory pre viacžilové káble museli byť vyvinuté samostatne.

Okrem náhradných dielov na vybavenie, jedlo, vodu a vzduch budú astronauti potrebovať energiu. Energiu bude potrebovať motor a palubné vybavenie, takže problém výkonného a spoľahlivého zdroja bude treba riešiť samostatne. Solárne batérie nie sú vhodné, už len kvôli vzdialenosti od hviezd počas letu, rádioizotopové generátory (napájajú Voyagery a New Horizons) neposkytujú energiu potrebnú pre veľkú vesmírnu loď s ľudskou posádkou a stále sa nenaučili vyrábať plnohodnotné jadrové reaktory pre vesmír.

Sovietsky satelitný program s jadrovým pohonom bol poznačený medzinárodným škandálom po páde Kosmos-954 v Kanade, ako aj sériou zlyhaní s menej dramatickými následkami; podobná práca v USA bola obmedzená ešte skôr. Teraz majú Rosatom a Roskosmos v úmysle vytvoriť vesmírnu jadrovú elektráreň, ale stále ide o zariadenia na krátke lety a nie o dlhodobú cestu do iného hviezdneho systému.

Možno sa namiesto jadrového reaktora budú v budúcich medzihviezdnych lodiach používať tokamaky. O tom, aké ťažké je aspoň správne určiť parametre termonukleárnej plazmy, na Moskovskom inštitúte fyziky a technológie toto leto. Mimochodom, projekt ITER na Zemi úspešne napreduje: aj tí, ktorí dnes vstúpili do prvého ročníka, majú šancu zapojiť sa do práce na prvom experimentálnom termonukleárnom reaktore s pozitívnou energetickou bilanciou.

Čo lietať?

Bežné raketové motory nie sú vhodné na zrýchlenie a spomalenie medzihviezdnej kozmickej lode. Tí, ktorí poznajú kurz mechaniky, ktorý sa vyučuje na Moskovskom inštitúte fyziky a technológie v prvom semestri, môžu nezávisle vypočítať, koľko paliva bude raketa potrebovať na dosiahnutie aspoň stotisíc kilometrov za sekundu. Pre tých, ktorí ešte nie sú oboznámení s Tsiolkovského rovnicou, okamžite oznámime výsledok - hmotnosť palivových nádrží je výrazne vyššia ako hmotnosť slnečnej sústavy.

Znížiť prísun paliva je možné zvýšením rýchlosti, ktorou motor vystreľuje pracovnú tekutinu, plyn, plazmu alebo niečo iné, až po zväzok elementárnych častíc. V súčasnosti sa plazmové a iónové trysky aktívne využívajú na prelety automatických medziplanetárnych staníc v rámci slnečnej sústavy alebo na korekciu obežnej dráhy geostacionárnych satelitov, majú však množstvo iných nevýhod. Najmä všetky takéto motory dávajú príliš malý ťah, zatiaľ nedokážu poskytnúť lodi zrýchlenie niekoľko metrov za sekundu na druhú.

Prorektor MIPT Oleg Gorshkov patrí medzi uznávaných odborníkov v oblasti plazmových motorov. Motory radu SPD sa vyrábajú v Fakel Design Bureau, ide o sériové produkty na korekciu obežnej dráhy komunikačných satelitov.

V 50. rokoch 20. storočia vznikal projekt motora, ktorý by využíval impulz jadrového výbuchu (Projekt Orion), no ani zďaleka nejde o hotové riešenie pre medzihviezdne lety. Ešte menej rozvinutá je konštrukcia motora, ktorý využíva magnetohydrodynamický efekt, to znamená, že sa zrýchľuje v dôsledku interakcie s medzihviezdnou plazmou. Vesmírna loď by teoreticky mohla plazmu „nasať“ a vrhnúť ju späť s vytvorením prúdového ťahu, ale je tu ďalší problém.

Ako prežiť?

Medzihviezdnu plazmu tvoria predovšetkým protóny a jadrá hélia, ak vezmeme do úvahy ťažké častice. Všetky tieto častice pri pohybe rýchlosťou rádovo stoviek tisíc kilometrov za sekundu získavajú energiu v megaelektrónvoltoch alebo dokonca desiatkach megaelektronvoltov – teda v rovnakom množstve, aké majú produkty jadrových reakcií. Hustota medzihviezdneho prostredia je asi stotisíc iónov na meter kubický, čo znamená, že za sekundu dostane štvorcový meter kože lode asi 10 13 protónov s energiami desiatok MeV.

Jeden elektrónvolt, eV,― je to energia, ktorú elektrón získa pri prelete z jednej elektródy na druhú s potenciálovým rozdielom jedného voltu. Takúto energiu majú svetelné kvantá a ultrafialové kvantá s vyššou energiou sú už schopné poškodiť molekuly DNA. Žiarenie alebo častice s energiami v megaelektrónvoltoch sprevádzajú jadrové reakcie a navyše sú samy schopné ich vyvolať.

Takéto ožiarenie zodpovedá absorbovanej energii (za predpokladu, že všetku energiu absorbuje pokožka) v desiatkach joulov. Navyše táto energia nebude pochádzať len vo forme tepla, ale môže byť čiastočne vynaložená na iniciovanie jadrových reakcií v materiáli lode s tvorbou izotopov s krátkou životnosťou: inými slovami, koža sa stane rádioaktívnou.

Časť dopadajúcich protónov a jadier hélia môže byť magnetickým poľom vychýlená nabok, komplexný obal mnohých vrstiev môže byť chránený pred indukovaným žiarením a sekundárnym žiarením, ale tieto problémy ešte nie sú vyriešené. Okrem toho sa základné ťažkosti formulára „aký materiál najmenej zničí ožiarenie“ vo fáze údržby lode počas letu zmenia na konkrétne problémy – „ako odskrutkovať štyri skrutky o 25 v priestore s pozadím päťdesiat milisievertov za hodinu."

Pripomeňme, že pri poslednej oprave Hubblovho teleskopu sa astronautom najskôr nepodarilo odskrutkovať štyri skrutky, ktoré upevňujú jednu z kamier. Po porade so Zemou nahradili momentový kľúč bežným kľúčom a použili hrubú silu. Skrutky sa dali do pohybu, kamera bola úspešne vymenená. Ak by sa súčasne odtrhla zaseknutá skrutka, druhá výprava by stála pol miliardy amerických dolárov. Alebo by sa to vôbec nestalo.

Existujú nejaké riešenia?

V sci-fi (často viac fantasy ako veda) sa medzihviezdne cestovanie uskutočňuje prostredníctvom „subpriestorových tunelov“. Formálne niečo podobné umožňujú Einsteinove rovnice, ktoré opisujú geometriu časopriestoru v závislosti od hmoty a energie rozloženej v tomto časopriestore – len odhadované náklady na energiu sú ešte deprimujúcejšie ako odhady množstva raketového paliva let do Proximy Centauri. Nielenže je potrebné veľa energie, ale aj hustota energie musí byť záporná.

Otázka, či je možné vytvoriť stabilnú, veľkú a energeticky možnú „červí dieru“, sa viaže na zásadné otázky o štruktúre vesmíru ako celku. Jedným z nevyriešených fyzikálnych problémov je nedostatok gravitácie v takzvanom štandardnom modeli – teórii, ktorá popisuje správanie elementárnych častíc a tri zo štyroch základných fyzikálnych interakcií. Drvivá väčšina fyzikov je skôr skeptická, že v kvantovej teórii gravitácie je miesto pre medzihviezdne „skoky cez hyperpriestor“, ale prísne vzaté, nikto nezakazuje hľadať riešenie pre lety ku hviezdam.

Moderné technológie a objavy posúvajú prieskum vesmíru na úplne inú úroveň, no medzihviezdne cestovanie je stále len snom. Je to však také nereálne a nedosiahnuteľné? Čo môžeme urobiť teraz a čo môžeme očakávať v blízkej budúcnosti?

Astronómovia pomocou Keplerovho teleskopu objavili už 54 potenciálne obývateľných exoplanét. Tieto vzdialené svety sú v obývateľnej zóne, tzn. v určitej vzdialenosti od centrálnej hviezdy, čo umožňuje udržiavať tekutú vodu na povrchu planéty.

Odpoveď na hlavnú otázku, či sme vo vesmíre sami, je však ťažké získať - kvôli obrovskej vzdialenosti oddeľujúcej slnečnú sústavu a našich najbližších susedov.

Napríklad „sľubná“ planéta Gliese 581g je vzdialená 20 svetelných rokov – na kozmické pomery dosť blízko, no pre pozemské prístroje stále príliš ďaleko.

Množstvo exoplanét v okruhu 100 alebo menej svetelných rokov od Zeme a obrovský vedecký a dokonca civilizačný záujem, ktorý pre ľudstvo predstavujú, nás nútia pozrieť sa nanovo na doteraz fantastickú myšlienku medzihviezdnych letov.

Ryža. 1. Príchod k nám slnečná sústava hviezdy.

Lietanie k iným hviezdam je, samozrejme, technologická záležitosť. Okrem toho existuje niekoľko možností na dosiahnutie takého vzdialeného cieľa a výber v prospech jednej alebo druhej metódy ešte nebol urobený.

Uvoľnite miesto pre drony

Ľudstvo už vyslalo do vesmíru medzihviezdne vozidlá: sondy Pioneer a Voyager. V súčasnosti opustili slnečnú sústavu, no ich rýchlosť neumožňuje hovoriť o nejakom rýchlom dosiahnutí cieľa. Voyager 1, ktorý sa pohybuje rýchlosťou asi 17 km / s, dokonca aj k najbližšej hviezde Proxima Centauri (4,2 svetelných rokov) poletí neuveriteľne dlho - 17 tisíc rokov.

Je zrejmé, že s modernými raketovými motormi sa nikam ďalej ako do slnečnej sústavy nedostaneme: na prepravu 1 kg nákladu aj do neďalekej Proximy Centauri sú potrebné desiatky tisíc ton paliva. Súčasne s nárastom hmotnosti lode sa zvyšuje množstvo potrebného paliva a na jeho prepravu je potrebné ďalšie palivo. Začarovaný kruh, ktorý ukončuje chemické palivové nádrže – stavba vesmírnej lode vážiacej miliardy ton sa zdá byť absolútne neuveriteľným počinom. Jednoduché výpočty pomocou Ciolkovského vzorca ukazujú, že na zrýchlenie kozmickej lode poháňanej chemickým palivom na približne 10 % rýchlosti svetla by bolo potrebné viac paliva, ako je dostupné v známom vesmíre.

Fúzna reakcia produkuje energiu na jednotku hmotnosti v priemere miliónkrát viac ako chemické spaľovacie procesy. Aj preto v 70. rokoch NASA upozornila na možnosť využitia termonukleárnych raketových motorov. Projekt bezpilotnej kozmickej lode Daedalus zahŕňal vytvorenie motora, v ktorom by sa malé pelety termonukleárneho paliva privádzali do spaľovacej komory a zapaľovali by sa elektrónovými lúčmi. Produkty termonukleárnej reakcie vyletujú z dýzy motora a dávajú lodi zrýchlenie.

Ryža. 2. Vesmírna loď Daedalus v porovnaní s Empire State Building.

Daedalus mal zobrať na palubu 50-tisíc ton palivových peliet s priemerom 40 a 20 mm. Granule pozostávajú z jadra s deutériom a tríciom a obalu z hélia-3. Ten tvorí iba 10–15 % hmotnosti palivovej pelety, ale v skutočnosti je to palivo. Hélium-3 je na Mesiaci hojné a deutérium je široko používané v jadrovom priemysle.

Deutériové jadro slúži ako rozbuška na zapálenie fúznej reakcie a vyvoláva silnú reakciu s uvoľnením reaktívneho plazmového prúdu, ktorý je riadený silným magnetickým poľom. Hlavná molybdénová spaľovacia komora motora Daedalus mala mať hmotnosť viac ako 218 ton, komora druhého stupňa - 25 ton. Magnetické supravodivé cievky sa hodia aj k obrovskému reaktoru: prvý váži 124,7 tony a druhý 43,6 ton Pre porovnanie: suchá hmotnosť raketoplánu je necelých 100 ton.

Let Daedalus bol plánovaný ako dvojstupňový: motor prvého stupňa mal pracovať viac ako 2 roky a spáliť 16 miliárd palivových peliet. Po oddelení prvého stupňa pracoval motor druhého stupňa takmer dva roky. Za 3,81 roka nepretržitého zrýchľovania by teda Daedalus dosiahol maximálnu rýchlosť 12,2 % rýchlosti svetla.

Vzdialenosť k Barnardovej hviezde (5,96 svetelných rokov) takáto loď prekoná za 50 rokov a bude môcť, preletom cez vzdialený hviezdny systém, vysielať výsledky svojich pozorovaní rádiom na Zem. Celá misia teda potrvá približne 56 rokov.

Ryža. 3. Tor Stanford – kolosálna stavba s celými mestami vo vnútri okraja.

Napriek veľkým ťažkostiam pri zabezpečovaní spoľahlivosti mnohých systémov Daedalus a jeho obrovským nákladom sa tento projekt realizuje na modernej úrovni technológie. Okrem toho v roku 2009 tím nadšencov oživil prácu na projekte termonukleárnej lode. V súčasnosti projekt Icarus zahŕňa 20 vedeckých tém o teoretickom vývoji systémov a materiálov pre medzihviezdnu kozmickú loď.

Už dnes sú teda možné bezpilotné medzihviezdne lety do vzdialenosti 10 svetelných rokov, čo zaberie približne 100 rokov letu plus čas, kým rádiový signál doputuje späť na Zem. Do tohto polomeru zapadajú hviezdne sústavy Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 a 248, CN Leo, WISE 1541–2250. Ako môžete vidieť, v blízkosti Zeme je dostatok objektov na štúdium pomocou bezpilotných misií. Čo ak však roboti nájdu niečo naozaj nezvyčajné a jedinečné, ako napríklad komplexnú biosféru? Podarí sa expedícii zahŕňajúcej ľudí vydať sa na vzdialené planéty?

Životný let

Ak dnes môžeme začať stavať loď bez posádky, tak s tou s posádkou je situácia zložitejšia. V prvom rade je akútna otázka času letu. Zoberme si tú istú Barnardovu hviezdu. Astronauti budú musieť byť pripravení na pilotovaný let zo školy, pretože aj keď sa štart zo Zeme uskutoční v deň ich 20. narodenín, loď dosiahne letový cieľ do 70. alebo dokonca 100. výročia (vzhľadom na potrebu brzdenia, čo je nie sú potrebné pri bezpilotnom lete). Výber posádky v mladom veku je plný psychologickej nezlučiteľnosti a medziľudských konfliktov a vek 100 rokov nedáva nádej na plodnú prácu na povrchu planéty a na návrat domov.

Má však zmysel vrátiť sa? Početné štúdie NASA vedú k neuspokojivému záveru: dlhodobý pobyt v nulovej gravitácii nenávratne zničí zdravie astronautov. Ukazuje to práca profesora biológie Roberta Fittsa s astronautmi ISS

že aj napriek intenzívnemu fyzickému cvičeniu na palube kozmickej lode po trojročnej misii na Mars ochabnú veľké svaly, ako sú lýtka, o 50 %. Podobne klesá aj minerálna hustota kostí. V dôsledku toho sa výrazne znižuje schopnosť pracovať a prežiť v extrémnych situáciách a obdobie adaptácie na normálnu gravitáciu bude najmenej rok.

Lietanie v nulovej gravitácii po celé desaťročia spochybní samotný život astronautov. Snáď sa ľudské telo dokáže zotaviť napríklad v procese brzdenia s postupne narastajúcou gravitáciou. Riziko úmrtia je však stále príliš vysoké a vyžaduje si radikálne riešenie.

Problém žiarenia zostáva zložitý. Dokonca aj blízko Zeme (na palube ISS) nestrávia astronauti viac ako šesť mesiacov z dôvodu nebezpečenstva vystavenia žiareniu. Medziplanetárna loď bude musieť byť vybavená ťažkou ochranou, no otázka vplyvu žiarenia na ľudský organizmus zostáva. Najmä na riziko onkologických ochorení, ktorých vývoj v stave beztiaže sa prakticky neskúma. Vedec Krasimir Ivanov z nemeckého leteckého a kozmického centra v Kolíne nad Rýnom začiatkom tohto roka zverejnil výsledky zaujímavej štúdie o správaní sa buniek melanómu (najnebezpečnejšia forma rakoviny kože) v nulovej gravitácii. V porovnaní s rakovinovými bunkami pestovanými pri normálnej gravitácii majú bunky, ktoré strávili 6 a 24 hodín v beztiažovom stave, menšiu pravdepodobnosť metastázovania. Zdá sa, že áno dobré správy, Ale len na prvý pohľad. Faktom je, že takáto „vesmírna“ rakovina môže ležať ladom desiatky rokov a neočakávane sa šíriť vo veľkom meradle, ak je narušený imunitný systém. Štúdia navyše jasne ukazuje, že o reakcii ľudského tela na dlhý pobyt vo vesmíre vieme stále málo. Dnes tam astronauti, zdraví silní ľudia, trávia príliš málo času na to, aby preniesli svoje skúsenosti na dlhý medzihviezdny let.

Ryža. 4. Projekt Biosphere-2 začal krásnym, starostlivo vybraným a zdravým ekosystémom ...

Bohužiaľ nie je také ľahké vyriešiť problém beztiaže na medzihviezdnej kozmickej lodi. Možnosť, ktorú máme k dispozícii na vytvorenie umelej gravitácie otáčaním obývateľného modulu, má množstvo ťažkostí. Na vytvorenie zemskej príťažlivosti sa bude musieť aj koleso s priemerom 200 m otáčať rýchlosťou 3 otáčky za minútu. Pri takejto rýchlej rotácii bude Cariolisova sila vytvárať záťaže, ktoré sú pre ľudský vestibulárny aparát úplne neznesiteľné, spôsobujúce nevoľnosť a akútne záchvaty morskej choroby. Jediným riešením tohto problému je Stanford Tor, ktorý vyvinuli vedci na Stanfordskej univerzite v roku 1975. Ide o obrovský prstenec s priemerom 1,8 km, v ktorom by mohlo žiť 10 000 kozmonautov. Vďaka svojej veľkosti poskytuje gravitáciu 0,9–1,0 g a celkom pohodlné bývanie pre ľudí. Avšak aj pri rýchlosti otáčania nižšej ako jedna otáčka za minútu budú ľudia stále pociťovať mierne, ale znateľné nepohodlie. Navyše, ak je postavený taký obrovský obytný priestor, aj malé posuny v rozložení hmotnosti torusu ovplyvnia rýchlosť otáčania a spôsobia vibrácie celej konštrukcie.

Ryža. 5. ...a skončilo sa ekologickou katastrofou.

Loď pre 10 tisíc ľudí je v každom prípade pochybný podnik.

Na vytvorenie spoľahlivého ekosystému pre taký veľký počet ľudí potrebujete obrovské množstvo rastlín, 60 tisíc kurčiat, 30 tisíc králikov a stádo dobytka. Len to môže poskytnúť diétu na úrovni 2400 kalórií za deň. Všetky experimenty na vytvorenie takýchto uzavretých ekosystémov však vždy končia neúspechom. Počas najväčšieho experimentu "Biosphere-2" od Space Biosphere Ventures bola vybudovaná sieť hermetických budov s celkovou rozlohou 1,5 hektára s 3 000 druhmi rastlín a živočíchov. Celý ekosystém sa mal stať samoobslužnou malou „planétkou“, v ktorej žilo 8 ľudí.

Experiment trval 2 roky, no po niekoľkých týždňoch sa začali vážne problémy: mikroorganizmy a hmyz sa začali nekontrolovateľne množiť, spotrebovávali kyslík a rastliny v príliš veľkom množstve, ukázalo sa tiež, že bez vetra sa rastliny stávajú príliš krehkými.

V dôsledku miestnej environmentálnej katastrofy ľudia začali chudnúť, množstvo kyslíka sa znížilo z 21 % na 15 % a vedci museli porušiť podmienky experimentu a dodať ôsmim „kozmonautom“ kyslík a jedlo.

Vytváranie zložitých ekosystémov sa teda zdá byť chybným a nebezpečným spôsobom, ako poskytnúť posádke medzihviezdnej kozmickej lode kyslík a výživu. Riešenie tohto problému si bude vyžadovať špeciálne upravené organizmy so zmenenými génmi, ktoré sa môžu živiť svetlom, odpadom a jednoduchými látkami. Napríklad veľké moderné závody na produkciu potravinových rias chlorella dokážu vyprodukovať až 40 ton suspenzie denne. Jeden úplne autonómny bioreaktor s hmotnosťou niekoľkých ton dokáže vyrobiť až 300 litrov suspenzie chlorelly denne, čo stačí na nakŕmenie posádky niekoľkých desiatok ľudí. Geneticky modifikovaná chlorella dokázala nielen pokryť nutričné ​​potreby posádky, ale aj recyklovať odpad vrátane oxidu uhličitého. Dnes sa proces genetického inžinierstva mikrorias stal samozrejmosťou a existuje množstvo návrhov vyvinutých na čistenie odpadových vôd, výrobu biopalív a ďalšie.

Zamrznutý sen

Takmer všetky vyššie uvedené problémy medzihviezdneho letu s ľudskou posádkou by mohla vyriešiť jedna veľmi sľubná technológia – pozastavená animácia, alebo ako sa tomu hovorí aj kryostáza. Anabióza je spomalenie ľudských životných procesov aspoň niekoľkokrát. Ak je možné človeka ponoriť do takej umelej letargie, ktorá 10x spomalí metabolizmus, tak pri 100-ročnom lete zostarne v spánku len o 10 rokov. To uľahčuje riešenie problémov výživy, prísunu kyslíka, duševných porúch, deštrukcie tela v dôsledku stavu beztiaže. Okrem toho je jednoduchšie chrániť priestor so zavesenými animačnými komorami pred mikrometeoritmi a žiarením ako veľkú obývateľnú zónu.

Bohužiaľ, spomalenie procesov ľudského života je mimoriadne náročná úloha. Ale v prírode existujú organizmy, ktoré sa môžu uspať a zvýšiť dĺžku života stokrát. Napríklad malá jašterica zvaná salamander sibírsky sa dokáže v ťažkých časoch uspať a zostať nažive celé desaťročia, aj keď zamrzne do bloku ľadu s teplotou mínus 35–40 °C. Sú prípady, keď sa salamandry uložili na zimný spánok asi na 100 rokov a akoby sa nič nestalo, rozmrzli a ušli prekvapeným výskumníkom. Zároveň zvyčajná "nepretržitá" dĺžka života jašterice nepresahuje 13 rokov. Úžasná schopnosť salamandra sa vysvetľuje skutočnosťou, že jeho pečeň syntetizuje veľké množstvo glycerolu, takmer 40% jeho telesnej hmotnosti, ktorý chráni bunky pred nízkymi teplotami.

Ryža. 6. Bioreaktor na pestovanie geneticky modifikovaných mikrorias a iných mikroorganizmov môže vyriešiť problém výživy a recyklácie odpadu.

Hlavnou prekážkou ponorenia človeka do kryostázy je voda, ktorá tvorí 70 % nášho tela.

Keď zamrzne, zmení sa na ľadové kryštály, ktorých objem sa zväčší o 10%, vďaka čomu sa bunková membrána zlomí. Okrem toho, keď mrzne, látky rozpustené vo vnútri bunky migrujú do zostávajúcej vody, čím narúšajú procesy vnútrobunkovej výmeny iónov, ako aj organizáciu bielkoviny a ďalšie medzibunkové štruktúry. Vo všeobecnosti ničenie buniek pri zmrazovaní znemožňuje človeku návrat do života.

Existuje však sľubný spôsob, ako tento problém vyriešiť - klatrát hydratuje. Boli objavené už v roku 1810, keď britský vedec Sir Humphry Davy vstrekol do vody chlór pod vysokým tlakom a bol svedkom tvorby pevných štruktúr. Išlo o hydráty klatrátov – jednu z foriem vodného ľadu, v ktorej je obsiahnutý cudzí plyn. Na rozdiel od ľadových kryštálov sú klatrátové mriežky menej tvrdé, nemajú ostré hrany, ale majú dutiny, v ktorých sa môžu „ukryť“ vnútrobunkové látky. Technológia klatrátovej suspendovanej animácie by bola jednoduchá: inertný plyn, ako je xenón alebo argón, teplota tesne pod nulou a bunkový metabolizmus sa začne postupne spomaľovať, až sa človek dostane do kryostázy. Bohužiaľ, tvorba klatrátových hydrátov vyžaduje vysoký tlak (asi 8 atmosfér) a veľmi vysokú koncentráciu plynu rozpusteného vo vode. Ako vytvoriť takéto podmienky v živom organizme je stále neznáme, hoci v tejto oblasti existujú určité úspechy. Klatráty sú teda schopné chrániť tkanivo srdcového svalu pred deštrukciou mitochondrií aj pri kryogénnych teplotách (pod 100 stupňov Celzia), ako aj zabrániť poškodeniu bunkových membrán. O experimentoch s klatrátovou anabiózou u ľudí sa zatiaľ nehovorí, pretože komerčný dopyt po technológii kryostázy je malý a výskum na túto tému vykonávajú najmä malé spoločnosti ponúkajúce služby zmrazovania tiel mŕtvych.

Let na vodík

V roku 1960 fyzik Robert Bassard navrhol pôvodný koncept náporového fúzneho motora, ktorý rieši mnohé z problémov medzihviezdneho cestovania. Základom je využiť vodík a medzihviezdny prach prítomný vo vesmíre. Kozmická loď s takýmto motorom najskôr zrýchli na vlastné palivo a potom rozmiestni obrovský lievik magnetického poľa s priemerom tisícok kilometrov, ktorý zachytáva vodík z vonkajší priestor. Tento vodík sa používa ako nevyčerpateľný zdroj palivo pre termonukleárny raketový motor.

Použitie Bussardovho motora sľubuje obrovské výhody. V prvom rade sa vďaka „bezplatnému“ palivu dá pohybovať s konštantným zrýchlením 1 g, čím odpadávajú všetky problémy spojené s beztiažovým stavom. Okrem toho vám motor umožňuje zrýchliť na obrovskú rýchlosť - 50% rýchlosti svetla a ešte viac. Teoreticky pri pohybe so zrýchlením 1g loď s Bussardovým motorom dokáže prekonať vzdialenosť 10 svetelných rokov za približne 12 pozemských rokov a pre posádku by v dôsledku relativistických efektov ubehlo len 5 rokov lodného času.

Bohužiaľ, na ceste k vytvoreniu lode s Bussardovým motorom je množstvo vážnych problémov, ktoré sa na súčasnej úrovni technológie nedajú vyriešiť. V prvom rade je potrebné vytvoriť obrovský a spoľahlivý lapač vodíka, ktorý generuje magnetické polia gigantickú silu. Zároveň má zabezpečiť minimálne straty a efektívny transport vodíka do termonukleárneho reaktora. Samotný proces termonukleárnej reakcie premeny štyroch atómov vodíka na atóm hélia, ktorý navrhol Bassard, vyvoláva mnohé otázky. Faktom je, že túto najjednoduchšiu reakciu je ťažké realizovať v prietokovom reaktore, pretože prebieha príliš pomaly a v zásade je možná len vo vnútri hviezd.

Pokrok v štúdiu termonukleárnej fúzie nám však umožňuje dúfať, že problém možno vyriešiť napríklad použitím „exotických“ izotopov a antihmoty ako katalyzátora reakcie.

Ryža. 7. Salamander sibírsky môže byť pozastavený na celé desaťročia.

Výskum Bussardovho motora zatiaľ leží výlučne v teoretickej rovine. Potrebné sú výpočty založené na skutočných technológiách. V prvom rade je potrebné vyvinúť motor schopný generovať dostatok energie na napájanie magnetickej pasce a udržanie termonukleárnej reakcie, produkovať antihmotu a prekonávať odpor medzihviezdneho média, čo spomalí obrovskú elektromagnetickú „plachtu“.

Antihmota na záchranu

Môže to znieť zvláštne, ale dnes je ľudstvo bližšie k vytvoreniu antihmotového motora ako k intuitívnemu a na prvý pohľad jednoduchému Bussardovmu náporovému motoru.

Fúzny reaktor deutérium-trícium môže generovať 6 x 1011 J na 1 g vodíka – vyzerá pôsobivo, najmä ak vezmeme do úvahy, že je 10 miliónov krát účinnejší ako chemické rakety. Reakciou hmoty a antihmoty vzniká asi o dva rády viac energie. Kedy rozprávame sa o anihilácii, výpočty vedca Marka Millisa a ovocie jeho 27-ročnej práce nevyzerajú až tak depresívne: Millis vypočítal energetické náklady na vypustenie kozmickej lode k Alpha Centauri a zistil, že by predstavovali 10 18 J, t.j. takmer ročná spotreba elektrickej energie celého ľudstva.

Ale to je len jeden kilogram antihmoty.

Ryža. 8. Sonda vyvinutá spoločnosťou Hbar Technologies bude mať tenkú plachtu z uhlíkových vlákien potiahnutú uránom 238. Pri náraze do plachty antivodík anihiluje a vytvára prúdový ťah.

V dôsledku anihilácie vodíka a antivodíka vzniká mohutný fotónový tok, ktorého rýchlosť výfukových plynov dosahuje maximum pre raketový motor, t.j. rýchlosť svetla. Ide o ideálny indikátor, ktorý vám umožňuje dosiahnuť veľmi vysoké rýchlosti blízko svetla kozmickej lode s fotónovým motorom. Žiaľ, použiť antihmotu ako raketové palivo je veľmi ťažké, keďže počas anihilácie dochádza k zábleskom najsilnejšieho gama žiarenia, ktoré zabije astronautov. Taktiež zatiaľ neexistujú technológie na skladovanie veľkého množstva antihmoty a už samotný fakt hromadenia ton antihmoty aj vo vesmíre ďaleko od Zeme je vážnou hrozbou, keďže anihilácia čo i len jedného kilogramu antihmoty je ekvivalent jadrového výbuchu s kapacitou 43 megaton (výbuch takejto sily môže obrátiť tretinu územia USA). Cena antihmoty je ďalším faktorom, ktorý komplikuje medzihviezdny let poháňaný fotónmi. Moderné technológie na výrobu antihmoty umožňujú vyrobiť jeden gram antivodíka v nákladoch desiatok biliónov dolárov.

Veľké projekty výskumu antihmoty však prinášajú svoje ovocie. V súčasnosti sú vytvorené špeciálne skladovacie zariadenia na pozitróny, „magnetické fľaše“, čo sú nádoby chladené tekutým héliom so stenami z magnetických polí. V júni tohto roku sa vedcom z CERN-u podarilo zachovať atómy antivodíka na 2000 sekúnd. Na Kalifornskej univerzite (USA) sa buduje najväčšie úložisko antihmoty na svete, ktoré bude schopné akumulovať viac ako bilión pozitrónov. Jedným z cieľov vedcov z Kalifornskej univerzity je vytvoriť prenosné kontajnery na antihmotu, ktoré sa dajú použiť na vedecké účely mimo veľkých urýchľovačov. Tento projekt podporuje Pentagon, ktorý sa zaujíma o vojenské aplikácie antihmoty, takže je nepravdepodobné, že by najväčšie množstvo magnetických fliaš na svete nebolo podfinancované.

Moderné urýchľovače budú schopné vyrobiť jeden gram antivodíka za niekoľko sto rokov. To je veľmi dlhá doba, takže jediným východiskom je vyvinúť novú technológiu na výrobu antihmoty alebo spojiť úsilie všetkých krajín našej planéty. Ale aj v tomto prípade, moderné technológie o produkcii desiatok ton antihmoty pre medzihviezdne lety s ľudskou posádkou nie je čo snívať.

Všetko však nie je také smutné. Špecialisti NASA vyvinuli niekoľko návrhov kozmických lodí, ktoré by mohli ísť do hlbokého vesmíru len s jedným mikrogramom antihmoty. NASA verí, že vylepšené vybavenie umožní vyrábať antiprotóny s cenou okolo 5 miliárd dolárov za gram.

Americká spoločnosť Hbar Technologies s podporou NASA vyvíja koncept bezpilotných sond poháňaných antivodíkovým motorom. Prvým cieľom tohto projektu je vytvorenie kozmickej lode bez posádky, ktorá by mohla letieť do Kuiperovho pásu na okraji slnečnej sústavy za menej ako 10 rokov. Dnes nie je možné letieť do takýchto vzdialených bodov za 5–7 rokov, konkrétne sonda NASA New Horizons preletí Kuiperovým pásom 15 rokov po štarte.

Sonda, ktorá prejde vzdialenosť 250 AU o 10 rokov bude velmi maly, s nosnostou len 10 mg, ale bude potrebovat aj trochu antivodika - 30 mg. Toto množstvo vyrobí Tevatron o niekoľko desaťročí a vedci by mohli koncept nového motora otestovať počas skutočnej vesmírnej misie.

Predbežné výpočty tiež ukazujú, že podobným spôsobom je možné poslať malú sondu k Alpha Centauri. Na jeden gram antivodíka doletí k vzdialenej hviezde za 40 rokov.

Môže sa zdať, že všetko spomenuté je fikcia a nemá nič spoločné s blízkou budúcnosťou. Našťastie to tak nie je. Zatiaľ čo pozornosť verejnosti je upriamená na globálne krízy, zlyhania popových hviezd a iné súčasné udalosti, epochálne iniciatívy zostávajú v tieni. Vesmírna agentúra NASA spustila grandiózny projekt 100 Year Starship, ktorý zahŕňa postupné a viacročné vytváranie vedecko-technologickej základne pre medziplanetárne a medzihviezdne lety. Tento program je jedinečný v histórii ľudstva a mal by prilákať vedcov, inžinierov a nadšencov iných profesií z celého sveta. Od 30. septembra do 2. októbra 2011 sa v Orlande na Floride uskutoční sympózium, na ktorom sa bude diskutovať o rôznych technológiách vesmírnych letov. Na základe výsledkov takýchto udalostí vypracujú špecialisti NASA podnikateľský plán na pomoc určitým odvetviam a spoločnostiam, ktoré vyvíjajú technológie, ktoré zatiaľ nie sú dostupné, ale sú potrebné pre budúci medzihviezdny let. Ak bude ambiciózny program NASA úspešný, do 100 rokov bude ľudstvo schopné postaviť medzihviezdnu kozmickú loď a po slnečnej sústave sa budeme pohybovať s rovnakou ľahkosťou, ako dnes lietame z pevniny na pevninu.