Как долететь до ближайших к нам звезд?

На протяжении десятилетий ученые размышляли о том, как же человечеству достигнуть этой великой цели

0

В научно-фантастических произведениях много людей рассуждали в свое время на тему отправки космических кораблей с колонистами и распространении семян человечества среди звезд. Открытие новых миров, превращение человечества в межзвездный вид и, возможно, даже обнаружение внеземных цивилизаций – все эти наши мечты о путешествиях за пределами Солнечной системы пока остаются фантазиями, и вероятно, не станут реальностью в ближайшее время.

На протяжении десятилетий ученые размышляли о том, как именно человечество сможет достигнуть такой амбициозной цели. Каждая из придуманных концепций, сформулированных учеными имеет массу плюсов и минусов. Эти плюсы и минусы были проанализированы в недавнем исследовании Мартина Брэддока, члена Мансфилдского и Саттонского астрономического общества, члена Королевского общества биологии и члена Королевского астрономического общества.

Исследование доктора Брэддока

Исследование, озаглавленное « Концепции глубокого космического путешествия: от декартовых приводов и гибернации к мировым кораблям и криогенным веществам», недавно появилось в научном журнале «Современные тенденции в биомедицинской инженерии и биологических науках» (издание Juniper Journals). Как указывает Брэддок в своем исследовании, вопрос о том, как люди могут исследовать соседние звездные системы, стал более актуальным в последние годы благодаря открытиям экзопланет.

Экзопланеты
Список некоторых недавно обнаруженных потенциально обитаемых экзопланет. Источник: hpcf.upr.edu

Существует множество предложенных теоретических способов перемещения между нашей Солнечной системой и другими звездами в галактике. Тем не менее помимо технологий и времени, которые для этого потребуются, существуют также биологические и психологические последствия для человеческих экипажей, и их нужно будет заблаговременно принять во внимание.

В своем исследовании доктор Брэддок рассматривает пять основных способов осуществления миссий в другие звездные системы. К ним относятся сверхсветовые (FTL) путешествия, режим гибернации (спящий режим), режим замедленного старения (так называемое антивозрастное проектирование), огромные корабли, способные поддерживать несколько поколений путешественников, а также использование технологии криогенного замораживания.

варп привод
Концепция космического корабля с использованием WARP привода. Источник: НАСА.

Быстрее скорости света

Путешествия со скоростями, превышающими скорость света (FTL) имеют очевидные преимущества. Но пока они остаются полностью теоретическими, есть лишь понятия, которые исследуются сегодня. Концепция FTL, известная как Alcubierre Warp Drive, в настоящее время исследуется несколькими организациями, в число которых входят Фонд Tau Zero и Лаборатория физики Eagleworks из Космического центра NASA.
Если кратко, такой метод космических путешествий использует изменение геометрии ткани пространства-времени, которое (теоретически) заставит пространство перед кораблем сжиматься и за ним расширяться. При этом корабль будет перемещаться как бы внутри некого объекта, известного как «Warp – пузырь» через пространство. Так как корабль не перемещается внутри пузыря, а переносится вдоль самого пространства, обычные релятивистские эффекты, такие как временные сдвиги, к нему будут не применимы.
Как указывает доктор Брэддок, преимущества такой двигательной системы заключаются в возможности реализации «неоспоримого» путешествия на скоростях, превышающих скорости света без нарушения законов физики. Кроме того, корабль, путешествующий в «пузыре», не должен был бы беспокоиться о столкновении с космическим мусором, и у него не было бы верхнего предела максимально достижимой скорости. К сожалению, недостатки этого метода путешествий тоже весьма очевидны.

Они включают в себя тот факт, что в настоящее время нет известных способов создания Warp – пузыря в области пространства, которая нам нужна. Кроме того, для создания такого эффекта потребуются чрезвычайно высокие энергии, и неизвестно, как корабль сможет выйти из «пузыря» после того, как туда попадет. Короче говоря, FTL является на данный момент чисто теоретической концепцией, и нет никаких признаков того, что она перейдет из области теории к практике в ближайшем будущем.

Гибернация

Наиболее правдоподобные концепции межзвездного космического путешествия вряд ли рассчитывают на достижение скоростей, имеющих значения более чем десять процентов от скорости света  около ~ 388 500 000 км /ч. Это, конечно очень высокое значение, учитывая, что самой быстрой миссией на сегодняшний день была миссия Helios 2, которая достигла максимальной скорости более 240 000 км / ч. Тем не менее, эти скорости вполне реалистичны для достижения в рамках современных технологий.

В случае использования метода гибернации преимущества (и недостатки) являются более понятными. Нужно отметить, что такая технология вполне реализуема, и в настоящее время широко изучается ее физика в коротких временных интервалах как в отношении людей, так и животных. В последнем случае естественные циклы гибернации являются наиболее убедительным доказательством того, что спячка может длиться месяцами без каких либо инцидентов.

Однако недостатки есть и здесь. Например, существуют риски атрофии тканей в результате продолжительных периодов времени, проведенных в условиях микрогравитации. Это может быть смягчено искусственной гравитацией или другими средствами (такими как электростимуляция мышц), но необходимы значительные клинические исследования, прежде чем это можно было бы применять. Такие исследования вызовут целый ряд проблем, связанных с этикой, поскольку такие тесты будут представлять собой некоторые риски.

Отложенное старение

Стратегия отложенного старения (SENS) – еще один способ, предлагающий людям возможность противостоять эффектам длительных космических полетов путем изменения процесса старения. В дополнение к тому, что этот метод позволить одному и тому же поколению, которое садилось на корабль, добраться до места назначения, этот метод также может помочь в развитии исследований терапии стволовыми клетками здесь, на Земле.

Однако в контексте длительных космических полетов для обеспечения полного омоложения, вероятно, потребуется многократное лечение (или непрерывное в течение всего процесса перелета). Значительный объем исследований также потребуется выполнить заблаговременно, чтобы проверить эффективность процесс и рассмотреть отдельные компоненты старения, что еще раз приведет к ряду этических проблем.

Огромные межзвездные корабли

Корабли – обители могут использоваться как автономные самоходные космические станции, достаточно большие для размещения нескольких поколений космических путешественников. Эти корабли будут полагаться на обычное движение и, следовательно, будут способны через столетия (или тысячелетия) достичь другой звездной системы. Очевидные преимущества такой концепции заключаются в том, что она выполнит две основные задачи исследования космоса – поддержание человеческой популяции в космосе и заселение потенциально пригодных для жизни экзопланет.

Кроме того, такой корабль будет опираться на концепции движения, которые в настоящее время возможны, а экипаж из тысяч человек умножит шансы на успешную колонизацию другой планеты. Конечно, затраты на строительство и поддержание таких крупных космических кораблей были бы непомерно высокими. Есть также моральные и этические проблемы отправки человеческих экипажей в глубокие пространства в течение столь длительного периода времени.

Например, есть ли какая-то гарантия того, что экипаж не сойдет с ума и не убьет друг друга? И, наконец, если новые, более совершенные корабли появятся на Земле за время перелета? Это означает, что более быстрый корабль, который позже покинет Землю, сможет обогнать корабль – обитель, прежде чем он достигнет другой звездной системы. Зачем тратить столько денег на корабль, который скорее всего, устареет, прежде чем доберется до места назначения?

межзвездный корабль
Концепция корабля с несколькими поколениями, разработанная командой TU Delft Starship Team (DSTART) при поддержке ESA. Авторское право: Нильс Фабер и Анджело Вермелен

Криогенная заморозка

Наконец, существует криогеника, концепция, которая широко изучалась в последние несколько десятилетий как возможное средство расширения качества жизни и для космических путешествий. Во многих отношениях эта концепция является продолжением технологии гибернации, но выигрывает от ряда недавних достижений. Непосредственным преимуществом этого метода является то, что он учитывает все существующие ограничения, налагаемые технологиями и релятивистской Вселенной.

В принципе, не имеет значения, возможны ли FTL (или скорости выше 0,10 с) или как долго будет проходить рейс, так как экипаж будет спать и прекрасно сохраниться все это время. Кроме того, мы уже знаем, что технология работает, о чем свидетельствуют недавние открытия, показавшие, что ткани органов и даже целые организмы нагревались и оживали после глубокой криогенной заморозки.

Однако риски здесь даже больше, чем в случае с гибернацией. Например, долгосрочные эффекты от криогенного замораживания на физиологию и центральную нервную систему животных и людей пока не известны. Это означает, что перед тем, как кто-то когда-либо предпримет такие попытки, потребуются обширные испытания, в том числе испытания на людях, что снова вызовет ряд этических проблем.

Наверняка существует много неизвестных способов, связанных со всеми потенциальными методами межзвездных путешествий. Необходимо произвести гораздо больше исследований и разработок, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать, какой из них является наиболее возможным. Доктор Брэддок признает, что гораздо более вероятно то, что в любых межзвездных путешествиях будут задействованы роботизированные исследователи, использующие технологию телеприсутствия, чтобы показать нам другие миры.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: