Межзвёздные путешествия. Несколько мыслей

В одной из предыдущих статей мы поговорили о том, что современные технологии перемещения в пространстве не смогут предоставить нам возможность посетить даже самые ближайшие звёзды. И что нынешняя ракетная техника ну никуда не годится для этих целей. С какими угодно двигателями. И что даже имея практически бесконечные источники энергии скорость межзвёздного корабля на практике всегда будет лишь какой-то долей скорости света.

Итак, проложим наш анализ.

Межзвёздные путешествия невозможны?

На высоких скоростях столкновение с любым фрагментом материи, даже с атомом водорода, будет серьёзным испытанием. Очевидно, что любой корабль, летящий со скорость большей, чем несколько сотых процента скорости света, прибудет к пункту назначения в лучшем случае серьёзно «потрёпанным».

Это обстоятельство ограничит скорость любого межзвёздного полёта.

Но может быть нам подумать об отправке к ближайшим звёздам быстрых беспилотных зондов? Да, пройдут, возможно, столетия, прежде чем наш робот пришлёт селфи с поверхности далёкой экзопланеты, на котором он будет изображён с окружившими его шестипалыми инопланетянами с цветами. Однако после многих и многих лет работы такие зонды вполне могут составить карту исследуемой звёздной системы. А затем полетят изучать новую.

Хорошо спроектированный зонд вполне может использовать существующие материалы для ремонта себя самого, а также для создания своих копий. Армада роботов, число которых будет экспоненциально расти, в итоге сможет распространиться со временем по всей Галактике, исследуя и отправляя информацию на Землю. Однако этот процесс займёт, наверняка, несколько десятков, а то и сотен тысяч лет, если не больше. Это долго.

Человек всегда стремился колонизировать как можно быстрее все территории в пределах досягаемости. И пилотируемый межзвёздный полет непременно будет следующим логическим шагом его эволюции.

Но, как мы уже выяснили, человеку межзвёздные путешествия пока недоступны. Даже путешествие к ближайшей звезде со скоростью в 5% от скорости света будет длиться не менее сотни лет. Или все-таки можно как-то с этим смириться?

Корабль поколений

Представьте себе космический корабль, имеющий огромные размеры, запущенный к ближайшей звезде. Внутри него высокотехнологичная, хорошо спроектированная, устойчивая среда обитания. Здесь рождаются, живут и умирают тысячи людей. Многие из них проведут всю свою жизнь только внутри этого корабля. Он станет для них единственным известным им миром. В чем-то это будет похоже на первые европейские колонии в Америке. Первые переселенцы налаживали свою жизнь практически без поддержки со стороны метрополии. На корабле поколений это так и будет выглядеть. Так как у его обитателей не будет возможности получать хоть какую-то помощь с Земли. И даже связь с ней будет задерживаться на месяцы, а то и на годы из-за колоссальных расстояний.

В принципе, постройка такого корабля технически возможна. Тут проблема совсем в другом. Социальная. Никто не знает, как будут работать органы власти в полностью замкнутой среде вдали от Земли. Кто будет определять приоритеты, порядок работы, вознаграждения, должности и так далее? Когда люди находятся близко к Земле, и лететь до неё недалеко, как в случае с программой «Аполлон» или Международной космической станцией, заставить экипаж выполнить приказ относительно легко. Ведь деваться ему некуда. А на Земле потом по головке не погладят.

Однако в автономной среде, где нет контроля со стороны государственного аппарата со всеми его репрессивными механизмами, у некоторый товарищей вполне может появиться соблазн изменить мироустройство «под себя». Тем более у представителя второго или третьего поколения обитателей корабля поколений. Мотивы их поведения вполне могут перестать быть чисто романтическими, направленными на решение задачи достижения другой звезды. Эти люди через пару поколений вообще могут забыть куда и зачем они летят. И что они вообще находятся внутри космического корабля. Подобная ситуация описана в романе Роберта Хайнлайна «Пасынки Вселенной».

Чтобы избежать неприятностей, связанных с возможным восстанием на корабле, (и для уменьшения его технической сложности) на котором могут разместиться целые поколения людей, предлагались разные интересные идеи.

Анабиоз

Одна из таких идей очень популярна среди писателей-фантастов. Звучит она так: а давайте просто введём пассажиров корабля в состояние анабиоза! (см. фильм «Пассажиры»). Как говориться, все люди хороши, пока спят зубами к стенке. Подобный подход позволит избежать проблем, связанных с необходимостью всех этих людей кормить, поить, одевать и обувать. И ещё разруливать между ними всяческие разборки. Спят себе, да и спят.

Второй вариант, более простой и требующий ещё меньше ресурсов – вместо людей на другую планету можно отправить просто партию замороженных эмбрионов.

Однако в любом случае кораблю, конечно, будет нужен экипаж. Хотя бы один сменный дежурный. Например, на вахту длиной 25 лет. Один бодрствует, другие дежурные в анабиозе. А потом его меняют.

Но какие ещё могут быть варианты достижения других звёзд?

На самом деле есть идеи о том, как осуществить путешествие со скоростью, превышающей скорость света.

Червоточина

В принципе, общая теория относительности Эйнштейна допускает возможность сверхсветовых путешествий в искривлённом пространстве-времени. Высказывались предположения, что знаменитая и всемогущая черная дыра может работать как портал в другие места Вселенной.

Такое путешествие можно сравнить вот с чем: с ситуацией, в которую постоянно попадают муравьи. Выглядит это все так: растерянный муравей сидит на огромном куске картона, которым рабочие с ближайшей стройки накрыли его муравейник. Временно. Однако наш герой пришёл с работы на обед и должен непременно попасть домой и принять пищу. Потому что обеденный перерыв у муравьёв небольшой! Что же делать? Если бежать, матерясь, до края листа картона, а потом под листом ползти к муравейнику, пройдёт уйма времени! Что же делать? Наш муравей начинает неистово шатать берёзу и тут его осеняет! Нужно прогрызть дыру! Он успешно делает это за две секунды. И вот он дома! (На радость детям).

Точно так же две черные дыры, соединённые друг с другом, могут образовывать так называемую «червоточину», связывающую две очень удалённые друг от друга области пространства.

Понятие «червоточина» уже использовалось в некоторых научно-фантастических произведениях. Таких, например, как роман Карла Сагана «Контакт». Или фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар». Но, хотя это вполне обоснованная теоретическая идея о возможности осуществления сверхсветовых путешествий, никто не верит в возможность её практической реализации.

Во-первых, создание червоточины и поддержание её в стабильном состоянии потребует колоссального количества энергии. Во-вторых, она наверняка будет весьма враждебна к человеческому организму. Поэтому использование червоточин, скорее всего, исключено.

Варп-привод

Ещё одну интересную идею предложил в 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре. Однажды он сказал: послушайте вы все! Да, общая теория относительности запрещает кораблям двигаться быстрее скорости света. Но быстрее относительно чего? Лишь по отношению к своему непосредственному локальному пространству! Однако тот же Эйнштейн утверждал, что пространство деформируется из-за скопления массы. А теперь представьте себе, (сказал, моргнув мигательной перепонкой Алькубьерре) что мы модифицируем это накопление массы таким образом, что пространство будет расширяться сразу за космическим кораблём. И сжиматься впереди него!

При этом получится некий космический пузырь, который будет ускоряться за счёт изменения самого пространства вокруг него. А если Вы вдруг случайно наклонились завязать шнурок и нечаянно оказались в таком пузыре? Поздравляю! Вы умчитесь куда-то вдаль быстрее скорости света!

Принципы специальной теории относительности при путешествии со скоростью, превышающей скорость света, в этом случае не нарушаются. Поскольку двигающийся объект при этом находится в состоянии покоя по отношению к своему локальному пузырю. Со сверхсветовой скоростью переносится сам пузырь. А вместе с ним – и любой содержащийся в нём объект. Или космический корабль.

Отрицательная энергия

Алькубьерре изложил возможности сверхсветового полета в своей оригинальной статье, где предложенный им механизм использует имя двигательной установки из научно-фантастического сериала «Звёздный путь»: варп-двигатель. Но при этом учёный признал один недостаток своей модели: она нарушает принцип сохранения энергии. Чтобы произвести эффект «двигателя деформации», плотность энергии в определённых местах должна стать отрицательной. Рассмотрение возможности существования материи с энергией меньше нуля может показаться парадоксальным. Но в области квантовой механики есть механизмы, в которые эта концепция вполне вписывается.

Хотя математика варп-двигателя хорошо известна, его практическое применение тоже сомнительно. Самые первые оценки показали, что для того, чтобы проделать подобный трюк, нужно больше энергии, чем содержится во всей наблюдаемой части Вселенной. Однако последующие переоценки уменьшили количество энергии до «лишь» половины массы Юпитера. А если космический пузырь заменить тором (телом в форме пончика), её количество станет совсем мизерным – её можно будет извлечь из объёма материи, сравнимого по массе с автомобилем.

Прыжок к звёздам

Да, исследование других планетных систем будет целой вехой беспрецедентного масштаба в истории человечества. Но далеко не факт, что это вообще произойдёт. Потому что нет никаких гарантий, что прыжок к звёздам вообще возможен. Может быть, все вышеперечисленные технические трудности просто непреодолимы. Или требуют таких огромных экономических и промышленных усилий, что в этом просто не будет никакого смысла. К тому же, другие миры могут быть уже заселены инопланетными видами. В таком случае, может быть, было бы разумнее просто позвонить соседям, прежде чем появиться на пороге их дома с цветами?