[Перевод] Спросите Итана: возможны ли межзвёздные путешествия?

Поколения людей, смотрящих на далёкие звёзды, могли лишь задаваться вопросами о существовании там планет и условий для той жизни, которую они знали. За последние 25 лет произошла революция в поиске планет, их известно уже тысячи, их наличие подтверждено, и среди них есть даже потенциально обитаемые миры, похожие на Землю. Но сможем ли мы туда добраться? Читатель спрашивает:

Как вы думаете, возможны ли межзвёздные перелёты (для какой угодно цивилизации). По мне, так все возможные решения – это билеты в один конец.

Я однозначно считаю межзвёздные путешествия возможными. Но существуют и ограничения, в зависимости от выбираемого нами способа.

Главный двигатель Шаттла во время тестового пуска, 1981

1) Обычные технологии.

Если использовать сегодняшние достижения, мы, теоретически, могли бы достичь другой звезды. Построить достаточно крупный корабль, способный поддерживать жизнь мини-цивилизации – корабль поколений – достичь скоростей в десятки или сотни км/с, выращивать свою еду и рециркулировать воду. В качестве варианта можно разработать криогенную технологию замораживания и размораживания, при помощи которой людей, растения и другие живые существа можно транспортировать в состоянии приостановленного функционирования, и оживлять по прибытию на место.

Сериал «Lost In Space», 1965-1968

Обычные проблемы вроде столкновения с межпланетными и межзвёздными объектами, астероидами или планетами, на самом деле практически не важны. Таких объектов хоть и много, но плотность их наличия настолько мала, что даже столкновения звёзд чрезвычайно редки, даже на масштабах в миллионы лет. Такое путешествие заняло бы сотни тысяч лет для достижения ближайшей звёздной системы, и выглядит реальным.

Но это действительно билет в один конец, и решение неудовлетворительное.

Домашний термоядерный реактор, www.tidbit77.blogspot.com

2) Технологии будущего, основанные на известной физике.

Если мы захотим рассмотреть другие технические возможности, то найдём способы и получше. Например:

• Улучшение топлива. Вместо химических ракет, преобразующих 0,001% массы в энергию, используемую для разгона, можно использовать ядерное топливо (с эффективностью в 1%), или даже топливо на антиматерии, с эффективностью в 100%.

• Улучшение тяги. Если на борту корабля можно будет перевозить большое количество материи и антиматерии в качестве топлива, можно будет продолжать разгон в путешествии. Поскольку люди выдерживают, и даже предпочитают, тягу, схожую с гравитацией на Земле, можно направить корабль в сторону нашей цели, запустить двигатели на 9,8 м/с², а на половине пути развернуть двигатели и запустить их снова, снижая скорость до момента прибытия.

• Временные улучшения. Такое передвижение приблизит нас к скорости света всего через несколько лет ускорения, мы сможем долететь практически до любой звезды всего за 20-40 лет путешествия.

Это было бы круто, и не потребовало бы строительства корабля поколений. Конечно, кораблю нужно пережить путешествие на очень больших скоростях через межзвёздную среду, но достаточно сильное магнитное поле и карта газовых облаков, которых необходимо избегать, помогут нам в этом. А если при этом ещё овладеть технологией криозаморозки, нам даже не нужно будет брать с собой ресурсы, кроме семян для посадки и яйцеклеток для выращивания.

Межзвёздный прямоточный двигатель Бассарда

Минус в том, что одностороннее путешествие займёт несколько десятков лет только с точки зрения путешественника, благодаря замедлению времени согласно специальной теории относительности. Если мы отправимся на звезду, находящуюся в сотнях или тысячах световых лет от нас, то на Земле пройдёт сотня или тысяча лет. Даже если путешествие будет успешным, то на Земле, если тут останется кто-то в далёком будущем, получится пообщаться только с кем-либо из наших далёких потомков. Путешествие не обязательно будет поездкой в один конец для путешественников, но оставшиеся здесь люди никак не смогут выяснить, как оно закончилось, или поделиться информацией с удаляющимися путешественниками.

А что, если мы захотим расширить возможности человечества: нечто вроде того, что показывают в «Звёздном пути»?

Бомовские траектории для электрона, прошедшего через две щели

3) Умозрительные технологии.

Можем ли мы построить транспортер? Возможен ли двигатель деформации пространства? Что насчёт подпространственных коммуникаций? Пока всё это технологии мечты, основанные на современной теоретической физике, но возможность их существования в нашей Вселенной ещё не определена.

В теории транспортер может использовать квантовую запутанность для переноса любой квантовой системы из одной точки в другую, если только у волновой функции системы существует ненулевая вероятность находиться в другом месте. Но пока неизвестно, может ли обладать таким свойством макроскопическая система.

Двигатель деформации пространства и мгновенная связь основываются на искривлении пространства-времени и возможности отправить через это пространство сигнал или материю без искажений и уничтожения. В принципе, для общей теории относительности можно найти решение, при котором это происходит. Однако, неясно, можно ли достичь этого в нашей Вселенной, чтобы:

• Вам не потребовалась энергия, сравнимая с той, что хранится во всём Солнце;
• Приливные силы не уничтожили бы материю, которую вы пытаетесь отправить через искривлённое пространство;
• Не уничтожить материю, создавая искривлённое пространство и выпрямляя его;
• Вообще было возможно соединить две очень удалённые точки пространства.

Математический график шварцшильдовской чёрной дыры

Сейчас, как бы неприятно это ни звучало, нам лучше всего сосредоточиться на осуществлении одностороннего путешествия. Лучше уж лететь куда-нибудь, чем просто сидеть и ждать, пока появится новая технология, если она вообще допустима в нашей Вселенной. Но не закрывайтесь от новых идей – ведь то, что сегодня кажется маловероятным, может привести к исполнению нашей межзвёздной мечты. Требуйте физической точности и скептически относитесь к экстраординарным заявлениям, но не закрывайтесь и от возможностей. Наше величайшее путешествие во Вселенную обязательно произойдёт.