Дотянуться рукой до звезд: долетим ли мы до других светил

Мы живем в век технологического и научного прогресса: космические станции выходят на орбиты астероидов, два зонда вышли в межзвездное пространство (пусть и летели туда не одно десятилетие), миллиардеры строят ракеты и планируют заниматься космическим туризмом, мы создаем умопомрачительных размеров ускорители частиц, на которых надеемся обнаружить более фундаментальные частицы и взаимодействия. Но все это происходит не так далеко от нас — в широком смысле. Все это осуществляется на Земле. Международная космическая станция располагается всего в 408 километрах над поверхностью планеты, а между тем Луна — наш спутник и ближайшее небесное тело — находится в почти одной световой секунде от нас, в 384 400 километрах от Земли.

Сможем ли мы — как биологический вид, как цивилизация — когда-нибудь в буквальном смысле дотянуться до других звезд? Сможем ли мы отправиться хотя бы к проксиме Центавра в четырех световых годах от нас — сами, на высокотехнологичных космических кораблях? Или нам остается лишь отправлять зонды и роботов, не выходя за пределы Солнечной системы?

Как писал фантаст Дуглас Адамс: «Космос огромен». Космос действительно умопомрачительно огромен — мы даже не можем до конца представить себе насколько.

Взять, примеру, ту же проксиму Центавра — ближайшую звезду. Как мы упомянули выше, она находится в четырех световых годах от нас. Дабы понять, что это значит, надо всего лишь уложить в своей голове, что для того, чтобы туда добраться, придется лететь к ней с постоянной скоростью в 300 тысяч километров в секунду на протяжении четырех лет. Самому быстрому космическому аппарату из когда-либо запущенных людьми понадобилось бы затратить на этот путь десятки тысяч лет, а если быть точнее — 80 тысяч лет New Horizons летел бы до проксимы Центавра.

Тем не менее научная фантастика продолжает обнадеживать, что однажды мы доберемся до других звезд. Капитан Кирк и Спок перемещаются от мира к миру на своем варп-двигателе, нарушая местные политические законы. Хан Соло и Чуи могут запросто пересечь 12 парсек, несмотря на всю нелогичность. В романе Пола Андерсона «Тау ноль» путешественники летят на корабле с бассердовским двигателем, который собирает вещество из космоса и перерабатывает его в топливо, постоянно ускоряясь и постепенно все больше приближаясь к скорости света. Примеры можно перечислять очень долго.

Научная фантастика порой кажется пророческой. Взять, например, мобильные (а сначала — сотовые) телефоны: в 1966 году в сериале «Звездный путь» появился коммуникатор, очень напоминающий привычную нам «раскладушку», тогда как компания Motorola представила первый в мире сотовый телефон только в 1973 году. Но научная фантастика — это все же выдумка. Авторы произведений, насколько бы они ни делали их приближенными к научным данным, обходят, а порой и скрывают главные препятствия — вроде законов физики.

И речь идет не о каких-то пространных правилах, которые неприменимы к каждому моменту времени. Речь о физических законах Вселенной, которые запросто разрушат все ваши воздушные замки, если вы попытаетесь их игнорировать. От этих законов зависит ваша недолгая жизнь, которой необходимы атмосфера, определенное давление, температура и еще много чего.

Представим, что кто-то на Земле решил отправить космический аппарат к другой звезде, при этом повинуясь законам физики. Чтобы все не было изначально печально, мы даже понизим планку. Пусть это будет не массивный звездолет со множеством пассажиров, которые не дождутся, когда доберутся до какого-нибудь курортного планетоида.

И речь не об отряде космического десанта, снаряженного футуристическим оружием, который отправили к соседней звезде для защиты колонистов от каких-нибудь ксеноморфов, гигантских жуков или исполинских червей.

Скажем, речь идет о небольшом роботизированном аппарате, который отправят с Земли до альфы Центавра. Самый быстрый космический аппарат из когда-либо запущенных — New Horizons, он летит со скоростью 58,5 тысячи километров в час. Этому храброму маленькому зонду понадобится около 80 тысяч лет, чтобы добраться до альфы Центавра.

По большей части дело в том, что у нас нет достаточно мощной силовой установки. Самый перспективный вариант на сегодня — ионный двигатель, который NASA использовало на своем аппарате Dawn. По некоторым предположениям, такой двигатель помог бы достичь альфы Центавра примерно за 19 тысяч лет после гравитационного маневра вокруг Солнца.

Это уже позволило бы сэкономить немалые 60 тысяч лет — время, которое мы могли бы потратить на изобретение новых способов ускорения, новых двигателей. Мы могли бы изобрести функциональный двигатель Алькубьерре или тот же бассердовский двигатель, например, а значит, найти способы манипулировать в высокой степени не только веществом, но и самим пространством-временем.

Однако, если отвлечься от чистых спекуляций и взглянуть на то, что нам доступно сегодня, то лучший способ добраться до соседней звезды, пусть хотя бы отправить к ней зонд, — воспользоваться солнечными парусами вроде тех, что были предложены предприятием Breakthrough Starshot. Они могут использовать для ускорения солнечный свет и мощные наземные лазеры.

По сути, идея в том, чтобы отправить малоразмерные, легковесные аппараты на солнечных парусах — их намного проще ускорить. Например, та же инициатива Breakthrough Starshot планирует (или планировала) разгонять целую серию таких зондов при помощи решетки мощных наземных лазеров до 15-20% от скорости света. Таким образом, эти зонды могли бы долететь до альфы Центавра за 20-30 лет (неплохой результат по сравнению с 80 тысячами лет). Если экстраполировать эту идею, то по прибытии можно было бы запрограммировать зонды на создание как минимум коммуникационной сети в пункте назначения.

Кроме того, в NASA какое-то время испытывали футуристическую технологию, известную как EmDrive. Правда, по сей день это не более чем интересная концепция и спекуляция, однако если его когда-то удастся заставить EmDrive работать как задумано — а значит, в космосе для движения уже не будет нужно какое-либо топливо, — то все равно придется учитывать законы физики. Не стоит забывать, что невозможно двигаться быстрее света. На что у того же NASA есть еще один ответ: варп-двигатель.

Этот двигатель основан на концепции, исследованиях и расчетах Мигеля Алькубьерре, который его и предложил в 1994 году. Если физикам и техникам когда-то удастся претворить эту смелую идею в жизнь, то такой двигатель позволит делать именно то, что часто происходит в научной фантастике: сжимать пространство и перемещаться в нем быстрее света. Но пока что все сводится к концепт-артам гипотетических кораблей с варп-двигателями и очень сложной математике. Для работы такого двигателя необходима так называемая экзотическая материя, обладающая свойствами отрицательной энергии, — что это и откуда это взять, не может сегодня сказать ни один ученый. А это, в свою очередь, немаленькое препятствие на пути к реализации такой технологии.

На каком же этапе по факту мы находимся сегодня, говоря о готовности к путешествию к другой звезде, даже ближайшей? Вкратце: на Марсе все еще нет ни одного человека, а на Луне мы не были с 1972 года. Концепция зондов Breakthrough Starshot с 2017 года так и остается концепцией. Если говорить об ученых, то астробиолог Адам Франк из Рочестерского университета (читайте интервью с ним в грядущем выпуске нашего журнала) считает, что к звездам мы вряд ли полетим, но обязательно колонизируем Солнечную систему, если переживем изменение климата. Нам лишь остается ждать и мечтать.

Источник