Як створити двигун корабля з «Зоряного шляху»

«Містере Сулу, встановіть курс, швидкість варп два» - ці слова, мабуть, відомі кожному шанувальнику наукової фантастики. Вони належать Джеймсу Кірку, капітану зорельоту «Ентерпрайз» з легендарного серіалу «Зоряний шлях». За сюжетом, герої переміщаються Галактикою в сотні разів швидше світла завдяки варп-двигуну, який викривляє навколишній простір.

У далекі 1960-ті роки, коли серіал вийшов на екрани, це сприймалося як нездійсненна фантазія. Але сьогодні багато вчених та інженерів всерйоз говорять про можливість створення такого двигуна, і більше того, вже є конкретні пропозиції.


Швидкісний ліміт всесвіту

Наша Сонячна система розташована на досить розрідженій ділянці Чумацького Шляху, з невисокою щільністю зоряних скупчень. Найближча до нас зоряна система альфа Центавра знаходиться від Сонця в 4,36 світлового року. На сучасних ракетах, що розвивають швидкість 10-15 кілометрів на секунду, космонавтам довелося б летіти до неї понад 70 000 років!

І це при тому, що загальний діаметр нашої Галактики становить 100 000 світлових років. Якщо ми не можемо подолати навіть таку нікчемну за мірками Всесвіту відстань, то не варто і заїкатися про колонізацію і освоєння далекого космосу.

Є й інша, більш серйозна перешкода на шляху до зірок. Вона відображена в теорії відносності Ейнштейна. До появи теорії в 1905 році у фізиці безроздільно панувала небесна механіка Ньютона. За нею, швидкість світла залежала від швидкості руху спостерігача. Тобто якби вам вдалося наздогнати світло і рухатися разом з ним, то він для вас просто зупинився б. Пізніше Максвелл дав цій теорії математичне обґрунтування.

Ще будучи студентом, Альберт Ейнштейн не міг прийняти цей постулат - відчував, що десь тут криється помилка. Зрештою, він знайшов відповідь на його запитання. Він довів, що швидкість світла постійна і жодним чином не залежить від стороннього спостерігача.

Виходило, що світло наздогнати неможливо. Як би швидко ви не пересувалися, світло все одно буде попереду. Знаменита ейнштейнівська формула Е = мс ­, де енергія тіла дорівнює його масі, помноженій на швидкість світла в квадраті, свідчить буквально наступне: для того щоб розігнати об'єкт до світлової швидкості, буде потрібна нескінченна кількість енергії, а це означає, що об'єкт повинен мати нескінченну масу. По суті, ракета, яка хоче розігнатися до швидкості світла, буде важити як весь Всесвіт!

Зрозуміло, в реальному житті це зробити абсолютно неможливо, швидкість світла - свого роду вселенський інспектор ДПС, який раз і назавжди поставив швидкісне обмеження.


Здавалося б, це ставить хрест на мрії людства про політ до далеких зірок. Однак через десять років після публікації спеціальної теорії відносності з'явилася загальна теорія відносності, де давалися більш розширені коментарі і доповнення.

У загальній теорії відносності Ейнштейн об'єднав простір і час. До цього вони вважалися різними фізичними поняттями. Для кращої ілюстрації він порівняв простір-час з полотном. За певних умов це полотно може рухатися набагато швидше світла. Однак це не давало відповіді на головне питання: як же все-таки обігнати світло?

Майже 70 років багато дослідників ламали голову над цією загадкою. І в один прекрасний день один молодий вчений увімкнув телевізор і, перемикаючи канали, натрапив на фантастичний серіал. Під час перегляду його раптом осінило, і він зрозумів, як можна розвинути надсвітову швидкість, не порушуючи при цьому законів фізики. Цього вченого звуть Мігель Алькубьєрре.

Варп-драйв

Тоді, 1994 року, Алькубьєрре вивчав теорію відносності в Університеті в Кардіффі (Уельс, Великобританія). По телевізору він побачив серіал «Зоряний шлях». Вчений звернув увагу на те, що для переміщення в космосі герої використовують двигун деформації простору, або варп-драйв.

Як колись яблуко, що впало на голову Ньютону, спонукало його на створення небесної механіки, так і телешоу надихнуло Мігеля на народження теорії, яка, можливо, раз і назавжди покінчить зі швидкісною «дискримінацією» Всесвіту.

Алькубьерре взявся за розрахунки і незабаром опублікував отримані результати. За основу він взяв загальну теорію відносності, в якій говориться, що якщо докласти певну кількість енергії або маси, то можна змусити простір рухатися швидше світла.

Для цього необхідно створити навколо корабля спеціальний міхур, або поле деформації. Це варп-поле буде стискати простір попереду корабля і розширювати позаду. Виходить, що корабель фактично нікуди не рухається, сам космос викривляється і штовхає корабель в заданому напрямку.


Всередині бульбашки час і простір не піддаються деформації та викривленню. Тому екіпаж судна не відчуває будь-яких додаткових перевантажень, і може здатися, ніби нічого і не змінювалося. У такому випадку в космос зможуть літати не тільки астронавти, які пройшли спеціальний медичний відбір і підготовку, а й звичайні люди.

Якби ви опинилися на містку корабля під час його руху з надсвітовою швидкістю і поглянули на навколишній вас космос, зірки перетворилися б на довгі штрихи. Але якщо ви подивитеся назад, то не побачите нічого, крім непроглядної темряви, так як світло не може наздогнати вас.

Алькубьерре підрахував, що варп-двигун дозволить розвивати швидкість в 10 разів швидше світла, проте, на його ж думку, ніщо не заважає збільшити потужність двигуна і розганятися до більш високих показників.

Однак при ознайомленні з теорією Алькубьерре Сергій Красніков з Головної астрономічної обсерваторії в Пулково виявив одну особливість. Справа в тому, що пілот не зможе довільно змінювати траєкторію руху судна. Тобто якщо ви, наприклад, летите від Землі до Сіріуса і раптом згадуєте, що не вимкнули вдома праску, то повернутися назад вже не вийде. Доведеться спочатку долетіти до пункту призначення, а потім повертатися назад.

Більш того, у вас також не вийде зв'язатися з ким-небудь, оскільки варп-поле повністю ізолює корабель від зовнішнього світу і блокує будь-які сигнали. Тому Красніков порівняв подорож на такому кораблі з поїздкою в підземці. Він так і назвав це «надсвітовим метро».


Але це не головна проблема. Саме поле деформації має мати негативний зарядок. Для його створення потрібна негативна енергія, про існування якої вже довгі роки йдуть суперечки.

Те, чого не може бути

Якщо гравітація - це енергія тяжіння, то негативна енергія повинна мати протилежні властивості і відштовхувати від себе сторонні об'єкти. Але як отримати таку енергію?

У 1933 році голландський фізик Хендрік Казимир висунув припущення, що якщо взяти дві ідентичні металеві пластини і розташувати їх ідеально паралельно один одному на мінімально можливій відстані, то вони почнуть притягуватися. Ніби незрима сила штовхає їх назустріч один одному.

Згідно з квантовою механікою, вакуум не є абсолютно порожнім місцем, в ньому постійно виникають пари частинок речовини і антивіщення, які миттєво стикаються і анігілюють. Цей процес займає буквально мільярдні частки секунди. При їх зіткненні виділяється мікроскопічна кількість енергії, що створює в «порожньому» вакуумі ненульовий сумарний тиск.

Важливо наблизити платівки один до одного якомога ближче, тоді обсяг частинок зовні буде набагато перевищувати їх кількість у проміжку між пластинами. Як результат, тиск зовні буде здавлювати пластини, а їх енергія буде, в свою чергу, ставати менше нуля, тобто негативною. У 1948 році під час експерименту вдалося виміряти негативну енергію. В історію це увійшло під назвою «ефект Казимира».


У 1996 році після 15 років дослідів і досліджень Стіву Ламоро з Лос-Аламоської національної лабораторії спільно з Умаром Мохідіном і Анушрі Роєм з Університету Каліфорнії в Ріверсайді вдалося точно виміряти ефект Казимира. Він дорівнював заряду еритроциту - червоного кров'яного тільця.

На жаль, але це просто жахливо мало для створення поля деформації, потрібно в мільярди разів більше. До тих пір поки не вийде виробляти негативну енергію в промислових масштабах, варп-двигун так і залишиться на папері.

Через терни до зірок

Незважаючи на всі складнощі у створенні, варп-двигун є найбільш вірогідним кандидатом для здійснення першого міжзоряного польоту. Альтернативні проекти, такі як сонячний парус або термоядерний двигун, можуть розвинути лише субсвітові швидкості, а такі як кротові нори або зоряні ворота, надто складні, і їх реалізація - питання тисяч років.

Сьогодні найбільш активно розробкою прототипу варп-двигуна займається NASA, чиї фахівці впевнені, що це швидше технічна проблема, ніж теоретична. І команда інженерів вже займається цим в Космічному центрі імені Джонсона, де колись готували перший політ людини на Місяць. На думку багатьох експертів, швидше за все перші зразки технології деформації простору з'являться не раніше ніж через 100 років, за умови наявності постійного фінансування.

Скажете, фантастика? Але, може, варто згадати, що за кілька років до того як брати Райт підняли в повітря свій літак, видатний англійський фізик Вільям Томсон сказав, що ніщо важче повітря не здатне літати. А 60 років потому перший космонавт Землі посміхнувся і сказав: «Поїхали!..»


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND