Колко време да пътувам до Алфа Кентавър?

Концепция на художника чрез Breakthrough Starshot.

Космосът е голям. Наистина, наистина, наистина голям. И затова в момента НАСА няма планове да изпраща космически кораб до някоя от няколко хиляди известни планети извън нашата Слънчева система. Междувременно по отношение на пътуването със звезди НАСА вече не е единствената игра в града. През април 2016 г. руският високотехнологичен милиардер Юрий Милнър обяви нова и амбициозна инициатива, наречена Breakthrough Starshot, която възнамерява да вложи 100 милиона долара в проучвания за доказателство за изцяло нова технология за пътуване със звезди, насочена към безпилотен космически полет в 20 % от скоростта на светлината, като целта е в рамките на 20 години да достигне системата Алфа Кентавър - и, вероятно, новооткритата й планета Проксима b. Възможно ли е? Все още никой не знае, но Алфа Кентавър е очевидна цел. Това е най-близката звездна система до нашето слънце на 4, 3 светлинни години. Това е около 25 трилиона мили (40 трилиона км) от Земята - почти 300 000 пъти повече от разстоянието от Земята до Слънцето. Следвайте връзките по-долу, за да научите повече за това, защо пътуването със звезди е толкова страхотно и за това как можем да го осъществим.

Защо конвенционалната ракета не работи?

Warp задвижване?

Пробив на Starshot

Тези 4 конвенционални космически кораба се насочват извън Слънчевата система. Пети космически кораб, New Horizons, също в крайна сметка ще напусне Слънчевата система. Но конвенционалните космически кораби се движат бавно за разлика от огромните разстояния между звездите. Ще минат десетки хиляди години, преди някой от тези занаяти да срещне звезда. Изображение чрез Wikimedia Commons.

Защо конвенционалната ракета не работи? Помислете за космическите совалки, които изминаха само няколкостотин километра над земната повърхност, на земна орбита. Ако Земята беше с размерите на пясъчно зърно, това разстояние щеше да бъде приблизително ширината на косъм за разлика от разстояние от 6 мили (10 км) до Алфа Кентавър.

Космическите совалки не бяха звездни кораби, но ние сме изградили звездни кораби. Пет кораба от Земята в момента са на път да излязат от Слънчевата система, насочени в междузвездното пространство. Те са двата космически кораба Pioneer, двата космически кораба Voyager и космическия кораб New Horizons. Всички се движат изключително бавно спрямо скоростта, необходима за пътуване сред звездите.

Така че ... помислете за двата Voyager - Voyager 1 и Voyager 2 - стартирани през 1977 г. Нито Voyagers е насочен към Алфа Кентавър, но ако един от тях - ако приемем, че поддържа текущата скорост на скоростта - ще изисква десетки хиляди години до тази следваща-най-близка звезда. В крайна сметка Вояджърите ще преминат други звезди. След около 40 000 години Voyager 1 ще плава в рамките на 1, 6 светлинни години (9, 3 трилиона мили) от AC + 79 3888, звезда в съзвездието Camelopardalis. След около 296 000 години Вояджър 2 ще премине 4, 3 светлинни години от Сириус, най-ярката звезда в небето. Хм, 4.3 светлинни години. Това е разстоянието между нас и Алфа Кентавър.

Ами космическият апарат New Horizons, първият космически кораб, посетил Плутон и неговите луни. Космическият апарат на НАСА New Horizons изминава 36 373 мили в час (58 536 км / ч). Изстрелян от Земята в средата на януари 2006 г., той достига до Плутон в средата на юли 2015 г. ... девет и половина години по-късно. Ако Новите хоризонти бяха насочени към системата Алфа Кентавър, която не е, щеше да отнеме на този космически кораб около 78 000 години, за да стигне до там.

Така че конвенционалните ракети няма да работят, защото са твърде бавни.

Как може да изглежда космически кораб с warp устройство. Кредит: Марк Радемакер / Майк Окуда / Харолд Уайт / НАСА.

Илюстрация чрез Anderson Institute.

Warp задвижване? Ами ако бихме могли да пътуваме по-бързо от светлината ? Около концепцията са изградени безброй научнофантастични книги и филми, което носи своите предизвикателства пред разбирането на физиците как действително работят пространството и времето. Все пак, преди няколко години, д-р Харолд „Сони“ Уайт - който ръководи екипа за напреднали двигатели на НАСА в космическия център „Джонсън“ - твърди, че е направил откритие, което прави правдоподобна идеята за по-бързо пътуване, отколкото по-леко, чрез концепция, известна като основата на Alcubierre.

Тази концепция се основава на идеи, представени от мексиканския физик Мигел Алкубиер през 1994 г. Той предположи, че пътуването по-бързо от светлината може да бъде постигнато чрез изкривяване на пространството, както е показано на илюстрацията по-горе.

Харолд „Сони“ Уайт работи за разследването на тези идеи допълнително. Те са силно спекулативни, но евентуално валидни и включват решение на полевите уравнения на Айнщайн, по-специално как взаимодействат пространството, времето и енергията. През юни 2014 г. Уайт представи снимки на това как може да изглежда по-бърз от лек кораб. Художникът Марк Радемакер основава тези проекти на теоретичните идеи на Уайт. Той каза, че създаването им отне повече от 1600 часа и те са много готини. Вижте дизайна на космически кораби по-бързи от леките 2014 г. на тази страница на Flickr.

Видеото по-долу представя беседата на Харолд Уайт на космическата конференция на SpaceVision 2013 през ноември 2013 г. във Феникс. Той говори за концепциите и напредъка в развитието на warp-drive през последните десетилетия.

Възможно ли е по-бързото пътуване, отколкото от леката, чрез основата на Alcubierre? Както при конвенционалните задвижващи системи, проблемът е в енергията. В този случай това е типът енергия, от който ще се нуждае warp устройството. Daily Kos съобщава:

За да се образува деформационното поле / мехур, е необходима област от пространство-време с отрицателна енергийна плътност (т.е. отблъскване пространство-време). Научните модели прогнозират, че може да съществува екзотична материя с отрицателна енергия, но тя никога не е била наблюдавана. Всички форми на материя и светлина имат положителна плътност на енергията и създават привлекателно гравитационно поле.

Така че пътуването по-бързо от светлината през основата на Alcubierre е най-малкото спекулативно.

При съвременните технологии това не е възможно.

Ако обаче това може да се осъществи, това би намалило времето за пътуване до Алфа Кентавър от хиляди години до само дни .

Искате технически подробности за основата на Alcubierre устройството? Прочетете тази статия за 2014 г. във в. "Кос".

Или опитайте тази статия от януари 2017 г. за основата на Alcubierre, на Phys.org

НАСА има цял район на уебсайта си за пътувания, по-бързи от леките, в които основно се казва ... в момента не е възможно.

Системата Alpha Centauri. Това е поне двойна система, може би тройна система, но ние виждаме с очите само като една звезда. В това изображение - чрез MSX / IPAC / НАСА - почти можете да разберете двойния характер на Алфа Кентавър. На 4, 3 светлинни години тази звездна система е най-близо до Земята.

Пробив на Starshot. През април 2016 г. организацията на Юрий Милнер Breakthrough Initiatives обяви инвестиция в размер на 100 милиона долара в доказателства за концепции за изцяло нов начин да стигнете до звездите.

Е, не всичко ново., точно. Проектът Breakthrough Starshot разчита на технологии, които се тестват сега, а също и на някои нови технологии, които съществуват само от няколко години. Но това обединява тези технологии по начин, който е изцяло нов и изключително визионерски.

Екипът на Breakthrough Starshot има някои тежки хитове, включително физик Стивън Хокинг и Марк Зукърбърг от Facebook. Той предлага да се използват 100 милиона долара, за да се научи дали е възможно да се използва 100-гигаваттов светлинен лъч и леки платна за задвижване на около 1000 свръхлека нанопластика до 20% от скоростта на светлината. Ако се окаже възможно, такава мисия би могла (хипотетично) да достигне Алфа Кентавър в рамките на около 20 години от старта му.

Има много привлекателни неща за този проект. Например използването на светлинни платна в момента е в процес на тестване от друга организация, Планетарното общество, с публично финансиран проект, наречен LightSail.

Но най-привлекателното е, че проектът Breakthrough Starshot е наистина иновативен, но все още основан на съвременните, авангардни науки и технологии. Просто осъзнайте, че всички съществуващи космически кораби са огромни и тромави в контраст с грам мащабните нанозвезди - наречени StarChips - предложени от Breakthrough Starshot. Могат ли малки, леки кораби - върху платна, изтласкани от светлинен лъч - да летят 1000 пъти по-бързо от най-бързите космически кораби, изградени досега? Това е, което Breakthrough Starshot проучва с непрекъснатите си доказателства за концепция.

Starshot предвижда да изстреля майчин кораб, пренасящ 1000 малки космически кораба до орбита на голяма височина. Всеки плавателен съд е грамофонна вафла, носещ фотоапарати, фотонови тръби, захранващо, навигационно и комуникационно оборудване и „съставляващ напълно функционална космическа сонда“, заяви екипът на Starshot.

Контрольорите на мисиите щяха да разположат наноплантажа - да ги изпращат на път - един по един. Наземен лазерен масив, наречен светлинен лъч, ще се използва за фокусиране на светлината върху платната на корабите, за да се ускори индивидуалното плаване до целевата скорост „до минути“.

Планът е да се залепят четири камери (по два мегапиксела всяка) върху нанокрафт, което позволява някои елементарни изображения. Данните ще бъдат предадени обратно на Земята с помощта на прибираща се антена с дължина на метър или може би дори с помощта на светлинното ветрило, за да се улесни лазерната комуникация, която може да фокусира сигнал обратно към Земята.

Първоначалната идея беше да изпрати космическия кораб, летящ през системата Alpha Centauri, без да се забавя. В крайна сметка, как могат да забавят темпото? Оказва се, че някой вече е измислил възможен начин. В началото на 2017 г. двама учени обявиха резултатите от своето проучване на възможен метод на спиране, използвайки радиацията и гравитацията на самите звезди на Алфа Кентавър. Все още не знаем дали подобно нещо може да работи, но е слушано да се види как учените се включват в тази идея!

Ясно е, че проектът Breakthrough Starshot е този, който си заслужава да се гледа.

На 20 и 21 април 2017 г. инициативите за пробив проведоха второто от това, което казва, че ще бъде годишна конференция - наречена Breakthrough Discuss - насочена към събиране на водещи астрономи, инженери, астробиолози и астрофизици. Тази година те проведоха конференцията в Станфордския университет и я фокусираха върху откритията на потенциално обитаеми планети в близките звездни системи, включително Алфа Кентавър. Видеоклипове, свързани с дискусии по време на конференцията, се архивират на страницата на Breakthrough във Facebook, ако се интересувате.

Илюстрация чрез FutureHumanEvolution.com

Долен ред: На 4, 3 светлинни години системата Алфа Кентавър е най-близката звездна система до нашата Земя и слънце, но стигането до нея би било изключително трудно.

Пробив Starshot цели Алфа Кентавър

Прочетете повече за системата Alpha Centauri