Гипотетический полет к далеким мирам

    Сегодня, когда природа космоса в общих чертах понятна любому школьнику, извечное стремление человека к познанию манит нас в глубины Вселенной. К великому сожалению, даже используя новейшие технологии, человечеству пока еще трудно оторваться от своей колыбели.
    Конечно, существует несколько идей, дающих нам надежду, но… Некоторые из них, возможно, станут доступны в будущем, а некоторые и вовсе являются всего лишь теориями, и могут не стать доступными никогда…

    image

    Все это наводит на грустные мысли. И я бы хотел поделится с вами этими мыслями, потому что — на самом деле — все еще печальнее.

    Я уже в общих чертах рассчитывал невозможность сверхдалёких путешествий. В этой статье я хочу остановится на подробном обсуждении одного такого выдуманного полёта, чтобы наглядно показать все сопутствующие проблемы.

    Наша миссия: На гипотетическом космическом судне пролететь огромное расстояние (скажем, 5 световых лет) с огромной скоростью (скажем, 10 000 000 км/ч — 0,01 от световой) к гипотетической звездной системе с планетами, одна из которых обитаема и вернуться(?).

    Старт и разгон


    Великий гений космонавтики Константин Эдуардович Циолковский «показал», что, если мы используем реактивный двигатель, то почти все тело нашего космического корабля должно состоять из топлива. В среднем, всё, что на сегодняшний день улетело более-менее далеко от Земли, состояло из топлива примерно на 95% и более.

    image
    Вояждер и подобные ему аппараты, разработанные для исследования далёких просторов были запущены и разогнаны однажды, при самом старте, а в последствии ускорялись за счет гравитационных маневров. После первого разгона они уже почти не используют топливо (лишь малое его количество для поворотов вокруг своей оси и незначительных корректировок маршрута). Наш же корабль, в отличие от них, должен двигаться гораздо быстрее — 2700 километров в секунду против 13 вояджеровских! Достигнуть такого результата гравитационными маневрами либо очень сложно, либо вобще невозможно в нашей Солнечной Системе ввиду отсутствия подходящих масс.

    Поэтому, для разгона, нужно запастись огромным количеством топлива. Наиболее светлая на сегодняшний день альтернатива — ионные двигатели. Обладая малой тягой они позволяют за счет большего времени разгона сэкономить на первоначальной массе нашей ракеты. К сожалению, даже самые поздние модели еще сыроваты и служат относительно не долго, по крайней мере для целей миссии.

    Двигаясь со скоростью в 0,01 от скорости света очень сложно выйти на орбиту какой бы то ни было планеты. Поэтому нам нужно тормозить в конце пути, а для этого нам понадобится примерно столько же топлива, сколько и на разгон.

    Еще один нюанс — нам понадобится еще немного топлива на коррекцию маршрута. Мы не можем точно знать где будет находится звезда в тот момент, когда мы её достигнем. Могут пройти десятки лет, а Вселенная, как известно, на месте не стоит.

    image
    Конечно, все меняется не так быстро, но звезда, к которой мы летим уж точно на месте не останется за время нашего полета.

    Так же, мы не знаем точного расположения планет, их массу и других параметров. Конечно, количество топлива, нужное для корректировки не сравнится с общим объемом горючего в нашем корабле, а так же, в этой ситуации нам на помощь придут ионные двигатели. Я просто пытаюсь учесть все нюансы для пущей интересности.

    Предположим, что используя новые двигатели нам удастся создать подходящий для наших задач корабль, топливные баки которого окажутся меньше, чем небольшой город. Пусть даже нам и придётся долго разгоняться и долго тормозить.

    Скорость и расстояние


    Сразу признаюсь, я намерен нарушить правила миссии, потому что, если этого не сделать, на данном этапе нам придется отменить путешествие. Нам не удастся добраться к нашей звезде, с той скоростью, которая указана в задаче. Точнее, добраться-то удастся, но для этого понадобится около 500 лет! Будет мало толку от корабля, который сможет прислать первую весточку спустя 505 лет.

    Я предлагаю добавить лишний нолик к нашей скорости, тогда время полёта сокращается до 50 лет. Это тоже немало, но, по крайней мере, люди, участвующие в запуске корабля смогут принять его первое послание. Да и использованные технологии не так устареют — ведь через 500 лет могут уже и варп-двигатель изобрести или открыть гипер-пространство, преодолев эти 5 световых лет быстрее, чем наш корабль.

    image
    Впрочем, этот нолик нам не особо поможет. Помимо достижения высокой скорости, она сама является большой проблемой для космического корабля. Космическое пространство не такое уж и пустое, как кажется. В нем, помимо отдельно летящих атомов и молекул (в основном — водород), много частичек большего размера, включая «пылинки», «песчинки» и «камешки». Все они движутся навстречу кораблю со скоростью 30 000 км/с, и это, если предположить, что они покоятся относительно окружающего пространства. Если вероятность встретить валун, камешек или пылинку небольшая, то в каждом кубическом метре, который мы будем пролетать мы встретим 500-700 атомов! Может показаться, что это не очень много, на Земле, например, довольно трудно добиться такого вакуума, но на самом деле, на такой скорости энергии столкновения будет хватать, чтобы весьма существенно нагревать корпус нашего корабля.
    Ну, а если уж нам суждено встретить песчинку, то скорее всего не обойдется без мощного взрыва, последствия которого могут быть фатальны для миссии. Я уже молчу про камешки…

    Здесь можно почитать хорошую и подробную статью об объектах, которые мы можем встретить в нашем путешествии к звездам.

    Допустим, мы придумали хороший щит и радиатор, которые будут находится впереди корабля и уводить тепло излучением в пространство. Чтобы продолжить миссию, нам придется пренебречь так же и его размерами, потому что, скорее всего, чтобы вместе с кораблем поднять с Земли еще щит и радиатор — топливные баки придется делать невероятно огромными!

    Наконец, прибытие и встреча


    image
    С наименьшей вероятностью инопланетяне будут такими, какими мы их привыкли видеть на 90% иллюстраций

    Печально, что по прибытии нас могут ожидать проблемы совсем некосмического характера. Дело в самих инопланетянах, они могут просто испепелить нас еще до того, как мы приблизимся. Весьма интересна нравственная сторона контакта с внеземным разумом. Мы-то со своей стороны летим с миром, но взаимности можем не найти. А может быть, нас воспримут со страхом, если к этой цивилизации уже наведывались гости с более воинственными целями. Зачем им рисковать?
    К сожалению, это не только печально, но и обидно. Мы не можем твердо сказать, что на том конце миссии нас ждет разум, который так же трепетно относится к контакту с соседями по звездам, как и Человечество.

    Есть еще вариант со Сверхцивилизацией. Например, жители планеты уже столько насмотрелись, что мы для них лишь случайный муравей, заползший с лужайки в комнату. Они на нас даже внимания не обратят.
    Наконец, у нас может оказаться настолько разный склад ума, что мы просто-напросто не сойдемся даже в общих понятиях, в восприятии мира. Таких примеров можно привести бесконечное множество.

    Больше всего лично меня зацепила мысль о том, что, если даже, инопланетяне, так сказать, подойдут нам по всем параметрам (углеродный «состав» жизни, общие идеи и восприятие, схожий взгляд на физические законы, схожий способ передачи информации), нам тем более не желательно даже близко подлетать к их родной планете. Ведь, их могут уничтожить наши болезни, к которым у них нет иммунитета. Или наоборот. Вирусы, привычные для их зеленых тел, могут быстро приспособиться к новому ареалу…

    Лирический итог


    Как видим, чем-то пришлось принебречь, многое нарушить. Межзвездные полеты пока остаются для нас фантастикой. Но какая же фантастика не становится спустя какое-то время реальностью?
    Хоть тема статьи довольно пессимистична, я ни в коем случае не сомневаюсь в существовании подобной миссии в будущем! Проблемы межзвездных перелетов существуют, но это не значит, что они не решимы. Человек рожден чтобы преодолевать трудности и развиваться. Наука не только не стоит на месте, а еще и ускоряется.
    Раз уж мы тянемся в космос, обсуждаем варианты межзвездных перелетов, значит мы обязательно этого добьемся!
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 24

      +1
        0
        Если уж мечтать, то можно вспомнить про ядерные и термоядерные двигатели. Конечно, стартовать с Земли на них не стоит (если мы планируем ещё жить на ней, а не спасаемся от планетарной катастрофы бегством), но после выхода в космос вполне можно применить. Энергия на килограмм топлива у ядерного двигателя на порядки больше, чем у химического, так что можно сильно сократить запасы.

        Насколько я понимаю, сейчас это направление не особо развивают, потому что все силы брошены на ближний космос, где применение ядерных двигателей не окупится (нужно очень много исследований, проще залить больше топлива) или опасно (атмосфера планеты, спутники и МКС на орбите). Всякие полёты к Марсу это скорее разовые акции, а выгода от ядерного двигателя на таких дистанциях всё ещё не очень принципиальна. Другое дело постройка звездолёта. Тут уже любые технические изыскания будут оправданы.
          +1
          Чтобы летать к другим звездам нужно отказаться от ракетных и ионных двигателей и вообще принципов 1,2,3 космические скорости. Потому что это тупик! Чтобы слетать к альфе-центавре той же, разогнать корабль, чтобы за 50 лет достичь, придется брать топлива размером с наше солнце, если не больше. Даже если построим супер эффективные двигатели, термоядерные — все равно это будет недостаточно, чтобы человек дожил до окончания миссии.

          Нужно менять принцип — нужно не супер-двигатель изобретать, а мифическую гравицапу, которая будет сокращать пространство или время. «Кротовую нору» делать если хотите.
          И тут 2 пути:
          1. изобретать чудо-устройство, которое само будет создавать «кротовую нору».
          2. или будет искать уже готовую кротовую нору, которая возможно всегда есть возле звезд, но мы ее просто не может обнаружить в силу развития технологий.

          Тогда межзвездные перелеты станут реальностью. Я к тому что путь в лоб — взять больше топлива — это тупик!
          Но возможно этот промежуточный этап нам суждено пройти, прежде чем мы поймем другой принцип перемещения в пространстве.
            0
            для начала нам нужен тот супер-умный искусственный интеллект, о котором говорит Курцвейл, а уж этот AI, надеюсь, сможет сообразить как создать такой двигатель.
              0
              Кое-что уже придумано.
                0
                И отправить его вместо людей. Точнее он сам себя отправит, когда с нами разберётся.
                –1
                Да, без искажения пространства времени видимо никак. Но тут мы пока на самой начальной стадии исследований.

                Ещё вариант увеличивать продолжительность жизни землян, переводить их в анабиоз, или придумывать save/load/copy/paste сознания.

                А почему нельзя энергию встречных атомов/песчинок/камушков использовать?

                Хотя давайте для начала может начнём с колонизации и терраформинга некоторых объектов Солнечной системы?
                  +1
                  самый быстрый путь — сбить НЛО или взять в плен — и допросить! чтобы рассказали как работает технология и как ее воссоздать.

                  хотя по идее пилоты НЛО наврятли знают как работает аппарат, они только летать умеют. Пилот Су35 наврятли знает как там внутри все устроено, он знает только какие тумблеры щелкать и куда что тянуть, чтобы перемещать самолет. Ну и ТТХ, крайние значения — что можно, а что нельзя делать на аппарате.

                  А нам нужен инженер-НЛО — который наврятли летает на каждом корабле.
                  Вторая сложность — заставить говорить.

                  Третья — тех.процесс. Возможно чтобы создать что-либо — нужно промежуточно, что-то создать. Невозможно создать сразу Ноутбук, без изобретения электричества/радио/электроники и т.д. как говориться…
                    0
                    Не бывает совершенной техники, так что инженер мне кажется в экипаже в любом случае должен быть, который довольно хорошо представляет как работает корабль и как его починить. Либо у них там есть свой космический эвакуатор :)
                      +1
                      Уточню — инженер-конструктор. И техническая документация, подробная )

                      Для них (НЛО) полеты уже стали обыденностью, как у нас полет на самолете. А у нас на самолетах инженер-констуктор не входит в экипаж. И весь экипаж не вкурсе как собрать Боинг 777 с нуля.

                      Тогда надо просить выкуп за экипаж — меняем весь экипаж на одного толкового инженера и техническую документацию, чертежи и материалы для создания! )
                      0
                      С другой стороны, пилот Су35 наверняка хорошо понимает за счёт чего летит самолёт (уравнение Бернулли, разница в давлении, аэродинамика, реактивная тяга и пр.). Даже моих познаний хватит, чтобы помочь учёным сократить время на разработку примитивного самолёта в разы :)
                  +1
                  Конечно, все меняется не так быстро, но звезда, к которой мы летим уж точно на месте не останется за время нашего полета.

                  Изменение положения звёзд можно спрогнозировать на основе наблюдений.
                    0
                    Точнее, добраться-то удастся, но для этого понадобится около 500 лет!
                    они могут просто испепелить нас еще до того, как мы приблизимся
                    Ведь, их могут уничтожить наши болезни, к которым у них нет иммунитета. Или наоборот. Вирусы, привычные для их зеленых тел, могут быстро приспособиться к новому ареалу…
                    Хотя бы уже поэтому стоит рассматривать перспективу отправки в столь дальние путешествия вовсе не людей, для которых столь велик риск не только состариться, умереть раньше времени или просто сойти с ума. Лучше отправлять роботов. Пусть даже не офигенного ИИ. Такое робот-исследователь может подлететь к нужной системе, собрать максимум информации о ней и отправить назад, затем уснуть в ожидании, что его кто-нибудь обнаружит, не забывая чуть корректировать орбиту, чтобы не врезаться во что-нибудь. За эти до-хрена-лет, пока сообщение летит на Землю, потом обратно, он сможет потихоньку продолжить исследовательскую миссию и его либо обнаружат и он выдаст для расшифровки заранее заложенную в него «энциклопедию» про людей (а затем передаст сообщение о том, что разумная жизнь найдена), либо не обнаружат (тогда, например, можно продолжить исследовательскую миссию с передачей данных на Землю).
                      +2
                      Мне это напоминает рассказ про роботов которых отправили на юпитер для переговоров с юпитерианами…
                      «кислород их не берет», «убивают жизнь взглядом», «их космические корабли не нуждаются в герметичности» ну и в конце фраза «кажется, они нас приняли за землян...»
                        +2
                        Айзек Азимов. Непреднамеренная победа — мне в свое время тоже очень этот рассказ понравился.
                          0
                          Спасибо, прочитал с удовольствием =)
                            0
                            да, он самый.
                        0
                        ...«пылинки», «песчинки» и «камешки». Все они движутся навстречу кораблю со скоростью 30 000 км/с...

                        Ну, а если уж нам суждено встретить песчинку, то скорее всего не обойдется без мощного взрыва...

                        Хоть и в атмосфере, но все равно интересно: chtoes.li/relativistic-baseball/
                          0
                          Такой бейсбол мне определенно понравился бы.
                          0
                          … тогда время полёта сокращается до 50 лет. Это тоже немало, но, по крайней мере, люди, участвующие в запуске корабля смогут принять его первое послание. Да и использованные технологии не так устареют — ведь через 500 лет могут уже и варп-двигатель изобрести или открыть гипер-пространство, преодолев эти 5 световых лет быстрее, чем наш корабль.
                          И тут я представил ситуацию: долетают гордые первопроходцы до далекой звезды через 50 лет с гордостью и пафосом на лицах, а там уже все заселено и освоено землянами, вылетевшими через 20 лет после них — вот это действительно неловкий момент :)
                            0
                            те самые земляне будут встречать прилетевших, может даже и место зарезервируют.
                              0
                              А подобрать по дороге?
                              +1
                              Ядерный/термоядерный двигатель для разгона, электромагнитный парус для торможения, электромагнитное же поле для защиты от заряженных частиц (с обычными сложнее). Отправлять только роботов. В течении ста лет все необходимые технологии скорее всего будут, но стоить это будет непомерно много и лететь всеравно очень долго, ведь корабль не сразу полетит на этой скорости — ему разогнаться нужно будет, а затем еще и затормозить плавно.
                              Ощущение, что Вы даже тему не изучили перед тем, как писать.
                                0
                                Т.к. статья гипотетическая, думаю уместным будет упоминание романа С.Лема «Фиаско», где затрагиваются почти все вопросы освещённые в статье — от разгона и жизнедеятельности при 20 g до проблем контакта.

                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.