Pull to refresh

Возможен ли StarShot Хокинга-Мильнера?

Popular science Physics
Translation
Original author: Ethan Siegel


Здравый смысл подсказывает, что для полёта к другой звёздной системе необходима либо двигательная установка нового типа, терпение, растянутое на несколько поколений, или преодоление законов физики. Но если отказаться от отправки человека или традиционного космического корабля – можно ли придумать технологию получше, инновационную и простую? В позапрошлом году команда учёных написала работу о том, как массив лазеров можно совместить с концепцией солнечного паруса, чтобы создать космический корабль с «лазерным парусом». В теории, существующие сейчас технологии вкупе с крайне лёгкими космическими кораблями («космочипами») могут позволить нам достичь ближайших звёзд в течение одной человеческой жизни.

Преимущества такого проекта удивительны:

• Большую часть энергии такой корабль получает не от одноразового ракетного топлива, а от лазеров, способных к перезарядке.
• Массы космочипов чрезвычайно малы, поэтому их можно разогнать до очень больших скоростей, близких к скорости света.
• С текущими успехами миниатюризации электроники и созданием очень лёгких и прочных материалов мы и правда можем создать полезные устройства и отправить их за много световых лет.

Идея не нова, но развитие новых технологий – уже доступных, и тех, что будут доступны через 20-30 лет – делает эту возможность реалистичной.



Более того, поскольку миллиардер Юрий Мильнер жертвует на проект $100 млн в рамках инициативы Breakthrough Initiative, судя по всему, человечество всё-таки дотянется до звёзд. Эту концепцию одобрили многие серьёзные учёные, поскольку технологии развиваются очень быстро. Наноматериалы становятся всё лучше, и можно ожидать, что мы сможем построить парус весом в 1 грамм и площадью в 1 м², способный отражать лазерный луч. Одним из недавних достижений технологии изготовления лазеров стала возможность собирать лазеры в большой массив, способный фокусировать их на одной цели. Последующие улучшения в мощности лазеров и коллимации означает, что лазер может разогнать цель до ускорения, радикально превышающего возможности лазеров в 1990-х годах.



Построив в космосе огромный массив лазеров, нацелив его на эти однограммовые отражающие паруса и постоянно стреляя в них, мы сможем разогнать эти космочипы до скоростей более 60 000 км/с, то есть около 20% скорости света. С такой скоростью они достигнут ближайшей звёздной системы за 22 года, а долететь до 100 ближайших известных нам систем мы сможем в течение 100 лет. Размер лазерного массива потребуется гигантский: порядка 100 км², что соответствует порядка 2/3 площади государства Лихтенштейн. Но с ним проблема состоит только в стоимости, а не в технологических ограничениях.



Выглядит слишком хорошо для того, чтобы быть правдой. На самом деле, при описании проекта не было упомянуто несколько его недостатков:

• Массив лазеров собираются строить на поверхности Земли, а не в космосе. Его проще создавать и обслуживать, не говоря уже о том, что это будет стоить в 50 раз меньше, но атмосфера рассеивает свет, и поэтому до космочипов дойдёт лишь малая его доля. Меньше света – меньше ускорения, и малая скорость путешествия делает проект менее привлекательным.

• Попадание потока любого типа в такую структуру, как парус, приведёт к появлению углового момента, и заставит его вращаться. Неясно, каким образом можно будет удержать такой парус от быстрого вращения и выхода из-под контроля без применения тяжёлого стабилизирующего механизма на его борту.

• Даже если вы достигнете цели, вы не сможете замедлиться или передать информацию на Землю. Пока что доступная такому маленькому космочипу энергия будет недостаточной для того, чтобы передать на Землю что-либо, что мы сможем обнаружить.

• И, наконец, деньги: $100 млн кажутся большими деньгами, но это меньше 1% от стоимости подобного проекта, не говоря уже о разработке технологии, которой ещё нет.

Есть надежда решить некоторые из этих проблем, но пока что с научной точки зрения они не совсем до конца проработаны. Произойдут ли улучшения в технологии лазерной коллимации? Построим ли мы такой огромный (или мощный) массив, что он сможет передать достаточно большое количество энергии на лазерный парус? Построим ли мы парус тоньше и больше по площади, чтобы он мог получить больший импульс? Сможет ли парус, пусть даже с отражательной способностью в 99,9995%, выдержать гигаваттный лазер, или же 0,0005% поглощённой энергии его уничтожат?



Что насчёт проблемы вращения; изобретём ли и разработаем ли мы наногироскопы, способные стабилизировать парус против вращения? Если нет, то сможем ли мы направить его в сторону другой звёздной системы, или он полетит, куда получится, в то время, как ошибка даже на 0,1% приведёт к промаху мимо цели в миллиарды километров? Что насчёт проблемы передачи; заложим ли мы крохотное количество плутония-238 в генератор каждого корабля? Понадеемся ли на новую, ещё не разработанную технологию передачи информации? Если учесть, что большая часть инструментов даже с кораблей Вояджер, находящихся на пустяковом расстоянии в 0,002 световых года, не могут общаться с Землёй, как мы можем надеяться на то, что однограммовый чип сможет отправить нам сообщение с расстояний в 1000 раз больше?


Логарифмическая шкала расстояний, демонстрирующая космический корабль Вояджер, нашу Солнечную систему и ближайшую к нам звезду для сравнения

Последняя проблема может быть самой сложной. Как говорит планетолог Брюс Беттс:

Если вы могли бы полететь в лес, и увидели бы, как падает дерево, но не могли бы никому рассказать об этом, имело бы это какое-либо значение?

Это, возможно, самая сложная проблема проекта: тратим ли мы десятки миллиардов долларов просто на доставку однограммовых артефактов с Земли в глубокий космос, чтобы никогда больше не получать от них вестей?

Я не говорю, что этого делать не нужно, просто давайте будем честными по поводу имеющихся у проекта проблем. Если мы будем это делать, мы должны сделать это правильно и вложить в эту попытку как можно больше смысла. Это удивительная возможность, которую нужно исследовать и дальше, но $100 миллионов и наши самые современные технологии даже не начинают приближать нас к цели.
Tags: StarShotстивен хокингюрий мильнермежзвездные путешествия
Hubs: Popular science Physics
Total votes 19: ↑17 and ↓2 +15
Comments 86
Comments Comments 86