Полетим ли мы к Звездам?

О чем эта книга?

Бывало ли такое, что вы смотрели в чистое звездное небо, созерцали Захватывающее дух великолепие Млечного Пути и думали: «а что там? Какие тайны и чудеса хранят далекие звезды и сможем ли мы когда-то их увидеть, или же человечество навеки узник Солнечной системы?»

Полетим или мы когда-нибудь к звёздам хоть как-нибудь, хоть когда-нибудь?

Мне давно не дает спать слава Карла Сагана, а еще я решил попробовать новый формат.

Это не совсем фантастика, а скорее «документальная фантастика» и футурология.

В рамках данного научно–популярного текста я с точки зрения писателя фантаста проанализирую перспективы человечества когда-нибудь выйти к звёздам.

Мы будем рассматривать только те способы которые научно и практически осуществимы то есть никакие волшебных антигравитационных двигателей к которым мы даже не знаем как подступиться, рассматриваться не будут. Только твердая наука и математика. Только опора на реальную науку.

Также мы рассмотрим трудности которые человечеству нужно преодолеть чтобы отправиться к звёздам. И проанализируем, а преодолимы ли эти преграды?

Особенностью данного текста будет то, что я буду дополнять текст новыми главами в зависимости от запросов читателей — внимание — даже после того, как книга будет завершена. Так что если вам что-то непонятно или интересно- не стесняйтесь писать в комментариях.

Преграда первая и самая большая: Расстояния.

Самая большая преграда между нами и звёздами — это расстояния они немыслимы: ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится примерно в четырёх световых годах. Чтобы вы понимали что такое световой год: от солнца к земле свет летит 8 минут, это значит, что если Солнце внезапно выключится мы узнаем об этом только через 8 минут если от земли к Солнцу проложить пешеходную дорожку то на то чтобы дойти до солнца понадобилось понадобится 4,5 тысячи лет непрерывной ходьбы это всего лишь 8 световых минут, а 4 световых года поделите четыре года на 8 минут и умножьте на 4,5 тысячи лет — это вовсе мрак. То есть это безумно далеко.

Если Солнце будет монеткой то до ближайшей звезды будет700+ километров- представили себе масштаб, да?

Как же покрыть это расстояние? Ракета с химическим двигателем плюс гравитационный манёвр может дать в сумме 30 км/с или немного больше, а это как нетрудно подсчитать одна десятитысячная часть скорости света то есть с такой скоростью корабль будет лететь к Проксиме Центавра 40 тысяч лет.

Таким образом обычная ракета не подходит, не говоря уже о том что ей для разгона понадобится много топлива.

Второй вариант корабля — бомболёт, он же взрыволёт, он же звездолёт на ядерном импульсном двигателе, он разгоняется за счёт импульсов ядерного взрыва задняя часть такого корабля очень толстая и прочная, она может соединяться с корпусом амортизаторами и в ней есть маленькая дырочка через которую выбрасывается атомная бомба. Существует два разновидности такого корабля первый имеет диск покрытым абляционным веществом например графитом. Именно абляционное вещество защищает диск от испарения от силы ядерного взрыва. Для того чтобы диск был достаточно большим и прочный чтобы не требовать абляционного вещества корабль должен весить приблизительно 40 млн тонн из них 30 млн тонн приходилось на мегатонные атомные заряда. Диаметр отражающей плиты должен был составлять приблизительно 20 км. В этом случае он успел бы остыть сам по себе между взрывами. Такой корабль мог бы развить скорость в 0,3% от скорости света. И долететь до Альфа Центавра за 1.300 лет. За счёт огромного размера на этом корабле вполне можно было бы построить корабль поколений

Второй корабль был скромнее по размерам в нём использовался графит для нанесения абляционного покрытия и этого графита понадобилось бы много тысяч тонн. Этот корабль мог бы разогнаться до скорости в 3,3% от скорости света он долетел бы до Альфа Центавра за 130 лет Однако из 400.000 тонн веса 300.000 приходилось бы на атомные заряды и графит. То есть на собственно сам корабль оставалось всего ничего и построить корабль поколений с таким двигателем нельзя.

Более поздние расчёты показали что в теории взрыволёт мог бы разогнаться до скорости 8% от скорости света, но это всё равно очень и очень мало.

Таким образом, самым адекватным способом преодоления межзвёздных расстояний является корабль поколений.

Второй способ, реальный с научной точки зрения, это фотонный звездолёт на антивеществе в теории чтобы долететь от Земли до Марса звездолёту потребовалось бы примерно 1,5 г антивещества.

Дело в том, что антивещество мощнее ядерного оружия.

Однако чтобы долететь до Альфа Центавра антивещества уже нужно иметь тонны.

И тут всё упирается в практическую реализацию: где взять столько антивещества и как его потом хранить?

Ещё один способ — это фотонный звездолёт с внешним приводом.

Есть такой проект Звёздная картечь. Суть его в том что некоторое количество очень маленьких зондов со световым парусом запускается в сторону Проксимы.

Разгоняются они при помощи разгонного лазера гигаватной мощности, этот лазер должен был построен где-нибудь возле Эвереста, чтобы ему не мешала атмосфера. Каждый зонд должен иметь массу меньше 1 грамма, потому-то в названии слово «картечь». Мы вродекак стреляем этой картечью в сторону Проксимы. Эти зонды достигли бы скорости в 20% скорости света. И могли долететь до Проксимы Центавра за 20 лет. После чего при помощи лазера они бы передали данные обратно. С научной точки зрения ничего сложного тут нет, но нужно специфическое вещества и материалы Кроме того создание настолько компактного зонда — Это непростая задача. Еще одна проблема — зонды не могут тормозить. Пролет мимо звезды будет очень быстрый и все что успеют увидеть и передать зонды- это фотографии планеты. Стоит ли заморачиваться? Особенно если мы и так в теории знаем размеры планеты и можем предполагать какая она.

Этот же способ можно применить и для корабля поколений. Суть такая: корабль стартует с луны. А на Луне построить этот самый разгонный лазер. Этот корабль может долететь до Проксима Центавра относительно быстро. Кстати в фильме Аватар примерно так люди и добрались до Пандоры. К Аватарам мы еще вернемся в этом обзоре.

Экипаж корабля состоит из инженеров и учёных. И везёт различное производственные мощности если планета Проксимы Центавра им не подходит они строят на ней новый разгонный лазер. И отправляются куда-нибудь дальше. В теории такой корабль может лететь как угодно далеко до тех пор пока постоянно сменяющиеся поколения экипажа сохраняет свою технологическую продвинутость.

Существует научно обоснованный способ путешествия быстрее света: такое явление как «червоточина» она же «кротовая нора» не противоречит законам физики. При этом некий корабль проходя сквозь кротовую нору физические двигаются медленнее чем скорость света, но при этом он оказывается в удалённой точке. С фактической скоростью перемещения выше скорости света, короче, получается анекдот про бегуна который пробежал 5 км за 2 минуты потому что знал короткий путь Но и тут есть проблема.

Мы понятии не имеем как их создавать и обнаруживать их не можем, если они существуют. Существует гипотеза Кардашёва что в центре Галактики находится такая кротовая нора.

Но и тут всё не просто. Давайте предположим что мы каким-то образом точно узнаём что где-то возле Альфа Центавра находится вход в кротовую нору которая ведёт к центру Галактики. То есть пролетев через неё мы можем у моментально оказаться в центре галактики. Но есть нюансы: нам всё ещё нужно как-то добраться до Альфа Центавра.

Бомболет:

Реальность: с научной точки зрения может быть построен с опорой на существующие технологии.

Скорость: может долететь до ближайшей звезды за одну человеческую жизнь — нет

Возможность создания на его базе корабля поколений- если бомболет достаточно большой- да. Не требует орбитального лифта.

Корабль поколений с конвенциональными двигателями

Реальность: для постройки требует только орбитального лифта.

Скорость: проведет в полете много сотен/тысяч лет или даже десятки тысяч лет.

Фотонный звездолет на антивеществе:

Реальность: может быть построен с опорой на известные нам законы природы однако имеет множество нерешенных проблем технического характера.

Скорость: может долететь до ближайшей звезды за несколько лет.

Любые звездолеты способные передвигаться быстрее света: сама возможность такого полета науке известна НО! Только в теории, но про это мы поговорим когда дойдем до варп-двигателя (да-да теоретически ограничение на скорость света можно обойти именно обойти, а не нарушить) только варп двигатель возможен в теории, но это не значит, что он возможен на практике. А принцип и сама возможность создания кротовых нор под вопросом потому увы лететь придется медленно и долго.

Препятствие второе - гравитация

Второй барьер. Он Заключается в массе кораблей, довольно очевидно, что построить корабль на Земле невозможно просто потому, что он будет очень большим, и взлететь с поверхности не сможет, нужно построить его прямо на орбите. Исключением из этого правила является только бомболёт. Бомболёт теоретически можно запустить прямо с Земли.

Но вообще вы себе представляете да? Вам надо лететь в космос на корабле который взлетает при помощи атомной бомбы которая взрывается под вами. звучит безумно правда?

Короче говоря, представьте, что вам нужно построить на орбите Титаник… У современной ракеты довольно маленький коэффициент полезного действия, то есть у них низкая полезная нагрузка. А нам нужно поднять на Орбиту очень много материалов и оборудования, чтобы построить там корабль.

Проблемы можно решить при помощи орбитального лифта, и здесь он, в отличие от всего остального, вполне реален с технической точки зрения.

Главная проблема тут в очень прочном и легком тросе. Но в этой области уже идут разработки, позволяющие использовать графитовые нанотрубки.

Периодически проводится конкурс на самый лучший трос и самый лучший подъёмник, который может самостоятельно подниматься по тросе и поднимать груз.

Короче говоря это дорого и сложно, но осуществимо. Стоимость поднятия груза на Орбиту таким лифтом может быть на порядок дешевле чем при использовании ракет.

Таким образом возможно построить корабль на орбите.

Орбитальный лифт:

Реальность: разработки уже ведутся.

Как лететь и Зачем?

И так вот мы определились лететь далеко, лететь долго, как же лететь? Значит тут есть фокус: долгое время полёта можно сократить при помощи такой штук как криосон или анабиоз. Как показали эксперименты на мышах, это в принципе реально, в том числе и на людях. Но пока что до реального анабиоза или криосна, ещё очень далеко, а почему так я расскажу в главе про третье препятствие.

Но поскольку криосон в теории возможен, то такой вариант мы тоже можем рассмотреть.

Но в начале давайте разберёмся А мы зачем летим? вот предположим мы летим к Альфа Центавре ну или пытаемся начать проект по подготовке к этому полёту, но зачем? Допустим мы уже определились, на каком корабле мы полетим допустим это будет бомболёт.

Ответ довольно прост: основать там человеческую колонию.

Таким образом, в принципе время полёта нас не очень пугает, мы можем лететь и 130 лет, и 1300 лет.

Этот корабль, он просто улетает и уже никогда не возвращается и нам в принципе всё равно 130 лет он летит или 1.300 лет, все, он не вернётся.

Он никогда и ни в коем случае не вернётся.

Таким образом, предположим, но у нас есть корабль, который перевозит колонистов, оборудование и ресурсы для новой колонии. Допустим, нам лететь 130 лет, если в нашем экипаже 13 человек и все колонисты, лежат в криосне. Нам нужно, чтобы одновременно дежурили только два человека. Таким образом, из тринадцати человек каждый должен будет отстоять вахту на 20 лет и тогда они прилетят к цели постаревшим на 20 лет, если у нас 26 человек которые должны дежурить, то тогда всем надо отстоять вахту по 10 лет в сумме. Продолжаем Увеличивать экипаж и количество лет, которое каждому нужно отстоять уменьшается. То есть тут как бы проблем нет, но если мы летим 1.300 лет, то там уже совсем другой расклад, нужен очень большой экипаж, для того, чтобы каждый из них отстоял небольшой срок. Таким образом, у нас остается второй способ.

Корабль поколений, по сути своей, является уже сам по себе летающей колонией.

Корабль поколений должен быть полностью самодостаточным, снабжая экипаж пищей и водой, а сам корабль — энергией и прочими ресурсами, вырабатываемыми на борту из бортовых запасов энергоносителей и сырья. Он также должен иметь большой ресурс работы своих систем, чтобы они не износились, работая в течение достаточно длительного времени. Для получения опыта, необходимого для успешной отправки кораблей поколений, такая изолированная среда может быть создана в расчёте на пребывание в ней человека сотни и более лет, но достаточно близко к Земле для оказания возможной помощи. Это позволило бы проверить, смогут ли тысячи людей выжить вне досягаемости помощи. Маленькие закрытые экосистемы, включённые в программу «Биосфера 2», были созданы в попытке выявить инженерные трудности в создании такой системы.

Обитателям кораблей поколений предстоит также решать основные биологические, социальные и моральные проблемы, и их экипаж должен будет справляться с проблемами уверенности в себе и самооценки его членов и других трудностей, включая конфликты. Как пример, моральные затруднения могут возникнуть в отношении промежуточных поколений (они должны рождаться, воспроизводиться, жить и умирать в течение полёта без особых видимых дополнительных усилий), которые могут ощущать себя насильственно заключёнными на корабле. Кроме того, промежуточные поколения должны в достаточной степени разделять цели и идеалы основателей колонии, чтобы продолжать путешествие, и не «передумать» лететь дальше.

Уже существует проект освоения Солнечной системы который базируется именно на огромной летающей колонии: «Колония О’Нила»

Корабль поколений — это здоровенный космический город который летит через межзвёздное пространство и на нём одновременно находится и жилые помещения и инфраструктура который занимается выращиванием продовольствия производством кислорода и рециклингом воды. В общем тут больших проблем нет, в теории то есть, но они на самом деле есть, но такой огромный корабль сможет чинить сам себя прямо в полёте, ему нужно только ресурсы на починку. Экипаж такого корабля, а точнее колонисты не лежат в анабиозе, они просто живут свою жизнь на этом корабле. Рожают детей учат их таким образом самая большая проблем которые тут возникает это постепенная деградация технологической продвинутости общества.

Корабли поколения хорошо описанная в научной фантастике тема.

Кроме того, будут очень серьезные проблемы психологического характера, люди которые родились на корабле, будут чувствовать себя узниками, они фактически заключённые в этой летающей тюрьме и находятся здесь только потому, что такое решение было принятым за них их родителями. Более того, наверное, очень трудно осознавать, что ты всего лишь «переносчик жизни». И цели пути ты никогда не увидишь.

Список произведений.

Роман Брайана Олдисса «Без остановки».

Роман Бернара Вербера «Звёздная бабочка».

Роман Гарри Гаррисона «Пленённая Вселенная». Обитатели корабля делятся на две касты: первая обеспечивает продвижение к цели, вторая — живёт в намеренно архаизированном обществе.

Серия книг сэра Артура Кларка и Джентри Ли «Рама».

Цикл фантастических рассказов Станислава Лема «Звёздные дневники Ийона Тихого» — пародийное обыгрывание идеи.

Рассказ «Поколение, достигшее цели» Клиффорда Саймака.

Повесть Бориса Лапина «Первый шаг» (1973), где описываются моральные затруднения промежуточных поколений членов экспедиции.

И естественно, то, что подавляющее большинство книг обязательно отражает какую-либо проблему, будь то бунт или иная причина утратой населением корабля знаний о том где они находятся, куда летят и на чём.

Существует несколько вариантов обойти эту проблему. Например если люди не будут знать ничего ни о корабле ни о другой планете не о цели путешествий, то есть если люди будут считать что их корабль — это весь мир.

Именно такой вариант описывается в рассказе о «Поколение достигшее цели» Клиффорда Саймака.

Итак можно сказать что мы определились: быстрого способа преодолеть расстояние в четыре световых года (за одну человеческую жизнь) у нас нет.

Точнее в теории всё-таки можно построить быстро летящий корабль, но он должен быть гибридный то есть мы делаем фотонный звездолёт который разгоняется мощными лазерами на земле или на Луне. Затем этот корабль начинает разгоняться сам за счёт импульсов атомных взрывов.

В теории такой корабль может преодолеть путь до Проксима Центавра. Лет за 50-100. Но вот вернуться обратно так быстро он не сможет. Потому что в точке назначения у него нет лазера да и бомбы кончатся.

Есть еще такая штука, как двигатель Бассарда это корабль, который летит и с помощью магнитных полей собирает межзвездный водород и использует его в качестве топлива.

Но с этим принципом тоже не всё гладко и он тоже будет довольно медленный.

Почему я о нем заговорил — чуть позже объясню.

Таким образом предположим мы определились что мы будем лететь долго значит нам нужен корабль поколений. Как уже было рассмотрено, корабль поколений летит сотни или даже тысячи лет это с научной точки зрения реально. И для реализация этого плана нужно просто усовершенствовать некоторые технологии и материальную базу.

И вот тут когда мы определились как мы будем лететь и на чём мы будем лететь. Мы подходим к ещё одному препятствию и непреодолимому.

Вы можете сказать стоп ты ведь уже говорил что самая большая проблема — это расстояние. Да верно, но есть ещё бо́льшая проблема самая большая. Но про неё в следующей главе.

Корабль поколений/ Колония О’Нила

Реальность — Проект создан на основе имеющихся технологий, однако не реализован (в первую очередь из-за сильной дороговизны — 100 миллиардов $ (в ценах 1970–1980 годов), а также по причинам неэкологичности пока не будет решена радикально проблема с выводом на орбиту большого количества грузов, с помощью, например космического лифта).

Поскольку орбитальный лифт реален, то этот проект получает статус совершенно реального. (но есть нюанс)