Ideja kādu dienu ceļot uz citu zvaigžņu sistēmu un redzēt, kas tur ir, ir bijis cilvēku uzmundrinātais sapnis jau ilgi pirms pirmo raķešu un astronautu nosūtīšanas kosmosā. Bet, neraugoties uz visu progresu, ko mēs esam paveikuši kopš kosmosa laikmeta sākuma, starpzvaigžņu ceļojumi paliek tikai tas - atmiris sapnis. Kaut arī ir ierosinātas teorētiskās koncepcijas, jautājumi par izmaksām, ceļojuma laiku un degvielu joprojām ir ļoti problemātiski.
Pašlaik daudz cerību tiek virzīts uz virzītas enerģijas un gaismekļu izmantošanu, lai nelielus kosmosa kuģus virzītu uz relativistisku ātrumu. Bet kā būtu, ja būtu veids, kā padarīt lielākus kosmosa kuģus pietiekami ātrus, lai veiktu starpzvaigžņu reisus? Pēc profesora Deivida Ķipinga - Kolumbijas universitātes Cool Worlds laboratorijas vadītāja - teiktā, nākotnes kosmosa kuģis varētu paļauties uz Halo Drive, kas izmanto melnā cauruma gravitācijas spēku, lai sasniegtu neticamu ātrumu.
Prof. Ķipings aprakstīja šo koncepciju nesenajā pētījumā, kas parādījās tiešsaistē (priekšspiedums ir pieejams arī vietnē Cool Worlds). Tajā Ķipings pievērsās vislielākajiem izaicinājumiem, ko rada kosmosa izpēte, tas ir milzīgais laika un enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai kosmosa kuģi nosūtītu misijā, lai izpētītu ārpus mūsu Saules sistēmas.
Kā Ķipings pa e-pastu teica Space Magazine:
Starpzvaigžņu ceļojums ir viens no grūtākajiem tehniskajiem varoņiem, ko mēs varam iedomāties. Lai gan mēs varam paredzēt dreifēšanu starp zvaigznēm miljonu gadu laikā - kas likumīgi ir starpzvaigžņu ceļojums -, lai sasniegtu ceļojumus ar gadsimtu vai mazāku laika grafiku, nepieciešama relativistiska piedziņa. ”
Kā sacīja Ķipings, relativistiskā piedziņa (vai paātrināšana līdz daļai gaismas ātruma) enerģijas ziņā ir ļoti dārga. Esošajiem kosmosa kuģiem vienkārši nav degvielas ietilpības, lai spētu sasniegt šāda veida ātrumu un pietrūkst detonējošu kodolu, lai radītu vilci - à la Project Orion (video iepriekš) - vai būvējot kodolsintēzes strūklu - à la Projekts Daedalus - nav daudz iespēju.
Pēdējos gados uzmanība ir pievērsta idejai izmantot starpslāņus un nanokrafus starpzvaigžņu misiju veikšanai. Plaši pazīstams piemērs tam ir Izrāviens Starshot, iniciatīva, kuras mērķis ir mūsu dzīves laikā uz Alpha Centauri nosūtīt viedtālruņa izmēra kosmosa kuģi. Izmantojot jaudīgu lāzera bloku, gaismas buks tiks paātrināts līdz ātrumam līdz 20% no gaismas ātruma - tādējādi dodoties ceļojumā 20 gadu laikā.
"Bet pat šeit jūs runājat par vairākiem enerģijas džouliem minimālistiskākajam (gramu masas) kosmosa kuģim," - sacīja Ķipings. “Tā ir atomelektrostaciju kumulatīvā enerģija, kas darbojas nedēļām ilgi (kas, starp citu, arī mums nav iespējas uzglabāt tik daudz enerģijas)! Tāpēc tas ir grūti. ”
Šim nolūkam Ķipings piedāvā modificētu versiju tā dēvētajam “Dyson Slingshot”, ideju ierosināja cienījams teorētiskais fiziķis Freeman Dyson (prāts aiz Dyson sfēras). 1963. gada grāmatā Starpzvaigžņu sakari (12. nodaļa: “Gravitācijas mašīnas”), Deisons aprakstīja, kā kosmosa kuģis varētu slīdēt ap kompaktajām binārajām zvaigznēm, lai ievērojami palielinātu ātrumu.
Kā to aprakstīja Disons, kuģis, kas tiks nosūtīts uz kompaktu bināru sistēmu (divas neitronu zvaigznes, kas riņķo viena otrai apkārt), kur tas veiks manevru gravitācijas veicināšanai. Tas sastāvētu no tā, ka kosmosa kuģis uzņem ātrumu no binārā intensīvā gravitācijas - pievienojot divkāršu to rotācijas ātruma ekvivalentu savam - pirms tiek izvadīts no sistēmas.
Lai gan izredzes izmantot šāda veida enerģiju piedziņas nolūkos Deisona laikā (un joprojām ir) bija ļoti teorētiskas, Disons piedāvāja divus iemeslus, kāpēc “gravitācijas mašīnas” bija vērts izpētīt:
“Pirmkārt, ja mūsu suga turpina eksponenciālā apjomā paplašināt savu populāciju un tehnoloģiju, attālā nākotnē var pienākt laiks, kad inženierija astronomiskajā mērogā var būt gan iespējama, gan nepieciešama. Otrkārt, ja mēs meklējam tehnoloģiski attīstītas dzīves pazīmes, kas jau pastāv citur Visumā, ir lietderīgi apsvērt, kādas novērojamas parādības varētu radīt patiešām progresīva tehnoloģija. ”
Īsāk sakot, gravitācijas mašīnas ir vērts izpētīt, ja kādreiz tās kļūst iespējamas, un tāpēc, ka šis pētījums varētu ļaut mums pamanīt iespējamos ārpuszemes intelektus (ETI), izmantojot tehniskos parakstus, kurus šādas mašīnas radīs. Paplašinot to, Ķipings apsver, kā melnie caurumi - īpaši tie, kas atrodami bināros pāros - varētu radīt vēl jaudīgākus gravitācijas pavērsienus.
Šis priekšlikums daļēji balstās uz nesenajiem panākumiem, ko gūst Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), kurš ir izvēlējies vairākus gravitācijas viļņu signālus kopš pirmā atklāšanas 2016. gadā. Saskaņā ar jaunākajiem aprēķiniem, kas balstīti uz šiem atklājumiem, varētu būt vien 100 miljoni melno caurumu tikai Piena Ceļa galaktikā.
Kur rodas binārie attēli, tiem piemīt neticami liels rotācijas enerģijas daudzums, kas rodas no to griešanās un tā, kā viņi ātri riņķo viens otram apkārt. Turklāt, kā norāda Ķipings, melnie caurumi var darboties arī kā gravitācijas spogulis - ja fotoni, kas vērsti uz notikuma horizonta malu, aploksies un atgriezīsies taisni atpakaļ avotā. Kā sacīja Ķipings:
“Tātad, binārais melnais caurums patiešām ir pāris milzu spoguļi, kas riņķo viens otram apkārt ar potenciāli lielu ātrumu. Halo piedziņa to izmanto, atlecot fotoniem no “spoguļa”, kad spogulis tuvojas jums, fotoni atlec atpakaļ, virzot jūs sev līdzi, bet arī nozag daļu enerģijas no paša melnā cauruma binārā (padomājiet par to, kā izmet pingponga bumbiņu pret kustīgu sienu atgrieztos ātrāk). Izmantojot šo iestatījumu, var iegūt binārā melnā cauruma enerģiju piedziņai. ”
Šī vilces metode piedāvā vairākas acīmredzamas priekšrocības. Iesācējiem tas lietotājiem piedāvā iespēju ceļot ar relativistisku ātrumu, nepieprasot degvielu, kas šobrīd veido lielāko daļu nesējraķešu masas. Piena ceļā ir arī daudz, daudz melno caurumu, kas varētu darboties kā relativistisku kosmisko ceļojumu tīkls.
Turklāt zinātnieki jau ir pieredzējuši gravitācijas pavērsiena spēku, pateicoties hiperātruma zvaigžņu atklāšanai. Saskaņā ar Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra (CfA) pētījumiem, šīs zvaigznes ir galaktisko apvienošanos un mijiedarbības ar masveida melnajiem caurumiem rezultāts, kā dēļ tās tiek izceltas no savām galaktikām ar ātrumu no vienas desmitdaļas līdz trešdaļai ātruma. gaismas - no ~ 30 000 līdz 100 000 km / s (no 18 600 līdz 62 000 mps).
Bet, protams, koncepcijai ir neskaitāmas problēmas un vairāk nekā daži trūkumi. Papildus tādu kosmosa kuģu būvei, kurus var pārvietot ap melnā cauruma notikumu horizontu, ir nepieciešama arī milzīga precizitāte - pretējā gadījumā kuģi un apkalpi (ja tāda ir) var nonākt malā melnā cauruma. Turklāt ir vienkārši sasniegt vienu:
“Šī lieta mums ir ļoti neizdevīga, jo mums vispirms ir jātiek pie viena no šiem melnajiem caurumiem. Man ir tendence domāt par to kā starpzvaigžņu šoseju sistēma - lai iekļūtu šosejā, jums ir jāmaksā vienreizēja nodeva, taču, kad esat uz ceļa, jūs varat braukt pāri galaktikai tik daudz, cik vēlaties, netērējot vairāk degvielas. ”
Viņš sacīja, ka par izaicinājumu tam, kā cilvēce varētu sasniegt tuvāko piemēroto melno caurumu, būs Kippinga nākamais raksts. Un, lai arī šāda ideja mums ir tikpat attāla kā Dyson Sphere celtniecība vai melno caurumu izmantošana, lai darbinātu zvaigznes, tas tomēr piedāvā diezgan aizraujošas iespējas nākotnē.
Īsāk sakot, melnā cauruma gravitācijas iekārtas jēdziens cilvēcei sniedz ticamu ceļu, lai kļūtu par starpzvaigžņu sugu. Tikmēr koncepcijas izpēte nodrošinās SETI pētniekiem vēl vienu iespējamo tehnisko parakstu. Tāpēc līdz brīdim, kad pienāks diena, kad mēs varētu izmēģināt kaut ko līdzīgu sev, mēs varēsim redzēt, vai kāda cita suga jau ir ķērusies pie tā un likusi darboties!
