Кривой и еще кривее

Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства США (NASA), отвечающее за гражданскую космическую программу Америки, опубликовало на своем официальном сайте немного ироничную и скупую на подробности статью «Warp-двигатель. Когда?».

Проще говоря, нужно каким-то образом аннигилировать планету

Как следует из текста, в рамках одной из научных программ NASA несколько ученых работают над идеей создания принципиально нового типа двигателя для космических кораблей. Теоретическим основанием этого исследования являются труды физиков и математиков Мэтта Виссера, Майкла Морриса и Мигеля Алькубьерре.

О практической эксплуатации, разумеется, речи пока не идет, но ставший знаменитым во время расцвета научной фантастики warp-двигатель (то есть двигатель искривления пространства – от английского warp – искривлять) впервые перестал быть достоянием подпольных энтузиастов, собирающих у себя в гараже ракету из трех транзисторов.

Сжатие и растяжение

Саму возможность нового двигателя описал Мигель Алькубьерре: именно он открыл теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума таким образом, чтобы впереди субъекта деформации (в данном случае речь идет о космическом корабле, но на первых этапах исследований в качестве таких субъектов выступают элементарные частицы) пространство «сжималось», а позади – «разворачивалось».

Именно так, по мнению ученых, должна искривляться пространственно-временная структура (фото: Harold White)

Корабль, таким образом, помещается в «пузырь» искривленного пространства и сам остается неподвижным, в то время как за счет сжатия и распрямления пространства происходит перемещение, скорость которого может превышать скорость света.

Напомним, что, согласно общей теории относительности, сформулированной Альбертом Эйнштейном и никем не опровергнутой в базовых своих основаниях, скорость света в вакууме нельзя превысить. 

Как доказывает в интервью научному изданию Livescience.com физик Ричард Обоуси из Университета Бейлора, луч, находящийся вблизи корабля с включённым приводом искривления пространства, точно так же улетит вперёд, как и в обычной ситуации: «Пузырь же с изолированным куском пространства сможет достигнуть точки назначения раньше, чем туда доберётся свет, стартовавший с Земли». При этом, отмечает ученый, сам корабль будет находиться в состоянии покоя.

По признанию Гарольда Уайта, который возглавляет в NASA лабораторию исследования продвинутых форм движения Eagleworks, как раз занимающуюся новыми типами перемещения, «в «настольном» эксперименте мы пробуем искривить пространство-время примерно на одну десятимиллионную часть». Этого пока не хватит даже для перемещения атома водорода.

Уайтом был создан специальный прибор, интерферометр Уайта – Джудэя, который использует измерение фазового сдвига разбиваемого на две части пучка излучения гелий-неонового лазера для регистрации искривления пространства-времени в лабораторных условиях.

Стабилизация

На эту тему
• Глава МЧС предложил создать группировку для защиты Земли от метеоритов
• SpaceX: Dragon не смог запустить три из четырех двигателей
• Глава Роскосмоса не исключил проведения полета на Луну в интересах науки
• Дмитрий Ицков: Путь к неочеловечеству
• Эксперт: Аварий аппаратов для полета на Марс будет еще много

Важнейшая проблема, которая стоит перед физиками, работающими над искривлением пространства, состоит в стабилизации крайне неустойчивого состояния: растянуть и сжать пространство – это еще не все, необходимо стабилизировать систему на длительный срок.

Теоретическое решение состоит в использовании эффекта Казимира, названного по имени голландского физика Хендрика Казимира, который еще в середине 40-х годов прошлого века выдвинул теорию о том, что между двумя близко расположенными телами, находящимися в вакууме, возникает некое негравитационное притяжение.

Если говорить совсем просто, то вакуум – это не совсем пустота, в нем существуют (хотя это слово и не совсем уместно) частицы и античастицы, создающие свои поля. Эффект Казимира состоит в искусственном удалении из вакуума этих частиц, что позволит создать то, что можно назвать супервакуумом.

И уже внутри этого пространства и будет перемещаться «пузырь» с кораблем.

Время

Еще один вопрос, ответ на который пытаются дать физики, состоит в том, что будет происходить со временем в процессе манипуляции с пространством. Несмотря на уже приведенное утверждение Обоуси, характер изменения времени так и остается проблемой.

Причем, кроме объективного времени, существует еще и субъективное: в случае с лабораторными опытами и элементарными частицами оно не играет особой роли, однако если речь идет о космических путешественниках, чей срок жизни ограничен, как и у всех людей, вопрос о том, сколько же лет им будет во время выхода из «пузыря», имеет вполне понятное значение.

Ответов на эти вопросы не существует пока даже теоретически.

Масса и энергия

Однако главная трудность состоит в создании особого пространства. Собственно, именно энергия и масса, которые потребуются для подобного искривления, и вызывают у ученых скепсис.

Как заявил газете ВЗГЛЯД профессор, проректор по научной работе БФУ им. И. Канта физик Артем Юров, «речь идет только о теоретических разработках». По словам Юрова, для того чтобы искажать пространство, необходима или большая масса, или большая энергия, но пока ни один из способов получения энергии не позволяет сколь бы то ни было серьезно рассуждать о воплощении этой идеи в жизнь.

Согласно расчетам Уайта, которые приводит Scienceillustrated, для того чтобы создать пространство для перемещения космического корабля диаметром в 200 метров (что довольно немного), потребуется энергия, которую можно получить по знаменитой формуле Эйнштейна E=mc2, если в качестве массы (m) выступит масса Юпитера. Проще говоря, нужно каким-то образом аннигилировать планету.

Решение может быть найдено, если будет открыт новый источник энергии, однако пока человечество не создало даже термоядерный ракетный двигатель, существенно более простой и требующий гораздо меньше энергии.

Самого Уайта проблема энергии не смущает. В интервью Джорджу Дворски на сайте Io9.com ученый приводит в пример первый американский атомный реактор, названный «Чикагская поленница»: в 1942 году всей энергии, вырабатываемой этим огромным и опасным аппаратом, не хватало даже на то, чтобы зажечь обычную лампочку.

Уайт полагает, что и тогда, и сейчас доказательство возможности (в одном случае – управляемой реакции, в другом – искривления пространства) – уже большой шаг вперед.

Куда лететь

Вопрос о том, куда мы можем долететь, самый прозрачный.

Ближайшее место, где стоит искать планеты земного типа, – тройная звездная система с альфой Центавра А и В и красным карликом Проксима Центавра: первые две звезды похожи на наше Солнце.

Еще одна тройная система – 40 Эридана: она находится в 16,5 световых годах от Солнца и располагает одной звездой, которая теоретически может иметь в качестве спутника экзопланету.

И, наконец, обладающая почти такими же характеристиками, как и Солнце, звезда 18 Скорпиона из одноименного созвездия. Всего 45,7 светового года: для корабля с двигателем искривления пространства – не проблема.

Осталось этот двигатель построить.