Le système solaire n'a depuis longtemps été d'aucun intérêt particulier pour les écrivains de science-fiction. Mais, étonnamment, pour certains scientifiques, nos planètes «d'origine» ne suscitent pas beaucoup d'inspiration, bien qu'elles n'aient pas encore été pratiquement explorées.
Ayant à peine coupé une fenêtre dans l'espace, l'humanité est déchirée à des distances inconnues, et pas seulement dans les rêves, comme auparavant.
Sergueï Korolev a également promis de s'envoler prochainement dans l'espace «sur un ticket syndical», mais cette phrase est déjà vieille d'un demi-siècle, et l'odyssée spatiale est toujours le lot de l'élite - un plaisir trop cher. Cependant, il y a deux ans, HACA a lancé l'ambitieux projet 100 Year Starship, qui implique une création échelonnée et pluriannuelle de la base scientifique et technique des vols spatiaux.
Ce programme sans précédent devrait attirer des scientifiques, des ingénieurs et des passionnés du monde entier. Si tout est couronné de succès, dans 100 ans l'humanité sera en mesure de construire un navire interstellaire, et nous nous déplacerons autour du système solaire comme dans les tramways.
Alors, quels problèmes faut-il résoudre pour que le vol des étoiles devienne une réalité?
LE TEMPS ET LA VITESSE SONT RELATIFS
Vidéo promotionelle:
L'astronautique des véhicules automatiques semble à certains scientifiques être un problème presque résolu, assez curieusement. Et ceci malgré le fait qu'il est absolument inutile de lancer des engins vers les étoiles avec les vitesses d'escargot actuelles (environ 17 km / s) et d'autres équipements primitifs (pour des routes aussi inconnues).
Maintenant, les vaisseaux spatiaux américains Pioneer-10 et Voyager-1 ont quitté le système solaire, et il n'y a plus aucun lien avec eux. Pioneer 10 se dirige vers la star Aldebaran. Si rien ne lui arrive, il atteindra le voisinage de cette étoile … dans 2 millions d'années. De la même manière, d'autres appareils rampent à travers les étendues de l'Univers.
Ainsi, peu importe si un navire est habité ou non, pour voler vers les étoiles, il a besoin d'une vitesse élevée, proche de la vitesse de la lumière. Cependant, cela aidera à résoudre le problème du vol uniquement vers les étoiles les plus proches.
«Même si nous parvenions à construire un vaisseau stellaire capable de voler à une vitesse proche de la vitesse de la lumière», écrit K. Feoktistov, «le temps de trajet dans notre seule galaxie se comptera en millénaires et en dizaines de millénaires, puisque son diamètre est d’environ 100 000 lumens. ans. Mais beaucoup plus passera sur Terre pendant cette période."
Selon la théorie de la relativité, le cours du temps dans deux systèmes se déplaçant l'un par rapport à l'autre est différent. Etant donné qu'à grande distance le navire aura le temps de développer une vitesse très proche de la vitesse de la lumière, la différence de temps sur Terre et sur le navire sera particulièrement grande.
On suppose que la première cible des vols interstellaires sera Alpha Centauri (un système de trois étoiles) - le plus proche de nous. Vous pouvez y voler à la vitesse de la lumière en 4,5 ans, sur Terre pendant ce temps cela prendra dix ans. Mais plus la distance est grande, plus la différence de temps est grande.
Vous vous souvenez de la célèbre "Nébuleuse d'Andromède" d'Ivan Efremov? Là, le vol se mesure en années, et terrestre. Un beau conte de fées, tu ne diras rien. Cependant, cette nébuleuse convoitée (plus précisément, la galaxie d'Andromède) est située à une distance de 2,5 millions d'années-lumière de nous.
Selon certains calculs, le voyage prendra plus de 60 ans pour les astronautes (en fonction des heures de vaisseau), mais toute une époque passera sur Terre. Comment leurs lointains descendants rencontreront-ils l'espace "Neaderthals"? Et la Terre sera-t-elle vivante du tout? Autrement dit, le retour n'a fondamentalement aucun sens. Cependant, comme le vol lui-même: nous devons nous rappeler que nous voyons la galaxie de la nébuleuse d'Andromède telle qu'elle était il y a 2,5 millions d'années - tant que sa lumière nous voyage. Quel est l'intérêt de voler vers une cible inconnue, qui, peut-être, n'a pas existé depuis longtemps, du moins sous sa forme antérieure et dans l'ancien lieu?
Cela signifie que même les vols à la vitesse de la lumière ne sont justifiés que vers des étoiles relativement proches. Cependant, les véhicules volant à la vitesse de la lumière ne vivent encore qu'en théorie, ce qui ressemble cependant à la science-fiction scientifique.
BATEAU DE TAILLE DE PLANÈTE
Naturellement, tout d'abord, les scientifiques ont eu l'idée d'utiliser la réaction thermonucléaire la plus efficace dans le moteur du navire - comme déjà partiellement maîtrisée (à des fins militaires). Cependant, pour voyager dans les deux sens à une vitesse proche de la lumière, même avec une conception de système idéale, un rapport de la masse initiale à la masse finale est requis d'au moins 10 à la trentième puissance. Autrement dit, le vaisseau spatial sera comme une énorme composition avec du carburant de la taille d'une petite planète. Il est impossible de lancer un tel colosse dans l'espace depuis la Terre. Et pour se réunir en orbite - aussi, non sans raison, les scientifiques ne discutent pas de cette option.
L'idée d'un moteur photonique utilisant le principe de l'annihilation de la matière est très populaire.
L'anéantissement est la transformation d'une particule et d'une antiparticule, lorsqu'elles entrent en collision, en toute autre particule différente de celle d'origine. La mieux étudiée est l'annihilation d'un électron et d'un positron, qui génère des photons dont l'énergie va déplacer le vaisseau spatial. Les calculs des physiciens américains Ronan Keane et Wei-ming Zhang montrent que les technologies modernes peuvent être utilisées pour créer un moteur d'annihilation capable d'accélérer un vaisseau spatial à 70% de la vitesse de la lumière.
Cependant, d'autres problèmes commencent. Malheureusement, utiliser l'antimatière comme propulseur n'est pas facile. Pendant l'annihilation, des rafales de puissants rayonnements gamma se produisent, qui sont mortelles pour les astronautes. De plus, le contact du carburant positron avec le navire est chargé d'une explosion mortelle. Enfin, il n'existe toujours pas de technologies pour obtenir une quantité suffisante d'antimatière et son stockage à long terme: par exemple, un atome d'antihydrogène «vit» maintenant moins de 20 minutes, et la production d'un milligramme de positrons coûte 25 millions de dollars.
Mais supposons qu'avec le temps, ces problèmes puissent être résolus. Cependant, il faudra encore beaucoup de carburant et la masse de départ du vaisseau à photons sera comparable à la masse de la Lune (selon Konstantin Feoktistov).
BRISEZ LA VOILE
Le vaisseau le plus populaire et le plus réaliste aujourd'hui est considéré comme un voilier solaire, dont l'idée appartient au scientifique soviétique Friedrich Zander.
Une voile solaire (lumière, photon) est un appareil qui utilise la pression de la lumière du soleil ou un laser sur une surface de miroir pour propulser un vaisseau spatial.
En 1985, le physicien américain Robert Forward a proposé une conception d'une sonde interstellaire accélérée par l'énergie du rayonnement micro-ondes. Le projet prévoyait que la sonde atteindrait les étoiles les plus proches dans 21 ans.
Lors du XXXVI Congrès astronomique international, un projet de vaisseau laser a été proposé, dont le mouvement est assuré par l'énergie de lasers dans la gamme optique, situés en orbite autour de Mercure. Selon les calculs, le trajet d'un vaisseau spatial de cette conception vers l'étoile epsilon Eridani (10,8 années-lumière) et retour prendrait 51 ans.
«Il est peu probable que, sur la base des données obtenues à partir de voyages dans notre système solaire, nous puissions faire des progrès significatifs dans la compréhension du monde dans lequel nous vivons. Naturellement, la pensée se tourne vers les étoiles. Après tout, il était auparavant entendu que les vols à proximité de la Terre, les vols vers d'autres planètes de notre système solaire ne sont pas le but ultime. Ouvrir la voie aux étoiles semblait être la tâche principale."
Ces mots n'appartiennent pas à un écrivain de science-fiction, mais au concepteur de vaisseaux spatiaux et cosmonaute Konstantin Feoktistov. Selon le scientifique, rien de particulièrement nouveau dans le système solaire ne sera trouvé. Et cela malgré le fait que la personne n'a jusqu'à présent atteint que la lune …
Cependant, en dehors du système solaire, la pression de la lumière solaire approchera de zéro. Par conséquent, il existe un projet de dispersion d'un voilier solaire avec des installations laser à partir d'un astéroïde.
Tout cela est encore une théorie, mais les premiers pas sont déjà en cours.
En 1993, une voile solaire de 20 mètres de large a été déployée pour la première fois sur le navire russe Progress M-15 dans le cadre du projet Znamya-2. Lorsque le Progress s'est amarré à la station Mir, son équipage a installé une unité de déploiement de réflecteurs à bord du Progress. En conséquence, le réflecteur a créé un point lumineux de 5 km de large, qui a traversé l'Europe vers la Russie à une vitesse de 8 km / s. La tache de lumière avait une luminosité à peu près équivalente à la pleine lune.
Ainsi, l'avantage d'un voilier solaire est le manque de carburant à bord, les inconvénients sont la vulnérabilité de la structure de la voile: en fait, il s'agit d'un mince foil tendu sur le cadre. Où est la garantie qu'en chemin la voile ne recevra pas de trous de particules cosmiques?
L'option de navigation peut convenir au lancement de sondes robotiques, de stations et de cargos, mais ne convient pas aux vols de retour habités. Il existe d'autres projets de vaisseaux spatiaux, mais ils ressemblent d'une manière ou d'une autre à ceux énumérés ci-dessus (avec les mêmes problèmes à grande échelle).
SURPRISES DANS L'ESPACE INTERSTELLAIRE
Il semble que de nombreuses surprises attendent les voyageurs dans l'Univers. Par exemple, à peine penché hors du système solaire, le vaisseau spatial américain Pioneer-10 a commencé à subir une force d'origine inconnue, provoquant une faible décélération. De nombreuses hypothèses ont été émises, jusqu'aux effets encore inconnus de l'inertie ou même du temps. Il n'y a toujours pas d'explication sans ambiguïté à ce phénomène; diverses hypothèses sont envisagées: de simples hypothèses techniques (par exemple, la force réactive d'une fuite de gaz dans l'appareil) à l'introduction de nouvelles lois physiques.
Un autre appareil, le Voyadger-1, a enregistré une zone avec un champ magnétique puissant à la frontière du système solaire. Dans ce document, la pression des particules chargées de l'espace interstellaire oblige le champ créé par le Soleil à se densifier. L'appareil a également enregistré:
une augmentation du nombre d'électrons de haute énergie (environ 100 fois) qui pénètrent dans le système solaire à partir de l'espace interstellaire;
une forte augmentation du niveau des rayons cosmiques galactiques - des particules chargées à haute énergie d'origine interstellaire.
Et ce n'est qu'une goutte dans l'océan! Cependant, ce que l'on sait aujourd'hui de l'océan interstellaire suffit à jeter le doute sur la possibilité même de surfer sur l'immensité de l'Univers.
L'espace entre les étoiles n'est pas vide. Il y a des résidus de gaz, de poussière, de particules partout. En essayant de se déplacer à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, chaque atome entrant en collision avec le vaisseau sera comme une particule de rayons cosmiques de haute énergie. Le niveau de rayonnement dur pendant un tel bombardement augmentera de manière inadmissible même en volant vers les étoiles les plus proches.
Et l'effet mécanique des particules à de telles vitesses est comme des balles explosives. Selon certains calculs, chaque centimètre du bouclier du vaisseau sera tiré en continu à 12 coups par minute. Il est clair qu'aucun écran ne peut résister à un tel impact pendant plusieurs années de vol. Ou il devra avoir une épaisseur (des dizaines et des centaines de mètres) et une masse (centaines de milliers de tonnes) inacceptables.
En fait, le vaisseau se composera principalement de cet écran et de ce carburant, ce qui nécessitera plusieurs millions de tonnes. En raison de ces circonstances, les vols à de telles vitesses sont impossibles, d'autant plus qu'en chemin, vous pouvez non seulement rencontrer de la poussière, mais aussi quelque chose de plus grand, ou être piégé dans un champ gravitationnel inconnu. Et puis la mort est à nouveau inévitable. Ainsi, s'il est possible d'accélérer le vaisseau spatial à une vitesse subluminale, il n'atteindra pas le but final - il rencontrera trop d'obstacles sur son chemin. Par conséquent, les vols interstellaires ne peuvent être effectués qu'à des vitesses nettement inférieures. Mais alors le facteur temps rend ces vols dénués de sens.
Il s'avère qu'il est impossible de résoudre le problème du transport des corps matériels sur des distances galactiques avec des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Cela n'a aucun sens d'éclater à travers l'espace et le temps avec une structure mécanique.
TROU MOLE
Les scientifiques, essayant de surmonter le temps inexorable, ont inventé comment «ronger les trous» dans l'espace (et le temps) et le «plier». Ils ont inventé une variété de sauts dans l'hyperespace d'un point de l'espace à un autre, en contournant les zones intermédiaires. Maintenant, les scientifiques ont rejoint les écrivains de science-fiction.
Les physiciens ont commencé à rechercher des états extrêmes de la matière et des failles exotiques dans l'Univers, où vous pouvez vous déplacer à une vitesse supraluminale, contrairement à la théorie de la relativité d'Einstein.
C'est ainsi qu'est née l'idée d'un trou de ver. Ce trou rassemble les deux parties de l'Univers comme une coupure à travers un tunnel reliant deux villes séparées par une haute montagne. Malheureusement, les trous de ver ne sont possibles que dans un vide absolu. Dans notre Univers, ces terriers sont extrêmement instables: ils peuvent simplement s'effondrer avant qu'un vaisseau spatial n'y arrive.
Cependant, l'effet découvert par le Néerlandais Hendrik Casimir peut être utilisé pour créer des trous de ver stables. Il consiste en l'attraction mutuelle de la conduite de corps non chargés sous l'influence d'oscillations quantiques dans le vide. Il s'avère que le vide n'est pas complètement vide, il est soumis à des fluctuations du champ gravitationnel, dans lesquelles des particules et des trous de ver microscopiques apparaissent et disparaissent spontanément.
Il ne reste plus qu'à trouver l'un des trous et à l'étirer, en le plaçant entre deux billes supraconductrices. Une bouche du trou de ver restera sur Terre, tandis que l'autre vaisseau spatial se déplacera à une vitesse proche de la lumière vers l'étoile - l'objet final. Autrement dit, le vaisseau spatial, pour ainsi dire, percera un tunnel. Une fois que le vaisseau a atteint sa destination, le trou de ver s'ouvrira pour un véritable voyage interstellaire ultra-rapide, dont la durée sera calculée en minutes.
BULLE DE COURBE
La courbure des bulles s'apparente à la théorie des trous de ver. En 1994, le physicien mexicain Miguel Alcubierre a effectué des calculs selon les équations d'Einstein et a trouvé la possibilité théorique de déformation ondulatoire du continuum spatial. Dans ce cas, l'espace se rétrécira devant le vaisseau spatial et se développera simultanément derrière lui. Le vaisseau spatial est, pour ainsi dire, placé dans une bulle de courbure, capable de se déplacer à une vitesse illimitée. Le génie de l'idée est que le vaisseau spatial repose dans une bulle de courbure et que les lois de la relativité ne sont pas violées. Dans ce cas, la bulle de courbure elle-même se déplace, déformant localement l'espace-temps.
Malgré l'incapacité de voyager plus vite que la lumière, rien n'empêche l'espace de se déplacer ou la propagation de la déformation de l'espace-temps plus rapidement que la lumière, ce qui est censé s'être produit immédiatement après le Big Bang lors de la formation de l'univers.
Toutes ces idées ne rentrent pas encore dans le cadre de la science moderne, mais en 2012, des représentants de la NASA ont annoncé la préparation d'un test expérimental de la théorie du Dr Alcubierre. Qui sait, peut-être que la théorie de la relativité d'Einstein fera un jour partie d'une nouvelle théorie globale. Après tout, le processus de cognition est sans fin. Cela signifie qu'un jour nous serons capables de percer les épines jusqu'aux étoiles.
Irina GROMOVA
