«Гало-двигатель» сможет разогнать космический корабль почти до скорости света

отметили
34
человека
в архиве

источник: s.hi-news.ru

Еще в 2016 году физик Стивен Хокинг и миллиардер Юрий Мильнер раскрыли план путешествия к звездам. Так называемый проект Breakthrough Starshot представляет собой программу стоимостью 100 миллионов долларов по разработке и демонстрации технологий, необходимых для посещения ближайшей звездной системы. Потенциальные цели включают Проксиму Центавра, систему, расположенную на расстоянии порядка четырех световых лет, с несколькими экзопланетами, одна из которых похожа на Землю.

Проект Breakthrough Starshot

План Хокинга и Мильнера заключался в том, чтобы построить тысячи крошечных космических кораблей размером с микрочип и использовать свет для разгона их до релятивистской скорости — то есть, близкой к скорости света. Большой флот увеличивает шансы, что хотя бы один из них благополучно прибудет. Каждый «звездный чип» крепится к световому парусу размером с площадку для бадминтона, а затем облучается при помощи чрезвычайно мощных наземных лазеров.

У лазерного движения есть масса преимуществ. Самое важное то, что космическое корабли не нуждаются ни в каком топливе, а значит и не должны брать с собой лишний груз. Также при помощи разгона светового паруса можно разогнать кораблик до 20% скорости света. При таком раскладе флот прибудет к Проксиме Центавра менее чем через 30 лет.

Фантастически мощные лазеры, необходимые для такой миссии, будет особенно сложно и дорого разработать. Рождается очевидный вопрос: есть ли другой способ достичь релятивистских скоростей?

Сегодня у нас есть своего рода ответ, благодаря работе Дэвида Киппинга, астронома из Колумбийского университета в Нью-Йорке. Киппинг придумал новую форму гравитационной рогатки, той же техники, которую использовало NASA для отправки, например, космического корабля «Галилео» на Юпитер. Идея состоит в том, чтобы ускорить космический корабль, направив его рядом с огромным объектом, таким как планета. Таким образом, космический корабль отнимет часть скорости движения планеты, разгонится с ее помощью.

Гравитационные рогатки прекрасно работают у массивных тел. В 1960-х годах физик Фримен Дайсон подсчитал, что черная дыра может ускорить космический корабль до релятивистских скоростей. Но силы на космическом корабле, приближающемся к такому объекту, вероятнее всего уничтожат его.

Поэтому Киппинг предложил умную альтернативу. Его идея состоит в том, чтобы направить фотоны вокруг черной дыры и затем использовать дополнительную энергию, которую они получат, для разгона светового паруса. «Кинетическая энергия черной дыры передается лучу света в виде синего смещения, и по возвращении фотоны не только разгоняют космический аппарат, но и добавляют ему энергии», говорит Киппинг.

Этот процесс зависит от чрезвычайно мощного гравитационного поля вокруг черной дыры. Поскольку фотоны обладают небольшой, но все же массой покоя, это поле способно задерживать свет на круговой орбите.

Работа Киппинга основана на несколько другой орбите, направляющей фотоны, испускаемый космическим кораблем, вокруг черной дыры и обратно — своего рода орбите-бумеранг. Во время путешествия фотоны на бумеранге будут получать кинетическую энергию от движения черной дыры.

Именно эта энергия может ускорить космический корабль, оснащенный соответствующим световым парусом. Киппинг называет свою идею «гало-двигателем». Гало-двигатель передает кинетическую энергию движущейся черной дыры космическому кораблю с помощью гравитации. При этом космический корабль не расходует никакого собственного топлива в этом процессе.

Поскольку гало-двигатель использует движение черной дыры, его лучше всего применять к двойным системам, в которых черная дыра вращается вокруг другого объекта. Затем фотоны получают энергию от движения черной дыры в соответствующих точках на ее орбите.

И такой двигатель должен работать с любой массой, которая значительно меньше массы черной дыры. Киппинг говорит, что с ним возможны механизмы размером с планету. ТАким образом, достаточно развитая цивилизация может путешествовать с релятивистскими скоростями из одной части галактики в другую, перепрыгивая из одной двойной системы черных дыр в другую. «Развитая цивилизация могла бы использовать концепцию светового паруса для достижения релятивистских скоростей и чрезвычайно эффективного движения», говорит он.

Этот же механизм можем также замедлить космический корабль. Так что эта развитая цивилизация, вероятно, будет искать пары бинарных систем с черными дырами, которые будут действовать как ускорители и замедлители.

В Млечном Пути содержится порядка 10 миллиардов двойных систем черных дыр. Но Киппинг отмечает, что, скорее всего, будет лишь ограниченное количество траекторий, которые связывают их вместе, поэтому эти межзвездные магистрали, вероятно, будут очень ценными.

Конечно, технологии, необходимые для использования этой концепции, в настоящее время находятся за пределами возможностей человечества. Но астрономы должны быть в состоянии выяснить, где находятся лучшие звездные магистрали, а также поискать техносигнатуры цивилизаций, которые могут их эксплуатировать.

Добавил oleg_ws oleg_ws 20 Марта
проблема (2)
Комментарии участников:
oleg_ws
+3
oleg_ws, 20 Марта , url

сли чип разогнать до скорости близкой к скорости света, его масса увеличится до цифры близкой к бесконечности

Ну так они и не планируют разгонять его до такой скорости. Планируют разгон только до 20% от скорости света.

И вообще не понятно, а какое отншение Розгозин имеет к этому проекту? Информации об его участии в нем что-то до сих пор не было. Может ссылочку с соответствующей информацией подскажете?

Iron_69
+1
Iron_69, 21 Марта , url

Если чип разогнать до скорости близкой к скорости света, его масса увеличится до цифры близкой к бесконечности

 Это уже считается заблуждением! Вот здесь почитайте: Мифы популярной физики, продолжение: Гравитация

Масса быстро летящих тел увеличивается

Когда-то у меня была книжка по теории относительности, выпущенная еще в СССР. Как сейчас помню, там была нарисована иллюстрация: летит ракета (с околосветовой скоростью) и чудовищной гравитацией подтягивает к себе планеты, звезды, галактики… Все это растет вот от этой формулы:



Где большое M это “релятивистская” масса. Это понятие было очень популярно в начале XX века, но потом сам Эйнштейн его и похоронил. Собственно, с точностью до множителя «цэ» квадрат эта величина совпадает с полной энергией тела, поэтому нет смысла иметь две разные физические величины, которые отличаются только множителем (а в “естественной” системе единиц, где c=1, эти величины вообще тождественны). По умолчанию же при слове “масса” подразумевается масса покоя (более правильно говорить – инвариантная масса).

fStrange
+8
fStrange, 20 Марта , url

Причем тут технологии и инновации?

Технологии и инновации это когда идея будет инженерно реализуема. А пока технологий нет.

Это раздел наука.



oleg_ws
+2
oleg_ws, 20 Марта , url

Спасибо за поправку — пернес.

Lt Turkish
0
Lt Turkish, 20 Марта , url

и что эти крохотули смогут передать?

проблему представляет передача сигналов с космического аппарата на Землю, так как энергетические возможности бортовой аппаратуры ограничены

Lt Turkish
0
Lt Turkish, 20 Марта , url

кстати:

В 1938 году один из основоположников космонавтики Ю. В. Кондратюк передал Б. Н. Воробьёву рукопись «Тем кто будет читать, чтобы строить», написанную им, предположительно, в 1918—19 годах. В ней он выдвинул идею об использовании при межпланетном перелёте тяготения спутников этих планет для дополнительного ускорения космического аппарата в начале и замедления его в конце пути

istinspring
-4
istinspring, 20 Марта , url

кандратюк — хохол чтоли?

vvsupervv66
+1
vvsupervv66, 20 Марта , url

А нужны ли так эти релятивистские сверхскорости, если пока нет надёжной защиты от мелких метеоритов и пыли в виде надежной брони. Про чуть крупные и крупнее я вообще не зикаюсь.

Пилотирование таких аппаратов будет очень рискованным занятием и подобно пилотированию летчиками камикадзе.

Эduard
+2
Эduard, 21 Марта , url

авиация когда-то тоже с этажерок начиналась

vvsupervv66
+3
vvsupervv66, 21 Марта , url

Такого типа «авиация» начиналась с прыжков дураков с колокольни.

Не поняв реальных угроз и основных физических законов межзвездных путешествий с биоматериалом на борту, нечего и начинать.

А авиация началась с «этажерок» потому, что стали ясны смысл возникающей подъемной силы в результате движения объекта с определенной скоростью и определенной массы в воздушной среде со специальной в сечении геометрией крыла.

vvsupervv66
0
vvsupervv66, 23 Марта , url

Р.S. С точки зрения теории единого поля подъемная сила действующая на крыло эквивалентна изменению скорости плотности в данном случае под крылом (любой поверхностью специальной геометрии в сечении) и над крылом.

Солнечная система очень интересно устроена в том смысле, что плотность везде абсолютно разная и может изменяться скачкообразно даже в межпланетарном пространстве, но самое удивительное, что расстояние от Солнца до планет обратно пропорционально плотности этих планет.

Думаю для начала надо точно понимать в какой среде необходимо осуществлять движение, выявлять её электромагнитные и другие в том числе опасные свойства с точки зрения опасных излучений и лишь потом придёт понимание безопасных максимальных величин скоростей для передвижения в данной среде.

С последней точки зрения могу смело утверждать, что американцы не были на Луне.

o_O
+1
o_O, 21 Марта , url

Проще всего воспользоваться космическим телепортом.

Barban
0
Barban, 21 Марта , url

Осталось лишь дыру найти, чтоб сделать
Рогатку катапульту из нее
Возможно смастерить ее смогем
Не засосавшись внутрь ее всецело
Так муж упавший духом из жены
Себе опасный стимулятор строит

Georg7
0
Georg7, 22 Марта , url

Пока существует бизнес неразумно растрачивающий ресурсы планеты ради прибыли — мы скорее сдохнем, чем достигнем описанных технологий.



Войдите или станьте участником, чтобы комментировать