Изследователи са предложили нов метод за задвижване, който може да направи възможно преодоляването на огромните разстояния, необходими за междузвездни мисии, в рамките на един човешки живот.

Основното предизвикателство при достигането на друга звездна система се състои в това да се открие как да се генерира и пренася достатъчно енергия към космическия кораб както ефективно, така и на достъпна цена. Физическите ограничения на съвременните космически кораби поставят значителни предизвикателства пред достигането на междузвездното пространство в рамките на един човешки живот, особено при ограниченото пространство на борда за пренасяне на гориво или батерии. Ако някога искаме да постигнем огромните скорости, необходими за преодоляване на междузвездни разстояния в рамките на един човешки живот, трябва да намерим нестандартни решения.

Навлизат релативистични електронни лъчи, съставени от електрони, които се движат със скорост, близка до тази на светлината. „Излъчването на енергия към кораба отдавна е признато като един от начините да се получи повече енергия, отколкото можем да носим със себе си“, казва Джеф Грийсън, главен технолог на Electric Sky, Inc. и председател на фондация Tau Zero, пред Space.com. „Енергията е мощност, умножена по време - така че, за да получите дадено количество енергия от лъч, или се нуждаете от много висока мощност, или трябва да останете в лъча дълго време.“

Едно такова решение, което беше предложено наскоро, използва електронни лъчи, ускорени до скорост, близка до тази на светлината, за задвижване на космически кораби - нещо, което би могло да преодолее огромните разстояния между Земята и следващата най-близка звезда.

„Основното предизвикателство при междузвездните полети е, че разстоянията са толкова големи“, обяснява Грийсън. „Алфа Кентавър е на 4.3 светлинни години от нас - около 2000 пъти по-далеч от Слънцето, отколкото е достигнал космическият апарат „Вояджър 1“ - най-далечният космически апарат, който сме изпращали в Дълбокия космос досега. Никой вероятно няма да финансира научна мисия, която да отнеме много повече от 30 години за връщане на данните - това означава, че трябва да летим бързо.“

Изследването на Грийсън и Герит Брухауг, физик от Националната лаборатория в Лос Аламос, публикувано в списание Acta Astronautica, подчертава, че достигането на практическа междузвездна скорост зависи от способността да се достави достатъчно количество кинетична енергия на космическия кораб по икономичен начин.

„Междузвездните полети изискват да събираме и контролираме огромни количества енергия, за да постигнем достатъчно високи скорости, които да бъдат полезни“, казва Грийсън. „Химическите ракети, които използваме днес, дори и с допълнителното увеличаване на скоростта от прелитането покрай планетите или от маневрирането покрай слънцето за увеличаване на скоростта, просто нямат възможност да достигнат полезни междузвездни скорости.“

Повечето теоретични изследвания за междузвездни пътувания са съсредоточени върху лазерните лъчи, които са съставени от частици светлина, наречени фотони. Сред известните примери са междузвездните рамджети (реактивен двигател за ракети и реактивни снаряди), задвижвани с лазер, и лазерните платна. Рамджетите задвижват космически кораби чрез компресиране на водороден газ, събран от междузвездната среда, като енергията се осигурява от лазерен лъч, предаван от далечен източник. За разлика от тях лазерните платна използват импулса на фотоните от лазерния лъч, за да тласкат космическия кораб напред.

Въпреки че и двете концепции изглеждат идеални решения, няколко ограничения възпрепятстват тяхното прилагане. Междузвездните рамджети се сблъскват с предизвикателства като малката плътност на междузвездната среда и огромните изисквания за енергия и термоядрен синтез. Лазерните платна, макар и с по-прост дизайн, се борят с поддържането на насочеността и интензивността на лъча на огромни разстояния, за да осигурят адекватно подаване на енергия.

Електроните, напротив, се ускоряват много по-лесно до скорости, близки до светлинните, и предлагат уникални предимства, въпреки че остават по-слабо проучени поради собствения си набор от ограничения. „Тъй като всички електрони са отрицателно заредени, те се отблъскват един от друг, което разпръсква лъча“, обяснява Грийсън.

Но Грийсън и Брухауг твърдят, че има начини да се противодейства на това.

При релативистични скорости - т.е. близки до скоростта на светлината - времето се движи по-бавно, което би означавало, че електронният лъч няма да има достатъчно време да се разпръсне, като запази фокуса на лъча.

Другото предимство се крие във факта, че пространството не е празно. „Съществува много тънко разпространение на йонизирани газове, наречено плазма, което запълва пространството и което има свои собствени електрони и йони, носещи се наоколо“, обяснява Грийсън. „Когато електронният сноп преминава през тази плазма, той отблъсква по-леките електрони от този фонов газ, но йоните, които са тежки, се движат по-бавно и остават назад.“

Снимка: Unsplash/Planetary Habitability Laboratory, University of Puerto Rico at Arecibo/ESO/Digitized Sky Survey 2 Acknowledgement: Davide De Martin

Виж още: Най-големият телескоп в света е застрашен от светлинно замърсяване заради проект за възобновяема енергия