Защо междузвездните пътувания са невъзможни?

Няма нужда да повтаряме отново и отново фактите за стремежа на човечеството да достигне звездите. От древността насам хората мечтаят да ги зърнат - това се споменава във всички легенди и митове на народите. Достигането на дори най-близките до нас звезди ще бъде епохално събитие, което все някога ще се случи (не забравяйте как само за броени години хората стигнаха до Луната, а иде ред на Марс).

Космическите пътешествия са в основата на безчет романи и научнофантастични филми. Може би именно заради тях ни се струва, че пътят до звездите не е кой знае колко сложно нещо – стига да имаме подходящото транспортно средство.

Да, ама… не. Дори да притежаваме някой от „хипотетично-фантастичните“ начини за бърз превоз от точка А до точка Б, се оказва, че бъдещите капитани на звездни фрегати ще се сблъскат с неподозирани проблеми. Убеден съм, че някой ден те ще бъдат решени, но с днешна дата те наистина представляват непреодолими пречки. Ето подробностите.

По-бързо от светлината

Ключова идея в повечето космическо-фантастични пътешествия е именно движението със скорости по-големи от тази на светлината. В реалния ни живот, доминиран днес от научните закони, обаче това е немислимо. И не съществуват никакви изгледи това фундаментално ограничение да бъде нарушено. Да, в интернет непрекъснато се появяват „новини“ и „съобщения“ за пробиви в науката, за оборване на физични закони. Но поне засега официалната наука и интелектуалният елит категорично отричат възможността физично тяло да се движи по-бързо от светлината.

Да предположим обаче, че вече имаме „Хилядолетния сокол“ и не надуваме двигателите му до „свръхсветлинна“, а си кретаме със скорости, близки до тези на светлината. Дори в този случай колегите на Хан Соло ще се сблъскат с множество релативистични проблеми, свързани с масата и енергията. За постигане и поддържане на огромната скорост е нужно пропорционално голямо количество енергия (почти безкрайна). А и самото движение с такава скорост би убило всяко живо същество на борда, освен ако не измислим някакви още по-специални фантастични щитове, изолиращи претоварванията.

 

Другата възможност, която на мнозина се струва по-вероятна, е да се научим да създаваме пространствени тунели – т.нар. „червееви дупки“. Да де, но… дори да ги създадем (пак с подкрепата на невъобразимо голямото количество енергия!), то ще трябва и да ги поддържаме, контролираме и на всичко отгоре – да създадем втора такава дупка на мястото на което искаме да идем. Така че или трябва да „изпратим някого“ до мястото на дестинацията по друг начин (бавен!), или да разполагаме с някакви безкрайно мощни изчислителни машини, който да могат да пресметнат позицията на всеки атом от тук до Сириус (например) и начина, по който да „сгънат“ тъканта на материята така, че тя да заприлича на прегънат лист хартия. Започва да става все по-сложно, нали?

Ако дори успеем да преборим и този проблем, то какво остава? Да изпратим някого през тунела, нали? Само че проклетите физични закони (поне известните днес) гарантират, че всяка материя, попаднала вътре в тунела, вероятно ще бъде смазана до такава степен, че пътешественикът ще се появи от другата страна във вид на ефирна плазма. Неприятно.

Телепортация

Класическата телепортация от филмите изисква наличието на човек, който да активира устройството и изчезва, като в следващия момент се появява невредим в крайната точка на пътешествието. Ясно ви е обаче, че реалната телепортация работи по много по-различен начин от тази във филмите, нали? Дори да допуснем че някой ден успеем да създадем пътуване, базирано на този принцип, помислете малко: трябва да разкъсаме човека на ниво отделни атоми в машината, да го пренесем физически на огромно разстояние (с огромен разход на енергия) и… да го сглобим отново атом по атом в същия вид. Дори само сглобяването би било толкова сложно нещо, че в отправната точка ще трябва да разполагаме с компютри с такава мащабна мощ, че днешните суперкомпютри ще изглеждат като детски пластмасови играчки.

 

Още един проблем – елементарните физични закони ще ни попречат със сигурност да предадем с максимална точност и да манипулираме материята на такива големи разстояния. Грешките ще бъдат неминуеми. А това означава? Грешки и при сглобяването, нали? Крака на главата?

Класическата телепортация би била възможна само на места… където вече сме били! А как ще отидем дотам? Омагьосан кръг, нали? И дори да намерим начин да сглобим атомите отново в човек, то за да ги изпратим дори до най-близката звезда със скоростта на светлината, ще са нужни… няколко години! Отново бавничко…

И като за финал. Какво правим, когато достигнем крайната точка на пътуване? Сглобяваме нов човек от атоми, добре. Ами стария? Трябва или да го унищожим (гадничко), или… да го оставим жив със съзнанието, че от другата страна той ще има свой двойник? Интересни философски въпроси, нали?

Кораб колония

След като пътешествия със скорост, по-голяма от тази на светлината, може да се окажат невъзможни, то тогава можем да построим огромни кораби – цели градове. Най-близките до нас звезди са само на няколко светлинни години, но… за огромен тежък обект пътешествието ще продължи много години. Дори до най-близките звезди той би пътувал стотици години. На борда на такъв кораб майка населението може да се ражда и умира, докато след много поколения успее да се добере до крайната си цел. Но… и тук има множество проблеми.

 

Потомците на смелите пионери, изстреляли кораба майка, буквално може да забравят първоначалната мисия на пътешествието. Защото целта, идеята за векове се превръща в мит, легенда. Да, наличието на разумна и безпристрастна компютърна система би могла да обучава хората, които се раждат на кораба, така, че да опитва да избегне подобен провал. Но в крайна сметка е много трудно да се предвиди какво ще се случи за толкова много време и след смяната на много поколения. Ако пък при такова дълго пътешествие неминуемо се случи някаква тежка авария с кораба, каква е гаранцията, че сред раждащите се на кораба деца ще се намират винаги добри и способни инженери, техници, учени? Неизвестните при този вариант са толкова много, че статистически погледнато, успехът на една такава мисия е с нищожна стойност.

Кораб майка

Един от вариантите да предотвратим израждането и рисковете от дългото съзнателно пътешествие е да използваме кораби, носещи на борда си човешки зародиши. Оплодени яйцеклетки. Те могат да бъдат взимани, обработвани, отглеждани от супер интелигентни машини, които да влизат в ролята на майки, родители и педагози за човешките деца. Яйцеклетките могат да бъдат превърнати в хора след достигането на далечните звезди, а компютрите да научат завоевателите на Космоса за всичко, което трябва да знаят.

 

Звучи добре, наистина. Но създаването на такива кораби и машини за момента е невъзможно. Да, вероятно след години ще стане реалност. Обаче помислете. Подобно на предишния вариант с кораба колония няма как на самото пътешествие да се отправят самите хора, които искат да го извършат. Ще изпратим там техните бъдещи наследници, но къде остава техният избор и свободна воля? Изкуствено или естествено отглежданите хора може да не харесат факта, че са нямали избор и са били подложени на това пътешествие. И да възникнат невъобразими социални проблеми.

Дълголетие

Алтернатива на корабите майки и градове може да бъде някаква генетична модификация на хората, така, че да ги направи способни да живеят стотици или хиляди години и да извършат пътешествието в рамките на живота си. Дълголетието и безсмъртието днес интензивно се изучават от науката, като едно от най-сериозните препятствия пред постигането се явяват теломерите – крайните участъци на хромозомите, които стават все по-къси с всяко делене на вашите клетки. Следвайки този природен принцип, дори да удължим живота по някакъв начин, то съкращаването на теломерите ще продължи, докато те изчезнат. А след това с всяко делене клетките ще започнат да повреждат своята важна ДНК и да я „изяждат“.

 

Това означава, че в самата ДНК е заложен броят на делене на клетките, който може да бъде извършен. Те се делят, за да подменят стари или повредени клетки, без значение от коя част на тялото. Тези неща са известни и ясни.

Всеки нормален човек тук би отговорил: „ами значи просто трябва да намерим начин да запазим дължината на теломерите“. Куриозното е, че на практика съществуват такива възрастни клетки, които могат да правят това. Те се наричат… канцерогенни и вероятно знаете за какво са отговорни. Рак.

Сън

След като дълголетието и смяната на поколенията не вършат работа, какво ще кажете за анабиозата? В много филми и книги хората заспиват, за да пропътуват огромни разстояния. В тези полузамразени състояния космонавтите не стареят (или стареят доста бавно) заради режима на сън. За съжаление дори тук теломерите са проблем.

 

Нашите тела винаги съдържат неголям брой радиоактивни елементи. Те излъчват миниатюрни количества радиация, която като цяло е безвредна за нас, но само защото увредените клетки се заменят с нови, здрави. Ако човек не старее по време на анабиозата, неговите теломери не се скъсяват, но и клетките не се делят. Така че в подобно състояние радиоактивните елементи ще нанасят постоянна вреда на тялото, която ще се натрупва с времето. И като няма подмяна на клетки, то те ще започнат да умират безвъзвратно.

Дори бавното стареене не предпазва от радиацията при продължителни интервали от време. За да се пребори с това, организмът ни се нуждае от делене на клетки в обичайното темпо. И омагьосаният кръг се затваря.

Движението

Дори човешките проблеми с пътешествията до други звезди да бъдат решени инженерно, то си остава проблемът с движението. Традиционните двигатели използват изгаряне на гориво или реактивна тяга. Но за да се доберем до друга звезда, ще ни трябва невероятно голямо количество гориво, което е неефективно. Затова едно от решенията е да набираме горивото си по време на самия път.

 

В междузвездното пространство няма много астероиди и планети, на които да можем да кацаме и да добиваме гориво. За щастие обаче Космосът изобщо не е толкова празно място – не е пълен вакуум, а в него е разсеяно огромно количество блуждаещи атоми – най-вече водородни. Ако се движим с огромна скорост, можем да събираме тези атоми и да ги използваме в термоядрени реакции (ако успеем да управляваме реакциите на синтеза).

За да събираме междузвездния водород, който да движи космически кораб, обаче ще са ни нужни огромни събирателни площи. Според изчисления като минимум – зона от около 2000 квадратни километра! Такъв размер съществено ще увеличи съпротивлението на кораба и ще понижи скоростта му до тази на обикновена ракета. Затова към момента се счита, че подобна система ще бъде крайно неефективна, но въпреки това и такива варианти се обмислят.

Повредите

Най-близката звезда до нас е Алфа Центавър. Намира се на 4 светлинни години от Земята. Ако трябва да я достигнем с обикновен автомобил, движещ се постоянно с 60 км/ч, ще са ни нужни около 72 милиона години. Даже да сме луди и допуснем, че такъв автомобил може да се създаде, то за това време изтичат всякакви възможни периоди на разпадане на веществата и естественото им износване и повреждане. Явно е, че се нуждаем от скорост, дори и тя да е ограничена от тази на светлината.
Движещият се с огромна скорост кораб из Космоса обаче ще бъде подложен на непрекъснатите удари на невидимите разпръснати из Вселената атоми и частици. И колкото по-голяма е скоростта, то бомбардировката ще е все по-силна и увреждаща корпуса на звездолета. Дори най-яката стомана постепенно ще бъде изгризвана като меко масло от абразивното действие на частиците.

 

Има три варианта, за да се предпазим от това, като и трите не са много обещаващи. Най-якото е, ако можем да създадем постоянно силово поле. Щит – видим или невидим, който чрез мощната си енергия да „обира“ и изпарява частиците още преди да са ударили кораба. Само че при този вариант се сещате – достигаме отново до проблема с огромното и постоянно количество енергия. Откъде, как, колко?
Вторият вариант е корабите постоянно да бъдат ремонтирани, а увредените части – подменяни. Но в дългия период време на пътуване това означава огромен разход на строителни материали, милиони часове работа и още, и още.

Третият е още по-екзотичен, макар и днес учените да работят по такива идеи – създаване на специални еластични и самовъзстановяващи се материали, които при удар и нарушаване на целостта я възстановяват отново. Има много пробиви и в тази област, но замислете се малко – колкото и да се възстановява един умен материал, то все пак и той се „изхабява“. Нали унищожената материя трябва да бъде възстановена отнякъде? Откъде, как, с какъв разход на енергия? Дори самите материали да „поглъщат“ удрящите ги частици и да ги използват за поправката на корпуса, пак ще е нужна енергия и допълнителна материя. Поради тази причина много учени днес откровено не вярват, че такива ефективни материали някога ще бъдат създавани.

Гравитация

Строежът на нашите тела сериозно зависи от гравитацията. Когато космонавтите живеят в безтегловност, само за няколко месеца организмът им почва да страда. За броени седмици или месеци костите изтъняват и стават чупливи, мускулите – слаби, а дългосрочните последици са фатални. Хората могат да се борят с тези влияния чрез упражнения и диети, но въпреки това за няколко години или десетилетия в Космоса човешкото тяло ще бъде необратимо повредено.

 

Дори при кратки полети в Космоса зрението на човека се уврежда частично. Това е и един от основните проблеми, който например трябва да реши НАСА при предстоящия човешки полет до Марс например.
Ако пък се спрем на варианта със създаване на изкуствена гравитационна среда (прословутите въртящи се пръстени или цилиндри), то отново опираме до въпроса с огромните количества енергия, нужни за това въртене. Как да бъде осигурена? На всичкото отгоре при научни изследвания за въртене и създаване на микрогравитация в орбита е установено, че дори за кратък период от време неизбежно се предизвиква чувство за гадене и повръщане. И това е за кратки периоди – какво би се случило с хората, въртящи се с години като пумпали в Космоса, никой не може да предвиди.

Храна, въздух, вода

Хората живеещи на борда на кораба с години, ще трябва да имат сериозна система за поддръжка на жизнените функции. Те трябва да се хранят, пият, дишат, отделят, да се мият и спят. Много от тези естествени нужди са задоволени от днешните технологии. Но в случаите на дълги преходи, с години, запасите от храна и вода ще станат прекалено големи и тежки, за да могат да бъдат взети предварително. Най-разумното решение е да създадем самоподдържаща се система на борда на кораба – затворен цикъл. Това означава растения, които живеят, произвеждат въздух, размножават се и консумират човешките отпадъци.

Каквато и екосистема да създадем, тя няма как да бъде максимално ефективна, но все пак може и да успее да съхрани живота на пътешествениците, за да достигнат крайната точка на пътешествието. Но после какво?

 

Оборудването на кораба ще бъде сериозно повредено от газовете, които ще се отделят и рециклират отново. Е, това може донякъде да се реши с използването на т.нар. и споменати по-горе умни материали, които могат да се самовъзпроизвеждат и поправят. Внимателно се изследват и различните видове водорасли, тъй като те имат огромен потенциал за поддържане на една жива екосистема. Но дори и тук съществуват проблеми – ако хората се хранят и разчитат само на водорасли, то те трябва да са в огромни количества и всеки проблем с тях (отравяне, измиране, мутация и пр.) води до неминуема смърт на екипажа. Разбира се – генетични модификации могат да се справят с много от тези проблеми но… как ще се отразят те на хората?

Теоретично създаването на изпипана затворена екосистема, на достатъчно голям и бърз кораб с регенериращи материали на корпуса и събиращ по пътя си горивото би могло да осъществи мечтите ни за достигане до най-близките звезди. И все пак… ще трябва да решим много от посочените по-нагоре проблеми. Аз силно се надявам, че ще успеем. А вие?