Читать книгу "Формула Бога. Эволюция религии, культуры и этики в эпоху технологической сингулярности и бессмертия - Александр Плющенко"

Нанокорабли на лазерной тяге – это одна из разновидностей космических кораблей, использующих солнечные (световые) паруса. Свет состоит из фотонов, которые оказывают давление на паруса. Впервые это заметил Иоганн Кеплер, когда увидел, что хвосты комет всегда развернуты прочь от Солнца. В настоящее время европейское космическое агентство прорабатывает запуск солнечного паруса Gossamer, предназначенного для очистки орбиты от космического мусора.

Существуют либо находятся в проработке несколько видов двигателей космических кораблей. Для их сравнения используют удельный импульс (тяга ракеты, умноженная на время работы ее двигателей):

– твердотопливная ракета – 250;

– жидкостная ракета – 450;

– ракета с ядерным двигателем – 800–1000;

– ракета с ионным двигателем – 5000;

– ракета с плазменным двигателем – 1000–30 000;

– ракета с термоядерным двигателем – 2500–200 000;

– ракета с ядерным импульсным двигателем – 10 000–1 000 000;

– ракета на антивеществе – 1–10 млн.

Ракеты на солнечном и лазерном парусах, а также ракеты с прямоточным термоядерным двигателем теоретически имеют бесконечный удельный импульс, потому что могут работать неограниченное время.

Двигатели на антивеществе являются, конечно, самыми эффективными, но они существуют пока в теории, но уже не только в трудах писателей-фантастов. Антивещество (антиматерия) представляет собой противоположность веществу (материи), поэтому частицы и античастицы обладают противоположным электрическим зарядом. Когда вещество и антивещество соприкасаются, они аннигилируют, превращаясь в чистую энергию. Проблема в том, что антивещество возникает в естественных процессах лишь в очень малом количестве, недостаточном для осуществления межзвездных перелетов, поэтому его придется производить.

Первый атом антиводорода, в котором антиэлектрон обращается вокруг антипротона, был получен в Женеве в 1995 г. в Европейской организации по ядерным исследованиям (European Organization for Nuclear Research, CERN/ ЦЕРН). Исследователи направляли пучок обычных протонов на мишень из обычного вещества. В результате их столкновения было получено несколько частиц-антипротонов, которые отделили от протонов магнитными полями, разогнав их в противоположных направлениях. После этого антипротоны поместили в магнитную ловушку, где соединили с антиэлектронами, чтобы получился антиводород.

Антивещество на данный момент является самой дорогой формой материи в мире: один грамм антивещества оценивается в $70 трлн. Хранение антивещества тоже является сложным и дорогим процессом: требуется использовать ловушки Пеннинга, в которых магнитное поле будет удерживать антивещество в подвешенном состоянии, чтобы оно не соприкоснулось со стенками хранилища. И пока ученые не смогли объяснить, почему вещества в нашей Вселенной гораздо больше, чем антивещества.

Космический лифт для перемещения людей и доставки грузов в космос тоже находится на стадии разработки. Первым его придумал К. Э. Циолковский, который в своих расчетах показал, что если сделать башню достаточно высокой, то с какого-то момента центробежная сила планеты сможет поддерживать ее в вертикальном положении без дополнительных усилий и воздействий. В 1999 г. НАСА провело исследование, в котором выяснилось, что лифт с тросом диаметром около одного метра и длиной около 45 000 километров мог бы доставлять на орбиту до 15 тонн полезных грузов. Космический лифт может стать еще одним революционным шагом в процессе освоения космоса: помимо астронавтов, космос станет доступен для широкого круга ученых и туристов. Но заработает космический лифт еще не скоро – ближе к концу этого столетия.

Большие надежды при освоении космоса ученые возлагают на технологию 3D-печати, с помощью которой уже сейчас можно изготавливать сложнейшие механизмы и даже части человеческого тела.

В 1935 г. Альберт Эйнштейн и его ученик Натан Розен предложили концепцию, согласно которой ткань пространства-времени может периодически рваться, образовывая короткий путь сквозь пространство – «кротовую нору» (мост Эйнштейна – Розена). Кротовые норы были открыты при исследовании математики черных дыр, представляющие собой хлопнувшиеся гигантские звезды. Их тяготение так велико, что даже кванты света не могут покинуть их. Сначала считалось, что черные дыры стационарны и обладают бесконечной гравитацией (сингулярностью), но выяснилось, что все обнаруженные черные дыры вращаются.

В 1963 г. Рой Керр открыл, что вращающаяся черная дыра (если ее движение значительно) может не схлопнуться в точку, а превратиться во вращающееся кольцо. Причем это кольцо остается стабильным, потому что центробежная сила не дает ему схлопнуться. Существует большая вероятность того, что прошедшее в кольцо черной дыры вещество может выйти с противоположной стороны через «белую дыру». Но пока что астрономам не удалось обнаружить в космосе такие дыры.

Около кольца черной дыры происходят значительные искажения пространства и времени, поэтому ученые выдвигают множество возможных вариантов наблюдений в этой области: световые лучи возрастом миллиарды лет; копии астронавтов; процессы спагеттификации (растяжения атомов приливными силами).

Возможно, кольца черных дыр можно будет стабилизировать, добавив отрицательную материю или отрицательную энергию (минус-материя и минус-энергия), потому что стабильность черной дыры зависит от равновесия положительной и отрицательной энергии.

Минус-материю (минус-вещество) не стоит путать с антиматерией: минус-материя обладает странными антигравитационными свойствами, и должна падать вверх, а не вниз (антиматерия падает вниз). Но ученым пока не удалось обнаружить или создать минус-материю, а минус-энергию получили только в лабораторных условиях в мизерных количествах.

Помимо кротовых дыр, преодоление светового барьера станет возможным при воплощении на практике теории Мигеля Алькубьерре. Он попытался разобраться, звезды какого типа могут сжимать пространство перед собой и расширять его сзади, и пришел к выводу о возможности создания космических кораблей с варп-двигателями. Звездолет с двигателем Алькубьерре должен быть окружен пузырем искривленного пространства из вещества и энергии. Пространство-время внутри пузыря и вне его будут полностью изолированы друг от друга. Возможно, астронавты этого звездолета совсем не заметят движения, хотя скорость движения звездолета будет выше скорости света. Но для сжимания пространства перед собой звездолет Алькубьерре должен иметь на борту большой запас минус-материи или минус-энергии.

Стивен Хокинг доказал теорему, согласно которой все решения уравнений Эйнштейна, допускающие движение выше скорости света, должны содержать в себе минус-материю или минус-энергию.

В пределах Млечного Пути обнаружено уже более 4000 экзопланет, причем список этот пополняется почти ежедневно. Для обнаружения экзопланеты сейчас используют три основных способа:

– метод транзитов (если при анализе света звезды замечается изменение его интенсивности);