Пътища през безкрайните простори
Могли ли са да достигнат до нас нашите небесни братя?
Както знаем, най-близката звезда от алфа Кентавър е отдалечена от нас на повече от четири светлинни години. Ако в нейната сфера живеят интелигентни същества, как биха летели до нас? На този въпрос може да се отговори само въз основа на собствените ни представи за междузвездните експедиции — представи, белязани единствено от земния, а не от космическия опит. Някои специалисти смятат, че разстоянията между отделните звезди са толкова гигантски, че и развити цивилизации не могат да ги преодолеят. Ако си представим Слънцето като черешова костилка, Земята като пиперено зрънце ще бъде на разстояние от него един метър, а най-близката звезда ще се намира на 225 км от тази система. Според физическите закони максималната скорост е скоростта на светината — почти 300 000 км/сек. А за междузвездните пътешествия това е непреодолима граница, към която въпреки всичко ще се стремят всички конструктори на звездолети, за да може техните екипажи да изследват за най-кратък срок огромна част от безбрежното пространство. Макар че конструкторите още не проектират такива звездолети, теоретиците вече са предложили четири типа гориво.
Първият проект на ракета за далечни междузвездни експедиции — с термоядрени и йонни двигатели — бе разработен през 1946 г. от проф. И. Акърет. Термоядреният двигател работи на принципа на управляемата термоядрена реакция. Ние засега познаваме неуправляемата термоядрена реакция, която протича при избухването на водородна бомба. От две десетилетия физиците работят над овладяването на този процес, но засега без видим успех. Някои авторитетни специалисти предсказват, че първите термоядрени реактори ще бъдат конструирани в края на нашия век. Много популярен с йонният двигател, при който йоните, изтичащи рязко през соплото, създават движение подобно на днешните химически ракетни двигатели. За гориво може да служи някой лесно йонизиращ се метал, например цезий, а стартер за самата йонизационна реакция може да бъде отново термоядрен реактор или апаратура за разпадане на елементарните частици. Предполага се, че и двата типа ракети биха могли да достигнат максимална скорост 100 000 км/сек, т.е. една трета от скоростта на светлината. Те биха пътували до алфа Кентавър 13 години. Затова теоретиците смятат за много по-изгодна фотонната или квантовата ракета, която почти ще достига скоростта на светлината. Първото предложение за такъв тип ракети бе направено през 1953 г. от известния немски професор Еуген Зенгер. Оттогава той стана любим на авторите на научнофантастични романи. Фотонната ракета ще се движи, както подсказва самото й название, от поток светлинни частици — фотони.
Днес вече съществуват три вида проекти за фотонни ракети. Най-простият фотонен звездолет ще бъде съоръжен с гигантско огледало, което да поглъща слънчеви лъчи — фотони. Тази „космическа платноходка“ ще се движи напред от натиска на фотоните. Направлението на полета ще се управлява както при морските платноходки. Една по-сложна фотонна ракета ще съсредоточава слънчевата топлинна енергия в огромно параболично огледало, което ще я отпраща към изпарител, пълен с някакво вещество, например течен водород. Под въздействието на топлината водородът ще се превръща в газ, ще се изхвърля като поток в пространството и ще движи звездолета. Скоростта и на двете фотонни ракети няма да е много голяма. А и движението й ще зависи от разстоянието до звездните източници па енергия. Много по-независим и мощен ще бъде двигателят от третия тип, когато звездолетът ще може да произвежда фотони и да се движи с тяхна помощ. Съществува един единствен процес, при който цялата материя се превръща в енергия — реакцията между частици и античастици. Засега ние можем да произвеждаме елементи от антисвета в незначителни количества и техният живот се измерва с билионни части от секундата. Затова физиците трябва предварително да изработят съвършена технология за производството на анти-частици в огромно количество — реактор, в който тези два вида противоположни частици да се срещат и превръщат във фотони, и параболично огледало, от което получените фотони да се отразяват в пространството. Засега това е фантазия на бъдещето. Между другото, днес физиците успяват да превърнат в енергия едва една хилядна от материята при ядрените реакции. Засега не познаване по-ефективен процес за получаване на енергия.
Най-ново е предложението за междузвезден реактивен двигател — точно копие на двигателя, използуван в авиацията. За такава ракета всъщност няма да са необходими никакви резерви от гориво, защото тя ще го получава от междузвездното пространство, което не е празно, както доскоро си мислехме. Такъв двигател ще всмуква материя от Вселената и ще използува част от водорода като гориво за термоядрен двигател. Теоретически около три четвърти от тази материя може да се превърне в енергия. Но тук има и един значителен недостатък — за да достигне скорост, приблизително равна на скоростта на светлината, един хилядотонен кораб трябва да има всмукващо устройство с диаметър 130 км.
Освен това се чуват гласове за създаването на гравилет — звездолет, който да използува овладяването на гравитационните сили. Професор Кирил Станюкович от Москва твърди, че силата на гравитацията се мени според състоянието на елементарните частици, преди всичко според топлината им. Затова не е изключено достигането на абсолютната нула, т.е. приблизително –273,16°, да доведе до пълно изчезване на гравитацията. Но други теоретици твърдят, че достигането на абсолютната нула надхвърля познатите природни закони, както и достигането скоростта на светлината.
През последните години физиците обсъждат създаването на лазерни фотонни ракети. В тяхното параболично огледало ще протича термоядрена реакция, поддържана от лазерни лъчи. Съветските и американските учени успешно разработват някои проекти за създаването на такъв двигател.
От научнофантастичните романи знаем, че при огромните скорости времето и материята попадат под законите на специалната теория на отиосителноста. Колкото по-бързо се задвижи апаратът, толкова по- бавно ще върви времето в него, докато за останалото човечество на Земята часовете ще вървят нормално. Освен това заедно със скоростта ще се увеличава теглото на звездолета — при 99 на сто от скоростта на светлината един килограм, измерен в състояние на покой, ще тежи над седем пъти повече. Само външен наблюдател би могъл да забележи тази промяна. Да си представим че искаме да отидем до звездата проксима Кентавър, отдалечена от нас на на 4,26 светлинни години, и че имаме на разположение фотонна или реактивна ракета с двигател, способен да работи през цялото време на полета. Специалистите смятат, че за астронавтите ще бъде най-изгодно, ако на борда има постоянно притегляне 1 G, т.е. равно на земното. Затова звездолетът ще се движи така, че през първата половина от пътя скоростта да се увеличава с 10 м/сек., което ще създаде притегляне на борда, равно на 1G. За 2 часа и 26 минути той ще преодолее разстоянието Земя — Луна и ще достигне скорост 87,6 км/ч., за 12,4 дни със скорост 10000 км/сек ще пресече орбитата на Плутон, за 200 дни ще остави зад гърба си почти една трийсета част от разстоянието до целта с половината от скоростта на светлината. Звездолетът ще стигне до средата на пътя за 2,93 години, скоростта му в този момент ще бъде 96 на сто от скоростта на светлината, а масата за земния наблюдател ще изглежда увеличена три и половина пъти. От този момент астронавтите ще трябва отново със същата стойност да намаляват скоростта и за 2,93 години да стигнат в областта на проксима Кентавър. При положение, че двигателите са работили през цялото време на полета, екипажът би достигнал целта за 5,86 земни години — но астронавтите ще остареят само с 3,5 години.
Бихме могли да навестим съседите от проксима Кентавър и за по-кратко време. Ако през първата половина на пътя ускорението е равно на 2G, така че на борда астронавтите да чувствуват двойно притегляне, и ако спират със същото ускорение, могат да стигнат там за 5,13 години. При това биха достигнали рекорд, 98,3 на сто от скоростта на светлината. Екипажът ще остарее само с 2,3 години.
За такава експедиция Пърсел е правил изчисления на достатъчното тегло на звездолета, като е имал предвид максимума 99 на сто от скоростта на светлината. Ако самата кабина тежи само 10 тона, след достигането на максималната скорост са нужни 16 милиарда тона водородно гориво, за спиране — също 16 милиарда и обратният път ще изисква същите запаси. Това са общо 64 милиарда тона абсолютно необходимо гориво, без резервите аа различии извънредни случаи. Можем да спестим гориво, но ще стигнем по-бавно до целта. В случай, че астронавтите изключат двигателя при скорост 200 000 км/сек, след това летят с тази скорост и след известно време започнат отново да спират, експедицията ще трае 7,2 земни години или 5,6 бордни години. Или двигателят може да се изключи при скорост 100 000 км/сек. — тогава пътят нататък би траял 13,2 земни години, което би представлявало 12,4 бордни години. При по-далечните пътувания е логично звездолетът първо да достигне скорост, близка до тази на светлината, после да изключи двигателите и по-нататък да лети само по инерция. Едва близо до целта ще започне да спира.
