Космічні кораблі: як і чим долетіти до зірок?

В науково-фантастичних фільмах на зразок «СтарТрек» чи «Зоряна Брама» космічні перельоти не є проблемою – завдяки варп- або гіперпросторовому двигунам люди долають світлові роки за лічені хвилини. На жаль наразі розвиток науки і техніки не дозволяє нам навіть підтвердити можливість побудови таких двигунів, не те що побудувати їх.

На фото вище – космічний корабель «Доля» із серіалу «Зоряна Брама: Всесвіт». Він обганяв світло не використовуючи ні гіперпростір, ні викривлення простору. Простіше кажучи – завдяки «звичайним», але дуже просунутим двигунам. Енергія для перельотів черпалася із зірок – за потреби корабель залітав в корону зірки і поповнював запас енергії.

Звісно, описане вище звучить дуже фантастично, тож для початку ми розглянемо більш реальні варіанти. На сьогодні придумано декілька міжзоряних кораблів, які можна було б побудувати вже в найближчому майбутньому. Далі саме про них.

Міжзоряний корабель із двигуном з ядерних бомб

Така ідея виникла ще в 60-тих роках минулого століття, її суть в тому, що космічний корабель може рухатися підриваючи бомби. Виглядає це так: позаду космічного корабля викидаються ядерні бомби і підриваються на невеликій відстані, а утворені вибухом продукти (свого роду ударна хвиля) вдаряючись у хвіст корабля рухають його вперед.

За розрахунками космічний корабель з таким «двигуном» може розігнатися до швидкості рівній 10% швидкості світла, завдяки чому шлях до найближчої зірки можна було б подолати менш ніж за пів століття. У фільмі «Евакуація Землі» від National Geographic людська цивілізація рятувалась від нейтронної зірки, що летіла до нашої сонячної системи, саме на кораблі з таким принципом польоту. Попереднє фото з цього фільму.

Теоретично побудувати таке судно можна вже на поточному розвитку технологій, але для цього доведеться вирішити кілька проблем. Наприклад, розташований у задній частині щит, у який вдаряється ударна хвиля від вибуху, повинен бути надзвичайно міцним і з посиленим захистом від радіації. Також необхідно створити амортизатори між цим щитом і жилою частиною корабля.

До речі, ядерних бомб знадобиться дуже багато, адже треба підривати по кілька штук щосекунди, а розгін корабля триватиме місяці чи навіть роки. Хоча, по мірі збільшення швидкості інтервал між вибухами можна зменшувати.

Міжзоряний корабель з фотонним парусом

Вже зараз NASA випробовує сонячний парус для космічних кораблів, але, звісно ж, він далекий від такого, який потрібен для міжзоряних перельотів. Свою назву парус отримав через принцип дії – сонячні промені діючи на нього штовхають космічний корабель подібно тому, як вітер штовхає звичайний парусний човен в морі. Звісно ж, одного лише сонячного світла не вистачить для польоту до іншої зірки, адже по мірі віддалення від Сонця ефективність паруса буде прямувати до нуля.

Останню проблему можна вирішити завдяки лазерам, встановленим, наприклад на Місяці або ж розмішеними на навколоземній орбіті. Також лазер вирішить ще одну проблему – розміру паруса. Щоб рухати великий корабель лише одним «сонячним вітром», розмір паруса має бути неймовірно великий, що створює безліч проблем. Однак концентрований лазерний промінь в тисячі раз ефективніший звичайного сонячного світла, тому й розмір паруса може буди в тисячі раз менший.

Такий підхід використовувався у міжзоряному кораблі ISV Venture Star (фото вище) з фільму «Аватар». При відправленні розгін корабля до 70% від швидкості світла забезпечував саме фотонний парус, а гальмування здійснювалося гібридним двигуном, що працював на «синтезі дейтерію / матерії-антиматерії». Для зворотньої подорожі порядок використання двигунів був зворотнім.

Варто зауважити, що для сонячного паруса здатного витримати потужний лазерний промінь потрібні матеріали, яких наразі немає. Не доступний досі і термоядерний синтез, не кажучи вже про антиматерію.