Je li moguće međuzvjezdano putovanje? Međuzvjezdani letovi: istina ili mit? Letovi između zvijezda.

Međuzvjezdani let je putovanje između zvijezda vozilima s posadom ili automatskim postajama. Najčešće se međuzvjezdani let odnosi na putovanja s ljudskom posadom, ponekad uz moguću kolonizaciju ekstrasolarnih planeta.

Izgradnja eskadrile međuzvjezdanih brodova počet će u Lagrangeovim točkama sustava Zemlja-Mjesec (točke gravitacijske ravnoteže). Materijali se, uglavnom, mogu isporučiti iz lunarnih baza - na primjer, kontejneri s njima ispaljuju se elektromagnetskim topovima i hvataju posebne stanice za zamke u području izgradnje. Motor za međuzvjezdani brod mora imati isti redoslijed snage kao sva snaga koju danas troši čovječanstvo. Na temelju predvidivih tehnologija i mogućnosti resursa, moguće je dati nacrt budućih međuzvjezdanih putovanja.

Kada se razmatra svemirska letjelica bilo koje namjene, zgodno ju je podijeliti na dva dijela - pogonski sustav i nosivost. Pogonski sustav obično ne podrazumijeva samo same motore, već i spremnike goriva i potrebne pogonske strukture. Što se tiče problema međuzvjezdanog putovanja, pogonski sustav je ključni čimbenik koji određuje izvedivost projekta. Međutim, problemi stvaranja pogonskog sustava su izvan opsega ovog razmatranja. Za nas je sada važno da postoje tehnologije koje svojim razvojem mogu postati prihvatljive za međuzvjezdane letove. Ovdje je tehnologija korištenja inercijske termonuklearne fuzije za raketni pogon na prvom mjestu. Američka NIF (National Ignition Facility) instalacija za istraživanje laserske termonuklearne fuzije vrijedna 3,5 milijardi dolara već je dobila rezultate koji govore da se na ovom principu može napraviti raketni motor. U blizini Sarova gradi se još snažnija instalacija ovog tipa. Ove instalacije malo podsjećaju na raketne motore, ali ako ih grubo “prepolovimo”, riješimo se temelja, zidova i gomile opreme nepotrebne u svemiru, dobit ćemo raketni motor koji se može nadograditi na međuzvjezdanu verziju. Ne ulazeći u detalje, napominjemo da će takvi motori nužno biti veliki, teški i vrlo snažni. Motor za međuzvjezdani brod mora imati isti redoslijed snage kao sva snaga koju danas troši čovječanstvo. Imajući takav motor (a ako ga nema, onda se nema o čemu razgovarati), možete se osjećati slobodnije u pogledu parametara nosivosti. Analogno tome, ako je biciklistu već vidljivo dodatnih 50 kg, onda dizelska lokomotiva neće niti primijetiti dodatnih 50 tona.

Naoružani ovim razumijevanjem, možemo pokušati zamisliti prvu međuzvjezdanu ekspediciju. U ovom slučaju, morat ćete koristiti rezultate izračuna i procjena koje su napravljene, ali se ovdje, iz očitih razloga, ne mogu reproducirati.

Izgradnja eskadrile međuzvjezdanih brodova počet će u Lagrangeovim točkama sustava Zemlja-Mjesec (točke gravitacijske ravnoteže). Materijali se, uglavnom, mogu isporučiti iz lunarnih baza - na primjer, kontejneri s njima ispaljuju se elektromagnetskim topovima i hvataju posebne stanice za zamke u području izgradnje.

Jedan brod znači stotine tisuća tona nosivosti, milijune tona motora, desetke milijuna tona goriva. Brojke mogu biti zastrašujuće, ali da ne budemo previše zastrašujuće, možemo ih usporediti s drugim velikim građevinskim projektima. Davno, u 20 godina, izgrađena je Keopsova piramida teška više od 6 milijuna tona. Ili već u naše vrijeme - u Kanadi je 1965. godine izgrađen otok North Dame. Bilo je potrebno samo 15 milijuna tona zemlje, a izgradnja je trajala samo 10 mjeseci. Najveći pomorski brod - Knock Nevis - imao je deplasman od 825.614 tona. Izgradnja u svemiru ima svoje specifične poteškoće, ali ima i neke prednosti, na primjer, olakšanje energetskih elemenata zbog bestežinskog stanja, praktički odsustvo ograničenja mase i veličine (na Zemlji će se dovoljno velika struktura jednostavno zdrobiti).

Otprilike 95% mase međuzvjezdanog broda činit će termonuklearno gorivo. Vjerojatno će koristiti bor vodik, gorivo će biti čvrsto, spremnici neće biti potrebni, što uvelike poboljšava karakteristike broda i olakšava njegovu konstrukciju. Bolje je sakupljati borohidride ne u sustavu Zemlja-Mjesec, nego negdje dalje od Sunca, u sustavu Saturn, na primjer, kako bi se izbjegli gubici zbog sublimacije. Vrijeme izgradnje može se procijeniti na nekoliko desetljeća. Razdoblje nije tako dugo, a osim toga, isti graditelji će paralelno obavljati i druge radove u sklopu razvoja Sunčevog sustava. Bolje je započeti gradnju izgradnjom brodskih stambenih blokova u kojima će živjeti graditelji i drugi stručnjaci. Istovremeno, tijekom izgradnje i akumulacije goriva, desetljećima će se testirati stabilnost zatvorenog sustava za održavanje života.

Zatvoreni sustav za održavanje života vjerojatno je drugi najteži problem nakon problema s motorom. Jedna osoba dnevno potroši oko 5 kg vode, hrane i zraka, a ako sve ponesete sa sobom, trebat će vam više od 200 tisuća tona zaliha. Rješenje je ponovno korištenje resursa kao što se to događa na planeti Zemlji.

Puni razmjeri međuzvjezdanih letova mogu se doživjeti samo ako uzmemo u obzir sredstva izvođenja takvih letova. Naravno, takvo razmatranje nije namijenjeno "osjećanju udaljenosti". Niti se može smatrati dizajnom specifičnog dizajna međuzvjezdanih brodova. Proučavanje međuzvjezdanih putovanja danas je inženjerske i teorijske prirode. Nemoguće je dokazati nemogućnost međuzvjezdanih letova, ali nitko nije uspio dokazati njihovu izvedivost. Izlaz iz situacije nije lak - potrebno je predložiti dizajn međuzvjezdanih brodova koji bi inženjerska i znanstvena zajednica prihvatila kao izvediv.

Izuzeti su letovi pojedinačnih međuzvjezdanih brodova, koji su pravilo u literaturi znanstvene fantastike, mogući su letovi samo eskadrile brodova, desetak vozila. To je sigurnosni zahtjev, a uz to osigurava i raznolikost života kroz komunikaciju između posada različitih brodova.

Nakon što je izgradnja eskadrile završena, ona se seli do pohranjenih rezervi goriva, pristaje uz njih i kreće. Po svemu sudeći, ubrzanje će biti vrlo sporo i za godinu-dvije mobilni uređaji moći će ubaciti na brodove ono što su zaboravili i skinuti one koji su se predomislili.

Let će trajati 100-150 godina. Sporo ubrzanje s ubrzanjem od približno stotinke zemljinog u razdoblju od deset godina, deseci godina leta po inerciji i nešto brže usporavanje od ubrzanja. Brzo ubrzanje značajno bi smanjilo vrijeme leta, ali nije moguće zbog neizbježno velike mase pogonskog sustava.

Let neće biti pun svemirskih avantura kao što je opisano u znanstvenofantastičnoj literaturi. Vanjskih prijetnji praktički nema. Oblaci kozmičke prašine, turbulencije u svemiru, praznine u vremenu - svi ti rekviziti ne predstavljaju prijetnju zbog svoje odsutnosti. Čak su i trivijalni meteoriti iznimno rijetki u međuzvjezdanom prostoru. Glavni vanjski problem je galaktičko kozmičko zračenje, kozmičke zrake. Ovo je izotropni tok jezgri elemenata koji imaju visoku energiju i, prema tome, veliku sposobnost prodora. Na Zemlji smo od njih zaštićeni atmosferom i magnetskim poljem; u svemiru, ako je let dug, moramo poduzeti posebne mjere, zaštititi životni prostor broda kako doza kozmičkog zračenja ne bi znatno premašila zemaljsku razinu. Ovdje će pomoći jednostavna tehnika dizajna - rezerve goriva (a one su vrlo velike) nalaze se oko stambenih odjeljaka i štite ih od zračenja većinu vremena leta.

Naš čitatelj Nikita Ageev pita: koji je glavni problem međuzvjezdanog putovanja? Odgovor, poput , zahtijevat će dugačak članak, iako se na pitanje može odgovoriti jednim simbolom: c .

Brzina svjetlosti u vakuumu, c, iznosi približno tri stotine tisuća kilometara u sekundi i nemoguće ju je premašiti. Stoga je nemoguće stići do zvijezda brže nego za nekoliko godina (svjetlost putuje 4,243 godine do Proxime Centauri, pa letjelica ne može stići ni brže). Dodate li vrijeme za ubrzanje i usporavanje s akceleracijom koliko-toliko prihvatljivom za ljude, dobit ćete desetak godina do najbliže zvijezde.

Kakvi su uvjeti za letenje?

A to je razdoblje već samo po sebi značajna prepreka, čak i ako zanemarimo pitanje "kako ubrzati do brzine bliske brzini svjetlosti". Sada nema svemirskih brodova koji bi omogućili posadi da tako dugo samostalno živi u svemiru - astronautima se sa Zemlje stalno donose svježe zalihe. Obično razgovori o problemima međuzvjezdanog putovanja počinju temeljnijim pitanjima, no mi ćemo započeti s čisto primijenjenim problemima.

Ni pola stoljeća nakon Gagarinova leta inženjeri nisu uspjeli stvoriti perilicu rublja i dovoljno praktičan tuš za svemirske letjelice, a zahodi dizajnirani za bestežinsko stanje kvare se na ISS-u sa zavidnom redovitošću. Let do barem Marsa (22 svjetlosne minute umjesto 4 svjetlosne godine) već predstavlja netrivijalan zadatak za dizajnere vodovoda: tako da će za putovanje do zvijezda biti potrebno barem izumiti svemirski WC s dvadeset godina garancija i ista perilica rublja.

Vodu za pranje, pranje i piće također ćete morati ponijeti sa sobom ili ponovno upotrijebiti. Kao i zrak, i hranu je potrebno ili skladištiti ili uzgajati na brodu. Eksperimenti za stvaranje zatvorenog ekosustava na Zemlji već su provedeni, no njihovi su uvjeti još uvijek bili vrlo različiti od svemirskih, barem u prisutnosti gravitacije. Čovječanstvo zna kako pretvoriti sadržaj komorne posude u čistu pitku vodu, ali u ovom slučaju potrebno je to moći učiniti u nultoj gravitaciji, s apsolutnom pouzdanošću i bez kamiona potrošnog materijala: odvoziti kamion pun filtarskih uložaka na zvijezde su preskupe.

Pranje čarapa i zaštita od crijevnih infekcija mogu se činiti previše banalnim, "nefizičkim" ograničenjima međuzvjezdanih letova - međutim, svaki će iskusni putnik potvrditi da se "sitnice" poput neudobnih cipela ili želučane tegobe od nepoznate hrane na autonomnoj ekspediciji mogu okrenuti u opasnost po život.

Rješavanje čak i osnovnih svakodnevnih problema zahtijeva jednako ozbiljnu tehnološku bazu kao i razvoj temeljno novih svemirskih motora. Ako se na Zemlji istrošena brtva u WC vodokotliću može kupiti u najbližoj trgovini za dvije rublje, tada je na marsovskom brodu potrebno osigurati ili rezervu svatko sličnih dijelova, odnosno trodimenzionalni printer za izradu rezervnih dijelova od univerzalnih plastičnih sirovina.

U američkoj mornarici 2013. ozbiljno pokrenuli 3D ispis nakon što smo procijenili vrijeme i novac utrošen na popravak vojne opreme tradicionalnim metodama na terenu. Vojska je smatrala da je tiskanje neke rijetke brtve za komponentu helikoptera koja je ukinuta prije deset godina lakše nego naručivanje dijela iz skladišta na drugom kontinentu.

Jedan od Koroljovljevih najbližih suradnika, Boris Čertok, u svojim je memoarima "Rakete i ljudi" napisao da se u jednom trenutku sovjetski svemirski program suočio s nedostatkom utičnica. Pouzdani konektori za višežilne kabele morali su se razviti zasebno.

Osim rezervnih dijelova za opremu, hranu, vodu i zrak, astronautima će trebati i energija. Motor i oprema na vozilu trebat će energiju, pa će se problem snažnog i pouzdanog izvora morati riješiti zasebno. Solarne baterije nisu prikladne, barem zbog udaljenosti od zvijezda u letu, radioizotopni generatori (oni napajaju Voyagere i New Horizonte) ne daju energiju potrebnu za veliku svemirsku letjelicu s posadom, a još nisu naučili kako napraviti punu -napredni nuklearni reaktori za svemir.

Sovjetski satelitski program na nuklearni pogon bio je pokvaren međunarodnim skandalom nakon pada Cosmosa 954 u Kanadi, kao i nizom manje dramatičnih neuspjeha; sličan rad u Sjedinjenim Državama zaustavljen je još ranije. Sada Rosatom i Roscosmos namjeravaju stvoriti svemirsku nuklearnu elektranu, ali to su još uvijek instalacije za letove kratkog dometa, a ne višegodišnje putovanje u drugi zvjezdani sustav.

Možda će buduće međuzvjezdane letjelice umjesto nuklearnog reaktora koristiti tokamake. O tome koliko je teško barem ispravno odrediti parametre termonuklearne plazme, ovo ljeto na MIPT-u. Inače, projekt ITER na Zemlji uspješno napreduje: čak i oni koji su upisali prvu godinu danas imaju sve šanse uključiti se u rad na prvom eksperimentalnom termonuklearnom reaktoru s pozitivnom energetskom bilansom.

Što letjeti?

Konvencionalni raketni motori nisu prikladni za ubrzavanje i usporavanje međuzvjezdanog broda. Oni koji poznaju mehanički kolegij koji se u prvom semestru predaje na MIPT-u mogu samostalno izračunati koliko će raketi trebati goriva da dosegne barem sto tisuća kilometara u sekundi. Za one koji još nisu upoznati s jednadžbom Ciolkovskog, odmah ćemo objaviti rezultat - ispada da je masa spremnika goriva znatno veća od mase Sunčevog sustava.

Zaliha goriva može se smanjiti povećanjem brzine kojom motor ispušta radni fluid, plin, plazmu ili nešto drugo, sve do snopa elementarnih čestica. Trenutno se plazma i ionski motori aktivno koriste za letove automatskih međuplanetarnih stanica unutar Sunčevog sustava ili za korekciju orbite geostacionarnih satelita, ali imaju niz drugih nedostataka. Konkretno, svi takvi motori daju premali potisak; oni još ne mogu dati brodu ubrzanje od nekoliko metara u sekundi na kvadrat.

Prorektor MIPT-a Oleg Gorshkov jedan je od priznatih stručnjaka u području plazma motora. Motori serije SPD proizvode se u dizajnerskom birou Fakel, to su serijski proizvodi za korekciju orbite komunikacijskih satelita.

Pedesetih godina prošlog stoljeća razvijen je projekt motora koji bi koristio impuls nuklearne eksplozije (projekt Orion), ali je bio daleko od toga da postane gotovo rješenje za međuzvjezdane letove. Još manje je razvijen dizajn motora koji koristi magnetohidrodinamički učinak, odnosno ubrzava zbog interakcije s međuzvjezdanom plazmom. Teoretski, letjelica bi mogla "usisati" plazmu unutra i izbaciti je natrag kako bi stvorila mlazni potisak, ali to predstavlja drugi problem.

Kako preživjeti?

Međuzvjezdanu plazmu prvenstveno čine protoni i jezgre helija, ako uzmemo u obzir teške čestice. Kada se kreću brzinama reda stotina tisuća kilometara u sekundi, sve te čestice poprimaju energiju od megaelektronvolti ili čak desetaka megaelektronvolti - istu količinu kao i proizvodi nuklearnih reakcija. Gustoća međuzvjezdanog medija je oko sto tisuća iona po kubičnom metru, što znači da će u sekundi kvadratni metar trupa broda primiti oko 10 13 protona s energijama od nekoliko desetaka MeV.

Jedan elektronvolt, eV,― To je energija koju elektron dobiva kada leti s jedne elektrode na drugu s potencijalnom razlikom od jednog volta. Svjetlosni kvanti imaju tu energiju, a ultraljubičasti kvanti s većom energijom već su sposobni oštetiti molekule DNA. Zračenje ili čestice s energijama megaelektronvolta prate nuklearne reakcije i, osim toga, same su ih sposobne izazvati.

Takvo zračenje odgovara apsorbiranoj energiji (pod pretpostavkom da je svu energiju apsorbirala koža) od desetak džula. Štoviše, ta energija neće doći samo u obliku topline, već se može djelomično upotrijebiti za pokretanje nuklearnih reakcija u materijalu broda uz stvaranje kratkotrajnih izotopa: drugim riječima, obloga će postati radioaktivna.

Neki od upadnih protona i jezgri helija mogu se magnetskim poljem skrenuti u stranu; inducirano zračenje i sekundarno zračenje mogu se zaštititi složenom ljuskom od mnogo slojeva, ali ni ti problemi još nemaju rješenja. Osim toga, temeljne poteškoće u obliku "koji će materijal biti najmanje uništen kada se ozrači" u fazi servisiranja broda u letu pretvorit će se u posebne probleme - "kako odvrnuti četiri vijka 25 u odjeljku s pozadinom od pedeset milisiverta po sat."

Podsjetimo, tijekom posljednjeg popravka teleskopa Hubble astronauti isprva nisu uspjeli odvrnuti četiri vijka kojima je pričvršćena jedna od kamera. Nakon savjetovanja sa Zemljom, zamijenili su ključ za ograničavanje zakretnog momenta običnim i primijenili grubu silu. Vijci su se pomaknuli s mjesta, kamera je uspješno zamijenjena. Da je zaglavljeni vijak uklonjen, druga bi ekspedicija koštala pola milijarde dolara. Ili se to uopće ne bi dogodilo.

Postoje li zaobilazna rješenja?

U znanstvenoj fantastici (često više fantaziji nego znanosti), međuzvjezdana putovanja se ostvaruju kroz "potsvemirske tunele". Formalno, Einsteinove jednadžbe, koje opisuju geometriju prostor-vremena ovisno o masi i energiji raspoređenoj u tom prostor-vremenu, dopuštaju nešto slično - samo što su procijenjeni troškovi energije još depresivniji od procjena količine raketnog goriva za let do Proxime Centauri. Ne samo da vam treba puno energije, nego i gustoća energije mora biti negativna.

Pitanje je li moguće stvoriti stabilnu, veliku i energetski moguću “crvotočinu” vezano je uz temeljna pitanja o strukturi Svemira kao cjeline. Jedan od neriješenih problema u fizici je nepostojanje gravitacije u takozvanom Standardnom modelu, teoriji koja opisuje ponašanje elementarnih čestica i tri od četiri temeljne fizičke interakcije. Velika većina fizičara prilično je skeptična da će u kvantnoj teoriji gravitacije biti mjesta za međuzvjezdane "skokove kroz hipersvemir", ali, strogo govoreći, nitko ne zabranjuje traženje rješenja za letove do zvijezda.

Tisuće znanstvenofantastičnih romana opisuju divovske fotonske zvjezdane brodove veličine malog (ili velikog) grada, koji polijeću na međuzvjezdani let iz orbite našeg planeta (rjeđe, s površine Zemlje). Ali prema autorima projekta Breakthrough Starshot, sve će se dogoditi potpuno drugačije: jednog značajnog dana dvije tisuće neke godine, ne jedan ili dva, nego stotine i tisuće malih svemirskih brodova veličine nokta lansirat će se prema jednom od najbliže zvijezde, Alpha Centauri i težine 1 g. A svaka od njih imat će najtanje solarno jedro površine 16 m 2, koje će nositi svemirski brod sve većom brzinom naprijed – do zvijezda.

Namještanje. Kako bi se zadržao oblik jedra, planira se ojačati ga grafenom. Neki kompozitni materijali na bazi grafena mogu se stezati pod primijenjenim električnim naponom radi aktivne kontrole. Za stabilizaciju, jedro se može odmotati ili oblikovati u obrnuti konus za pasivnu samostabilizaciju u polju laserskog zračenja. Sunčevo jedro. Jedan od glavnih elemenata projekta je solarno jedro s površinom od 16 m² i masom od samo 1 g. Materijal jedra su višeslojna dielektrična zrcala koja reflektiraju 99,999% upadne svjetlosti (prema preliminarnim proračunima, ovo trebalo bi biti dovoljno da spriječi taljenje jedra u laseru s poljem zračenja od 100 GW). Pristup koji više obećava, a koji omogućuje da debljina jedra bude manja od valne duljine reflektirane svjetlosti, je korištenje jednoslojnog metamaterijala s negativnim indeksom loma kao osnove jedra (takav materijal također ima nanoperforaciju, što dodatno smanjuje svoju masu). Druga mogućnost je korištenje materijala ne s visokim koeficijentom refleksije, već s niskim koeficijentom apsorpcije (10-9), kao što su optički materijali za svjetlovode.

"Pucanj do zvijezda"

Projekt Breakthrough Starshot temeljio se na članku profesora fizike s UC Santa Barbara Philipa Lubina, “Putokaz za međuzvjezdani let”. Glavni navedeni cilj projekta je omogućiti međuzvjezdane letove za života sljedeće generacije ljudi, odnosno ne za stoljeća, već za desetljeća.

Plan leta

1. Raketa lansira u nisku Zemljinu orbitu matični brod koji sadrži desetke, stotine, tisuće ili desetke tisuća sondi. 2. Sonde napuštaju matični brod, razvijaju jedra, orijentiraju se i zauzimaju početnu poziciju. 3. Fazni niz dimenzija 1 x 1 km od 20 milijuna malih (s otvorom od 20-25 cm) laserskih emitera počinje djelovati na Zemlji, fokusirajući lasersku zraku na površinu jedra. 4. Za kompenzaciju atmosferskih distorzija koriste se potporne plutače - "umjetne zvijezde" u gornjoj atmosferi, na matičnom brodu, kao i reflektirani signal s jedra. 5. Sonda se laserskom zrakom ubrzava unutar nekoliko minuta do 20% brzine svjetlosti, a ubrzanje doseže 30 000 g. Tijekom leta, koji će trajati oko 20 godina, laser povremeno prati položaj sonde. 6. Po dolasku na cilj, u sustavu Alpha Centauri, sonde pokušavaju otkriti planete i fotografirati ih tijekom preleta. 7. Koristeći jedro kao Fresnelovu leću i lasersku diodu kao odašiljač, sonda se orijentira i odašilje primljene podatke u smjeru Zemlje. 8. Nakon pet godina, ovi podaci su primljeni na Zemlji.

Odmah nakon službene objave programa Starshot, autore projekta pogodio je val kritika znanstvenika i tehničkih stručnjaka iz raznih područja. Kritični stručnjaci uočili su brojne pogrešne ocjene i jednostavno “prazne točke” u programskom planu. Neke primjedbe su uzete u obzir te je plan leta malo korigiran u prvoj iteraciji.

Dakle, međuzvjezdana sonda bit će svemirska jedrilica s elektroničkim modulom StarChip težine 1 g, spojena trakama za teške uvjete rada na solarno jedro površine 16 m 2, debljine 100 nm i mase 1 g Naravno, svjetlost našeg Sunca nije dovoljna da ubrza čak i takvu svjetlosnu strukturu do brzina pri kojima međuzvjezdano putovanje neće trajati tisućljećima. Stoga je glavni vrhunac projekta StarShot ubrzanje pomoću snažnog laserskog zračenja, koje je fokusirano na jedro. Lubin procjenjuje da će uz snagu laserskog snopa od 50-100 GW ubrzanje biti oko 30.000 g, a za nekoliko minuta sonda će postići 20% brzine svjetlosti. Let do Alpha Centauri trajat će oko 20 godina.

Pod zvjezdanim jedrima

Jedan od ključnih detalja projekta je solarno jedro. U izvornoj verziji površina jedra u početku je iznosila samo 1 m 2 i zbog toga nije mogla izdržati zagrijavanje tijekom ubrzanja u polju laserskog zračenja. Nova verzija koristi jedro s površinom od 16 m2, tako da toplinski režim, iako prilično oštar, ali, prema preliminarnim procjenama, ne bi trebao otopiti ili uništiti jedro. Kao što sam Philip Lubin piše, planira se koristiti ne metalizirane prevlake, već potpuno dielektrična višeslojna zrcala kao osnovu za jedro: „Takvi materijali karakteriziraju umjereni koeficijent refleksije i izuzetno niska apsorpcija. Recimo, optička stakla za optička vlakna dizajnirana su za velike svjetlosne tokove i imaju apsorpciju od oko dvadeset trilijuntnih dijelova po 1 mikronu debljine.” Nije lako postići dobar koeficijent refleksije od dielektrika s debljinom jedra od 100 nm, što je puno manje od valne duljine. Ali autori projekta imaju neke nade u korištenju novih pristupa, kao što su monoslojevi metamaterijala s negativnim indeksom loma. "Također morate uzeti u obzir da je refleksija od dielektričnih zrcala podešena na uski raspon valnih duljina, a kako se sonda ubrzava, Dopplerov efekt pomiče valnu duljinu za više od 20%," kaže Lubin. "Uzeli smo to u obzir, tako da će reflektor biti podešen na otprilike dvadeset posto širine pojasa zračenja." Mi smo dizajnirali takve reflektore. Ako je potrebno, dostupni su i reflektori s većim širinama pojasa.”

Jurij Milner, ruski biznismen i filantrop, osnivač Zaklade Breakthrough Initiatives: U proteklih 15 godina dogodili su se značajni, reklo bi se, revolucionarni pomaci u tri tehnološka područja: minijaturizaciji elektroničkih komponenti, stvaranju nove generacije materijala, te također smanjenje troškova i povećanje snage lasera. Kombinacija ova tri trenda dovodi do teorijske mogućnosti ubrzanja nanosatelita do gotovo relativističkih brzina. U prvoj fazi (5−10 godina) planiramo provesti dublju znanstvenu i inženjersku studiju kako bismo shvatili koliko je ovaj projekt izvediv. Na web stranici projekta nalazi se popis od 20-ak ozbiljnih tehničkih problema bez čijeg rješavanja nećemo moći ići naprijed. Ovo nije konačan popis, ali na temelju mišljenja znanstvenog vijeća smatramo da je prva faza projekta dovoljno motivirana. Znam da je projekt zvjezdanog jedra podložan ozbiljnim kritikama stručnjaka, ali mislim da je stav nekih kritičkih stručnjaka povezan s ne sasvim točnim shvaćanjem onoga što mi zapravo predlažemo. Ne financiramo let do druge zvijezde, već realne višenamjenske razvoje vezane uz ideju međuzvjezdane sonde samo u općem smjeru. Te će se tehnologije koristiti i za letove u Sunčevom sustavu i za zaštitu od opasnih asteroida. Ali postavljanje tako ambicioznog strateškog cilja kao što je međuzvjezdani let čini se opravdanim u smislu da razvoj tehnologije u proteklih 10-20 godina vjerojatno čini provedbu takvog projekta ne pitanjem stoljeća, kako su mnogi pretpostavljali, već desetljećima.

Laserski stroj

Glavna elektrana zvjezdanog broda neće letjeti prema zvijezdama – bit će smještena na Zemlji. Ovo je zemaljski fazni niz laserskih emitera dimenzija 1x1 km. Ukupna snaga lasera trebala bi biti od 50 do 100 GW (to je ekvivalentno snazi ​​10−20 Krasnojarskih hidroelektrana). Pretpostavlja se da se faziranjem (odnosno mijenjanjem faza na svakom pojedinom emiteru) fokusira zračenje valne duljine 1,06 μm iz cijele rešetke u točku promjera nekoliko metara na udaljenostima do mnogo milijuna kilometara ( najveća točnost fokusiranja je 10−9 radijana). Ali takvo fokusiranje uvelike otežava turbulentna atmosfera, koja zamagljuje snop u točku veličine približno jedne lučne sekunde (10−5 radijana). Očekuje se da će se poboljšanja od četiri reda veličine postići pomoću adaptivne optike (AO), koja će kompenzirati atmosferska izobličenja. Najbolji adaptivni optički sustavi u modernim teleskopima smanjuju zamućenje na 30 milisekundi, što znači da je do ciljanog cilja ostalo još oko dva i pol reda veličine.

Philip Lubin u svom članku daje brojčane procjene točaka plana, ali mnogi znanstvenici i stručnjaci vrlo su kritični prema tim podacima. Naravno, razvijanje tako ambicioznog projekta kao što je Breakthrough Starshot zahtijeva godine rada, a 100 milijuna dolara nije tako velika svota za posao ovog razmjera. To se posebno odnosi na zemaljsku infrastrukturu - fazni niz laserskih emitera. Instaliranje takvog kapaciteta (50-100 GW) zahtijevat će ogromnu količinu energije, odnosno u blizini će biti potrebno izgraditi najmanje desetak velikih elektrana. Osim toga, bit će potrebno ukloniti veliku količinu topline iz emitera tijekom nekoliko minuta, a kako to učiniti još je potpuno nejasno. U projektu Breakthrough Starshot postoji ogroman broj takvih neodgovorenih pitanja, ali zasad je rad tek započeo. "Znanstveno vijeće našeg projekta uključuje vodeće stručnjake, znanstvenike i inženjere u različitim relevantnim područjima, uključujući dva nobelovca", kaže Yuri Milner. “I čuo sam vrlo uravnotežene ocjene o izvedivosti ovog projekta. Pritom se svakako oslanjamo na združenu stručnost svih članova našeg znanstvenog vijeća, ali smo istovremeno otvoreni za širu znanstvenu raspravu.”

"Kako bi se prevladale male atmosferske turbulencije, fazni niz mora se rastaviti na vrlo male elemente, veličina emitirajućeg elementa za našu valnu duljinu ne smije biti veća od 20-25 cm", objašnjava Philip Lubin. — Radi se o najmanje 20 milijuna emitera, ali toliki me broj ne plaši. Za povratnu informaciju u AO sustavu planiramo koristiti mnoge referentne izvore - beacone - kako na sondi, tako i na matičnom brodu iu atmosferi. Osim toga, pratit ćemo sondu na putu do cilja. Također želimo upotrijebiti zvijezde kao plutaču za prilagodbu faze niza kada primamo signal od sonde po dolasku, ali pratit ćemo sondu kako bismo bili sigurni.”

Dolazak

No, onda je sonda stigla u sustav Alpha Centauri, fotografirala okolicu sustava i planet (ako ih ima). Ove informacije moraju se nekako prenijeti na Zemlju, a snaga laserskog odašiljača sonde ograničena je na nekoliko vata. I nakon pet godina, ovaj slab signal mora biti primljen na Zemlji, izolirajući zvijezde od pozadinskog zračenja. Prema riječima autora projekta, sonda manevrira na meti na način da se jedro pretvara u Fresnelovu leću, fokusirajući signal sonde u smjeru Zemlje. Procjenjuje se da idealna leća s idealnim fokusiranjem i idealnom orijentacijom pojačava signal od 1 W na 10 13 W izotropnog ekvivalenta. Ali kako možemo razmotriti ovaj signal u pozadini mnogo jačeg (za 13-14 redova veličine!) zračenja od zvijezde? “Svjetlo sa zvijezde je zapravo prilično slabo jer je širina linije našeg lasera vrlo mala. Uska linija ključna je za smanjenje pozadine, kaže Lubin. “Ideja izrade Fresnelove leće od jedra koja se temelji na difraktivnom elementu tankog filma prilično je složena i zahtijeva mnogo preliminarnog rada da bismo točno razumjeli kako to najbolje učiniti. Ova točka je zapravo jedna od glavnih točaka u našem projektnom planu.”

S druge strane, fazni niz optičkih odašiljača/prijamnika zračenja s ukupnim otvorom od jednog kilometra je instrument koji može vidjeti egzoplanete s udaljenosti od nekoliko desetaka parseka. Pomoću podesivih prijemnika valnih duljina može se odrediti sastav atmosfere egzoplaneta. Jesu li u ovom slučaju uopće potrebne sonde? “Svakako, korištenje faznog niza kao vrlo velikog teleskopa otvara nove mogućnosti u astronomiji. "Ali", dodaje Lubin, "planiramo sondi dodati infracrveni spektrometar kao dugoročni program uz kameru i druge senzore." Imamo sjajnu grupu za fotoniku na UC Santa Barbara koja je dio suradnje.”

No u svakom slučaju, prema Lubinu, prvi letovi bit će napravljeni unutar Sunčevog sustava: “Budući da možemo poslati ogroman broj sondi, to nam daje mnogo različitih mogućnosti. Također možemo poslati slične male sonde (na čipu) na konvencionalnim raketama i koristiti iste tehnologije za proučavanje Zemlje ili planeta i njihovih satelita u Sunčevom sustavu."

Uredništvo zahvaljuje novinama “Trinity Variant - Science” i njihovom glavnom uredniku Borisu Sternu na pomoći u pripremi članka.

Koristeći postojeću tehnologiju, trebalo bi jako, jako dugo da se pošalju znanstvenici i astronauti u međuzvjezdanu misiju. Putovanje će biti bolno dugo (čak i prema kozmičkim standardima). Ako želimo ostvariti takvo putovanje u barem jednom životu, ili čak generaciji, potrebne su nam radikalnije (čitaj: čisto teoretske) mjere. I dok su crvotočine i podsvemirski motori trenutačno apsolutno fantastični, godinama postoje druge ideje za koje vjerujemo da će se ostvariti.

Nuklearni pogon

Nuklearni pogon je teoretski moguć "motor" za brza svemirska putovanja. Koncept je izvorno predložio Stanislaw Ulam 1946. godine, poljsko-američki matematičar koji je sudjelovao u Projektu Manhattan, a preliminarne izračune napravili su F. Reines i Ulam 1947. godine. Projekt Orion pokrenut je 1958. godine i trajao je do 1963. godine.

Pod vodstvom Teda Taylora iz General Atomicsa i fizičara Freemana Dysona s Instituta za napredne studije na Princetonu, Orion bi iskoristio snagu pulsirajućih nuklearnih eksplozija kako bi pružio ogroman potisak s vrlo visokim specifičnim impulsom.

Ukratko, projekt Orion uključuje veliku svemirsku letjelicu koja dobiva na brzini podržavanjem termonuklearnih bojevih glava, izbacivanjem bombi straga i ubrzavanjem od udarnog vala koji ide u stražnji "gurač", pogonsku ploču. Nakon svakog guranja, ova ploča apsorbira snagu eksplozije i pretvara je u kretanje prema naprijed.

Iako ovaj dizajn teško da je elegantan prema modernim standardima, prednost koncepta je u tome što pruža visok specifični potisak - to jest, izvlači maksimalnu količinu energije iz izvora goriva (u ovom slučaju nuklearne bombe) uz minimalne troškove. Osim toga, ovaj koncept teoretski može postići vrlo velike brzine, neke procjenjuju do 5% brzine svjetlosti (5,4 x 107 km/h).

Naravno, ovaj projekt ima neizbježne nedostatke. S jedne strane, brod ove veličine bit će izuzetno skup za izgradnju. Dyson je 1968. procijenio da bi svemirska letjelica Orion, pokretana hidrogenskim bombama, težila između 400.000 i 4.000.000 metričkih tona. A najmanje tri četvrtine te težine dolazilo bi od nuklearnih bombi, svaka teška oko jedne tone.

Dysonovi konzervativni izračuni pokazali su da bi ukupna cijena izgradnje Oriona bila 367 milijardi dolara. Prilagođen inflaciji, ovaj iznos iznosi 2,5 trilijuna dolara, što je dosta. Čak i uz najkonzervativnije procjene, uređaj će biti izuzetno skup za proizvodnju.

Tu je i mali problem radijacije koju će emitirati, da ne spominjemo nuklearni otpad. Vjeruje se da je to razlog zašto je projekt odbačen kao dio sporazuma o djelomičnoj zabrani pokusa iz 1963., kada su svjetske vlade nastojale ograničiti nuklearna pokusa i zaustaviti prekomjerno ispuštanje radioaktivnih padalina u atmosferu planeta.

Fuzijske rakete

Druga mogućnost korištenja nuklearne energije je kroz termonuklearne reakcije za proizvodnju potiska. U ovom konceptu, energija bi se stvorila paljenjem kuglica mješavine deuterija i helija-3 u reakcijskoj komori inercijskim zatvaranjem pomoću elektronskih zraka (slično onome što se radi u National Ignition Facility u Kaliforniji). Takav fuzijski reaktor eksplodirao bi 250 kuglica u sekundi, stvarajući visokoenergetsku plazmu koja bi zatim bila preusmjerena u mlaznicu, stvarajući potisak.

Poput rakete koja se oslanja na nuklearni reaktor, ovaj koncept ima prednosti u smislu učinkovitosti goriva i specifičnog impulsa. Procjenjuje se da će brzina doseći 10 600 km/h, što daleko premašuje ograničenja brzine konvencionalnih raketa. Štoviše, ova je tehnologija opsežno proučavana tijekom posljednjih nekoliko desetljeća i dani su mnogi prijedlozi.

Na primjer, između 1973. i 1978. Britansko međuplanetarno društvo provelo je studiju o izvedivosti projekta Daedalus. Oslanjajući se na suvremeno znanje i tehnologiju fuzije, znanstvenici su pozvali na izgradnju dvostupanjske znanstvene sonde bez ljudske posade koja bi mogla dosegnuti Barnardovu zvijezdu (5,9 svjetlosnih godina od Zemlje) unutar ljudskog vijeka.

Prvi stupanj, najveći od dva, radio bi 2,05 godina i ubrzao bi letjelicu do 7,1% brzine svjetlosti. Tada se ovaj stupanj odbacuje, drugi se pali, a uređaj ubrzava do 12% brzine svjetlosti za 1,8 godina. Zatim se gasi motor drugog stupnja, a brod leti 46 godina.

Projekt Daedalus procjenjuje da bi misiji trebalo 50 godina da stigne do Barnardove zvijezde. Ako do Proxime Centauri, isti će brod tamo stići za 36 godina. Ali, naravno, projekt uključuje puno neriješenih pitanja, posebice onih koja se ne mogu riješiti modernim tehnologijama - a većina njih još nije riješena.

Na primjer, na Zemlji praktički nema helija-3, što znači da će se morati eksploatirati negdje drugdje (najvjerojatnije na Mjesecu). Drugo, reakcija koja pokreće aparat zahtijeva da emitirana energija znatno premašuje energiju utrošenu za pokretanje reakcije. I premda su eksperimenti na Zemlji već premašili "točku rentabilnosti", još smo daleko od količine energije koja može pokretati međuzvjezdanu letjelicu.

Treće, ostaje pitanje cijene takvog plovila. Čak i prema skromnim standardima bespilotnog vozila Project Daedalus, potpuno opremljeno vozilo težilo bi 60.000 tona. Da vam damo ideju, bruto težina NASA SLS-a je nešto više od 30 metričkih tona, a samo lansiranje koštat će 5 milijardi dolara (procjene iz 2013.).

Ukratko, ne samo da bi fuzijska raketa bila preskupa za izgradnju, već bi također zahtijevala razinu fuzijskog reaktora daleko iznad naših mogućnosti. Icarus Interstellar, međunarodna organizacija znanstvenika građana (od kojih su neki radili za NASA-u ili ESA-u), pokušava oživjeti koncept s projektom Icarus. Osnovana 2009. godine, grupa se nada da će omogućiti pokret fuzije (i više od toga) u doglednoj budućnosti.

Fusion ramjet

Također poznat kao Bussard ramjet, motor je prvi predložio fizičar Robert Bussard 1960. godine. U svojoj srži, to je poboljšanje standardne fuzijske rakete, koja koristi magnetska polja za komprimiranje vodikovog goriva do točke fuzije. Ali u slučaju ramjeta, ogromni elektromagnetski lijevak usisava vodik iz međuzvjezdanog medija i ispušta ga u reaktor kao gorivo.

Kako vozilo dobiva na brzini, reaktivna masa ulazi u ograničavajuće magnetsko polje, koje je komprimira sve dok ne započne termonuklearna fuzija. Magnetsko polje zatim usmjerava energiju u mlaznicu rakete, ubrzavajući letjelicu. Budući da ga nikakvi spremnici goriva neće usporiti, fuzijski ramjet može doseći brzine reda veličine 4% brzine svjetlosti i putovati bilo gdje u galaksiji.

Međutim, postoji mnogo potencijalnih nedostataka ove misije. Na primjer, problem trenja. Svemirska letjelica se oslanja na visoku stopu skupljanja goriva, ali će također naići na velike količine međuzvjezdanog vodika i izgubiti na brzini - posebno u gustim područjima galaksije. Drugo, u svemiru ima malo deuterija i tricija (koji se koriste u reaktorima na Zemlji), a sinteza običnog vodika, kojeg svemir ima u izobilju, još nije pod našom kontrolom.

Međutim, znanstvena fantastika se zaljubila u ovaj koncept. Najpoznatiji primjer je možda franšiza Star Trek, koja koristi kolekcionare Bussard. U stvarnosti, naše razumijevanje fuzijskih reaktora nije ni približno onoliko dobro koliko bismo željeli.

Lasersko jedro

Solarna jedra odavno se smatraju učinkovitim načinom osvajanja Sunčevog sustava. Osim što su relativno jednostavni i jeftini za izradu, imaju veliku prednost: ne zahtijevaju gorivo. Umjesto da koristi rakete koje trebaju gorivo, jedro koristi pritisak zračenja od zvijezda kako bi potjeralo ultratanka zrcala do velikih brzina.

Međutim, u slučaju međuzvjezdanog putovanja, takvo bi jedro moralo pokretati fokusirane zrake energije (laser ili mikrovalovi) kako bi se ubrzalo do brzine bliske svjetlosti. Koncept je prvi predložio Robert Forward 1984. godine, fizičar u Hughes Aircraft Laboratoryju.

Njegova ideja zadržava prednosti solarnog jedra u tome što ne zahtijeva gorivo na brodu, kao i to što se laserska energija ne raspršuje na daljinu na isti način kao sunčevo zračenje. Dakle, iako će laserskom jedru trebati neko vrijeme da ubrza do brzine bliske svjetlosti, ono će naknadno biti ograničeno samo brzinom svjetlosti.

Prema studiji koju je 2000. godine proveo Robert Frisby, direktor istraživanja koncepta napredne propulzije u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon, lasersko bi jedro ubrzalo do polovine brzine svjetlosti za manje od desetljeća. Također je izračunao da bi jedro promjera 320 kilometara moglo stići do Proxime Centauri za 12 godina. U međuvremenu, jedro, promjera 965 kilometara, stići će za samo 9 godina.

Međutim, takvo će jedro morati biti izgrađeno od naprednih kompozitnih materijala kako bi se izbjeglo topljenje. Što će biti posebno teško s obzirom na veličinu jedra. Troškovi su još gori. Prema Frisbyju, laseri bi zahtijevali stalan protok od 17.000 terawata energije, što je otprilike onoliko koliko cijeli svijet potroši u jednom danu.

Motor antimaterije

Ljubitelji znanstvene fantastike dobro znaju što je antimaterija. Ali ako ste zaboravili, antimaterija je tvar sastavljena od čestica koje imaju istu masu kao obične čestice, ali suprotnog naboja. Motor na antimateriju je hipotetski motor koji se oslanja na interakcije između materije i antimaterije za generiranje energije ili potiska.

Ukratko, motor antimaterije koristi čestice vodika i antivodika koje se sudaraju jedna s drugom. Energija emitirana tijekom procesa anihilacije po volumenu je usporediva s energijom eksplozije termonuklearne bombe praćene protokom subatomskih čestica - piona i miona. Te se čestice, koje putuju jednom trećinom brzine svjetlosti, preusmjeravaju u magnetsku mlaznicu i stvaraju potisak.

Prednost ove klase raketa je u tome što se većina mase mješavine materije i antimaterije može pretvoriti u energiju, što rezultira visokom gustoćom energije i specifičnim impulsom koji je bolji od bilo koje druge rakete. Štoviše, reakcija anihilacije može ubrzati raketu do polovine brzine svjetlosti.

Ova klasa raketa bit će najbrža i energetski najučinkovitija moguća (ili nemoguća, ali predložena). Dok konvencionalne kemijske rakete zahtijevaju tone goriva da potjeraju svemirsku letjelicu do odredišta, motor na antimateriju obavit će isti posao sa samo nekoliko miligrama goriva. Međusobno uništavanje pola kilograma čestica vodika i antivodika oslobađa više energije nego hidrogenska bomba od 10 megatona.

Upravo iz tog razloga NASA-in Advanced Concepts Institute istražuje ovu tehnologiju kao mogućnost za buduće misije na Mars. Nažalost, kada se razmatraju misije do obližnjih zvjezdanih sustava, količina potrebnog goriva eksponencijalno raste, a troškovi postaju astronomski (bez namjere).

Prema izvješću pripremljenom za 39. AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, dvostupanjska raketa s antimaterijom zahtijevala bi više od 815.000 metričkih tona pogonskog goriva da stigne do Proxime Centauri za 40 godina. Relativno je brz. Ali cijena...

Iako jedan gram antimaterije proizvodi nevjerojatnu količinu energije, proizvodnja samo jednog grama zahtijevala bi 25 milijuna milijardi kilovat-sati energije i koštala trilijun dolara. Trenutno je ukupna količina antimaterije koju su stvorili ljudi manja od 20 nanograma.

Čak i kad bismo mogli proizvoditi antimateriju jeftino, trebao bi nam masivan brod koji bi mogao primiti potrebnu količinu goriva. Prema izvješću dr. Darrella Smitha i Jonathana Webbyja sa Sveučilišta Embry-Riddle Aeronautical u Arizoni, međuzvjezdana letjelica pokretana antimaterijom mogla bi postići brzinu 0,5 puta veću od brzine svjetlosti i dosegnuti Proxima Centauri za nešto više od 8 godina. Međutim, sam brod bi bio težak 400 tona i zahtijevao bi 170 tona goriva antimaterije.

Mogući način da se to zaobiđe bilo bi stvaranje plovila koje bi stvaralo antimateriju i potom je koristilo kao gorivo. Ovaj koncept, poznat kao Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), predložio je Richard Aubauzi iz Icarus Interstellar. Na temelju ideje o recikliranju na licu mjesta, vozilo VARIES koristilo bi velike lasere (pokretane golemim solarnim panelima) za stvaranje čestica antimaterije kada bi se ispalile u prazan prostor.

Slično konceptu fusion ramjet, ovaj prijedlog rješava problem transporta goriva izvlačenjem izravno iz svemira. Ali opet, cijena takvog broda bit će iznimno visoka ako ga izgradimo našim modernim metodama. Mi jednostavno ne možemo stvoriti antimateriju u ogromnim razmjerima. Tu je i problem zračenja koji treba riješiti, budući da anihilacija materije i antimaterije proizvodi izboje visokoenergetskih gama zraka.

Ne predstavljaju opasnost samo za posadu, već i za motor kako se ne bi raspali na subatomske čestice pod utjecajem svog tog zračenja. Ukratko, motor s antimaterijom potpuno je nepraktičan s obzirom na našu trenutnu tehnologiju.

Alcubierre Warp Drive

Ljubitelji znanstvene fantastike bez sumnje su upoznati s konceptom warp pogona (ili Alcubierreovog pogona). Predložio meksički fizičar Miguel Alcubierre 1994., ideja je bila pokušaj da se zamisli trenutno kretanje kroz prostor bez kršenja Einsteinove teorije specijalne relativnosti. Ukratko, ovaj koncept uključuje istezanje tkanine prostorvremena u val, što bi teoretski uzrokovalo skupljanje prostora ispred objekta i širenje prostora iza njega.

Objekt unutar ovog vala (naš brod) moći će voziti ovaj val, budući da je u "warp mjehuru", brzinom puno većom od relativističke. Budući da se brod ne kreće u samom mjehuru, već ga on nosi, zakoni relativnosti i prostor-vremena neće biti povrijeđeni. U biti, ova metoda ne uključuje kretanje brže od brzine svjetlosti u lokalnom smislu.

On je "brži od svjetlosti" samo u smislu da brod može stići do odredišta brže od zrake svjetlosti koja putuje izvan warp mjehura. Pod pretpostavkom da je letjelica opremljena sustavom Alcubierre, doći će do Proxime Centauri za manje od 4 godine. Stoga, kada je riječ o teoretskom međuzvjezdanom svemirskom putovanju, ovo je daleko najperspektivnija tehnologija u smislu brzine.

Naravno, cijeli ovaj koncept je izuzetno kontroverzan. Među argumentima protiv, na primjer, je da ne uzima u obzir kvantnu mehaniku i da se može opovrgnuti teorijom svega (poput kvantne gravitacije u petlji). Izračuni potrebne količine energije također su pokazali da bi warp pogon bio pretjerano proždrljiv. Ostale neizvjesnosti uključuju sigurnost takvog sustava, prostorno-vremenske učinke na odredištu i kršenje uzročnosti.

Međutim, 2012. NASA-in znanstvenik Harold White objavio je da su on i njegovi kolege počeli istraživati ​​mogućnost stvaranja Alcubierreovog motora. White je izjavio da su izgradili interferometar koji bi uhvatio prostorne distorzije nastale širenjem i skupljanjem prostor-vremena u Alcubierreovoj metrici.

Laboratorij za mlazni pogon objavio je 2013. rezultate ispitivanja warp polja provedenih u uvjetima vakuuma. Nažalost, rezultati su smatrani "neuvjerljivima". Dugoročno, možemo otkriti da Alcubierreova metrika krši jedan ili više temeljnih zakona prirode. Čak i ako se njegova fizika pokaže točnom, nema jamstva da se sustav Alcubierre može koristiti za let.

Općenito, sve je kao i obično: rođeni ste prerano da biste putovali do najbliže zvijezde. Međutim, ako čovječanstvo osjeti potrebu za izgradnjom “međuzvjezdane arke” koja će prihvatiti samoodrživo ljudsko društvo, bit će moguće doći do Proxime Centauri za otprilike sto godina. Ako, naravno, želimo ulagati u takav događaj.

Što se tiče vremena, čini se da su sve dostupne metode krajnje ograničene. I dok nas provođenje stotina tisuća godina putujući do najbliže zvijezde može malo zanimati kada je naš vlastiti opstanak u pitanju, kako svemirska tehnologija napreduje, metode će ostati krajnje nepraktične. Dok naša arka stigne do najbliže zvijezde, njena će tehnologija zastarjeti, a čovječanstvo možda više neće postojati.

Dakle, osim ako ne napravimo veliki napredak u fuziji, antimateriji ili laserskoj tehnologiji, zadovoljit ćemo se istraživanjem vlastitog solarnog sustava.

Suvremene tehnologije i otkrića podižu istraživanje svemira na potpuno novu razinu, ali međuzvjezdana putovanja još uvijek su san. No je li to toliko nerealno i nedostižno? Što možemo učiniti sada i što možemo očekivati ​​u bliskoj budućnosti?

Proučavajući podatke dobivene iz teleskopa Kepler, astronomi su otkrili 54 potencijalno nastanjiva egzoplaneta. Ovi daleki svjetovi nalaze se u nastanjivoj zoni, tj. na određenoj udaljenosti od središnje zvijezde, čime se voda održava u tekućem obliku na površini planeta.

No, odgovor na glavno pitanje, jesmo li sami u Svemiru, teško je dobiti - zbog ogromne udaljenosti koja dijeli Sunčev sustav od naših najbližih susjeda. Na primjer, "obećavajući" planet Gliese 581g nalazi se na udaljenosti od 20 svjetlosnih godina - to je dovoljno blizu prema kozmičkim standardima, ali još uvijek predaleko za zemaljske instrumente.

Obilje egzoplaneta u radijusu od 100 svjetlosnih godina ili manje od Zemlje i ogroman znanstveni, pa čak i civilizacijski interes koji oni predstavljaju za čovječanstvo tjeraju nas da iznova pogledamo dosadašnju fantastičnu ideju međuzvjezdanog putovanja.

Let do drugih zvijezda je, naravno, stvar tehnologije. Štoviše, postoji nekoliko mogućnosti za postizanje tako dalekog cilja, a izbor u korist jedne ili druge metode još nije napravljen.

Čovječanstvo je već poslalo međuzvjezdana vozila u svemir: sonde Pioneer i Voyager. Trenutno su napustili Sunčev sustav, ali njihova brzina ne dopušta nam govoriti o nekom brzom postizanju cilja. Tako će Voyager 1, krećući se brzinom od oko 17 km/s, čak i do najbliže zvijezde Proxima Centauri (4,2 svjetlosne godine) letjeti nevjerojatno dugo - 17 tisuća godina.

Očito je da s modernim raketnim motorima nećemo stići dalje od Sunčevog sustava: za prijevoz 1 kg tereta čak i do obližnje Proxime Centauri potrebni su deseci tisuća tona goriva. Istodobno, s povećanjem mase broda povećava se i količina potrebnog goriva, te je potrebno dodatno gorivo za njegov prijevoz. Začarani krug koji prekida spremnike s kemijskim gorivom - izgradnja svemirskog broda teškog milijarde tona čini se potpuno nevjerojatnim pothvatom. Jednostavni izračuni koji koriste formulu Ciolkovskog pokazuju da bi ubrzanje svemirske letjelice na kemijski pogon do oko 10% brzine svjetlosti zahtijevalo više goriva nego što je dostupno u poznatom svemiru.

Reakcija nuklearne fuzije proizvodi energiju po jedinici mase u prosjeku milijun puta više od procesa kemijskog izgaranja. Zato je 1970-ih NASA usmjerila pozornost na mogućnost korištenja termonuklearnih raketnih motora. Projekt bespilotne svemirske letjelice Daedalus uključivao je stvaranje motora u kojem bi male kuglice termonuklearnog goriva bile unesene u komoru za izgaranje i zapaljene elektronskim zrakama. Produkti termonuklearne reakcije izlijeću iz mlaznice motora i daju brodu ubrzanje.

Svemirski brod Daedalus u usporedbi s Empire State Buildingom

Daedalus je trebao uzeti na brod 50 tisuća tona gorivnih kuglica promjera 4 i 2 mm. Granule se sastoje od jezgre koja sadrži deuterij i tricij i ovojnice od helija-3. Potonji čini samo 10-15% mase peleta goriva, ali je zapravo gorivo. Helij-3 je obilan na Mjesecu, a deuterij se široko koristi u nuklearnoj industriji. Jezgra deuterija služi kao detonator za paljenje fuzijske reakcije i izaziva snažnu reakciju s oslobađanjem reaktivnog mlaza plazme, koji je kontroliran snažnim magnetskim poljem. Glavna komora za izgaranje molibdena Daedalusovog motora trebala je težiti više od 218 tona, komora drugog stupnja - 25 tona. Magnetske supravodljive zavojnice također odgovaraju ogromnom reaktoru: prvi teži 124,7 tona, a drugi - 43,6 tona.Za usporedbu, suha težina shuttlea manja je od 100 tona.

Planirano je da Daedalusov let bude dvostupanjski: motor prvog stupnja trebao je raditi više od 2 godine i sagorjeti 16 milijuna zrna goriva. Nakon odvajanja prvog stupnja, motor drugog stupnja radio je gotovo dvije godine. Dakle, za 3,81 godinu kontinuiranog ubrzanja, Daedalus bi postigao najveću brzinu od 12,2% brzine svjetlosti. Takav će brod prevaliti udaljenost do Barnardove zvijezde (5,96 svjetlosnih godina) za 50 godina i moći će, leteći kroz daleki zvjezdani sustav, rezultate svojih promatranja prenijeti radiovezom na Zemlju. Dakle, cijela misija će trajati oko 56 godina.

Unatoč velikim poteškoćama u osiguravanju pouzdanosti brojnih Daedalusovih sustava i njegovoj enormnoj cijeni, ovaj se projekt može provesti na trenutnoj razini tehnologije. Štoviše, 2009. godine tim entuzijasta oživio je rad na projektu termonuklearnog broda. Projekt Icarus trenutačno uključuje 20 znanstvenih tema o teoretskom razvoju sustava i materijala međuzvjezdanih svemirskih letjelica.

Tako su već danas mogući bespilotni međuzvjezdani letovi na udaljenosti do 10 svjetlosnih godina, za što će biti potrebno oko 100 godina leta plus vrijeme potrebno za povratak radio signala na Zemlju. Zvjezdani sustavi Alpha Centauri, Barnardova zvijezda, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 i 248, CN Leo, WISE 1541-2250 odgovaraju ovom radijusu. Kao što vidimo, u blizini Zemlje postoji dovoljno objekata koji se mogu proučavati pomoću bespilotnih misija. Ali što ako roboti pronađu nešto doista neobično i jedinstveno, poput složene biosfere? Hoće li ekspedicija s ljudskim sudjelovanjem moći ići na daleke planete?

Cjeloživotni let

Ako danas možemo početi graditi brod bez posade, onda je s brodom s posadom situacija kompliciranija. Prije svega, pitanje vremena leta je akutno. Uzmimo istu Barnardovu zvijezdu. Kozmonauti će se morati pripremati za let s ljudskom posadom iz škole, jer čak i ako se lansiranje sa Zemlje dogodi na njihovu 20. godišnjicu, letjelica će stići do cilja misije do 70. ili čak 100. godišnjice (uzimajući u obzir potrebu za kočenjem, što nije potrebno u bespilotnom letu) . Odabir posade u mladoj dobi prepun je psihičke nekompatibilnosti i međuljudskih sukoba, a dob od 100 godina ne daje nadu za plodan rad na površini planeta i povratak kući.

Međutim, ima li smisla vraćati se? Brojna istraživanja NASA-e dovode do razočaravajućeg zaključka: dugotrajan boravak u nultoj gravitaciji nepovratno će uništiti zdravlje astronauta. Tako rad profesora biologije Roberta Fittsa s astronautima ISS-a pokazuje da će čak i unatoč snažnoj tjelesnoj vježbi u svemirskoj letjelici, nakon trogodišnje misije na Mars, veliki mišići, poput mišića potkoljenice, postati 50% slabiji. Mineralna gustoća kostiju također se smanjuje na sličan način. Kao rezultat toga, radna sposobnost i preživljavanje u ekstremnim situacijama značajno se smanjuje, a razdoblje prilagodbe normalnoj gravitaciji bit će najmanje godinu dana. Let bez gravitacije desetljećima dovest će u pitanje same živote astronauta. Možda će se ljudsko tijelo moći oporaviti, na primjer, tijekom kočenja uz postupno povećanje gravitacije. Međutim, rizik od smrti je još uvijek prevelik i zahtijeva radikalno rješenje.

Stanford Tor je kolosalna građevina s cijelim gradovima unutar rotirajućeg ruba.

Nažalost, rješavanje problema bestežinskog stanja na međuzvjezdanom brodu nije tako jednostavno. Sposobnost koja nam je dostupna da stvorimo umjetnu gravitaciju rotiranjem stambenog modula ima niz poteškoća. Da bi se stvorila zemaljska gravitacija, čak i kotač promjera 200 m morao bi se okretati brzinom od 3 okretaja u minuti. Uz tako brzu rotaciju, Cariolisova sila će stvoriti opterećenja koja su potpuno nepodnošljiva za ljudski vestibularni sustav, uzrokujući mučninu i akutne napadaje morske bolesti. Jedino rješenje za ovaj problem je Stanford Tor, koji su razvili znanstvenici sa Sveučilišta Stanford 1975. godine. Ovo je ogroman prsten promjera 1,8 km, u kojem bi moglo živjeti 10 tisuća astronauta. Zbog svoje veličine osigurava gravitacijsku silu od 0,9-1,0 g i prilično ugodan život za ljude. Međutim, čak i pri brzinama rotacije manjim od jednog okretaja u minuti, ljudi će i dalje osjećati blagu, ali primjetnu nelagodu. Štoviše, ako se izgradi tako golemi stambeni odjeljak, čak i mali pomaci u raspodjeli težine torusa utjecat će na brzinu rotacije i izazvati vibracije cijele strukture.

Problem zračenja također ostaje kompliciran. Čak i u blizini Zemlje (na brodu ISS-a), astronauti ne ostaju više od šest mjeseci zbog opasnosti od izloženosti zračenju. Međuplanetarna letjelica morat će biti opremljena teškom zaštitom, ali ostaje pitanje utjecaja zračenja na ljudski organizam. Konkretno, rizik od raka, čiji razvoj u nultoj gravitaciji praktički nije proučavan. Početkom ove godine znanstvenik Krasimir Ivanov iz Njemačkog svemirskog centra u Kölnu objavio je rezultate zanimljivog istraživanja ponašanja stanica melanoma (najopasnijeg oblika raka kože) u uvjetima bez gravitacije. U usporedbi sa stanicama raka uzgojenim u normalnoj gravitaciji, manje je vjerojatno da će metastazirati stanice uzgajane u nultoj gravitaciji 6 i 24 sata. Čini se da su ovo dobre vijesti, ali samo na prvi pogled. Činjenica je da takav "svemirski" rak može ostati uspavan desetljećima i neočekivano se proširiti u velikim razmjerima kada se imunološki sustav poremeti. Osim toga, studija jasno pokazuje da još uvijek malo znamo o odgovoru ljudskog tijela na produljenu izloženost svemiru. Danas astronauti, zdravi, snažni ljudi, tamo provode premalo vremena da bi svoje iskustvo prenijeli na dug međuzvjezdani let.

U svakom slučaju, brod za 10 tisuća ljudi je dvojbena ideja. Da biste stvorili pouzdan ekosustav za toliko ljudi, potreban vam je ogroman broj biljaka, 60 tisuća kokoši, 30 tisuća zečeva i stado goveda. Samo ovo može osigurati dijetu od 2400 kalorija dnevno. Međutim, svi eksperimenti za stvaranje takvih zatvorenih ekosustava uvijek završe neuspjehom. Tako je tijekom najvećeg eksperimenta "Biosphere-2" tvrtke Space Biosphere Ventures izgrađena mreža hermetičkih zgrada ukupne površine 1,5 hektara s 3 tisuće vrsta biljaka i životinja. Cijeli ekosustav je trebao postati samoodrživi mali "planet" na kojem živi 8 ljudi. Eksperiment je trajao 2 godine, ali već nakon nekoliko tjedana počeli su ozbiljni problemi: mikroorganizmi i insekti počeli su se nekontrolirano razmnožavati, trošeći kisik i biljke u prevelikim količinama, a pokazalo se i da bez vjetra biljke postaju previše krhke. Kao rezultat lokalne ekološke katastrofe, ljudi su počeli gubiti na težini, količina kisika se smanjila s 21% na 15%, a znanstvenici su morali prekršiti uvjete eksperimenta i opskrbiti osam "kozmonauta" kisikom i hranom.

Stoga se čini da je stvaranje složenih ekosustava pogrešan i opasan način da se posadi međuzvjezdane letjelice osigura kisik i prehrana. Za rješavanje ovog problema bit će potrebni posebno dizajnirani organizmi s modificiranim genima koji se mogu hraniti svjetlom, otpadnim i jednostavnim tvarima. Na primjer, velike moderne radionice za proizvodnju jestive alge klorele mogu proizvesti do 40 tona suspenzije dnevno. Jedan potpuno autonomni bioreaktor težak nekoliko tona može proizvesti do 300 litara suspenzije klorele dnevno, što je dovoljno za prehranu posade od nekoliko desetaka ljudi. Genetski modificirana klorela ne samo da može zadovoljiti prehrambene potrebe posade, već i preraditi otpad, uključujući ugljični dioksid. Danas je proces genetskog inženjeringa mikroalgi postao uobičajen, a postoje brojni primjeri razvijeni za pročišćavanje otpadnih voda, proizvodnju biogoriva itd.

zamrznuti san

Gotovo svi gore navedeni problemi međuzvjezdanih letova s ​​ljudskom posadom mogli bi se riješiti jednom vrlo obećavajućom tehnologijom - suspendiranom animacijom ili, kako se još naziva, kriostazom. Anabioza je usporavanje čovjekovih životnih procesa barem nekoliko puta. Ako je moguće uroniti osobu u takvu umjetnu letargiju, koja usporava metabolizam 10 puta, onda će tijekom 100-godišnjeg leta ostarjeti u snu samo 10 godina. Time se lakše rješavaju problemi ishrane, opskrbe kisikom, psihički poremećaji i razaranja tijela kao posljedica bestežinskog stanja. Osim toga, lakše je zaštititi odjeljak s visećim komorama za animaciju od mikrometeorita i zračenja nego veliku nastanjivu zonu.

Nažalost, usporavanje ljudskih životnih procesa iznimno je težak zadatak. Ali u prirodi postoje organizmi koji mogu hibernirati i povećati životni vijek stotinama puta. Na primjer, mali gušter zvan sibirski daždevnjak u stanju je hibernirati u teškim vremenima i ostati živ desetljećima, čak i kada se smrzne u bloku leda s temperaturom od minus 35-40°C. Poznati su slučajevi kada su daždevnjaci proveli oko 100 godina u hibernaciji i, kao da se ništa nije dogodilo, odmrznuti i pobjegli od iznenađenih istraživača. Štoviše, uobičajeni "kontinuirani" životni vijek guštera ne prelazi 13 godina. Nevjerojatna sposobnost daždevnjaka objašnjava se činjenicom da njegova jetra sintetizira veliku količinu glicerola, gotovo 40% njegove tjelesne težine, koji štiti stanice od niskih temperatura.

Glavna prepreka za uranjanje osobe u kriostazu je voda, koja čini 70% našeg tijela. Kada se zamrzne, pretvara se u kristale leda, povećavajući volumen za 10%, što uzrokuje pucanje stanične membrane. Osim toga, kako se stanica smrzava, tvari otopljene u stanici migriraju u preostalu vodu, ometajući unutarstanične procese izmjene iona, kao i organizaciju proteina i drugih međustaničnih struktura. Općenito, uništavanje stanica tijekom smrzavanja onemogućuje povratak osobe u život.

Međutim, postoji obećavajući način za rješavanje ovog problema - klatrat hidrati. Otkriveni su davne 1810. godine, kada je britanski znanstvenik Sir Humphry Davy unio klor pod visokim pritiskom u vodu i svjedočio nastanku čvrstih struktura. To su bili klatratni hidrati - jedan od oblika vodenog leda, koji sadrži strani plin. Za razliku od kristala leda, klatratne rešetke su manje čvrste, nemaju oštre rubove, ali imaju šupljine u kojima se mogu "sakriti" unutarstanične tvari. Tehnologija klatratne suspendirane animacije bila bi jednostavna: inertni plin, poput ksenona ili argona, temperatura je malo ispod nule, a stanični metabolizam počinje postupno usporavati sve dok osoba ne padne u kriostazu. Nažalost, stvaranje klatratnih hidrata zahtijeva visoki tlak (oko 8 atmosfera) i vrlo visoku koncentraciju plina otopljenog u vodi. Još uvijek nije poznato kako stvoriti takve uvjete u živom organizmu, iako je u tom području bilo nekih uspjeha. Dakle, klatrati mogu zaštititi srčano mišićno tkivo od uništavanja mitohondrija čak i na kriogenim temperaturama (ispod 100 stupnjeva Celzijusa), kao i spriječiti oštećenje staničnih membrana. Još se ne govori o eksperimentima na klatratnoj suspendiranoj animaciji kod ljudi, budući da je komercijalna potražnja za tehnologijama kriostaze mala, a istraživanja na ovu temu provode uglavnom male tvrtke koje nude usluge zamrzavanja tijela mrtvih.

Let na vodik

Godine 1960. fizičar Robert Bussard predložio je izvorni koncept ramjet termonuklearnog motora, koji rješava mnoge probleme međuzvjezdanog putovanja. Ideja je koristiti vodik i međuzvjezdanu prašinu prisutnu u svemiru. Letjelica s takvim motorom najprije ubrzava na vlastito gorivo, a zatim razvija golemi lijevak magnetskog polja, promjera tisuća kilometara, koji hvata vodik iz svemira. Taj se vodik koristi kao neiscrpan izvor goriva za fuzijski raketni motor.

Korištenje Bussard motora obećava goleme prednosti. Prije svega, zahvaljujući “besplatnom” gorivu moguće je kretati se konstantnom akceleracijom od 1 g, što znači da nestaju svi problemi vezani uz bestežinsko stanje. Osim toga, motor vam omogućuje da ubrzate do ogromnih brzina - 50% brzine svjetlosti, pa čak i više. Teoretski, krećući se akceleracijom od 1 g, brod s Bussardovim motorom može prijeći udaljenost od 10 svjetlosnih godina za oko 12 zemaljskih godina, a za posadu bi, zbog relativističkih učinaka, prošlo samo 5 godina brodskog vremena.

Nažalost, put do stvaranja broda s Bussard motorom suočava se s nizom ozbiljnih problema koji se ne mogu riješiti na trenutnoj razini tehnologije. Prije svega, potrebno je stvoriti ogromnu i pouzdanu zamku za vodik, koja stvara magnetska polja ogromne snage. Istodobno mora osigurati minimalne gubitke i učinkovit transport vodika do termonuklearnog reaktora. Sam proces termonuklearne reakcije pretvaranja četiri atoma vodika u atom helija, koji je predložio Bussard, otvara mnoga pitanja. Činjenica je da je ovu najjednostavniju reakciju teško provesti u protočnom reaktoru, jer se odvija presporo i, u principu, moguća je samo unutar zvijezda.

Međutim, napredak u proučavanju termonuklearne fuzije daje nadu da se problem može riješiti, na primjer, korištenjem "egzotičnih" izotopa i antimaterije kao katalizatora za reakciju.

Dosadašnja istraživanja na temu Bussardovog motora leže isključivo u teoretskoj ravni. Potrebni su izračuni temeljeni na stvarnim tehnologijama. Prije svega, potrebno je razviti motor sposoban proizvesti dovoljno energije za napajanje magnetske zamke i održavanje termonuklearne reakcije, proizvodnju antimaterije i svladavanje otpora međuzvjezdanog medija koji će usporiti ogromno elektromagnetsko “jedro”.

Antimaterija u pomoć

Ovo može zvučati čudno, ali danas je čovječanstvo bliže stvaranju motora s antimaterijom nego intuitivnom i naizgled jednostavnom Bussard ramjet motoru.

Sonda koju je razvio Hbar Technologies imat će tanko jedro od karbonskih vlakana obloženo uranom 238. Kada antihidrogen udari u jedro, uništit će se i stvoriti mlazni potisak.

Kao rezultat anihilacije vodika i antivodika nastaje snažan tok fotona čija brzina istjecanja doseže maksimum za raketni motor, tj. brzina svjetlosti. Ovo je idealan pokazatelj koji omogućuje postizanje vrlo visokih brzina blizu svjetlosti svemirske letjelice na fotonski pogon. Nažalost, korištenje antimaterije kao raketnog goriva je vrlo teško, budući da tijekom anihilacije dolazi do izbijanja snažnog gama zračenja koje će ubiti astronaute. Također, tehnologije za pohranjivanje velikih količina antimaterije još uvijek ne postoje, a sama činjenica gomilanja tona antimaterije, čak iu svemiru daleko od Zemlje, predstavlja ozbiljnu prijetnju, budući da je uništenje čak jednog kilograma antimaterije jednako nuklearnoj eksplozija snage 43 megatona (eksplozija takve snage može trećinu pretvoriti u pustinju američkog teritorija). Cijena antimaterije još je jedan faktor koji komplicira međuzvjezdani let pokretan fotonima. Moderne tehnologije proizvodnje antimaterije omogućuju proizvodnju jednog grama antivodika po cijeni od desetaka trilijuna dolara.

Međutim, veliki projekti istraživanja antimaterije donose plodove. Trenutno su stvorena posebna skladišta pozitrona, "magnetske boce", koje su spremnici hlađeni tekućim helijem sa stijenkama napravljenim od magnetskih polja. U lipnju ove godine znanstvenici CERN-a uspjeli su sačuvati atome antivodika na 2000 sekundi. Na Kalifornijskom sveučilištu (SAD) gradi se najveće svjetsko skladište antimaterije koje će moći akumulirati više od trilijun pozitrona. Jedan od ciljeva znanstvenika UC-a je stvoriti prijenosne spremnike antimaterije koji se mogu koristiti u znanstvene svrhe daleko od velikih akceleratora. Projekt ima potporu Pentagona, koji je zainteresiran za vojnu primjenu antimaterije, tako da najvećem nizu magnetskih boca na svijetu vjerojatno neće nedostajati sredstava.

Moderni akceleratori moći će proizvesti jedan gram antivodika za nekoliko stotina godina. To je jako dugo vrijeme, pa je jedini izlaz razviti novu tehnologiju za proizvodnju antimaterije ili ujediniti napore svih zemalja na našem planetu. Ali čak iu ovom slučaju, s modernim tehnologijama, nemoguće je niti sanjati o proizvodnji desetaka tona antimaterije za međuzvjezdani let s ljudskom posadom.

Međutim, sve nije tako tužno. NASA-ini stručnjaci razvili su nekoliko dizajna za svemirske letjelice koje bi mogle otići u duboki svemir sa samo jednim mikrogramom antimaterije. NASA vjeruje da će poboljšana oprema omogućiti proizvodnju antiprotona po cijeni od približno 5 milijardi dolara po gramu.

Američka tvrtka Hbar Technologies uz podršku NASA-e razvija koncept bespilotnih sondi koje pokreće motor na antivodik. Prvi cilj ovog projekta je stvoriti bespilotnu letjelicu koja bi za manje od 10 godina mogla odletjeti do Kuiperovog pojasa na rubu Sunčevog sustava. Danas je nemoguće doletjeti do tako udaljenih točaka za 5-7 godina; konkretno, NASA-ina sonda New Horizons proletjet će kroz Kuiperov pojas 15 godina nakon lansiranja.

Sonda koja putuje na udaljenosti od 250 AJ. za 10 godina bit će vrlo malen, nosivosti od samo 10 mg, ali trebat će i malo antihidrogena - 30 mg. Tevatron bi proizveo tu količinu u roku od nekoliko desetljeća, a znanstvenici bi mogli testirati novi koncept motora na stvarnoj svemirskoj misiji.

Preliminarni proračuni također pokazuju da bi mala sonda mogla biti poslana na Alpha Centauri na sličan način. Na jednom gramu antihidrogena doći će do daleke zvijezde za 40 godina.

Može se činiti da je sve gore navedeno fantazija i nema nikakve veze s bliskom budućnošću. Srećom, nije tako. Dok je pozornost javnosti usmjerena na globalne krize, neuspjehe pop zvijezda i druge aktualnosti, epohalne inicijative ostaju u sjeni. Svemirska agencija NASA pokrenula je ambiciozni projekt 100 Year Starship koji uključuje postupno i višegodišnje stvaranje znanstveno-tehnoloških temelja za međuplanetarne i međuzvjezdane letove. Ovaj program nema analoga u povijesti čovječanstva i trebao bi privući znanstvenike, inženjere i entuzijaste drugih profesija iz cijelog svijeta. Simpozij će se održati u Orlandu na Floridi od 30. rujna do 2. listopada 2011. na kojem će se raspravljati o različitim tehnologijama svemirskih letova. Na temelju rezultata takvih događaja NASA-ini stručnjaci će razviti poslovni plan za pomoć određenim industrijama i tvrtkama koje razvijaju tehnologije koje trenutno nedostaju, ali su neophodne za buduća međuzvjezdana putovanja. Ako NASA-in ambiciozni program bude uspješan, čovječanstvo će u roku od 100 godina moći izgraditi međuzvjezdanu letjelicu, a mi ćemo se kretati po Sunčevom sustavu jednakom lakoćom kao što danas letimo s kontinenta na kontinent.