Mõte ühel päeval reisida teise tähesüsteemi ja näha, mis seal on, on inimeste palav unistus olnud juba ammu enne seda, kui esimesed raketid ja astronaudid kosmosesse saadeti. Kuid hoolimata kõigist edusammudest, mida oleme teinud kosmoseajastu algusest peale, jääb tähtedevaheline reisimine just selliseks - palav unistus. Ehkki on välja pakutud teoreetilised kontseptsioonid, on kulud, reisi aeg ja kütus endiselt väga problemaatilised.
Praegu on palju lootusi suunatud suunatud energia ja tulede kasutamisele pisikeste kosmoselaevade viimiseks relativistlikule kiirusele. Aga mis siis, kui oleks võimalus teha suuremaid kosmoselaevu tähtedevaheliste reiside läbiviimiseks piisavalt kiiresti? Columbia ülikooli Cool Worldsi labori juhi prof David Kippingu sõnul võiksid tulevased kosmoseaparaadid tugineda Halo Drive'ile, mis kasutab uskumatu kiiruse saavutamiseks musta augu gravitatsioonijõudu.
Prof Kipping kirjeldas seda mõistet hiljuti Internetis ilmunud uuringus (eeltrükk on saadaval ka Cool Worlds'i veebisaidil). Selles käsitles Kipping kõige suuremaid väljakutseid, mida kosmoseuuringud tekitasid, st kui palju aega ja energiat kulub kosmoselaeva saatmiseks missioonile, et uurida väljaspool meie päikesesüsteemi.
Nagu Kipping rääkis ajakirjale Space Magazine:
„Tähtedevaheline reisimine on üks keerulisemaid tehnilisi võtteid, mida me suudame välja mõelda. Ehkki me võime ette näha tähtede vahel triivimist miljonite aastate jooksul - mis on õigustatult tähtedevaheline ränne -, et saavutada rännakud sajandite või väiksema ajaga, nõuab relativistlik tõukejõud. "
Nagu Kipping ütles, on relativistlik tõukejõud (või kiirendamine murdosa valguse kiiruseni) energia mõttes väga kallis. Olemasolevatel kosmoselaevadel lihtsalt pole kütusemahtu, et suuta sellistele kiirustele vastu tulla ja neil puuduvad detoneerivad tuumad tõukejõu tekitamiseks - à la Project Orion (video ülal) - või termotuumasünteesi ehitamiseks - à la Projekt Daedalus - võimalusi pole palju.
Viimastel aastatel on tähelepanu nihkunud ideele kasutada tähtedevaheliste missioonide jaoks tulesüüte ja nanokraami. Selle tuntud näide on Läbimurre Starshot, algatus, mille eesmärk on saata nutitelefoni suurune kosmoselaev meie elu jooksul Alpha Centaurisse. Võimsat lasermassiivi kasutades kiirendatakse tuulesiir kiiruseni kuni 20% valguse kiirusest - seega saab teekonna 20 aasta jooksul.
"Kuid isegi siin räägitakse mitmetest terra-džaulidest energiat kõige minimalistlikuma (grammimassiga) kosmoseaparaadi jaoks," ütles Kipping. “See on nädalate kaupa töötavate tuumaelektrijaamade kumulatiivne energiatoodang (mis muide ei suuda meil ka nii palju energiat salvestada)! Seetõttu on see raske. ”
Selleks soovitab Kipping modifitseeritud versiooni niinimetatud Dyson Slingshotist, idee pakkus välja austatud teoreetiline füüsik Freeman Dyson (Dysoni sfääri mõte). 1963. aasta raamatus Tähtedevaheline side (Peatükk 12: “Gravitatsioonimasinad”) kirjeldas Dyson, kuidas kosmoselaevad saaksid kompaktsete binaarsete tähtede ümber tiiru teha, et kiirust märkimisväärselt suurendada.
Nagu Dyson seda kirjeldas, saadetakse laev kompaktsesse binaarsüsteemi (kaks neutrontähte, mis tiirlevad üksteise ümber), kus see teostaks gravitatsiooni abistavat manöövrit. See koosneks kosmoselaeva kiirendamisest binaari intensiivsest gravitatsioonist - nende oma kiirusele kahekordse pöörlemiskiiruse ekvivalendi lisamisega - enne süsteemist välja viskamist.
Kui Dysoni ajal oli (ja on siiani) väga teoreetiline võimalus sellist energiat energia saamiseks kasutada, siis pakkus Dyson kahte põhjust, miks tasuks „gravitatsioonimasinaid“ uurida:
„Esiteks, kui meie liigid jätkavad oma populatsiooni ja tehnoloogia laienemist hüppeliselt, võib kauges tulevikus tulla aeg, kus astronoomilises mõõtkavas inseneriteadus võib olla nii teostatav kui ka vajalik. Teiseks, kui otsime märke tehnoloogiliselt arenenud elust, mis mujal universumis juba olemas on, on kasulik kaaluda, milliseid jälgitavaid nähtusi võiks tõesti arenenud tehnoloogia tekitada. ”
Lühidalt, gravitatsioonimasinad on väärt uurimist juhuks, kui need mingil päeval võimalikuks saavad, ja kuna see uuring võiks meil võimaldada märgata maapealseid intelligentsusi (ETI) tehniliste allkirjade kaudu, mida sellised masinad loovad. Seda laiendades kaalub Kipping, kuidas mustad augud - eriti need, mis leiduvad binaarses paaris - võiksid moodustada veelgi võimsamad gravitatsioonilised pildid.
See ettepanek põhineb osaliselt Laser Interferomeetri Gravitatsiooniliste Lainete Vaatluskeskuse (LIGO) hiljutisel edul, mis on korrastanud mitut gravitatsioonilaine signaali alates nende avastamisest 2016. aastal. Nende avastuste põhjal tehtud hiljutiste hinnangute kohaselt võiks ainuüksi Linnutee galaktikas on 100 miljonit musta auku.
Binaarsete failide korral on neis uskumatul hulgal pöörlemisenergiat, mis on tingitud nende keerutamisest ja viisist, kuidas nad üksteist kiiresti tiirlevad. Lisaks, nagu Kipping märgib, võivad mustad augud toimida ka gravitatsioonipeeglina - kus sündmushorisondi servale suunatud footonid painduvad ümber ja tulevad otse allika juurde tagasi. Nagu Kipping ütles:
Nii et binaarne must auk on tõesti paar hiiglaslikku peeglit, mis tiirlevad üksteise ümber potentsiaalselt suure kiirusega. Halo ajam kasutab seda ära, kui põrkab footonid “peeglist” eemale, kui peegel läheneb teile, kui footonid põrkavad tagasi, lükkavad teid mööda, aga ka varastavad osa energiast musta augu binaarist ise (mõelge, kuidas pingpongi pall viskas vastu liikuvat seina tuleks kiiremini tagasi). Seda seadistust kasutades on võimalik binaarse musta augu energiat saagiks koguda. ”
Sellel käitusmeetodil on mitmeid ilmseid eeliseid. Alustuseks pakub see kasutajatele võimalust liikuda relativistlikul kiirusel, ilma et oleks vaja kütust, mis praegu moodustab suurema osa kanderaketi massist. Linnutee ääres on ka palju-palju mustaid auke, mis võiksid toimida relativistliku kosmosereisi võrgustikuna.
Veelgi enam, teadlased on tänu hüperkiirustähtede avastamisele juba olnud tunnistajaks gravitatsioonilise kadu võimsusele. Harvardi-Smithsoni astrofüüsikakeskuse (CfA) uuringute kohaselt on need tähed galaktiliste ühinemiste ja massiivsete mustade aukudega interaktsiooni tulemus, mille tõttu nad visatakse galaktikatest välja kiirusega kümnend kuni üks kolmandik. valguse kiirus - ~ 30 000 - 100 000 km / s (18 600 - 62 000 mps).
Kuid loomulikult kaasneb kontseptsiooniga lugematu arv väljakutseid ja rohkem kui mõned puudused. Lisaks kosmoselaevade ehitamisele, mida oleks võimalik ümber musta augu sündmushorisondi lennata, on vaja ka tohutult täpsust - vastasel juhul võivad laev ja meeskond (kui see on olemas) tõmbuda rivisse musta auku. Lisaks on vaja lihtsalt jõuda üheni:
„Sellel asjal on meie jaoks tohutu puudus, kuna peame esmalt jõudma ühte neist mustadest aukudest. Ma kipun seda mõtlema nagu tähtedevaheline maanteesüsteem - maanteel sõitmiseks peate maksma ühekordse teemaksu, kuid kui olete oma kohal, võite mööda galaktikat sõita nii palju kui soovite, ilma et peaksite rohkem kütust kulutama. "
Ta märkis Kippingi järgmise väljaandena väljakutse, kuidas inimkond võib lähima sobiva musta auku jõuda. Ja kuigi selline idee on meie jaoks umbes sama kaugel kui Dyson Sphere'i ehitamine või tähelaevade toomiseks mustade aukude kasutamine, pakub see tuleviku jaoks päris põnevaid võimalusi.
Lühidalt - musta augu gravitatsioonimasina kontseptsioon pakub inimkonnale usutavat teed tähtedevahelise liikiks saamiseks. Vahepeal annab kontseptsiooni uurimine SETI teadlastele veel ühe võimaliku tehnilise allkirja, mida otsida. Nii et kuni saabub päev, mil võime proovida midagi sellist enda jaoks, on meil näha, kas mõni teine liik on juba selle torkinud ja tööle pannud!
