Още през 2016 г. физикът Стивън Хокинг и милиардерът Юри Милнър разкриха план за пътуване до звездите. Така нареченият проект „Пробив на звездите“е програма за 100 милиона долара за разработване и демонстриране на технологията, необходима за посещение на близка звезда. Потенциалните цели включват Proxima Centauri, система на около четири светлинни години, с няколко екзопланети, една от които е подобна на Земята.
Пробивен проект на Starshot
Планът на Хокинг и Милнър беше да изгради хиляди миниатюрни космически кораби с размер на микрочип и да използва светлина, за да ги ускори до релативистични скорости - тоест близо до скоростта на светлината. Големият флот увеличава шансовете поне един от тях да пристигне безопасно. Всеки "звезден чип" е прикрепен към леко платно с размерите на корт за бадминтон и след това облъчен с изключително мощни наземни лазери.
Има много предимства на лазерното движение. Най-важното е космическите кораби да не се нуждаят от никакво гориво, което означава, че не трябва да поемат допълнителен товар със себе си. Също така, като ускорите лекото платно, можете да ускорите лодката до 20% от скоростта на светлината. При този сценарий флотът ще пристигне в Проксима Центавър след по-малко от 30 години.
Фантастично мощните лазери, необходими за подобна мисия, биха били особено трудни и скъпи за разработване. Възниква очевиден въпрос: има ли друг начин за постигане на релативистични скорости?
Днес имаме един вид отговор, благодарение на работата на Дейвид Кипинг, астроном от Колумбийския университет в Ню Йорк. Kipping излезе с нова форма на гравитационна прашка, същата техника, която NASA използва, за да изпрати например космическия кораб "Галилео" до Юпитер. Идеята е да се ускори космическият кораб, като го насочи близо до огромен обект, като планета. Така космическият кораб ще отнеме част от скоростта на планетата и ще се ускори с нейна помощ.
Гравитационните прашки работят чудесно върху масивни тела. През 60-те години физикът Фрийман Дайсън изчислява, че една черна дупка може да ускори космически кораб до релативистки скорости. Но сили на космически кораб, приближаващи се до такъв обект, вероятно ще го унищожат.
Промоционално видео:
Така Kipping излезе с интелигентна алтернатива. Идеята му е да насочи фотоните около черната дупка и след това да използва допълнителната енергия, която получават, за да ускори светлинното ветрило. "Кинетичната енергия на черната дупка се прехвърля към лъча на светлината под формата на силен смяна. При завръщането си фотоните не само ускоряват космическия кораб, но и добавят енергия към него", казва Кипинг.
Този процес зависи от изключително мощното гравитационно поле около черната дупка. Тъй като фотоните имат малка, но все пак маса на покой, това поле е в състояние да улавя светлина в кръгова орбита.
Работата на Кипинг се основава на малко по-различна орбита, насочваща фотоните, излъчвани от космическия кораб около черната дупка и обратно - един вид орбита на бумеранг. Докато пътуват, фотоните на бумеранга ще получават кинетична енергия от движението на черната дупка.
Именно тази енергия може да ускори космически кораб, оборудван с подходящо леко платно. Кипинг нарича идеята си „халоген“. Халогенният двигател предава кинетичната енергия на движеща се черна дупка в космическия кораб, използвайки гравитацията. Освен това космическият кораб не консумира никакво собствено гориво в този процес.
Тъй като халогенният двигател използва движението на черна дупка, той се прилага най-добре в двоични файлове, в които черна дупка обикаля около друг предмет. След това фотоните получават енергия от движението на черната дупка в съответните точки от нейната орбита.
И такъв двигател трябва да работи с всяка маса, която е значително по-малка от масата на черната дупка. Кипинг казва, че с него са възможни механизми с размер на планетата. По този начин, достатъчно напреднала цивилизация може да пътува с релативистични скорости от една част на галактиката в друга, прескачайки от една двоична система от черни дупки в друга. „Развитата цивилизация може да използва концепцията за леко плаване за постигане на релативистични скорости и изключително ефективно движение“, казва той.
Същият механизъм може да забави и космическия кораб. Така че тази напреднала цивилизация вероятно ще търси двойки двоични системи с черни дупки, които ще действат като ускорители и модератори.
Млечният път съдържа около 10 милиарда двоични системи с черна дупка. Но Кипинг отбелязва, че вероятно ще има само ограничен брой траектории, които ги свързват, така че тези междузвездни магистрали вероятно ще бъдат много ценни.
Разбира се, технологията, необходима за използване на тази концепция, в момента е извън обсега на човечеството. Но астрономите трябва да могат да разберат къде се намират най-добрите звездни магистрали, както и да търсят техносигнатури на цивилизациите, които могат да ги експлоатират.
Иля Кел