Myšlienka jedného dňa cestovať do iného hviezdneho systému a vidieť, čo je, sa stal horúčkovým snom ľudí dávno predtým, ako boli do vesmíru vyslané prvé rakety a astronauti. Ale napriek všetkému pokroku, ktorý sme dosiahli od začiatku kozmického veku, medzihviezdne cestovanie zostáva len tým - horúčkovým snom. Hoci boli navrhnuté teoretické koncepcie, otázky nákladov, času cesty a paliva zostávajú veľmi problematické.
Veľa nádejí v súčasnosti závisí od využívania nasmerovanej energie a svetelných lúčov, aby sa malé kozmické lode dostali k relativistickým rýchlostiam. Ale čo keby existoval spôsob, ako urobiť väčšiu kozmickú loď dostatočne rýchlo na uskutočnenie medzihviezdnej plavby? Podľa Davida Kippinga, vedúceho laboratória Cool Worlds na Columbia University, sa budúca kozmická loď mohla spoľahnúť na Halo Drive, ktorý využíva gravitačnú silu čiernej diery na dosiahnutie neuveriteľných rýchlostí.
Kipping opísal tento koncept v nedávnej štúdii, ktorá sa objavila online (predtlač je k dispozícii aj na webovej stránke Cool Worlds). V ňom sa spoločnosť Kipping zaoberala najväčšími výzvami, ktoré predstavuje vesmírny prieskum, čo je veľké množstvo času a energie, ktoré by bolo potrebné na odoslanie kozmickej lode na misiu na preskúmanie za hranicami našej slnečnej sústavy.
Ako Kipping povedal časopisu Space Magazine e-mailom:
„Medzihviezdne cestovanie je jedným z najnáročnejších technických výkonov, aké si môžeme predstaviť. Aj keď si môžeme predstaviť posun medzi hviezdami po milióny rokov - čo je legitímne medzihviezdne cestovanie - na dosiahnutie ciest v časovom horizonte storočí alebo menej si vyžaduje relativistický pohon. ““
Ako to hovorí Kipping, relativistický pohon (alebo zrýchlenie na zlomok rýchlosti svetla) je z hľadiska energie veľmi drahý. Existujúca kozmická loď jednoducho nemá palivovú kapacitu, aby sa dokázala dostať k týmto druhom rýchlostí a bez detonačných jadrových zbraní na generovanie ťahu - à la Project Orion (video vyššie) - alebo vybudovanie fúzneho ramjet - à la Projekt Daedalus - nie je veľa možností.
V posledných rokoch sa pozornosť upriamila na myšlienku použitia svetelných lúčov a nanocraftov na vykonávanie medzihviezdnych misií. Známym príkladom je Prielom Starshot, iniciatíva, ktorej cieľom je poslať kozmickú loď veľkosti smartphone na Alpha Centauri počas nášho života. Použitím výkonného laserového poľa by sa svetelný lúč zrýchlil na rýchlosti až 20% rýchlosti svetla, čím by sa cesta uskutočnila za 20 rokov.
"Ale aj tu hovoríte o niekoľkých terra-jouloch energie pre najmenšie mysliteľné kozmické lode (gram-hmotnosť)," uviedol Kipping. „Je to kumulatívny energetický výkon jadrových elektrární, ktoré sú na konci týždne v prevádzke (čo mimochodom nemáme spôsob, ako uložiť toľko energie)! Preto je to ťažké. “
Kipping preto navrhuje modifikovanú verziu toho, čo je známe ako „Dyson Slingshot“, myšlienku navrhol uctievaný teoretický fyzik Freeman Dyson (myseľ za Dysonovou sférou). V knihe z roku 1963 Medzihviezdna komunikácia (Kapitola 12: „Gravitačné stroje“), Dyson opísal, ako sa kozmická loď mohla prať okolo kompaktných binárnych hviezd, aby získala výrazné zvýšenie rýchlosti.
Ako to opísal Dyson, loď, ktorá by bola odoslaná do kompaktného binárneho systému (dve neutrónové hviezdy, ktoré sa obiehajú okolo seba), kde by vykonávala manéver pomocou gravitácie. Malo by to pozostávať z rýchlosti naberania kozmickej lode z intenzívnej gravitácie binárneho zariadenia - pridaním ekvivalentu dvojnásobku ich rotačnej rýchlosti k jeho vlastnej - predtým, ako sa vyhodí zo systému.
Aj keď vyhliadky na využitie tohto druhu energie pre pohon boli v Dysonovom čase (a stále sú) veľmi teoretické, Dyson ponúkol dva dôvody, prečo sa oplatí preskúmať „gravitačné stroje“:
„Po prvé, ak náš druh bude naďalej rozširovať svoju populáciu a technológiu exponenciálnym tempom, môže nastať čas v odľahlej budúcnosti, kde môže byť inžinierstvo v astronomickom meradle uskutočniteľné a potrebné. Po druhé, ak hľadáme znaky technologicky vyspelého života, ktorý už existuje inde vo vesmíre, je užitočné zvážiť, aký druh pozorovateľných fenoménov by skutočne vyspelá technológia mohla byť schopná produkovať. “
Stručne povedané, gravitačné stroje sa oplatí študovať v prípade, že sa jedného dňa stanú možnými, a pretože táto štúdia by nám mohla dovoliť zistiť možné mimozemské inteligencie (ETI) prostredníctvom technosignatúr, ktoré tieto stroje vytvoria. Kipping ďalej uvažuje, ako by čierne diery - najmä tie, ktoré sa nachádzajú v binárnych pároch - mohli predstavovať ešte silnejšie gravitačné praky.
Tento návrh je sčasti založený na nedávnom úspechu gravitačného vlnového observatória laserových interferónov (LIGO), ktoré od prvého zistenia v roku 2016 zachytilo viacero signálov gravitačných vĺn. Podľa posledných odhadov založených na týchto detekciách by mohlo dôjsť k až 100 miliónov čiernych dier v samotnej galaxii Mliečna dráha.
Tam, kde sa vyskytujú binárne súbory, majú neuveriteľné množstvo rotačnej energie, ktorá je výsledkom ich rotácie a spôsobu, akým sa rýchlo obiehajú. Okrem toho, ako poznamenáva Kipping, čierne diery môžu pôsobiť aj ako gravitačné zrkadlo - kde sa fotóny nasmerované na okraj horizontu udalosti ohnú okolo a prídu priamo späť k zdroju. Ako to povedal Kipping:
"Takže binárna čierna diera je skutočne pár obrovských zrkadiel, ktoré krúžia okolo seba pri potenciálne vysokej rýchlosti." Halogenový pohon to využíva tak, že odrazí fotóny zo „zrkadla“, keď sa k vám zrkadlo priblíži, fotóny sa odrazia dozadu, tlačia vás ďalej, ale tiež ukradnú časť energie zo samotného binárneho otvoru s čiernou dierou (premýšľajte o tom, ako sa hodí loptička s loptou) proti pohyblivej stene by sa vrátil rýchlejšie). Pomocou tohto nastavenia je možné získať energiu binárnej čiernej diery na pohon. “
Tento spôsob pohonu ponúka niekoľko zrejmých výhod. Pre začiatočníkov ponúka používateľom potenciál cestovať relatívnou rýchlosťou bez potreby paliva, čo v súčasnosti predstavuje väčšinu hmotnosti odpaľovacieho vozidla. Cez Mliečnú cestu existuje aj veľa čiernych dier, ktoré môžu pôsobiť ako sieť relativistického vesmírneho cestovania.
Vedci už boli svedkami sily gravitačného praku vďaka objavu hviezd s vysokou rýchlosťou. Podľa výskumu z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA) sú tieto hviezdy výsledkom galaktických fúzií a interakcie s obrovskými čiernymi dierami, ktoré spôsobujú, že sú vyhodené z ich galaxií rýchlosťou jednej desatiny až jednej tretiny rýchlosti. svetla - ~ 30 000 až 100 000 km / s (18 600 až 62 000 mps).
Koncept však prichádza s nespočetnými výzvami a viac ako niekoľkými nevýhodami. Okrem vytvárania kozmických lodí, ktoré by sa dali vyhodiť okolo horizontu udalostí čiernej diery, je tu tiež potrebné veľké množstvo presnosti - inak by sa loď a posádka (ak by ju mala mať) mohla nakoniec roztrhnúť v čeľusti. čiernej diery. Okrem toho je tu iba to, že sa jedného dostanete:
„Táto vec má pre nás obrovskú nevýhodu v tom, že sa musíme najprv dostať k jednej z týchto čiernych dier. Mám na to sklon myslieť ako na medzihviezdny diaľničný systém - ak sa chcete dostať na diaľnicu, musíte zaplatiť jednorazové mýto, ale akonáhle budete môcť, môžete jazdiť po galaxii rovnako, ako sa vám páči, bez toho, aby ste museli minúť ďalšie palivo. “
Výzva, ako môže ľudstvo dosiahnuť najbližšiu vhodnú čiernu dieru, bude predmetom nasledujúceho dokumentu Kippinga, uviedol. A zatiaľ čo myšlienka, ako je táto, je pre nás asi taká vzdialená, ako budovanie Dyson Sphere alebo používanie čiernych dier na poháňanie hviezdnych lodí, ponúka do budúcnosti niektoré veľmi vzrušujúce možnosti.
Stručne povedané, koncept gravitačného stroja s čiernymi dierami predstavuje ľudstvo s pravdepodobnou cestou k tomu, aby sa stal medzihviezdnym druhom. Štúdia tohto konceptu medzitým poskytne výskumníkom SETI ďalšiu možnú technológiu podpisu, ktorú treba hľadať. Takže až príde deň, keď by sme si mohli niečo také vyskúšať sami, uvidíme, či už nejaký iný druh už na to nezabodol a nedovolil by to fungovať!
