Ещё совсем недавно полёт на Марс считался одним из самых ожидаемых событий. Команды испытателей проводили в закрытом пространстве несколько лет, пытаясь доказать, что психологически человек способен справиться с экзистенциальным давлением космической пустоты. Сегодня эксперименты приостановлены, поскольку недавно учёные выяснили, что организм человека не способен справиться с нагрузками. Два года в открытом космосе приведут к необратимым последствиям, поэтому такой полёт не только не предполагает обратной дороги, но и может привести к смерти космонавтов на половине пути. Учёные пытаются решить возникшие проблемы, предлагая несколько интересных идей. Например, можно использовать другие материалы для создания космического корабля. Специальные сплавы должны защитить человека от вредного излучения, но сложность пока заключается в том, что подобные материалы существуют исключительно в теории. Дебаты вызывает создание искусственной гравитации, но особенно перспективным считается использование более эффективных двигателей.
Современные агрегаты крайне посредственны в космических масштабах, а специалисты говорят о большом прорыве, который откроет путь человечеству к изучению планет Солнечной системы. Несмотря на указанные выше факты, многие эксперты полагают, что рано или поздно мы сможем выйти за пределы доступных технологий, мечтая о доставке человека к другим звёздам. Подобные идеи вдохновляют людей по всему миру, а над задачей работают несколько исследовательских групп, включая Breakthrough Starshot и Tau Zero Foundation. Обе компании сосредоточены на разработке технологии лучевого двигателя, который позволит достичь звёзд за приемлемый для человеческой жизни срок. Прежде всего необходимо разобраться в деталях. Лучевой двигатель – это технология, основанная на использовании мощного энергетического луча для разгона космического корабля. В отличие от традиционных ракетных двигателей, которые требуют огромных запасов топлива, лучевые двигатели используют внешние источники энергии, такие как лазеры или релятивистские электронные пучки.
Breakthrough Starshot, к примеру, разрабатывает концепт сверхлёгкого космического зонда, оснащённого световыми парусами. Планируется, что мощный лазерный луч с Земли разгонит этот аппарат до 20% скорости света, что позволит ему достичь звёздной системы Альфа Центавра всего за 20 лет. К сожалению, подобный подход имеет свои ограничения: небольшой вес зонда означает минимальные возможности для научного оборудования, а лазерный луч может эффективно работать только на короткой дистанции. В свою очередь, инженеры из Tau Zero Foundation предлагают альтернативный подход. В недавно опубликованной статье Джеффри Грисона и Геррита Брухауга рассматривается возможность использования релятивистского электронного пучка для ускорения космического корабля. Этот метод предполагает постоянное питание зонда энергией на протяжении длительного времени, что позволит разогнать более массивные аппараты весом до 1000 килограмм до скорости 10% от скорости света. Для сравнения, это эквивалентно весу легендарных зондов Voyager, запущенных в 1970-х годах, но с использованием современных технологий такие аппараты могли бы нести на борту значительно больше научного оборудования.
Ключевая идея использования релятивистского пучка кроется в работе электронов, движущихся на скоростях, близких к скорости света. Благодаря явлению, известному как релятивистский пинч, электроны при таких скоростях не отталкиваются друг от друга, что делает пучок стабильным и эффективным на больших расстояниях. Согласно расчётам, такой пучок мог бы обеспечить мощность до 1000 астрономических единиц (а.е.) – расстояния, в тысячу раз превышающего дистанцию от Земли до Солнца. Это позволило бы разогнать зонд до скорости 10% от скорости света и достичь Альфа Центавра за 40–50 лет. Несмотря на заманчивые перспективы, реализация этой концепции сопряжена с серьёзными трудностями. Например, для передачи энергии на большие расстояния требуется источник колоссальной мощности. Например, для зонда на расстоянии 100 а.е. потребовался бы пучок с энергией около 19 гигаэлектронвольт, ну а это уровень, сравнимый с возможностями Большого адронного коллайдера.
Кроме того, для приёма энергии предлагается использовать инструмент под названием солнечный статит, но такое устройство существует лишь в теории. Оно должно находиться над поверхностью Солнца. За счёт комбинированного воздействия солнечного света и магнитного поля статит будет питать луч и направлять его к зонду. Не стоит сбрасывать со счетов и тот факт, что сам статит должен выдерживать экстремальные температуры на расстоянии, сопоставимом с орбитой зонда Parker Solar Probe, который приближается к Солнцу на рекордные дистанции. Для этого понадобятся материалы, способные выдерживать крайне агрессивные условия. Увы, но ничего подобного пока наука не предлагает. Одной из главных проблем также называется рассеивание пучка. Задача заключается в том, чтобы сохранить его когерентность и энергию на расстояниях, измеряемых сотнями астрономических единиц.
Эксперты отмечают, что в настоящее время эти и многие другие проекты всё ещё находятся на стадии концепций и теоретических расчётов. Несмотря на это, прогресс технологий позволяет надеяться, что межзвёздные миссии станут реальностью уже в этом столетии. Как отмечают авторы проекта, подобные миссии возможно реализовать с минимальными усовершенствованиями существующих технологий. Для разработки и тестирования таких систем потребуется время, но исследователи считают, что доставить зонд к Альфа Центавра в течение жизни одного поколения вполне реально. Скорее всего, если нечто подобное и произойдёт, то мы станем свидетелями появления многочисленных сопутствующих технологий, поскольку нам требуется не только уникальный двигатель, но и материалы, способные выдержать длительные космические полёты, обеспечив полную защиту находящегося на борту человека.
