Przestrzeń

Statek kosmiczny napędzany napędem warp, szybszy niż lekki, może być możliwy

Statek kosmiczny napędzany napędem warp, szybszy niż lekki, może być możliwy


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Otóż ​​to. Zdecydowałeś, że rok 2020 wystarczy. Stworzyłeś statek kosmiczny i zdecydowałeś się opuścić najbliższą nadającą się do zamieszkania planetę. Żaden z tradycyjnych, potencjalnie nadających się do zamieszkania pobliskich sąsiadów, takich jak Mars, Wenus czy Tytan, nie odniesie sukcesu. Zamiast ryzykować przeżycie kolejnych katastrof w 2020 roku, najlepszym rozwiązaniem jest wylecieć do jednego z naszych najbliższych międzygwiezdnych sąsiadów. W 2017 roku astronomowie poinformowali, że nasz najbliższy sąsiad, Proxima Centauri, ma kilka potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanet. Wygląda na to, że to może być Twój następny cel. Jak długo jednak zajmie Ci dotarcie do nowego domu z naszą obecną technologią? Dla porównania weźmy pod uwagę, że rakieta Saturn V, która wyrzuciła sondę kosmiczną Apollo 11 w kosmos, przeleciała nieco ponad 40000 kilometrów na godzinę.

Załóżmy jednak, że twój statek kosmiczny może osiągnąć taką samą prędkość maksymalną jak sonda Parker Solar Probe, tuż pod 700 000 kilometrów na godzina. Jak długo zajmie ci dotarcie do Proxima Centauri, która leży około 4,2 roku świetlnego od Ziemi? Parę miesięcy? Lat? Dekady? Zakładając, że możesz podróżować tak szybko, jak sonda Parker Solar Probe, zajęłoby to około 6600 lat, aby dotrzeć do celu. Żadna ilość rozgrywki nie zapewni ci rozrywki tak długo, biorąc pod uwagę, że znalazłeś sposób na przetrwanie. Powiedzmy, że gdybyś był w stanie podróżować tylko z prędkością statku kosmicznego Apollo 11, zajęłoby cię to 113 000 lat, aby dostać się do Proxima Centauri.

Aby zrozumieć napędy warp, musisz pojąć prędkość światła

Być może mamy rozwiązanie twojej zagadki. Napęd warp. Zanim jeszcze wskoczymy do prędkości warp, musisz w pełni zrozumieć masywny rozmiar naszego wszechświata i koncepcję lat świetlnych.

Ponieważ wszechświat jest niewyobrażalnie duży, badacze mają tendencję do określania odległości między obiektami na podstawie lat świetlnych. Krótko mówiąc, rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego ziemskiego roku. Światło to najszybsza rzecz w naszym wszechświecie, poruszająca się z prędkością około 300 000 mil lub 300 000 km na sekundę. Jeden rok świetlny to około 6 bilionów mil lub 9 bilionów kilometrów. Jeśli chcesz podróżować do czegoś nieco bliższego, takiego jak Słońce, zajmie to 8,3 minuty, aby dotrzeć do celu podróżujący z prędkością światła.

Jeśli jednak chciałbyś udać się do naszej najbliższej dużej galaktyki, Andromedy, zajmie ci to 2,5 miliona lat świetlnych. Nawet gdyby ludzie byli w stanie stworzyć statek, który mógłby podróżować z prędkością światła, nasze potencjalne miejsca docelowe byłyby nadal ograniczone. O wiele łatwiejsze, ale wciąż denerwujące. Jak powiedzieliśmy, wszechświat jest niewyobrażalnie duży. Czy jednak moglibyśmy stworzyć statek, który płynie szybciej niż światło? Chociaż brzmi to jak coś z twojego ulubionego serialu lub filmu science fiction, napęd warp może nie być tak nierealny, jak kiedyś sądzono.

W rzeczywistości może to mieć kluczowe znaczenie dla naszego przetrwania. „Nie sądzę, aby rasa ludzka przetrwała następne tysiąc lat, chyba że rozprzestrzenimy się w kosmos. Jest zbyt wiele wypadków, które mogą przytrafić się życiu na jednej planecie. Ale jestem optymistą. Wyciągniemy rękę do gwiazd - powiedział nieżyjący już Stephen Hawking.

17 FAKTÓW DOTYCZĄCYCH PODRÓŻY MIĘDZYGWIAZDKOWYCH, KTÓRE MAJĄ O PRZESTRZENI

Napęd Warp w science fiction

W legendarnej serii filmów i programów telewizyjnych Star Trek, technologia napędu warp była opisywana jako maszyna zaprojektowana „do manipulowania przestrzenią, łamania praw ruchu. Popełniasz najmniejszy błąd, rozwalisz pole warp, zmiażdżysz ten statek. "

Brzmi fajnie, prawda?

Zasadniczo napęd warp pozwala badaczom kosmosu podróżować szybciej niż prędkość światła. W Star Trek działał on generując „pola warp”, tworząc bańkę podprzestrzenną, która otoczyła statek, zniekształcając lokalne kontinuum czasoprzestrzenne i poruszając statek z prędkościami, które mogą znacznie przekraczać prędkość światła. To fikcyjne urządzenie z 24 wieku umożliwia wszelkie międzygwiezdne eksploracje i handel w Star Trek. A co w rzeczywistości?

Naprzód z prędkością warp: co to jest napęd warp?

Jak wspomniano, w naszym fikcyjnym świecie napęd warp pozwoliłby nam manipulować samą czasoprzestrzenią, bardzo dosłownie wykorzystując lukę w fizyce, aby poruszać się szybciej niż światło. Najbardziej zbliżony do prawdziwego napędu warp jest znany jako Alcubierre Warp Drive, który wciąż jest tylko konstrukcją teoretyczną. Opiera się na wysoce spekulatywnym artykule fizycznym opublikowanym w 1994 roku przez meksykańskiego fizyka Miguela Alcubierre, który zaproponował rzekomo poprawne rozwiązanie interakcji czasoprzestrzeni i energii.

Dlaczego mielibyśmy zrobić coś takiego? Możesz podziękować Einsteinowi. Specjalna teoria względności Alberta Einsteina od ponad wieku napędza nasze rozumienie wszechświata. Naukowcy działają w ramach ograniczeń nałożonych przez relatywistyczny wszechświat. Jedno z tych proponowanych ograniczeń koncentruje się wokół idei, że prędkość światła jest niezniszczalnym, uniwersalnym ograniczeniem prędkości.

Oznacza to, że podróże kosmiczne z prędkością większą od światła są niemożliwe. Odpowiedź Alcubierre'a? Uważa, że ​​rozwiązaniem może być nagięcie czasoprzestrzeni. Jak by to działało?

Jak działałby twój napęd warp?

Wróćmy do naszej kosmicznej wycieczki do przykładu Proxima Centauri. W tym przypadku, zamiast standardowego statku kosmicznego, mamy nowy i ulepszony statek z zainstalowaną technologią napędu warp firmy Alcubierre. Jak by to działało? Mówiąc najprościej, gdy twój statek płynie do Proxima Centauri, spowoduje to kurczenie się przestrzeni przed nim, podczas gdy przestrzeń za nim będzie się rozszerzać. Twój statek poruszałby się w czasoprzestrzeni w bańce lub tak zwanej „bańce warp” płaskiej przestrzeni.

Rozwiązanie równań pola Einsteina, które umożliwiłoby taką podróż z prędkością warp, nazywa się „metryką Alcubierre'a”. Wyobraź sobie, że ty i twój współlokator podnieśliście prześcieradło z łóżka i wyprostowaliście je, trzymając każdy róg tak, aby był zawieszony nad łóżkiem, całkowicie płaski i stabilny. Gdybyś miał upuścić okrągłą kryształową kulę i pozwolić jej usiąść na tym prześcieradle, utworzyłoby to wgniecenie, „zaginając” tkaninę. To będzie twój statek kosmiczny w swojej bańce osnowy, a arkusz jest czasoprzestrzenią. Nasz statek kosmiczny nie tylko robi wgniecenie w przestrzeni; przyciąga do siebie część czasoprzestrzeni (rozszerza się) i wypycha za nią czasoprzestrzeń (kurczy się).

Jak opisał Matt Williams z Universe Today: „Ponieważ statek nie porusza się w tej bańce, ale jest przenoszony wraz z ruchem samego regionu, konwencjonalne efekty relatywistyczne, takie jak dylatacja czasu, nie miałyby zastosowania. Stąd zasady czasoprzestrzeni a prawa względności nie zostałyby naruszone w konwencjonalnym sensie ”.

Nasz statek nie łamie równań Einsteina dzięki „metryce Alcubierre'a”. Zjawisko to nadałoby naszemu wyjątkowemu statkowi kosmicznemu specjalne właściwości. Moglibyśmy dotrzeć do celu szybciej w naszej bańce niż promień światła podróżujący poza naszą bańką osnowową. Co ciekawe, struktura czasoprzestrzeni nie jest ograniczona prędkością światła, jak zaproponował Einstein.

Występują problemy z napędem Warp

Jaki typ statku kosmicznego musielibyśmy stworzyć, aby to zrobić? Musielibyśmy stworzyć statek kosmiczny w kształcie piłki nożnej z masywnym pierścieniem otaczającym go, aby nasza szybsza niż światło podróż była możliwa. Pomyśl o ogromnym statku przedstawionym w Interstellar, a nawet w 2001: Space Odyssey. Pierścień okrążający statek byłby wykonany z „egzotycznej materii”, która spowodowałaby odkształcenie czasoprzestrzeni wokół niego, tworząc scenariusz opisany powyżej. Wracając do naszego wyjaśnienia bańki osnowy, bylibyśmy w stanie podróżować z dziesięciokrotną prędkością światła.

Dlaczego więc tego nie finansujemy? Aby zbudować statek kosmiczny wystarczająco mocny, aby się wypaczać, czasoprzestrzeń musiałaby być ogromna. Minimalna wymagana ilość energii byłaby mniej więcej równa energii masowej planety Jowisz.

Jednak ostatnio naukowcy zmienili melodię. Czy to możliwe?

Harold „Sonny” White z Johnson Space Center NASA mówi: „Jest nadzieja”. Na 100-letnim sympozjum statku kosmicznego, spotkaniu w celu omówienia międzygwiezdnych lotów kosmicznych, mówił o możliwości stworzenia napędu warp Alcubierre. Początkowo sądzono, że pierścień na naszym statku musi być idealnym okręgiem, co dodatkowo komplikuje jego konstrukcję. Jednak nowe obliczenia White'a proponują, aby pierścień otaczający nasz statek miał bardziej kształt pierścienia.

Mogłoby to zasilić statek kosmiczny energią masową sondy Voyager 1. Jeszcze niedawno raport opublikowany przez NASA sugerował, że agencja kosmiczna przynajmniej poważnie przyjrzała się technologii napędu warp, istnieje wiele kroków niezbędnych do osiągnięcia podróży międzygwiezdnych i może minąć niezliczone lata, zanim staniemy się gatunkiem międzyplanetarnym. Co więcej, musimy wykonać wiele innych kroków, aby się tam dostać. Po prostu stworzenie samowystarczalnej cywilizacji na Marsie będzie monumentalnym zadaniem.

Jak powiedział kiedyś Elon Musk: „Musi istnieć przecięcie grupy ludzi, którzy chcą wyjechać, i grupy ludzi, których stać na wyjazd ... i to przecięcie zestawów musi wystarczyć, aby ustanowić samo- podtrzymywanie cywilizacji. "

Jednak technologia napędu warp może być ważnym pierwszym krokiem. Do tego czasu możemy pokładać nadzieje w rozwoju napędu jonowego.

Czy myślisz, że w najbliższej przyszłości będziemy mieć technologię napędu warp? Gdzie byś podróżował?


Obejrzyj wideo: Prędkość Nadświetlna - Napęd Alcubierrea (Może 2022).