Двигатель для межзвёздных перелётов

[gans2]

как их ухитрились обнаружить...

Рекордный
V774104
В момент открытия (2015) он находился на расстоянии около 103 а. е. от Солнца
Из-за небольшого времени наблюдения орбита пока не определена.

[alex_semenov]

Не хило.

Это Вы еще их афелий не смотрели. Есть тела с перигелием поменьше, но с афелием в 2 kAU,  и даже 8 kAU. Готовые фундаменты под "гравископы".

"Девочки не ссорьте!" (с)

И так. Окончательно по проекту шарика Тинсли.
Я еще раз посмотрел на это:



В принципе 25 красных квадратиков (если кто забыл, это примерно возможная площадь 8 миллионнотонного шара) покрывает синий (площадь поверхности 300 миллионнотонного шара).
Поэтому идея запускать сразу много ковчегов с Луны или с Земли (не важно, одни могут с Земли другие с Луны) - признается мною годной. Хотя по-началу мне она не нравилась, но вы меня уговорили (зачем и стоило все это тут обсуждать).
Так даже лучше.
Все они стаей летят к цели. Не один остров Пасхи с 2,5 миллионным населением а 25 островов с 100 тысячным независимым населением каждый. Каждая колония может строить себе хабитат какой хочет. Цилиндр, шар, бублик... Строить и перестраивать. Могут летать друг к другу в гости. Могут объединяться (сближаться разбирать индивидуальные ковчеги и собирать один общий). Могут разъединяться (разделяться на отдельные "национальные" квартины). Я допускаю что даже могут воевать  (хотя ресурсно это самоубийство). Остров на остров. Вести сложную политику. Коалиции... В общем эти 25 островков могут вести сложную межзвездую жизнь.
Мне идея нравится!
Так намного лучше чем один большой шар! Я же терпеть не могу глобализЬма (для меня это синоним ГиперТоталитаризЬма)!
Интересно, а кто-нибудь пытался такое описать в фантастике?
В итоге мы по-сути пришли к идее Эрика  Джонса и Бена  Финнейа.
http://go2starss.narod.ru/pub/E007_FSN.html
Вернулись к их идеи "скитальцев". Но у нас это заметно быстрей летит. На порядок быстрей. Там скитальцы движутся со скоростью межзвездных комет. То есть где-то 30 км/с, а мы на 300 км/с.

В итоге у нас заполнена вся логарифмическая шкала.

30 км/с (десятитысячная света) - это сверхмедленные перелеты на кометах, на необработанных глыбаг. Источник движения тут - гравманевр. Двигатели только корректировка.
300 км/с - наш вариант. Тут уже чистая конструкция хабитата но это все же корабль-мир. Двигатели есть но используется маневр Оберта.
3 000 км/с - ну это уже достаточно быстрый корабль-колония (та же полусфера Дайсона например) с достаточно большими затратами энергии. Это уже "мне в Париж по делу срочно!"
30 000 км/с - сами понимаете, это уже очень быстро. "Это уже фантастика, сынок!" (с) Тут ухищрения нужны. Если это не зонд (то есть что-то совсем легкое, беспилотное запущенное с внешним источником энергии).
300 000 - свет. Все. Предел. Субстветовой релятивистский...  Это не в этой жизни,сынок! В смысле, для запуска такой экспедиции (в соседнюю галактику?) нужна черная дыра или скопление звезд. В общем нужно быть галактической цивилизацией...

[Проходящий Кот]

У лазерно-парусной системы есть ещё один недостаток ---- точность.
Если недостаточен сигнал--- слишком слабый разгон.
Если слишком большой --- парус сгорит.
И разница между ними крайне мала.

[alex_semenov]

У лазерно-парусной системы есть ещё один недостаток ---- точность.
Если недостаточен сигнал--- слишком слабый разгон.
Если слишком большой --- парус сгорит.
И разница между ними крайне мала.

Ну не знаю...
Надо считать.
Одно я скажу. Народ все чаще и чаще обращается к лазерным парусам. И я прям вижу что это круги по воде от камня вброшенного  Хокингом и Мильнером в 2017-м.
Я сказал. Даже если это рабочая идея (а она достаточно реалистична) - это НИШЕВОЕ решение.
Даже в самом тяжелом варианте (очень дорогом) это не более 100 000 тонн. И это скорость не ниже 0.2с.
Даже если это решение, это очень узкое решение для особого случая, а учитывая что скорость не может быть маленькой это крайне дорогое (не для злыдней) решение.
И значит даже имея этого "журавля" в руках, надо поискать и "синицу" ... в небе?

Хорошим решением (лучшим) есть "луч материи" Выше я писал. Но вообще говоря это решение (как всякая пушка) плохо (очень дорого) масштабируется вверх.
То есть. Если вы освоили эту технологию, она скорей исследовательская.  Инструментом экспансии пушки станут только если будут открыты чудеса типа сильного ИИ и компактных фон-Нейманов. Если нет - нам нужны тяжелые корабли колонизаторы (как бы мы не исследовали те миры, рано или поздно мы захотим их присвоить).
А это значит что надо исследовать и системы с бортовым источником энергии.
Я не ставлю на ЭКЗОТИЧЕСКИЕ источники энергии.
Совсем.
Типа антиматерия, анамезон... У нас есть только термояд.
Возможно два варианта термояда. Управляемый (у нас пока нет) и неуправляемый (есть. Взрыволеты).
Неуправляемый гарантированно дает 1000-летний перелет (консервативный вариант Дайсона. Это осуществимо точно. Но массивно и дорого). И есть много шансов что сработает продвинутый вариант. 10 000 км/с (0.033с) и 100 000 тонн сухой массы.
Если есть это, я предложил бы ряд "прокачек" для этого.
 1. Попробовать таки многоступенчатость плюс магнитный парашют. Тогда можно получить 0.05с или даже 0.07с. Это уже ВПОЛНЕ СЕБЕ решение. 10 св лет за 200 лет.
 2. Если мы освоим адиабатическое сжатие межзвездной плазмы, то таранный конвертер поставленный на разгонную ступень  продвинутого "Ориона" можно раскачегарить до 0.3с. Да. При стартовой массе в 500 000 тон на эту скорость выйдет лишь 1000 тонн, но если это зонд и "по делу срочно" (нашли живую планету, скажем на 25 св.лет и очень хочется посмотреть!) то решение более чем приемлемое.
Это реализм и оптимистичный реализм.

Что с оптимизмом? Это если мы научились сжигать дейтерий и гелий-3 во ВНЕШНИХ магнитных ловушках (все предпосылки пока есть). Тогда В КУПЕ с адиабатическим коллектором межзвездного водорода мы могли бы построить корабль-мечту. Повелитель галактики. 0.3с или даже 0.5с  ему доступна. Топливом он заправится в любой системе (так как если не гелий-3 то дейтерий будет точно!). Масса опять таки, какая хочешь. От 10 000 тонн (что сомнительно но...) до 1 000 000 тонн (а надо ли?). Топливо (в 15-20 раз больше) - как грязи во всей вселенной.
Опять же. Это если между звездами летают люди. При том не просто люди а суперлюди (умеющие впадать в анабиоз например). Это оптимизм. Это требует суммы технологий.
Но я вообще говоря подобную версию мира будущего рассматриваю уже как космооперную. То есть слишком близкую к нашей фантастике. И потому маловероятну.
Но хай будет!

Что осталось?
Пессимизм (как у Штерна).
То есть даже продвинутый взрыволет Дайсона - мираж... Не говоря о управляемом термояде (при этом активные пушки никто не отменяет! Но для колонизации они слабы)
Как получить хотя бы 3000 км/с? Тут либо старые добрые ионники (Шетрн толкает0 либо достаточно примитивный взрыволет (я говорил выше как нижний предел, тут это верхний предел).
Но есть возможность оседлать совсем малые скорости (если у нас будет прогресс в социальном инжиниринге, а тут конь не валялся, Ленин только потоптался, тут он будет обязательно). 30-300 км/с Но с ними все у нас впоряде. Если у человечества не останется выбора, мы будем летать так как описано выше. Тише едешь, дальше будешь. Да, нужны сверхстабильные (тоталитарные?) сообщества. Социальная инженерия НЕМЫСЛИМАЯ в современному глобальному АБСОЛЮТНО ОМЕРЗИТЕЛЬНОМУ либерасскому миру. Я бы сравнил его с людоедским. Без шуток.
Гуманизм - тупиковая скороспелая религия (хотя без нее мы бы не ушли из патриархальной цивилизации. И на самом деле мы многое из него должны взять отделив зерна от плевел). Настоящая онтология людей техносферы - в зародыше. Ибо техносфера еще не родилась толком.
То что ВРЕМЕННО мир такой как мы его знаем - это приходящее.
Единственное будущее которому нет места в веере возможных будущих, будущее которое я не допускаю в своё воображение  -продленное настоящее.
Настоящее, застывшее на всегда.
Это совсем немыслимо! Мы живём на острие лезвия бритвы!
Кстати, поэтому почти вся фатнастика (за крайне редким исключением) - абсолютный мусор. Впрочем, всегда так было. "Это эволюция, сынок!" (с)


********



Я забыл вот что. Из надуманного за последние дни.
По поводу шара Тинсли. Там были умилительные посадочные ножки.
Тинсли собирался с них не только стартовать (правда у него там был еще и резиновый батут, привет Батутычу!!!) но и садится по итогу экспедиции куда-то там....
Это конечно умилительный бред...
Но как реально закончить экспедицию ковчега?
Я вот что решил. Надо воспользоваться методом описанным у Хайнлайна в "Пасынки вселенной/Сироты неба"
Колонию-мир не надо останавливать.
Ее тупо можно сжечь в звезде-цели. Но пассажиры, предварительно пересаживаются в тысяч или сотни  кораблей помельче - десантные боты. Забирают с собой все самое необходимое и...  Все что этим кораблям надо - сделать обратный маневр Оберта. И чем меньше корабль, тем проще ему это сделать.
В чем особенность обратного маневра против прямого?
Время на маневр - меньше. Тормозящий у звезды корабль движетесь быстро, плюс он еще и падаете на звезду ускоряясь до второй космической возле нее.... Вам  в нижней точке нужны очень большие ускорение торможения. До 5-6g. Может даже больше (возможно квадратично больше чем при старте). Большая конструкция такое не выдержит. Поэтому если вам жалко колонию - вам придется ее разбирать назад в "пулю". Но опять таки 8 000 000 тонн вам нельзя. При разгоне (2.5g) это предел. А ускорение торможения ее раздавит.  Значит все равно надо какую-то массу терять. Так что множество кораблей-беглецов разумное решение... А остаток - сжечь!
Сюда же.
Я тут подумал что как раз двигатели, которые колонию разгонят при старте - их должно быть много (сотни) могут быть двигателями индивидуальных десантных ботов. Хотя и не обязательно.

Вообще мыслим и такой вариант. Ковчег проходит МИМО звезды. Часть колонистов  высаживаются в систему, а часть летят дальше. Они просто используют маневр у звезды (и возможно гравманевр для небольшого ускорения) чтобы направится к другой звезде цели. Кстати. Развивая эту богатую мысль. Можно проложить маршрут между звездами и по кругу. Что бы через сотню тысяч лет вернуться к Земле (Можно даже это дело замкнуть и ковчег летает вечно принимая и отправляя корабли с пассажирами).
Учитывая что у нас летит ни один корабль-ковчег а целое сообщество, орда, то мыслимо что какие-то колонии принимают одно решение,  высаживаться, другие - решают лететь дальше. В общем свобода маневра!
Круто?
Как по мне - очень неплохо! И вполне себе реалистично. Я во всяком случае явных неувязок с физической реальностью не вижу...

[Павел Васильев]

Вообще мыслим и такой вариант. Ковчег проходит МИМО звезды. Часть колонистов  высаживаются в систему, а часть летят дальше. Они просто используют маневр у звезды (и возможно гравманевр для небольшого ускорения) чтобы направится к другой звезде цели. Кстати. Развивая эту богатую мысль. Можно проложить маршрут между звездами и по кругу. Что бы через сотню тысяч лет вернуться к Земле (Можно даже это дело замкнуть и ковчег летает вечно принимая и отправляя корабли с пассажирами).
Учитывая что у нас летит ни один корабль-ковчег а целое сообщество, орда, то мыслимо что какие-то колонии принимают одно решение,  высаживаться, другие - решают лететь дальше. В общем свобода маневра!
Круто? Как по мне - очень неплохо! И вполне себе реалистично. Я во всяком случае явных неувязок с физической реальностью не вижу...

Не реалистично по причине безумной длительности перелётов между пунктами А и Б. Что-нибудь да случится либо в пути с астролётчиками, либо с пунктами. 

Развивать и разрабатывать надо только один вариант -
1) заброс к ближайшей экзопланете (можно на спутник без атмосферы) роя минироботов, лучше микро и нано, на самой максимальной скорости, и на месте они собираются в цепь и тормозятся на орбите силами тяготения (чёрт с ними, если часть  погибнет)   
2) самосборка, саморепликация и построение на основе СИИ антенны приёма э.м. сигналов с Земли.
3) передача по радиоволнам или световому лучу (как в Тау Кита Высоцкого) всей информации для воссоздания в материальном виде, на углеродной или кремниевой основе, структуры на которую проходит загрузка сознания постгуманоида.
Всё, человеческий разум там, на той стороне и может дальше развиваться как личность, архетип личности или вообще обобщенная и объединённое сознание всего человечества.     

[Mercury127]

Простите, о каком "торможении силами тяготения" идёт речь?

[SpaceEngineer]

Но если вам хочется цилиндр или тор - ради бога. Более того, если будут аргументы в пользу цилиндра - я сам с ним соглашусь.

В шаре или торе нормально жить будут только те, кто живёт на экваторе. Чем ближе к полюсам, тем на более крутом "склоне" придётся жить. Не очень-то удобно. К чему такие сложности?
Хочется склоны с разной гравитацией, чтобы на скейтборде кататься - можно сделать цилиндр со сферическими "крышками". Капсулу. Это как сфера, только с раздвинутым экватором.

[crazy_terraformer]

В шаре или торе нормально жить будут только те, кто живёт на экваторе. Чем ближе к полюсам, тем на более крутом "склоне" придётся жить. Не очень-то удобно. К чему такие сложности?

Неудобно, но можно жить на террасах, а стенки использовать под шпалерные растительные культуры. Внутри террас системы переработки бытовых отходов и канализационных стоков....Старея люди будут перебираться в более комфортную "гравитационную" зону.

[alex_semenov]

В шаре или торе нормально жить будут только те, кто живёт на экваторе. Чем ближе к полюсам, тем на более крутом "склоне" придётся жить. Не очень-то удобно. К чему такие сложности?

Неудобно, но можно жить на террасах, а стенки использовать под шпалерные растительные культуры. Внутри террас системы переработки бытовых отходов и канализационных стоков....Старея люди будут перебираться в более комфортную "гравитационную" зону.

Про наклон - да. Кстати художник Тинсли это как бы замылил.
Но в приципе я не вижу в этом некой проблемы.
Реальный шар (если он будет и будет шаром) будет куда меньше (2.5 км всего в диаметре) чем шар Тинсли и застраивать его будет городско-парково(и подземной) инфраструктуродй достаточно замысловато (я думаю).
Плюс ее наверняка много раз перестроят!
Ну вот пример шара, застроенного для земной гравитации....



Как пример "заполнения". Вращающийся шар в невесомости, разумеется будет заполняться несколько иначе.
Но сути это не меняет.
Я не наставиваю что шар - лучшая из форм. Выше сказал, мыслимы разные форму. Я вообще не уверен что есть лучшая форма. У каждой будут плюсы и минусы и в зависимости от баланса требований можно помыслить достаточно разные решения.
Разная гравитация на шаре, как по мне не минус а плюс (в этом как раз плюс шара перед цилиндром).
Почему я считаю мир с разной гравитацией - благом. ПРОСТРАНСТВО свободы для личности это не только физическое пространство.
Это пространство коммуникаций, это потенции для реализации себя. Это РАЗНООБРАЗИЕ впечатлений и т.д.
Это сложное "пространство".
И в физическом пространстве оно может упаковываться очень компактно.
Мы с вам живем по-сути на бесконечной плоскости (избыточно большой, большинство из нас не бывают и в миллионной если не миллиардной части пространства доступного нам для посещения) при постоянной гравитации. Климате... Среде. Нам явно много этой планеты!
И это - плюс.
В общем это части НЕСУЩЕСТВУЮЩЕЙ пока науки - как строить компактные техносферные общества-колонии в космосе.
Науке о социальном счастье - в первую очередь.
Без такой, подобную колонию запускать нет смысла. Я исхожу из того что современное общество, его устройство, социальные технологии едва едва вышли из каменного века. Науки тут по-сути и нет до сих пор. 
И тут нас ждут удивительные открытия.
Правда перед этим будет чудовищное падение. Катастрофа, которую мы себе уже устроили (поверив в вульгарный гуманизм).
По-сути уже вляпались. Ибо дорвались, придурки до "свобод" не понимая что умеренность - основа добродетели...

Развивать и разрабатывать надо только один вариант -

Неправильная фраза.
Я выше сказал что будущее может быть РАЗНЫМ.
А значит и варианты правильных технологий "на будущее" будут разными.
Данное решение, развитие концепции Тинсли 1952-1953-го года - это вариант на очень пессиместичное будущее.
В котором нет настоящего, то есть сильного ИИ (есть только мягкий, например).
Нет достижений в генной инженерии и медицине таких, которые бы позволили вывести людей способных к стазису (впадению в длительные спячки). То что технологию стазиса-спячки, остановки и пуска жизни сделают для обычных людей  я почти не верю (хотя кое-что можно сделать наверное уже сейчас, но вряд ли это даст серьезный результат. Для полетов в солнечной это может быть и сгодится но сотни лет к звездам - уже нет).
При этом, в такой версии будущего выяснится, что машинные саморепликаторы почему-то без людей не способны развиться в дальнем космосе. То есть и тут - засада. Да и в случае  с людьми нужна некая минимальная масса "зародыша" техносферы, скажем те же 100 000 человек (и это оптимистично! Сейчас нужен миллиард. Но это явный перебор. Миллион - НОРМА я думаю будет уже к концу века)
Еще.
В этом мире так и не освоили экономически выгодный управляемый термояд. Зажечь зажгли, но смысла нет. Овчинка слишком дорогая.
Ну и даже внешнее удержание (на которое я расчитывал выше) тоже не получиается (все те же неустойчивости, да мало ли что?).
Предстваили?
То есть предельно приземленное будущее.
Зато в таком мире будут продвинуты социальные технологии (ну не может быть засада во всех мыслимых сейчас направлениях!)
И главное.
Это технология не через 100 лет или даже 300 лет.
Это мир давно вышедший на плато НТР.
Я не допускаю мысли что кривая развития человечества может быть иной чем логистическая. Это для меня - бесспорный факт. "Символ веры". Вопрос лишь в том какой еще набор чудес мы будем иметь на этом плато? Он открыт.
Допустим он будет скуден, таким как я описал выше.
Прошло с нашего времени 1000 лет 3000 лет... Мир стабилен. Более-менее заселен Марс, Титан... Пояс астероидов... Куда дальше?
10 000 лет...
Технологий нет. Все формулы выведены. Построены гипертелескопы, мы видим галактику считай насквозь. Ну построил пушки (луч материи) и запустили зонды-разведчики к ближайшим, а потом и самым интересным из дальних звезд. Получили информацию. Видит око да зуб неймет...
И что делать? Слать команду в 10 человек на мощном луче? 100?
Глупость.
Остается опираться на такие вот решения. Тише едешь, дальше будешь. Тем более что такие сообщества давно уже живут в солнечной системе. Живут и процветают.
Хотя я допускаю даже более скудный сценарий. Хотя он более фантастичен. Люди даже не сильно и выбрались из колыбели. Но на самой Земле люди научились жить замкнутыми техно-полисами в гармонии с биосферой. И даже поставлены уже эксперементы по полоностью оторванным от мира (скажем в Антарктиде) сообществам.
И вот приближается через 14 000 (или сколько там?) лет к нам некая звезда на 3 св. года...
И мы видим там годную для тераформинга планету.
Не уж то не полетим?
Проигнорируем?


Ps
Cудя по этому графику...



Первая экспедиция - через 10 000 лет к Росс 248.
К любимой всеми Альфе Центавра можно еще потянуть (она долго еще будет приближаться).
Но мысль проста. Надо лететь когда звезда приблизиласть по-максимуму.

[Иван Моисеев]

Реальный шар (если он будет и будет шаром) будет куда меньше (2.5 км всего в диаметре) чем шар Тинсли и застраивать его будет городско-парково(и подземной) инфраструктуродй достаточно замысловато (я думаю).

Я считал, давно, когда еще сопромат не забыл. Оптимальный вариант по критерию объем/масса и с учетом требования по Кориолису - гантеля. Цилиндр с двумя шарами, по километру в радиусе. O----O.

[alex_semenov]

Реальный шар (если он будет и будет шаром) будет куда меньше (2.5 км всего в диаметре) чем шар Тинсли и застраивать его будет городско-парково(и подземной) инфраструктуродй достаточно замысловато (я думаю).

Я считал, давно, когда еще сопромат не забыл. Оптимальный вариант по критерию объем/масса и с учетом требования по Кориолису - гантеля. Цилиндр с двумя шарами, по километру в радиусе. O----O.

Да. Вариант. Все к нему приходят как к очевидному оптимуму.
Я тут, когда считал 1000-летний ионный звездолет тоже по-сути на гантель ставил. Но колония - только на одном конце. "Бочка" На другом конце реакторы и радиаторы. Вот, нашел свои потуги (даже расчеты попали "в кадр")...



При этом массу я оптимизировал под количество урана, которое можно себе позволить из "отвалов"... Речь шла об сотнях тысяч тонн 238-ого. Идея была лететь именно на нем (используя электро-ядерные технологии в духе Острецова). Но гигантский радиатор, который бы светил красным 1000 лет...
Да, его бы ремонтировали (как все элементы системы, чем хорош ионник - его можно распараллеливать) но все равно... Крутил разные варианты радиаторов (следы - на первой картинке) Я остался недоволен результатом. В общем концепция тогда у меня повисла...
По сравнению с шаром Тинсли, даже моей модификации это легкая как пушинка система.
И быстрая... всего 1000 лет полета!

Я помню что тогда мы пришли к выводу что растительная пища - самый большая роскошь в такой колонии. Учитывая низкий КПД растений...
При этом такая "маленькая" колония больше похожа на дом-город чем на корабль-мир...


Неселение этой моей небольшой колонии предполагалось что-то около 10 000 человек. Это как у Дайсона. "Принстон" на 20 000 человек
При этом объем и массу на пассажира я тут считал из расчета чего-то подобного на современном круизном лайнере.

[Rattus]

Я помню что тогда мы пришли к выводу что растительная пища - самый большая роскошь в такой колонии.

А что не "роскошь"? Пластиковая каша?

[alex_semenov]

А что не "роскошь"? Пластиковая каша?

Тараканы.
Чистый протеин!

Водоросли и грибы.
Для разнобразия.

[Иван Моисеев]

Водоросли и грибы.
Для разнобразия.

В последнем китайском эксперименте по замкнутой СЖО испытатели ели мучных червей.
"Мучные черви – это личиночная форма хрущака мучного, жука, принадлежащего к роду Tenebrio и семейству Чернотелки."

[crazy_terraformer]

Кто сдаёт продукт вторичный, тот питается отлично! (с)
Жуки-навозники и прочие детритофаги, поедающие человеческие(и котиков) фекалии, после периода вынужденной голодовки промываются озонированной водой и перемалываются в питательную пасту для завтраков для откорма тараканов....

[Иван Моисеев]

Кто сдаёт продукт первичный, тот питается отлично! (с)

Не первичный, а вторичный. Классику надо изучать лучше.

[crazy_terraformer]

Ага. Опечатка. Думал о перваче, коим поил Чонкина создатель Пукса, он же селекционер Гладышев.
Да кстати, м/звёздным поедателям грибов и тараканов нужна така генная модификация — замена сломанного гена хитиназы на работающий, дабы оне могли переваривать хитин, и вдобавок проще бороться с грибковыми инфекциями, если пронесут их на борт.

[alex_semenov]

Перевод пионерской статьи:



ВОЗМОЖНОЕ СТРОЕНИЕ ТЫСЯЧЕЛЕТНЕГО КОСМИЧЕСКОГО КОВЧЕГА

АПРЕЛЬ, 1953
МЕЖЗВЕЗДНЙ  ПОЛЕТ

ЛЕСЛИ Р. ШЕПЕРД 
(иллюстрировано Фрэнком Р. Полом)


Даже тогда, когда человек исследует всю Солнечную систему, он останется не удовлетворенным, пока не дотянется звезд. Но время и расстояние вступают в сговор, чтобы помешать всяком, ,кроме Мафусаилу. Научная фантастика исследовала различные способы преодоления пропасти между звездами. Здесь Лесли К. Шеперд, доктор естественной философии, научный советник Британского межпланетного общества, рассматривает две из наиболее драматичных возможностей: во-первых, отправить колонистов в 1000-летнее путешествие - путешествие, конец которого увидят только еще не рожденные поколения; второй. использование эффекта замедления времени, при котором на скоростях, близких к скорости света, время для космического путешественника будет течь медленнее, чем для людей на Земле. Доктор Шеферд подкрепляет свои аргументы твердой наукой и принятой теорией. Это переработанная и измененная версия статьи, опубликованной в Журнале Британского межпланетного общества.


Лесли Р. Шепард, доктор философии.
Доктор Шепард - технический директор Британского межпланетного общества
и выдающийся британский специалист в области космических путешествий.

Введение

Когда-нибудь в ближайшем будущем, возможно, еще до конца этого столетия, человек сделает первый шаг во вне. По всей вероятности, он сделает это, не беспокоясь о той цепочке событий, которая этим будут приведена в действие. Значение этого шага, возможно, не ускользнет от него полностью, но вряд ли на этот шаг повлияют соображения о крайней важности межпланетных путешествий для человечества в будущем. Научное любопытство и любовь к приключениям сами по себе будут достаточным  мотивом  для первых исследовательских миссий.
Тем не менее, должно существовать много ярых сторонников космических полетов, для которых эти два мотива являются лишь малой долей от более общей цели. Должно быть много тех, кто не может получить полное духовное удовлетворение от бытия человечества, проводящего все свое существование на одной бесконечно малой планете, без контакта с другими видами разума, которые могут населять бесчисленные другие миры во вселенной. Другие, кто придерживается более приземленных взглядов, могут увидеть в ограничении человека одной планетой фактор, снижающий  вероятность его выживания. Человечество, рассредоточенное по множеству миров, будет выглядеть более неуязвимым, чем человечество, сосредоточенное на одной единственной планете.
Мы собираемся исследовать возможности межзвездного полета, главным образом, с последней точки зрения, а именно, возможности человеческого рода основывать колонии в других звездных системах, всегда предполагая, что в таких системах есть подходящие для человечества миры. Здесь нас будет беспокоит проблема доставки небольших колоний через почти бесконечную межзвездную бездну, безопасно, но, в конечном счете, без всякого снабжения, не важно как и когда. Это не обязательно вопрос перемещения конкретного индивидуума из одной звездной системы в другую, а скорее вопрос транспортировки адекватного людского сообщества к другой звездной системе. Важно подчеркнуть этот момент, потому что это сильно влияет на нашу интерпретацию того, что возможно, а что невозможно. Если мы интерпретируем проблему межзвездного полета как проблему транспортировки человека из одной системы в другую в течение его жизни, то это гораздо более сложная проблема.
Проблема межзвездного полета - это проблема пересечения огромных расстояний и бесконечного по времени перелета, которая может потребовать совершенно новой философии исследования. Если мы примем более общую интерпретацию межзвездных путешествий, то исследователь или колонист, отправляющийся в какую-то далекую систему, может сделать это, зная не только то, что он никогда больше не увидит свою родную планету, но и что он даже не увидит планету его предназначение - эта привилегия будет предоставлена только его потомкам. Таким образом, философия исследователя может быть средне философией воина или боевого пилота, отправляющегося в самоубийственную атаку, зная, что для него не может быть никакой личной выгоды, но его смерть будет иметь знание для тех некоторых, кто  останутся в живых, и они извлекут выгоду из этих его действий. В самом деле, межзвездная колонизация может потребовать жертвы от  целых поколений людей, которые проведут в космосе, в ограниченном пространстве всю свою жизнь, в специально созданном замкнутом мире, возможно, они должны будут существовать в течение нескольких поколений в тени «легенды о полной изоляции», и такое общество, живущее между двумя звездными системами, возможно окажется очень хрупкой и  неустойчивой социальной структурой.
Таким образом, способ организации межзвездных исследований и колонизации могут сильно отличаться от организации исследования и колонизации нашего собственного мира или даже нашей собственной звездной системы. Для этого даже может потребоваться революция не только в нашем образе жизни,  не только в социальном, но биологическом смысле, если мы когда-нибудь все же станем галактическим народом.

Расстояние, время и энергия

Мы уже указывали, что доминирующим фактором межзвездного перелета является расстояние, огромное невообразимое расстояние. Когда мы обсуждаем цели космических путешествия, полетов к Луне и нашим планетам-соседям по звездной системе, мы говорим о скоростях порядка 6 миль в секунду (10 км/с). Такие скорости незначительны масштабах межзвездных расстояний. Представьте транспортное средство, покидающее нашу систему и направляющееся к двойной системе Альфа-Центавра (на расстоянии 4,3 световых года*, это наш вторая по близости система-соседка). Если бы оно летело с такой низкой скоростью, как 6 миль в секунду, то достигло бы  цели примерно за 130 000 лет. Заявление, что аппараты, способные совершать межпланетные полеты, могут улететь  и к другим звездам, хотя и является  верным, но это чисто академическое заявлением. Теоретически - могут.

* «Световой год» - это расстояние, которое свет проходит со скоростью 186 000 мил в секунду (300 000 км/с) за один год.

Поэтому, по всей видимости, разумно будет сказать, что межзвездное путешествие может считаться осуществимым, когда время перелёта составит от 100 до 1 000 лет, но  вряд ли раньше. Для сокращения времени перелета к Альфе-Центавру или другой из соседних звезд это предполагает среднюю скорость до 6000 миль в секунду (10 000 км/с). И давайте посмотрим, что означают такие скорости с точки зрения известных нам источников энергии.
Ракета движется вперед за счет отбрасывания  из своей задней части потока вещества, движущегося с большой скоростью. Скорость, достигаемая ракетой, пропорциональна скорости этого потока или струи (так называемая скорость истечения), а также зависит от суммарного количества таким образом отброшенного вещества. Высокая скорость истечения окупается значительным бонусом к весовым характеристикам ракеты. В современной химической ракете скорость истечения определяется извлекаемой из топлива химической энергией и эффективностью организации в двигателе  преобразования этой химической энергии в кинетическую энергию газа (слово «кинетическая» здесь означает «направленное движении»), выбрасываемого из сопла. Самая оптимистическая оценка скорости истечения, достигаемая с помощью известных химических ракетных топлив, составляет около 2,5 миль в секунду ( 4 км/с).
Большинство ядерных реакций в миллионы раз энергетически мощней, чем самые мощные химические реакции. Если бы ядерное топливо использовалось аналогично химическому ракетному топливу, т. е., если бы энергия ядерной реакции полностью перетекала в кинетическую энергию продуктов этой реакции, то достигаемые скорости истечения были бы в тысячу или более раз выше, чем те, которые достигаются для реактивных газов при сгорании  химического горючего.
Можно показать, что до тех пор, пока масса ядерного топлива, запасенного на борту ракеты меньше, чем четырехкратная масса пустого ракеты, было бы оптимально разбавить это топливо инертной ракетной массой до такой степени, чтобы отношение суммарной ракетной массы к масса пустой ракеты было равно 5. Эта процедура приводит к максимизации совершенства мощности ракеты при минимизации расхода топлива.
Предположим, что необходимо совершить односторонний перелет к Альфе-Центавре - ближайшей неподвижной звезде на расстоянии около четырех световых лет - за 250 лет  с использованием делящегося материала в качестве ядерного топлива. Чтобы сделать это наиболее эффективным способом, нам потребуется масса ядерного топлива, в 2,4 раза превышающая массу пустой ракеты, и достаточное количество инертной ракетной массы, чтобы поднять отношение масс до наиболее эффективного значения. В этом случае скорость истечения составит 3780 миль в секунду (6 000 км/с), и ракета будет способна разгоняться до 6000 миль в секунду (10 000 км/с) или, альтернативно (как требовалось бы в этом конкретном случае, ускоряясь до 3000 миль в секунду и снова замедляясь до нулевой скорости). Если бы можно было использовать реакцию синтеза лития с водородом, то такое же соотношение масс позволило бы добраться до Альфа-Центавра  за  140-лет.
Поскольку подобная экспедиция потребует огромных усилит и затрат, то  хотя бы, в случае выбора в качестве источника энергии деления,  в силу использования крайне ценного материала, интересно отметить, что скорость истечения изменяется только как  корень квадратный из доли ядерного топлива в ракетной массе. Другими словами, если бы можно было согласиться с десятикратным увеличением времени перелета, то стало бы возможным сократить  долю  ядерного топлива в ракетной массе в сто раз.
Прежде чем продолжить, задержимся, чтобы осознать природу двигательной установки, которая разгонит межзвездный аппарат до тех значительных скоростей, о которых тут идет речь. Снова обращаясь  к примеру ракеты, перелетающей от Солнца к Альфе Центавра за 250 лет по инерции, мы должны отметить,  что за счет некоторого увеличения времени перелёта до 350 лет, можно  потратить из них 100 лет на ускорение и торможение. Это соответствует среднему приращению по 60 миль в секунду (100 км/с) за каждый год разгона/торможения или примерно одной трехтысячной от ускорения силы тяжести на поверхности Земли. Полезная  мощность на выходе силовой установки пропорциональна этому ускорению, а также скорости истечения (3780 миль в секунду!). Тогда в  данном примере  мощность на выходе должна быть 10 мегаватт (префикс «мега» означает один миллион) на тонну ракеты (удельная мощность выхлопа); другими словами, если бы ракета весила 10 000 тонн, выходная мощность составляла бы 100 000 мегаватт.
Это очень большая потребность в мощности и, конечно же, она не может быть удовлетворена известными нам  инженерными решениями. Сейчас трудно представить себе двигательную установку, работающую с таким высоком уровне мощности  да еще и непрерывно в течение 50 лет. Однако следует ожидать, что техника межпланетных полетов достигнет очень высокого уровня развития прежде, чем человек будет готов приступить к полетам в глубокий, межзвездный космос, а аппараты с малой тягой  и высокой скоростью истечения, вполне возможно, постепенно развиваясь  несколько сотен лет, в итоге достигнут нужного уровня прежде, чем их призовут исполнить эту сложную роль при полете к звездам.

Принцип ионной ракеты

По всей видимости, аппарат, который понесет наших потомков во время их первой межзвездной миссии, будет использовать принцип ионной ракеты, если, конечно, к тому времени не появится какой-нибудь совершенно новый метод движения. В ионной ракете высокоскоростная струя ракетного выхлопа создается за счет ускорения электрически заряженных атомов (ионов) в электрическом поле.
Высокая скорость достигаются за счет ускоряющей разности потенциалов или напряжения, которое не выходят за пределы диапазона, обычно используемого сегодня. Таким образом, скорость 3780 миль в секунду могла быть достигнута для  однозарядных  ионов  углерода  ускоряющихся на разности потенциалов в 2 500 000 вольт. Разумно допустить, учитывая требуемую высокую удельную мощность ракетного выхлопа, что значительная часть инертного топлива, запасенного на борту межзвездного корабля, будет состоять из, собственно, самих элементов  энергетической  и двигательной установки звездолета. Время от времени,  в процессе ускорения,  демонтируется и превращается в рабочую массу старая, изношенные (и, возможно, вышедшие из строя) блоки силовой установки и  теперь эта масса может быть скролена ионным двигателям как ракетная. По мере того как экспедиция приблизилась к середине, общая масса ракеты уменьшалась, тогда и количество двигателей  и энергетических установок к ним тоже могло быть уменьшена пропорционально. Таким образом, почти вся начальная стартовая масса  транспортного средства будет служить некоторой полезной цели в дополнение к тому что ей в итоге суждено стать в качестве отбрасываемой ракетной массы.
Фактически, мы видим  что полет к ближайшим звездам в принципе становится осуществимой задачей при условии, что мы готовы согласится на время перелета более 100 лет, а возможно, и даже 1000 лет.
На ПЕРВЫЙ ВЗГЛЯД  идея отодвинуть для человечек цель, прибытие в которую требует сотен или даже тысяч лет, может показаться безнадежной. Это действительно не может считаться удовлетворительным для нас  способом межзвездных путешествия. Однако, с точки зрения геологических эпох столетия или тысячелетия - это небольшие интервалы времени, учитывая возможность того, что целые человеческие поколения могут быть потрачены на поиск других методов межзвездных путешествий в течении очень длительного периода, поэтому нет никаких причин, по которой экспансия  не должно начаться опираясь  на  решение, предложенное выше.
Ключевым фактором в определении того, будет  ли такие экспедиции иметь смысл, была бы частота обнаружения планет у других звезд, пригодных для заселением человеком. Многие из современных теорий происхождения планетных систем утверждают, что только очень малая  часть звезд имеют планеты. В таком случае, нам, возможно, придется лететь гораздо дальше, чем до Альфа-Центавра, чтобы найти альтернативное жилье для человечества. Однако ни одна теория образования планет, до сих пор предложенная, не считается удовлетворительной, и, насколько можно судить, планеты могут скорей оказаться  правилом, а не исключением.
Недавние наблюдения двойных звезд 61 Лебедя (10,7 световых лет) и 70 Змееносцев (12 световых лет) показали, что с обеими системами связаны несветящиеся тела почти планетарных размеров. И если у двух настолько близких к нам звезд действительно существуют планеты, это вполне может указывать на то, что планетные системы отнюдь неуникальное явление, и среди десятка  звезд, которые находятся в пределах примерно десяти световых лет вокруг нашего Солнца, вполне может обнаружится множество планет. Одно можно пока заявить наверняка, а именно, что дорогостоящая экспедиция, отправляющая маленькую общину в тысячелетнее путешествие к другой звезде, не начнется, если не будет уверенность, что эта звезда обладает планетами более или менее земного типа. Таким образом, эре прямого исследования иных звездных систем должен предшествовать период наблюдательной астрономии, которую  мы пока не можем  себе вообразить.
Для исследования окрестностей ближайших звезд нам потребовались бы инструменты, значительно превосходящие те, которые известны в настоящее время. Проблема будет заключаться в том, что получить изображения планет можно добившисть разрешения с точностью не более 0,5 угловой секунды,  свет планеты будет имеет светосилу, возможно, менее одной миллиардной от фонового изображения. Ни один из существующих сегодня телескопов не может обеспечить такое разрешение или что-то отдаленно приближающееся к этому, поскольку, хотя средний телескоп с апертурой около 12 дюймов (30 см) мог бы разрешить две звезды с таким разделением, разрешение двух систем полос (дифракционные пятна Эйри, которые представляют два изображения), когда центральный максимум одного имеет интенсивность в миллиард раз больше, чем другой, - совсем другое дело.
Однако создание гигантских телескопов на Луне или других сравнительно безвоздушных телах в будущем могло бы сделать такие наблюдения вполне возможными. И тем не менее, несмотря на это, по всей видимости, окажется невозможным сделать что-то большее, чем измерить орбиты планет, обнаруженных таким образом. Мы сможем наблюдать их спектры, получить приблизительные значения их размеров на основе интенсивности отраженного ими света. Но вряд ли больше. Для подробного исследования может потребоваться экспедиция в рассматриваемую систему и даже, возможно, понадобится ее возвращене, если исследовательская группа не будет располагать средствами передачи сигналов о своих открытиях через огромные расстояния, отделяющие ее от родной планеты. Хотя, такая передача возможна уже  и сейчас, с существующей радиотехникой.

1000-летний вояж

Автор не компетентен и не возьмется обсуждать биологические проблемами жизни на межзвездном корабле, совершающем путешествие, длинной в тысячу лет. Очевидно, они будут иметь такой же масштаб сложности, как и связанные с полетом инженерные проблемы. В норме, на корабле за время перелета родилось бы и умерло бы около тридцати поколений. Это было бы так, как если бы судно стартовало под командованием благочестивого короля Канута, а прибыло к цели под управлением президента Трумэна. Первоначальный экипаж приобрел бы черты древней легенды в умах тех, кто наконец прибыл в новый мир. Между отправившимися и прибывшими лежала драма, в которой, возможно, было десять тысяч душ, которые были лишь звеньями цепи, жили и умерли в чужом им мире, не зная своего естественного дома.
Возможно, эта картина со временем может сильно измениться, в результате достижений медицинской науки, чего,  пока, мы еще не наблюдаем. Для физика было бы праздным занятием рассуждать о возможностях, которые могут скрываться в этой области. С моей стороны благоразумно этого не делать.
Очевидно, что судно, перевозящее колонию людей в новую звездную систему, должно быть настоящим Ноевым ковчегом. Множество видов других живых существ, помимо человека, могут понадобиться для колонизации потустороннего мира. Точно так же потребуется привезти с собой широкое разнообразие растений. Потребуется очень тщательный контроль за популяцией, особенно с учетом большого количества промежуточных поколений. Это относится и к человеческому сообществу, и ко всем путешествующим в ковчеге существам. Жизнь в звездолете будет течь  по замкнутому циклу воспроизводства; это будет полностью автономный, самодостаточный мир, и толькопо этой как впрочем и по многим другим очевидным причинам, корабль  будет иметь огромные размеры; Фактически это был бы очень маленький планетоид, весивший, возможно, миллион тонн, не считая собственного веса ядерного топлива  и ракетной массы. Даже такое жалкая по массе небесное тело, но  хорошо продуманное как инженерная конструкция, могло бы сделать мир внутри достаточно разнообразным, а жизнь в нем - приемлемым.
Цепь из примерно тридцати поколений создаст серьезные проблемы социологического характера. Контроль над рождаемостью был бы только одним из многих ограничений. Дети могут появляться только по заранее намеченному плану, так как перенаселение или недостаток населения было бы катастрофой. Социум  будет подавлен дисциплиной, не установленной ни в одном из ныне существующих сообществе. Данной изолированной группе необходимо будет сохранить свою цивилизацию и передать ценные знания и культуру от поколения к поколению и даже расширить свои научные познания, развить свое  искусство, поскольку простая стагнация, вероятно, станет первым шагом к деградации. С технической точки зрения, одним из важнейших занятием на борту  можно назвать поддержание  пригодности для жизни. Восстанавливать   атмосферу нужного состава в течение длительного периода космического полета будет  непросто. Потеря воздуха из герметически закрытого корабля, а так же других летучих материалов в этом отношении может быть очень серьезной проблемой, если интегрировать подобные утечки  в течение тысячи лет. Сотня миллиграммов воздуха в секунду, где-то просачивающаяся из  судна массой в миллион тонн, звучит незначительно, но через 1000 лет это приведет к потере 3000 тонн материала.  Искусственная гравитация должна создаваться вращением, и можно представить форму корабля  как огромный сплюснутый сфероид. Список  проблем можно было бы  увеличивать и увеличивать, но все они в итоге складываются в очевидный факт: межзвездная экспедиция будет грандиозно-трудным мероприятием.

Полет со скоростью, близкой к скорости света

До сих пор мы ограничивали наше внимание концепцией межзвездного полета, основанной на известных принципах, хотя и предполагающей значительную экстраполяцию существующих технических возможностей. Это приводит к  картине путешествий, которые длились бы столетия или тысячелетия, что влечет за собой странное существование путешественников вне планеты. Такая  идея межзвездного путешествия совсем не такая, которую воображают себе большинству люди, для которых даже скорость света была бы утомительно медленным переползанием между звездами. Поскольку мы не можем сейчас точно знать, какие источники энергии  будут использоваться в далеком будущем, важно, чтобы мы исследовали некоторые особенности полета на скоростях, близких к скорости  света.
Это наблюдаемый экспериментально факт нашего физического мира что скорость света в вакууме космоса постоянна и что никакое движение Земли относительно других небесных тел не приводит к сколько-нибудь измеримому изменению этой скорости. Это обстоятельство побудило Лоренца, Фиджеральда и других ученых вывести новые уравнения движения, легшие в основу теории относительности Эйнштейна.
Следствием этих релятивистских законов динамики, которое обычно считают ограничивающим полет к звездам, является непреодолимость скорости света. Согласно этим законам, материальные тела никогда не достигают скорости света. Простые правила сложения скоростей в старой ньютоновской динамике не применимы к очень высоким скоростям. Для иллюстрации этой тонкости, рассмотрим космический корабль, движущийся со скоростью 0,9 c. (Удобно измерять очень высокие скорости в долях от скорости света, для чего  использованием символ  "c". Как символ скорости света.  Таким образом 0,9 c,  означает девять десятых скорости света). Данная скорость, 0,9 c. - это скорость, замеряемая некоторым наблюдателем в состоянии покоя (относительно окружающих звезд), наблюдающим за полетом корабля. Предположим, что на корабле есть сверхпушка, способная выпускать снаряд с начальной скоростью 0,1 с. Если эта пушка стреляет в направлении движения корабля, то в соответствии со старой ньютоновской динамикой наблюдатель должен обнаружить, что снаряд движется со скоростью света. Но, согласно теории относительности Эйнштейна, наблюдатель обнаружит, что скорость ракеты составляет 0,918 c.
Еще два интересных факта очевидно вытекающие из релятивистской теории. Во-первых, наблюдатель, видящий космический корабль,  движущийся мимо него, обнаружит, что длина транспортного средства ему кажется уменьшенной в направлении движения. Этот явление известен как  эффект Фитцджеральда.
Второй важный эффект - это "замедление времени". Согласно специальной теории относительности, часы движущегося космического корабля будут выглядеть для внешнего наблюдателю движущимися медленней. То есть, ему будет казаться, что частота событий, происходящих на корабле, снижается. Фактически, темп  событий, по-видимому, уменьшается точно в той же пропорции, что и сокращается длина космического корабля в направлении движения, которую видит внешний наблюдатель. Мы будем называть это отношение Y-фактором.
Таким образом, наблюдатель, видящий космический корабль, движущимся относительно него со скоростью 9,990c, обнаружит, что его длина в направлении движения кажется ему лишь 0,142 от той его длины, которую он имеет  находясь в состоянии покоя по отношению к наблюдателю, и темп событий, которые происходят на борту, ему будет  казаться лишь 0,142, или одной седьмой, от темпа протекания в состоянии покоя.
Эффект замедления времени был проверен экспериментально в ходе наблюдения  за заряженными частицами, порождающими мезоны, при их прохождении через атмосферу Земли. Эти частицы взаимодействуют с ядрами кислорода и азота после входа в атмосферу Земли рождают мезоны, которое очень быстро распадаются на электроны, гамма-лучи и нейтрино. Высота, на которой происходит этот распад, известна как h и она определяется времени жизни мезона. В соответствии с этими фактом, без учета всяких релятивистских причуд, зная что мезоны путешествуют со скоростью почти света, легко посчитать, что лишь неизмеримо малое количество таких мимолетно живущих мезонов должно когда-либо достигать поверхности Земли. На самом деле, большая их часть действительно достигает поверхности, что можно объяснить только на основе эффекта замедления времени.
Замедление темпа событий на движущемся корабле по сравнению с темпом тех же событий для всех остальных наблюдателей имеет важное значение для межзвездного полета, если некий X-путешественник на межзвездной ракете, покидает Землю на скорости близкой к  скорость и возвращается домой с такой же большой скоростью, то время, которую он провел в путешествии, не согласуется с временем наблюдателя, который остается на родной планете.
В качестве примера предположим, что X  направляется из  нашей планетной системы к Проциону  (10,4 световых года) и летит обратно со скоростью 0,990 c. В результате, в то время как наблюдатель Y регистрирует возвращение  X спустя 21 год,  X фиксирует по своим часам только  3 года событий. По существу,  если бы X мог двигаться достаточно близко к скорости света, он мог бы облететь Вселенную в течение своей жизни, хотя по возвращении он обнаружил бы, что дома, возможно, прошло 10 миллиардов лет, а Солнечная система и звезда давно исчезли. Фактически, это было бы одностороннее путешествие во времени.

ПРЕДЕЛЬНО ЯСНО, что разгон до скоростей, близких к скорости света, сделало бы межзвездные путешествия гораздо более многообещающим предложением, чем те скорости, что мы рассматривали в первой части этой статьи. Такая скорость  предоставить возможность  человеку покинуть свою родную систему, отправиться к некой звезде - даже достаточно далекие звезды будут в пределах  досягаемости - и вернуться назад в течение всего нескольких лет своей жизни. Единственным  недостатком этого  был бы лишь тот факт, что за время его, как казалось ему, короткого путешествия, на Зеле, на самом деле, прошло бы много времени, и друзей, которых он, казалось,  только что покинул в расцвете своих сил, он найдет глубоко-немощными стариками. Конечно, возможно, что человеческое общество с помощью медицинской науки смогло бы приспособиться к такому положению дел, но я не собираюсь здесь спекулировать на подобные темы.
Первым требованием к транспортному средству, предназначенному для достижения скоростей, близких к скорости света, было бы требование иметь источник энергии, гораздо более мощный, чем все, что известны сегодня. Лучшее, что мы для этого могли бы вообразить опираясь на наши сегодняшние знания, - это полное преобразование массы в энергию. Из современной  ядерной физики и физики космических лучей нам известно ряд процессов, посредством которых частицы и античастицы полностью превращаются в излучение, и самая старая из известных реакций - взаимная аннигиляция электрона и позитрона с полным преобразованием их массы в электромагнитную энергию в форме двух фотонов с одинаковой энергией. Неизвестно, могут ли нуклоны (т.е. протоны и нейтроны) участвовать в аналогичных процессах; поиски отрицательного протона пока безрезультатны. Однако не исключено, что такая античастица может существовать, хотя бы в течение короткого времени, и в этом случае полное преобразование массы  частицы в энергию возможно, по крайней мере в принципе. Пока совершенно бессмысленно пытаться рассуждать о возможностях извлечения в полезных количествах энергии  путем аннигиляции, так как сегодня нам не известен процесс, который мог бы произвести такой эффект. Однако, интересно исследовать динамику ракеты, использующей такие мощные источники энергии. В обычной ракете, изменение ее  массы в  сторону уменьшения происходит за счет того, что вещество выбрасывается через  реактивную струю. Но в суперракете, где используется преобразование материи в энергию, масса теряется как из-за истечения матери через сопло, так и из-за превращения материи в свет, то есть превращается в энергию. Отсюда, чисто теоретически, если идет полный цикл преобразования энергии в свет с эффективностью  100%, можно показать, что ракета ведет себя так, как будто все масса превращенного вещества была выброшена в виде струи эквивалентной массы  со скоростью света.
Здесь особенный интерес представляет ракета, приводимая в движение фотонами, то есть электромагнитным излучением. Данный реактивный прибор, запасенную на борту материю преобразовывал бы в излучение, которое затем собиралось бы в направленный луч, который истекал из хвостовой части ракеты. Тогда, фактически, он и представлял бы ракетную струю, истекающую ровно со скоростью истечения c. В целом, использование энергии было бы эффективным на 100%, если бы все излучение было направлено в одном направлении.
Сравнение классического и релятивистского уравнений движения показывает, что, хотя последнее накладывает ограничение  на скорость межзвездных полетов с точки зрения неподвижного наблюдателя, на самом деле оно, фактически, очень благоприятствует путешественнику из-за эффекта замедления времени на борту. Чтобы проиллюстрировать это, давайте рассмотрим ракету с соотношением масс 7,4,  100% эффектиом преобразования энергии и фотонном приводе, где скорость истечения равна c. Согласно классической теории, такая ракета могла бы достичь скорости 2c .. или, при другом режиме полета, разогнаться до скорости c, а затем замедлить до нуля. Таким образом, согласно классической теории, пренебрегая периодом ускорения и замедления, ракета достигнет Альфы Центавра за 4,3 года.
Однако, согласно  релятивистской теории, фактическая скорость, достигаемая при перелете такой ракетой, будет составит после разгона 0,76с, Поэтому в системе покоящегося наблюдателя время пролета составит 5,61 года. Однако, время полета в системе координат путешественника составляет всего 3,67 года. Таким образом, когда мы говорим о принципах релятивистской механики как о механизме препятствующим  межзвездным полетам, мы не совсем правы. Самым серьезным фактором, ограничивающим полеты к звездам, в действительности,  скорей выступит  не  ограничение скорости, а  ограничение  на ускорение.
Отсюда предельно ясно, что характер предела скорости, скоростью света не обязательно будет выступать самым серьезным препятствием для осуществления межзвездного полета. На самом деле, в значительной мере, это вовсе не свет. Настоящая трудность, даже предполагая, что мы можем в конце концов найти подходящие источники энергии для этого, заключается в неблагоприятном соотношении затрачиваемой мощности и ускорения, как только мы оказываемся в условиях приближения к скорости света. Эта проблема является фундаментальной для любой формы движения, в которой используются неконервативных силы (например, тяга реактивного двигателя) для создания необходимого ускорения. Единственный мыслимый метод ускорения, который не столкнется с этой трудностью, - это ускорение, вызванное неким внешним силовым полем.
Конечно, можно было бы возразить, что излучение возникающее при температуре 100 000 ° К не является принципиально невозможным, и что подобные температуры даже не выходят за рамки нашего сегодняшнего опыта. Однако факт в том, что использование радиаторов при такой температуре совершенно немыслимо с точки зрения существующих технологий, и поэтому мы не можем делать из этого  сколько-нибудь здравые научные спекуляции.

Влияние межзвездной среды

Как только мы рассмотрим движение через космос  со скоростью, сравнимой со скоростью света, мы больше не можем рассматривать межзвездное пространство как почти идеальный вакуум. Известно, что межзвездное вещество существует и  средняя плотность этой среды, эквивалентна примерно 1 атому водорода на см³, хотя существуют   вариации в 1000 раз  между областями наименьшей и наибольшей плотности. Это вещество существует в двух формах: (а) межзвездный газ и (б) межзвездная пыль. Очень вероятно, что последняя составляет примерно 1% от всего межзвездного вещества, которое в свою очередь состоит в основном из газообразного водорода и гелия.
М. В. Овенден (M. W. Ovenden) исследовал случай столкновения межзвездного корабля с частицами пыли. В итоге, на основе имеющихся свидетельств, он пришел к выводу:  вероятность столкновения настолько мала, что риск вообще отсутствует. Поэтому мы ограничимся лишь взаимодействием между кораблем и межзвездным газом.
На скорости 8 100 миль в секунду (13 000 км/с, 0.043с) протон, ударяющийся в носовую часть, проникает в корпус корабля всего на несколько микрон. Это привело бы к появлению небольшого количества радиоактивности в результате ядерного распада, вызванного бомбардировкой, но это не имело бы никакого серьезного значения. Мы видим, что корпус толщиной 1 см из какого-либо материала, например алюминия, будет эффективной защитой даже при скоростях до 60 000 миль в секунду (96 000 км/с, 0,33с).
Проблема становится серьезной при скоростях 120 000 миль в секунду (200 000 км/с, 0,4с) или выше, когда набегающие частицы уже представляют из себя  поток «космического излучения» большой интенсивности. В этом случае есть необходимость разместить значительную массу материи перед жилыми отсеками любого транспортного средства. При путешествии с почти световой  скоростью, этот материал, конечно,  мог бы быть использован на конечном этапе торможения, когда скорость уже заметно снижена до безопасного уровня.
Из приведенных выше соображений очевидно, что  межзвездную среду нельзя  игнорировать в случае  движения со скоростью, близкой к скорости света. Следует принять меры предосторожности, чтобы гарантировать, что межзвездные частицы или любое  вторичное излучение (мезоны и т. д.), возникшие в результате столкновения со средой, не могли  проникнуть в жилые отсеки, а так же чтобы тепло, выделяющееся при взаимодействии с этими частицами, не приводило к чрезмерному нагреву внутри корабельных систем.

Выводы

Как мы видим, нет  какой-либо фундаментальной причины, по которой человеческие сообщества не могли бы перемещаться на планеты вокруг соседних звезд, если предположить, что такие планеты человечество сможет открыть. Однако, может оказаться так, что время перелета из одной системы в другую настолько велико, что многие поколения должны жить и умирать в космосе для того чтобы сообщество могло в конечном итоге достичь заданного пункта назначения. Нет никаких причин, по которым межзвездные исследования не могут развиваться по такому пути, хотя вполне естественно, что мы должны надеяться на что-то лучшее. Для достижения более удовлетворительных результатов нам нужны источники энергии, гораздо более мощные, чем те, которые используются или известны сегодня. Ничто энергетически более скромное, чем полное преобразование материи в энергию, ни может быть  достаточным для достижения скоростей близких к свету, чтобы путешественник мог  использовать эффект релятивистского замедления времени, эффект, который уменьшил бы время межзвездного перелета  до соизмеримого с жизнью человека срока. Но даже если мы допустим, что такое преобразование энергии станет возможным, нет никакой уверенности в том, что мы сможем эффективно этот принцип  использовать. Вероятным камнем преткновения в этом случае является крайне неблагоприятное соотношение мощности к ускорению, которое является результатом использования скоростей истечения, приближающихся к скорости света. Поэтому пока совершенно невозможно прийти к какому-либо твердому выводу о возможности межзвездного полета с помощи этого более привлекательного способ.
Представление о том, что невозможность скоростей больше света, якобы налагает серьезные ограничения на какую-либо межзвездные перемещения, основываются на довольно узком представлении людей. Разумеется, если мы будем мыслить категориями межзвездных каникул, межзвездных командировок Мойвы и межзвездных войн, мы столкнемся с определенными неудобствами. Но это слишком второстепенные неудобства, и, с широкой точки зрения, тот факт, что реальный перелет от одной звездной системы к другой может занять много-много лет, не является на самом деле принципиально большим ограничением. В конце концов, на самом деле, что касается самого путешественника, то ограничивающая природа скорости света более чем компенсируется эффектом замедления времени. С его точки зрения скорость света бесконечна. И хотя человек никогда не сможет путешествовать быстрее света, его возможности будут безграничными, если он сможет приближаться к пределу свете все ближе и ближе.

[Проходящий Кот]

Это чисто вопрос привычки.
Те, кто их будет с детства есть, проблем иметь не будет.

[Rattus]

Тараканы. и грибы.

Освоили фотосинтез или бета-вольтаику?

Водоросли

Не растения? Ну ОК. Делать для них фотоаквариумы, а потом промывать из трубок всей этой халабуды (налёт-биоплёнку изнутри освещаемых солнцем пластиковых труб счищать доводилось?) - оно, конечно, куда увлекательнее, чем просто срезать самонарастающую со скоростью бамбука (метр в сутки) зелень...