Вселенная, жизнь, разум

Проблема установления прямых контактов есть, прежде всего, проблема осуществления межзвездных перелетов. Уже давно известна одна замечательная особенность таких перелетов. Если скорость движения летательного аппарата достаточно близка к скорости света с, время для «пассажиров» этого аппарата течет заметно медленнее по сравнению с течением времени на оставленной ими планете.

Мы здесь не будем пояснять этот общеизвестный вывод теории относительности.

Таким образом, для пассажиров летательного аппарата открывается принципиальная возможность совершить перелет на огромные расстояния, исчисляемые сотнями и тысячами световых лет, и остаться при этом в живых, только немного постарев.

Поясним сказанное на конкретных примерах. Пусть летательный аппарат движется с постоянным ускорением а и затем на полпути до цели полета начнет тормозиться с тем же ускорением. На основании расчетов Пешека и Зенгера, опубликованных соответственно в 1956 и 1957 гг., Саган дает следующее выражение для времени полета t, отсчитанного «по часам» пассажиров летательного аппарата:

где S — длина межзвездной трассы, ch — гиперболический косинус. Вычисления показывают, что при таком характере полета и при a = g (ускорение силы тяжести Земли) наш аппарат долетит до ближайших звезд за несколько лет, до галактического ядра, удаленного от нас на расстояние около 30 тыс. световых лет, — за 21 год, а до ближайших галактик (например, до туманности Андромеды) — за 28 лет (по часам его пассажиров!). Заметим, что а может быть равно 2g и даже 3g — ускорение, «привычное» для разумных обитателей больших планет (если таковые, конечно, есть). В этих случаях значение t может быть уменьшено почти в два раза. С другой стороны, пока летательный аппарат совершит свой полет в оба конца, на планете, которую покинули космонавты, пройдет время, гораздо большее, чем t. Это время приблизительно равно удвоенному расстоянию до цели полета, выраженному в световых годах (время разгона до релятивистской скорости при движении с постоянным ускорением д будет около одного года — значение, для «дальних рейсов» ничтожно малое). Например, по календарю «материнской» планеты пройдет свыше 3 млн лет, пока астронавты совершат полет к туманности Андромеды и обратно, а до скопления галактик в созвездии Волос Вероники — несколько сот миллионов лет. При полетах на достаточно большие (например, трансгалактические) расстояния формула для t немного упрощается и принимает вид:

откуда при S = 2-10²⁶ см t = 38 лет (расстояние до скопления галактик в Волосах Вероники).

Неоднократно указывалось, что полет с почти световой скоростью сопряжен с исключительными трудностями. Так как ускорение и замедление ракеты требуют огромных ресурсов энергии, специфические трудности, которые при этом возникают, вряд ли даже в принципе преодолимы. Дело в том, что при сколько-нибудь приемлемом отношении полной начальной массы ракеты (обозначим ее через М_i) к массе, оставшейся после выгорания горючего (М₀), скорость ракеты после выгорания горючего (V) составит лишь малую часть скорости света (с). Это будет иметь место даже, тогда, когда в качестве источника энергии будут использоваться ядерные реакции как распада (уран), так и синтеза (термоядерная реакция). В самом деле, напишем основную формулу теории реактивного движения

где W — скорость выброса рабочего вещества ракеты. Максимально возможная величина W при урановой реакции будет около 13000 км/с. Для термоядерной реакции W немного больше. Следовательно, для того чтобы скорость ракеты после выгорания горючего V была порядка скорости света с, надо, чтобы М_i было в сотни миллионов раз больше, чем М₀, что явно неприемлемо. Отсюда можно сделать вывод, что только фотонная ракета (если бы, конечно, ее удалось когда-нибудь построить), для которой W= с, может обеспечить межзвездный полет со скоростью, достаточно близкой к скорости света. При этом, однако, возникают новые трудности.

Из теории реактивного движения следует, что ускорение ракеты b определяется простой формулой b = 2P/W где Р — отношение мощности двигателей ракеты к ее полной массе. В случае фотонной ракеты эта формула принимает еще более простой вид b = P/c

Из этой формулы сразу же следует, что если мы хотим, чтобы ускорение ракеты b равнялось привычной для нас величине земного ускорения g, нужно, чтобы Р = 3 млн Вт/г. Эта величина является чудовищно большой. Чтобы почувствовать, что это такое, приведем пример.