Жизнь как она есть

Прежде чем рассматривать возможную конструкцию ракеты для отправки микроорганизмов на другую планету, обсудим для начала, как можно послать астронавтов. Для того чтобы продвигаться вперед с высокими скоростями, такому космическому кораблю потребуется очень мощный реактивный двигатель и хороший запас топлива. В нем должно быть как помещение для астронавтов, так и средства к существованию (пища, кислород и т. д.) для длительного путешествия в темноте, наряду со всеми приборами для контроля и управления ракетой и связи с родной планетой. Там должно остаться достаточно топлива для торможения космического корабля по прибытии и благополучной высадки астронавтов на какой-нибудь планете или астероиде выбранной звезды. Ни ускорение, ни торможение не должны быть такими сильными, чтобы нанести ущерб пассажирам. Космическому кораблю нет необходимости доставить их обратно, поскольку они скорее являются колонистами, чем путешественниками.

По очевидным причинам, они оказались бы в лучшем положении, если бы перемещались достаточно быстро. Если бы они могли лететь чрезвычайно быстро, близко к скорости света, то действовало бы релятивистское расширение времени. Несмотря на то, что путешествие, когда судишь о нем, находясь на любой звезде, могло бы потребовать тысячи лет, внутри космического корабля прошло бы только несколько десятков лет. Это один из самых замечательных выводов, который можно сделать на основе специальной теории относительности.

Оказывается, что для людей (в противоположность электронам) достижение расширения времени почти Невозможно, не только вследствие необходимости самых передовых технологий, но И вследствие основных законов физики, касающихся энергии, мощности и массы. Например, ракете необходимо много энергии, но она не должна быть слишком тяжелой. Поэтому необходимо богатое энергией горючее. Мы не знаем лучшего способа его выработки, кроме как в процессе аннигиляции антиматерии материей, но проблема безопасного хранения антиматерии, по-видимому, непреодолима. Следующий, почти не уступающий по качеству метод — использование ядерного синтеза, в процессе которого водород преобразуется в гелий, при этом гелий выбрасывается обратно, создавая тягу. Эдвард Перселл рассчитал, что даже с «идеальным» ракетным двигателем такого типа скорость на выхлопе составила бы только одну восьмую скорости света. На практике она окажется еще меньше. Ракета становится непроизводительной, как только она достигнет скоростей намного больше, чем скорость на выхлопе. Такие расчеты доказывают, что масса ракеты вместе с топливом окажется значительно больше, чем полезная нагрузка для того, чтобы достичь скоростей, близких к скорости света.

Кроме проблемы ускорения космического корабля до столь высоких скоростей, не говоря уже об уменьшении скорости по прибытии, еще одну существенную трудность представляет защита космического корабля от повреждений. Большая часть космического пространства пуста, но в ней встречаются случайные атомы и молекулы и даже мелкие частички пыли. Несмотря на то, что сами они перемещаются довольно медленно, они могут очень сильно удариться о космический корабль из-за собственной скорости космического корабля. При средних скоростях груз космического корабля и оборудование можно защитить толстым слоем материала, действующего в качестве щита. При очень высоких скоростях, приближающихся к скорости света, необходимая толщина становится невероятно большой.

Предлагались различные остроумные способы преодоления этих трудностей. Вместо того чтобы перевозить много топлива, космический корабль может собирать материю в космосе и использовать ее в качестве топлива. Даже если это можно было бы успешно осуществить, материя там настолько разрежена, что коллектор должен быть очень огромным, до ста миль в диаметре. Возможно, повреждения можно избежать, отклоняя материю в одну сторону, но это также представляется героическим предприятием. Таким образом, представляются хоть в какой-то степени жизнеспособными только те идеи, которые связаны с обеспечением ракетного двигателя энергией не из космического корабля, а с родной планеты, например, с помощью лазерного луча. Это позволит космическому кораблю быть относительно маленьким и легким (хотя все еще значительного размера), поскольку ему не нужно будет перевозить огромное количество топлива, необходимого при более традиционных методах. Даже эти способы, которые являются делом очень далекого будущего, вероятно, не будут приводить в движение космический корабль быстрее, чем с половиной скорости света. При такой скорости расширение времени имеет сравнительно небольшое влияние. Мы можем сделать предварительный вывод, что релятивистское космическое путешествие невозможно.