Двигун викривлення: розробка та випробування. Вчені NASA обдурили швидкість світла Варп двигун наса випробування

Двигун викривлення

Зоряний шлях (Star Trek)
телесеріали
Оригінальний серіал - 80 епізодів
Анімаційний серіал - 22 епізоду
Наступне покоління - 178 епізодів
Глибокий космос 9 - 176 епізодів
Вояджер - 172 епізоду
Ентерпрайз - 98 епізодів
Фільми
Зоряний шлях: Фільм
Зоряний шлях 2: Гнів Хана
Зоряний шлях 3: У пошуках Спока
Зоряний шлях 4: Подорож додому
Зоряний шлях 5: Останній кордон
Зоряний шлях 6: Невідкрита країна
Зоряний шлях: Покоління
Зоряний шлях: Перший контакт
Зоряний шлях: Повстання
Зоряний шлях: Відплата
Зоряний шлях (XI)
Основні цивілізації
Об'єднана федерація планет
Клінгони - Ромуланци - Боргі
Баджорці - Кардассіанци - ференги
Кезон - Толіанци - Трилл
Домініон - Брін - Хірогени
Зинді - вулканцями - Кью
інформація
Персонажі - Раси - Клінгонскій мову
Хронологія - Телепатія - Фізика
Зорельоти - Класи зорельотів
супутня продукція
Розповіді та книги
ігри
Star Trek Online
Список комп'ютерних ігор з Star Trek
Карткова гра (CCG) - RPG
внесок
Внесок в культуру - трекер

Двигун викривлення(Англ. Warp drive, Двигун викривлення) - cобірательний, фантастичний науково-теоретичний образ технології або явища з вигаданому всесвіті Star Trek, що дозволяє потрапити з однієї точки простору в іншу швидше, ніж це робить світло. Це стає можливим завдяки генерації спеціального поля викривлення (варп-поля), яке огортає судно і спотворює просторово-часової континуум космічного простору, переміщаючи його. Двигун викривлення не розганяти фізичне тіло швидше за швидкість світла в звичайному просторі, але використовує властивості простору - часу для переміщення швидше, ніж це відбувається з плоскою електромагнітної хвилею(Світло) в вакуумі.

У серіалі Зоряний шлях

технологія

В загальних рисахпринцип роботи варп-двигунів полягає в деформації простору перед і позаду зорельота, дозволяючи тому рухатися швидше за швидкість світла. Простір «стискається» перед судном і «розгортається» за ним. При цьому саме судно знаходиться в своєрідному «міхурі», залишаючись захищеним від деформацій. Сам корабель всередині поля спотворення фактично залишається нерухомим: переміщається саме спотворене простір, в якому він знаходиться.

Використання варп-двигунів вимагає великих енергетичних витрат, тому варп-системи Об'єднаної Федерації Планет приводяться в дію завдяки реакції між матерією і антиматерією, розмежовані одна від одної кристалами ділітіума. В результаті реакції створюється високо-Енергетична плазма, яка називається електро-плазмою. Електро-плазма спрямовується спеціальними електро-магнітними трубопроводами електро-плазмової системи (англ. electro-plasma system, EPS) В плазмові інжектори, які, в свою чергу, створюють варп-поле. Різні цивілізації використовують різні джерела енергії, але в цілому процес відбувається аналогічно.

Варп-поле, Поле викривлення (Warp field)

Поле викривлення складається з безлічі шарів. Ці шари формують «субпространственних поле». Це дуже схоже на «міні-всесвіт», яка відокремлена від нормального простору. Через відрізняються законів в цій міні-всесвіту, щодо нормального простору, міні-всесвіт може рухатися зі понад світловою швидкістю. чим з більшої кількостішарів складається поле викривлення, тим більш глибоко корабель занурюється в субпростір, тим далі він відділяється від нормального простору і тим вище швидкість. Щоб досягати більш високих швидкостей, необхідно збільшити число субпространственних шарів. Для створення і підтримки подальшого шару потрібно все більше енергії. Теоретична межа, накладений на роботу двигуна викривлення називається межа Юджина. Згідно з яким, фактор деформації 10 ніколи не може бути, тому що при цьому витрата енергії, як втім і швидкість, ставали рівні нескінченності. Повний залишився доступним швидкісний діапазон стиснутий між Warp 9 (9 шарів) і Warp 10 (нескінченна швидкість).

На зорельоти класу «Інтрепід» встановлювалися спеціальні гондоли із змінною геометрією, що дозволяє рухатися з ще більш високою швидкістю без заподіяння шкоди навколишньому простору і об'єктів, в ньому розташованим. На більш новому класі зорельотів «Суверін» встановлюються більш досконалі гондоли викривлення, що дозволяють рухатися з великими швидкостями без зміни геометрії.

елементи системи

Контейнер з антиречовиною
Котушка індуктивності антиречовини
реле антиречовини
патрони ділітіума
Електро-плазма
Механізм екстреної зупинки реакції
Основна магістраль охолоджувального пристрою
магнітний трубопровід
магнітний блок
гондоли

Частина двигуна деформації, спереду зазвичай розташовується Вихревой збирач зі своїми додатковими системами, далі йде Плазмовий інжектор, що фокусує потік плазми точно по центру Котушки викривлення і власне ряд котушок по всій залишився довжині. Стандартом де-факто серед рас, що використовують двигуни викривлення, є використання двох гондол викривлення зліва і праворуч від корпусу корабля.

- колектори Буссарда

Пристрій, зазвичай розташовується (на кораблях Федерації) на передньому кінці гондол викривлення, і служить для первинного збору міжзоряного газу (сортуванню і переробкою займаються вже інші системи). Складальник зазвичай включається якщо запаси матерії або антиматерії в баках корабля майже вичерпалися. Вихровий складальник складається з набору котушок, які створюють магнітне поле і подібно воронці затягує міжзоряний газ.

- плазмовий інжектор
- Варп-котушка (котушка деформації)

Тороид, розділений на кілька частин, який створює поле викривлення, будучи активованим проходять потоком високоенергетичної плазми. Ряд котушок деформації розташовується в гондолі викривлення. Використовуючи плазмовий інжектор, корабель може регулювати послідовність активації окремих котушок викривлення під час руху, дозволяючи кораблю маневрувати на Варп - швидкостях.

анулює ядро
Попередня магістраль охолодження
Котушка індуктивності
плазмовий трубопровід
Проміжний охолоджувач плазми
- Мастильно-охолоджуюча рідина
регулятор плазми
енергопередавальних канал
Мережа передачі енергії

Мережа розподілу енергії, яка використовується на борту зорельотів Федерації для харчування всіх джерел споживання, за її роботою і розподілом енергії від джерел до споживачів контролює офіцер ЕРС зі свого терміналу. Енергія передається в каналі харчування високими швидкостями руху плазмових частинок. Є два основних джерела живлення: це ядро викривлення і термоядерні реактори в імпульсних двигунах. Ядро в першу чергу живить гондоли викривлення, щити і фазер, а імпульсні двигуни всіх інших споживачів.

Космічна матрична котушка відновлення
Варп-плазмовий трубопровід
ядро деформації
- Реактор матерії / антиматерії
- інжектор антиматерії
- Плата кристалів ділітіума
  - кристал ділітіума

Мабуть головний компонент ядра викривлення, всередині якого потоки речовини і антиречовини при керованому процесі анігіляції перетворюються в електроплазменний потік. Діліт - єдиний поки відомий елемент, який інертний до антиречовини, коли піддається впливу високочастотного електромагнітного поляв мегаватну діапазоні. Ефективність реакції в кристалі залежить від його якості.

- - Механізм з'єднання кристалів
- інжектор матерії
- Наборщик тета-матриці

Розробка варп-двигунів

Кожна космічна цивілізація розробила варп-технології самостійно і в різний час. Так вулканцями мали варп-двигуни в третьому столітті по земній літочисленням. В 2 151 вони подолали швидкість, рівну семи варп-факторам. У тому ж році Клінгони змогли досягти шостий швидкості. Слід зауважити що самі Клінгони що не розробили варп-технологій - вони були «запозичені» у хур'ков, колись захопили рідне світ клінгонов Кронос (Хронос).

Об'єднана Федерація Планет визнала створення варп-двигуна важливим етапом і фактором, що характеризує розвиток будь-якого суспільства. Директиви Зоряного флоту забороняють вступати в контакт з інопланетними расами до тих пір, поки ті не увійдуть в еру варп-технологій.

Варп-технології Федерації

Перший політ «Фенікса»

На Землі двигун викривлення був створений вченим Зефрамом Кокрейн незабаром після закінчення Третьої Світової Війни. Незважаючи на брак ресурсів, йому вдалося переобладнати для своїх експериментів космічну ракету «Титан V».

Перший випробувальний політ варп-судна «Фенікс» відбувся 5 квітня 2063 року і став причиною «першого контакту» - зустрічі Землян і вулканцями.

Однак подальший розвиток варп-технологій йшло дуже повільно (це багато в чому пов'язано з позицією вулканцями, які вважають людство не готовим до освоєння космосу) і тільки 80 років по тому, в 2140-х, новий двигун, створений інженером Генрі Арчером зміг досягти варп-фактора 2 . Незабаром син Генрі, Джонатан Арчер, подолав 2-варп бар'єр, досягнувши швидкості варп 2.5.

До 2151 технологія була розвинена настільки, що людство стало готовим подолати бар'єр в 5 варп-факторів. Першим судном, обладнаним новим двигуном, став зореліт «Ентерпрайз», який 9 лютого 2152 поставив новий рекордшвидкості.

У 2161 була досягнута швидкість 7 і нові двигуни почали встановлюватися на зорельоти.

У 2240-х роках швидкість в 6 варп-факторів стала крейсерській (максимальна швидкість на той момент становила варп 8).

Більш високі швидкості були досягнуті тільки завдяки втручанню інших цивілізацій. Так в 2268 році Келванси внесли зміни в конструкцію зорельота «Ентерпрайз», в результаті чого той зміг добитися швидкості варп 10. У тому ж році через саботаж Лосіра зореліт «розігнався» до варп 14.1.

У той же час на зорельоти стали встановлюватися нові гондоли, які зробили швидкість варп 8 повсякденного ( «Зоряний шлях: Фільм»). У 2280-х була розроблена технологія «трансварп», яка повинна була дозволити рухатися з ще більшою швидкістю, проте невдача випробувань нових двигунів змусила інженерів відмовитися від їх практичного застосування.

На час появи класу «Галактика» в 2360-х успіхи інженерів дозволили зореліт рухатися зі швидкістю варп 9.6 протягом дванадцяти

У минулому вересні кілька сотень вчених, інженерів і любителів космосу зібралися під одним дахом в готелі Hyatt в центрі міста Х'юстон. Причина зборів - друга відкрите засідання 100 Year Starship. Фінансує цю високотехнологічну тусовку саме агентство DARPA, А керує колишній астронавт Мей Джемісон. Мета проста: «втілити в реальність політ людини за межі нашої Сонячної системи до іншої зірки в найближчі 100 років». Інтригує? Вас чекає захоплююча розповідь.

Більшість присутніх на конференції сходяться на думці, що розвиток пілотованої космонавтики відбувається гнітюче повільно. Незважаючи на мільярди доларів, які були витрачені за останні 20-30 років, космічні агентства не особливо просунулися з точки, закладеної ще в 60-х роках. Чим, до речі, не забув скористатися Елон Маск, заснувавши власне космічне агентство SpaceX. 100 Year Starship планує прискорити процес польоту до іншої зірки, форсувавши розвиток перспективних технологій. Що ж, пристібається.

Серед найбільш очікуваних презентацій на конференції була і така: «Механіка варп-поля 102» ( «Warp Field Mechanics 102»), яку представив Гарольд «Синку» Уайт з NASA. Ветеран космічного агентства працює над особливою рухової програмою в Космічному центрі Джонсона (JSC) недалеко від Hyatt. З командою в шість чоловік Уайт недавно викладав мети NASA на майбутнє космічних подорожей. У новій презентації було багато: від всіляких проектів польотів і поліпшення хімічних ракет до потужних двигунів на базі антиматерії і енергії ядра. Однак найцікавіше було ось що: двигун викривлення. Або двигун деформації. Називайте як завгодно, але варп залишається варп для багатьох - від любителів Star Trek до любителів Star Craft.

Проллємо трохи світла: двигун викривлення може зробити можливими подорожі швидше за швидкість світла. Ви, звичайно ж, скажете, що це неможливо, оскільки суперечить загальній теорії відносності Ейнштейна. Уайт вважає, що немає. За півгодини, які йому були відведені на симпозіумі, він розповів про фізику потенційного варп-руху, використовуючи такі поняття, як бульбашки Алькубьерреі гіперпросторові коливання. Також він зазначив, що його теоретичні обчислення дозволили прокласти дорогу до варп-руху, і він починає фізичні випробування в своїй лабораторії NASA, яку він назвав Eagleworks.

Як ви вже почали підозрювати, що працює двигун викривлення стане словом номер один в історії космічних подорожей. Ми не тільки зможемо долетіти до Марса швидше, ніж за півтора року, як планується, але і вийти за межі Сонячної системи, а може навіть замінити джерело живлення на «Вояджер». Поїздка на сучасному космічному кораблі до найближчої до нас зірки - Альфі Центавра - займе 75 000 років. Але якщо корабель буде обладнаний варп-двигуном, на все про все піде два тижні, якщо вірити Уайту.

У зв'язку з припиненням роботи шатлів і зростаючої діяльністю приватних сегментів в області навколоземних польотів, NASA повідомляє, що буде орієнтуватися на сміливі вилазки подалі в космос, куди далі, ніж порядком обридлої копання Місяця. Але без принципово нових двигунів толку від таких вилазок буде мало. Через пару днів після зборів 100 Year Starship глава NASA Чарльз Болден луною повторив слова Уайта:

«Одного разу ми хочемо набрати варп-швидкість. Ми хочемо рухатися швидше за швидкість світла і не зупинятися на Марсі ».

Зоряний шлях

Фізик Мігель Алькубьерре розробив модель варп-двигуна після перегляду епізоду «Зоряного шляху».

Перше вживання виразу «варп-рух» датується 1 966 роком, коли Джин Родденберрі запустив «Зоряний шлях». Протягом наступних тридцяти років варп існував тільки у вигляді однієї з найбільш стійких концепцій наукових фантастів. Але одного разу епізод трапився на очі фізику на ім'я Мігель Алькубьерре. Тоді він працював в галузі загальної теорії відносності та задався питанням: що потрібно, щоб створити двигун викривлення? Свою роботу він опублікував в 1994 році.

Алькубьерре представив міхур в просторі. У передній частині міхура простір-час стискається, в той час як в задній частині міхура - розширюється (як під час великого вибуху). Деформація буде слабо впливати на корабель, як звичайна хвиля, незважаючи на метушню за межами міхура. В принципі, варп-міхур може рухатися як завгодно швидко: обмеження швидкості світла, передбачене в рамках теорії Ейнштейна, працює тільки з простором-часом, а не з спотвореннями самого простору-часу. У міхурі, як передбачив Алькубьерре, простір-час залишиться незмінним, а самі космічні мандрівники - цілими і неушкодженими.

Двигун викривлення зможе відправити мандрівників не тільки за межі земної орбіти, а й цілої Сонячної системи. Рівняння загальної теорії відносності Ейнштейна дуже складні в односторонньому вирішенні - обчисленні того, як матерія викривляє простір-час, - але в зворотну досить прості. Використовуючи їх, Алькубьерре з'ясував, яке розподіл матерії необхідно для створення варп-міхура. Але проблема в тому, що рішення виявило дивну форму матерії - негативну енергію.

У примітивному поясненні гравітація - це сила тяжіння між двома об'єктами. Кожен об'єкт, незалежно від своєї величини, притягує навколишнє його матерію. У розумінні Ейнштейна ця сила є кривизною простору-часу. Негативна енергія, однак, є відразливою гравітацією. Замість того, щоб стягувати простір-час, негативна енергія буде його розштовхувати. Грубо кажучи, для роботи двигуна Алькубьерре потрібна негативна енергія, щоб змусити простір-час позаду корабля розширюватися.

І хоча ніхто ніколи не вимірював негативну енергію, квантова механіка(Додамо до списку парадоксів) пророкує її існування, а значить, вчені цілком можуть створити її в лабораторії. Одним із способів її створення міг би стати ефект Казимира: Дві паралельні проводять пластини, розташовані досить близько одне до одного, повинні створювати невелику кількість негативної енергії. Модель Алькубьерре звалилася в той момент, коли треба було величезна кількість негативної енергії, куди більше, ніж можна створити - якщо вірити вченим.

Уайт говорить, що знайшов спосіб обійти це обмеження. У комп'ютерній симуляції Уайт змінював силу і геометрію варп-поля. З'ясувалося, що в теорії можна створити варп-міхур, використовуючи в мільйон разів менше негативної енергії, ніж припускав Алькубьерре, і досить для того, щоб космічний корабель міг сам її виробляти.

«З неможливого все стало правдоподібним».

«Синку»

Гарольд «Синку» Уайт, інженерNASA, Який розробляє варп-двінатель в лабораторіїEagleworks.

Подальше оповідання - від імені Костянтина Какаеса зPopSci.

Космічний центр Джонсона розкинувся поруч з лагунами, де Х'юстон поступається дорогу порту Галвестона. У повітрі витає запах кампусів, в яких тренуються майбутні космонавти. У день мого візиту Уайт зустрів мене в п'ятнадцятому будівлі, малоповерхівок з лабіринтами коридорів, офісів і лабораторії, які разом складають Eagleworks. Він був одягнений в поло з вишитою на ньому емблемою Eagleworks: орел, розкинувши крила над футуристичним звездолетом.

Уайт почав свою кар'єру ні з лабораторії руху. Він вивчав машинобудування і приєднався до агентству в 2004 році до групи робототехніки в якості підрядника, яким і працював з 2000 року. У підсумку, він взяв на себе управління маніпулятором на МКС, паралельно працюючи над кандидатською ступенем в галузі фізики плазми. Тільки в 2009 році Уайт зайнявся вивченням двигунів, якими давно цікавився, а за робочим місцем в NASA справа не стало.

«Синку - унікальна особистість», - розповів його бос Джон Епплуайт, який очолює підрозділ рухових систем в центрі Джонсона. - «Він безумовно фантазер, але при цьому інженер. Він може перетворити свою уяву в корисний технічний продукт ».

Після приєднання до групи Епплуайт, Уайт попросив дозволу на відкриття власної лабораторії, присвяченій передовий двигунів. Вибрав собі логотип і приступив до роботи.

Уайт привів мене до свого кабінету, який ділить з колегою, які займаються пошуками води на Місяці (а знайшов, мабуть, на Марсі), а після повів в Eagleworks. Поки ми йшли, він розповідав мені про складнощі, пов'язаних з відкриттям лабораторії, які він позначив як «довгий і тоскний процес пошуку просунутих двигунів, які допоможуть людям освоїти космос». Він каже, злегка розтягуючи слова - результат багатьох років, проведених на півдні, спочатку в коледжі Алабами, а після - 13 років в Техасі.

Уайт показує мені апаратуру і звертає мою увагу на її центральний елемент - квантово-вакуумний плазмовий двигун (КВПД). Пристрій схоже на великий червоний оксамитовий пончик з проводами, туго закрученими навколо ядра. Це одна з двох основних розробок Eagleworks, поряд з варп-двигуном. Звичайно ж, засекречена. Коли я запитав про цей пристрій, Уайт сказав, що не може розголошувати деталі, крім того, що розробка цієї технології буде тягнутися довше, ніж створення варп-двигуна. У доповіді, опублікованій NASA в 2011 році, йшлося про те, що вона використовує квантові флуктуації порожнього простору в якості джерела палива (про які, судячи з усього, говорив ще Тесла), тому космічному кораблю на базі КВПД не знадобиться «бензин».

Уайтовскіе експерименти з варп зосередилися в кутку кімнати. Гелій-неоновий лазер кріпиться на невеликому столику за гратами з дірочками, разом з роздільником променів і чорно-білої камерою CCD. Це интерферометр варп-поля Уайта-Джуді, названий на честь самого Уайта і Річарда Джуді, відставного співробітника центру Джонсона, який допомагав Уайту аналізувати дані з CCD. Половина лазерного світла проходить через кільце - експериментальне пристосування Уайта. Інша половина - ні. Якщо кільце не змінюється, Уайт помітить це за даними з CCD. Якщо простір спотворюється, то «интерференционная картинка буде зовсім інший».

Коли пристрій активується, установка Уайта працює, як у фільмі: лазер світиться червоним, а два променя перетинаються, як лазерні мечі. Усередині кільця чотири керамічних конденсатора з титанату барію, які Уайт заряджає до 23 000 вольт. Останні півтора року він моделював цей експеримент, і якщо вірити інженеру, «конденсатори набирають потужний енергетичний потенціал».

Однак коли я запитав, яким чином все це буде генерувати негативну енергію, необхідну для спотворення простору часу, відповідь Уайта став ухильну: «Воно працює так ... я можу сказати вам те, що можу сказати. Я не можу сказати вам те, чого не можу ». Він послався на підписку про нерозголошення, тому деталі залишилися під покровом таємниці. Я запитав, з ким він підписав таку угоду, на що була відповідь:

«Приходять люди і питають про всяких речах. Я просто не можу вдаватися в подробиці більше, ніж зараз ».

Двигун викривлення

Уайт працює в тіні ракети «Сатурн-5» в Космічному центрі Джонсона (JSC).

Теорія варп-подорожей інтуїтивно зрозуміла - деформувати простір-час і створити рухомий міхур. Але на практиці у неї є кілька суттєвих перешкод. Навіть якщо Уайту вдасться істотно знизити необхідну кількість негативної енергії, ніж було потрібно Алькубьерре, все одно її залишиться набагато більше, ніж можуть створити вчені. Про це говорить фізик-теоретик з університету Тафтса Лоуренс Форд, який написав десятки статей про негативної енергії за останні 30 років. Форд і інші фізики говорять, що існують фундаментальні фізичні обмеження - а не тільки інженерні проблеми - щодо того, скільки негативної енергії може бути зосереджено в одному місці протягом тривалого часу.

Інша проблема полягає в тому, що для створення варп-міхура, який рухається швидше за швидкість світла, вченим доведеться поширити негативну енергію навколо корабля, в тому числі і перед ним. Уайт не вважає це проблемою. Коли я поцікавився у нього, він відповів досить туманно, мовляв, двигун викривлення буде працювати, оскільки «все, що потрібно, це апарат, що створить всі необхідні умови». Але створення цих умов перед кораблем означатиме розподіл негативної енергії, яка рухається швидше за світло, чим порушує загальну теорію відносності.

Нарешті, двигун викривлення - це концептуальна проблема. В рамках загальної теорії відносності подорож швидше за швидкість світла еквівалентно руху крізь час. Ми вже міркували на тему, чи можливі в принципі такі подорожі. Говорячи про те, що двигун викривлення можливий, Уайт фактично стверджує, що може створити машину часу.

Сумніви розповзаються, як ніч по землі.

«Не думаю, що будь-яка з звичних розумінь фізики передбачає те, що він хоче побачити в своїх експериментах», - говорить Кен Олум, фізик з університету Тафтса, який брав участь в зборах 100 Year Starship 2011 року. Ной Грем, фізик коледжу Міддлбері, який читав дві роботи Уайта на моє прохання, відповів наступним зауваженням:

«Не бачу нічого наукового в цих паперах, крім резюмування старих робіт».

Сам Алькубьерре, нині фізик Національного автономного університету Мексики теж сумнівається:

«Навіть якщо я сиджу в кораблі і у мене є негативна енергія, немає ніякої можливості доставити його куди мені потрібно», - сказав він по телефону. - "Це чудова ідея. Мені подобається вона, тому що я сам її написав. Але у неї є ряд обмежень, з якими я зіткнувся на протязі багатьох років, і я не знаю, як їх обійти ».

Зліва від головних воріт центру Джонсона лежить перевернута на бік ракета «Сатурн-5». Усі сходинки роз'єднані, щоб можна було милуватися кишками ракети. Тільки один з численних двигунів носія розміром з невеликий автомобіль, а лежить на боці ракета на пару метрів довшим футбольного поля. Це красномовно говорить про складність космічних подорожей. Ракеті вже сорок років, і час, коли вона була представлена - і коли NASA було частиною великої американської мрії відправити людину на Місяць - давно минуло. Сьогодні Космічний центр Джонсона схожий на місце, де колись гостювало велич, але зникло.

Прорив в розробці двигунів може ознаменувати нову ерув JSC і NASA, яка триватиме довгі роки і кінця якої ми вже не побачимо. Зонд «Світанок», запущений в 2007 році, досліджує пояс астероїдів на іонних двигунах. У 2010 році японці представили «Ікарус», перший міжпланетний проект сонячного вітрила, ще один варіант експериментального двигуна. У 2016 році на МКС почнеться експеримент VASIMR, плазмової системи з високою руховою тягою. І хоча ці системи в один прекрасний день зможуть возити астронавтів на Марс, за межі Сонячної системи їм точно не вибратися. Ось чому, на думку Уайта, NASA потрібно братися за ризиковані проекти.

Двигун викривлення - це, напевно, самий неймовірний проект NASA в області двигунів. Найсвітліші уми наукової спільнотистверджують, що Уайт не може його побудувати. Експерти кажуть, що він працює всупереч законам природи і фізики. Незважаючи на все це, NASA підтримує цю розробку.

«Те, що він намагається зробити, не потребує великої фінансуванні», - каже Епплуайт. - «Думаю, начальство дуже зацікавлене в тому, щоб він продовжував працювати. Поки це просто теорія, але якщо вона втілиться в реальність, правила гри кардинально зміняться ».

У січні Уайт зібрав свій варп-інтерферометр і відніс його в нове приміщення. Eagleworks переїхала в новий будинок, який більше і «сейсмічно ізольований» - з ентузіазмом відзначає Уайт. Тобто захищений від вібрацій. Але найкраще в новій лабораторії те, що NASA виділило Уайту приміщення, в якому розроблялася програма «Аполлон», та сама, яка одного разу доставила Ніла Армстронга і Базза Олдрина на Місяць.

І стала таким неймовірним проривом, що багато хто до цих пір не верятв те, що американці висаджувалися на Місяць.

Не так давно в засобах масової інформації з'явилися чутки про те, що створили, нарешті, в NASA двигун викривлення. Офіційним представникам організації доводилося відхрещуватися від вкидання, пояснюючи, що насправді проводилися тести зовсім іншого пристрою, EmDrive. Але інтерес до фантастичного приладу, викривляється простір, не вщухає. Футуристи вірять: десь в секретних лабораторіях розробляється двигун викривлення. НАСА випробування, однак, не проводило, так як на практиці не створено нічого подібного. По крайней мере, офіційні джерела ніякої інформації про це не уявляють. Залишається задовольнятися теоретичної інформацією.

американські дослідження

Деякі вчені вважають, що на космічних кораблях можливі польоти, зі швидкістю в рази більша за швидкість світла. На практиці дослідження анітрохи не наблизили двигун до його фактичного втілення. Але, так чи інакше, подібні висловлювання приємні слуху фантастів і юних романтиків, які мріють борознити космічні простори.

Техаські вчені Джеральд Клівер і Річард Обоусі, що опублікували свою роботу в Інтернеті, вважають створення гіпершвидкісних корабля можливим, так як воно не суперечить теоріям відносності Ейнштейна і струн.

Остання знаходить підтвердження в деяких недавніх відкриттях (наприклад, виявлення мінливості світових констант або наявності додаткових просторових вимірів).

У своїх дослідженнях американці відштовхувалися від роботи мексиканського фізика, Мігеля Алькубіерре, який написав її ще в 1994 році і назвав «Двигун деформації простору».

Як працює

Принцип його дії полягає в наступному. Двигун викривлення утворює замкнутий міхур навколо космічного корабля, відокремлюючи частину простору-часу. Привід змушує його розширюватися ззаду, а попереду - стискатися. Завдяки цьому міхур набуває здатності переміщатися вперед зі швидкістю, що перевищує швидкість світла.

При цьому заявляється, що умова, при якому швидкість світла неможливо перевищити, виконується. Адже промінь поруч з кораблем полетить вперед разом з ним.

Але міхур з частиною простору-часу прибуде на будь-яку зірку набагато швидше іншого корабля, як якщо б він стартував одночасно з тим, на якому встановлений двигун викривлення.

За природними законами виходить, що він взагалі буде залишатися нерухомим протягом всієї подорожі, а його кінетична енергія залишиться тією ж, що і до старту.

Разом з розвитком Всесвіту

Чи можна в реальності допустити розширення простору-часу? Фізики посилаються на початок розвитку Всесвіту, коли розширювалася не тільки матерія, але і просторова тканину.

Клівер стверджує, що позаду корабля вони як би відтворюють процеси молодому Всесвіті. Щоб космічний корабель виявився в такому міхурі, необхідно дію екзотичної негативної енергії (тієї ж, що потрібна і для машини часу). І дослідники навіть знають, як її отримати.

"Ефект Казимира"

Вони вважають, що треба покладатися на "ефект Казимира". Стверджується, що між двома тілами, які розташовані один від одного на близькій відстані у вакуумі, виникає тяжіння. Воно утворюється в результаті різниці віртуальних фотонів, що створюються в вакуумі. Між тілами їх буде значно менше, ніж в іншому вакуумі. Вчені вважають, що цей ефект здатний допомогти мандрівникам в космосі. Адже, переводячи на фізичні поняття, між тілами виникає та сама негативна енергія, яка і потрібна.

Джерело - в "темної" енергії

Крім того, вважають, що негативна знаходиться і в так званій "темної" енергії, яка в наші дні обумовлює розширення Всесвіту. Вчені впевнені, що двигун викривлення стане реальністю якраз тоді, коли зрозуміють цю енергію.

Але як змусити простір розширитися позаду освіченого міхура? Пропонується скористатися додатковими вимірами простору, існування яких випливає з теорії струн.

Теорія струн

Для більш легкого їх розуміння можна подумки провести крізь простір лінію. Ми представляємо, що вона складається з точок. Але якщо кожну з них дуже сильно збільшити, то вони перетворяться в кільця, які і є проявом цих вимірів.

Вчені вважають, що там народжуються і віртуальні фотони, мають довжину хвилі, здатну резонувати з довжиною кола. Кільця тут грають ту ж роль, що і тіла-пластини, поняття про яких присутня в теорії про "ефект Казимира".

А як же все буде втілено на практиці?

Припускають, що змінюючи розмір додаткових вимірів, можна обчислити частину простору-часу в міхурі. Логіка тут проста: при розширенні додаткових вимірів відбувається стиснення нашого простору-часу і навпаки.

Щоб створення варп-двигуна увінчалося успіхом, необхідна енергія близько 10 45 джоулів. Для порівняння: стільки її міститься у всій масі Юпітера, якщо порахувати по загальновідомою формулою Ейнштейна. Раніше вважалося, що необхідно ще більш колосальну кількість енергії, яку можна порівняти з масою всього Всесвіту.

Клівер також теоретично обчислив, яку повинен мати двигун викривлення швидкість. Вона перевищує швидкість світла в 10 32 раз. Вчений тут же додає, що величина є недосяжною ні з уже наявними, ні з усіма, які тільки можна собі уявити, технологіями.

Практичної реалізації очікувати звідси, в общем-то, і не варто. Адже всім відомо, що американці літають в космос на російських двигунах. До речі, з цього випливає, що і на Місяць вони на радянському двигуні літали? Що ж, виходячи з таких даних, видається, що якщо і буде створений коли-небудь двигун викривлення, Росія, по крайней мере, прийме найактивнішу участь в його розробці.

У минулому вересні кілька сотень вчених, інженерів і любителів космосу зібралися під одним дахом в готелі Hyatt в центрі міста Х'юстон. Причина зборів - друга відкрите засідання 100 Year Starship. Фінансує цю високотехнологічну тусовку саме агентство DARPA, а керує колишній астронавт Мей Джемісон. Мета проста: «втілити в реальність політ людини за межі нашої Сонячної системи до іншої зірки в найближчі 100 років». Інтригує? Вас чекає захоплююча розповідь.

Більшість присутніх на конференції сходяться на думці, що розвиток пілотованої космонавтики відбувається гнітюче повільно. Незважаючи на мільярди доларів, які були витрачені за останні 20-30 років, космічні агентства не особливо просунулися з точки, закладеної ще в 60-х роках. Чим, до речі, заснувавши власне космічне агентство SpaceX. 100 Year Starship планує прискорити процес польоту до іншої зірки, форсувавши розвиток перспективних технологій. Що ж, пристібається.

Серед найбільш очікуваних презентацій на конференції була і така: «Механіка варп-поля 102» ( «Warp Field Mechanics 102»), яку представив Гарольд «Синку» Уайт з NASA. Ветеран космічного агентства працює над особливою рухової програмою в Космічному центрі Джонсона (JSC) недалеко від Hyatt. З командою в шість чоловік Уайт недавно викладав мети NASA на майбутнє космічних подорожей. У новій презентації було багато: від всіляких проектів польотів і поліпшення хімічних ракет до потужних двигунів на базі антиматерії і енергії ядра. Однак найцікавіше було ось що: двигун викривлення. Або двигун деформації. Називайте як завгодно, але варп залишається варп для багатьох - від любителів Star Trek до любителів Star Craft.

Проллємо трохи світла: двигун викривлення може зробити можливими подорожі швидше за швидкість світла. Ви, звичайно ж, скажете, що це неможливо, оскільки суперечить загальній теорії відносності Ейнштейна. Уайт вважає, що немає. За півгодини, які йому були відведені на симпозіумі, він розповів про фізику потенційного варп-руху, використовуючи такі поняття, як бульбашки Алькубьерре і гіперпросторові коливання. Також він зазначив, що його теоретичні обчислення дозволили прокласти дорогу до варп-руху, і він починає фізичні випробування в своїй лабораторії NASA, яку він назвав Eagleworks.

«Одного разу ми хочемо набрати варп-швидкість. Ми хочемо рухатися швидше за швидкість світла і не зупинятися на Марсі ».

Зоряний шлях

Перше вживання виразу «варп-рух» датується 1 966 роком, коли Джин Родденберрі запустив «Зоряний шлях». Протягом наступних тридцяти років варп існував тільки у вигляді однієї з найбільш стійких концепцій наукових фантастів. Але одного разу епізод трапився на очі фізику на ім'я Мігель Алькубьерре. Тоді він працював в галузі загальної теорії відносності та задався питанням: що потрібно, щоб створити двигун викривлення? Свою роботу він опублікував в 1994 році.

Алькубьерре представив міхур в просторі. У передній частині міхура простір-час стискається, в той час як в задній частині міхура - розширюється (як під час Великого вибуху). Деформація буде слабо впливати на корабель, як звичайна хвиля, незважаючи на метушню за межами міхура. В принципі, варп-міхур може рухатися як завгодно швидко: обмеження швидкості світла, передбачене в рамках теорії Ейнштейна, працює тільки з простором-часом, а не з спотвореннями самого простору-часу. У міхурі, як передбачив Алькубьерре, простір-час залишиться незмінним, а самі космічні мандрівники - цілими і неушкодженими.

І хоча ніхто ніколи не вимірював негативну енергію, квантова механіка (додамо до списку парадоксів) пророкує її існування, а значить, вчені цілком можуть створити її в лабораторії. Одним із способів її створення міг би стати ефект Казимира: дві паралельні проводять пластини, розташовані досить близько одне до одного, повинні створювати невелику кількість негативної енергії. Модель Алькубьерре звалилася в той момент, коли треба було величезна кількість негативної енергії, куди більше, ніж можна створити - якщо вірити вченим.

«З неможливого все стало правдоподібним».

Подальше оповідання - від імені Костянтина Какаеса з PopSci.

«Синку - унікальна особистість», - розповів його бос Джон Епплуайт, який очолює підрозділ рухових систем в центрі Джонсона. - «Він безумовно фантазер, але при цьому інженер. Він може перетворити свою уяву в корисний технічний продукт ».

«Приходять люди і питають про всяких речах. Я просто не можу вдаватися в подробиці більше, ніж зараз ».

Двигун викривлення

Сумніви розповзаються, як ніч по землі.

«Не думаю, що будь-яка з звичних розумінь фізики передбачає те, що він хоче побачити в своїх експериментах», - говорить Кен Олум, фізик з університету Тафтса, який брав участь в зборах 100 Year Starship 2011 року. Ной Грем, фізик коледжу Міддлбері, який читав дві роботи Уайта на моє прохання, відповів наступним зауваженням:

«Не бачу нічого наукового в цих паперах, крім резюмування старих робіт».

Сам Алькубьерре, нині фізик Національного автономного університету Мексики теж сумнівається:

«Навіть якщо я сиджу в кораблі і у мене є негативна енергія, немає ніякої можливості доставити його куди мені потрібно», - сказав він по телефону. - "Це чудова ідея. Мені подобається вона, тому що я сам її написав. Але у неї є ряд обмежень, з якими я зіткнувся на протязі багатьох років, і я не знаю, як їх обійти ».

Варп-подорож

Прорив в розробці двигунів може ознаменувати нову еру в JSC і NASA, яка триватиме довгі роки і кінця якої ми вже не побачимо. Зонд «Світанок», запущений в 2007 році, досліджує пояс астероїдів на іонних двигунах. У 2010 році японці представили «Ікарус», перший міжпланетний проект сонячного вітрила, ще один варіант експериментального двигуна. У 2016 році на МКС почнеться експеримент VASIMR, плазмової системи з високою руховою тягою. І хоча ці системи в один прекрасний день зможуть возити астронавтів на Марс, за межі Сонячної системи їм точно не вибратися. Ось чому, на думку Уайта, NASA потрібно братися за ризиковані проекти.

Двигун викривлення - це, напевно, самий неймовірний проект NASA в області двигунів. Найсвітліші уми наукової спільноти стверджують, що Уайт не може його побудувати. Експерти кажуть, що він працює всупереч законам природи і фізики. Незважаючи на все це, NASA підтримує цю розробку.

«Те, що він намагається зробити, не потребує великої фінансуванні», - каже Епплуайт. - «Думаю, начальство дуже зацікавлене в тому, щоб він продовжував працювати. Поки це просто теорія, але якщо вона втілиться в реальність, правила гри кардинально зміняться ».

І стала таким неймовірним проривом, що багато хто до цих пір не вірять в те, що американці висаджувалися на Місяць.

Ілля Хель

Днями фахівці NASA здійснили успішне тестування нового революційного методу космічних подорожей, що дозволяє досягти нереально високих швидкостей. Експерименти вперше проводилися в глибокому вакуумі, що відповідає умовам космічного простору.

Команда вчених з США, Китаю і Великобританії займалася розробкою варп-двигуна для космічних ракет більше 15 років, проте перспектива досліджень була спірною, так як закони його роботи не вписувалися в існуючі фізичні теорії. Проте тести, проведені в лабораторіях NASA, встановили, що новий спосіб здійснення електромагнітного руху в космосі все ж реалізувати можливо.

Технологія грунтується на застосуванні електромагнітного приводу. Основна ідея - перетворення електричної енергії в тягу без використання палива (ракетного палива). Однак в реаліях класичної фізики це неможливо, так як в даному випадку порушується фундаментальний закон збереження імпульсу.

Якщо теорія, висунута вченими, дійсно має право на життя, то її можна буде впровадити в розробці космічних апаратів вже в найближчому майбутньому. Варп-двигуни забезпечать зниження вартості космічних польотів і підвищення їх швидкості, дадуть можливість подорожувати не тільки по сонячній системі, А й за її межі.

Уявіть собі автомобіль, який здатний доставити на Місяць чотирьох пасажирів і їх багаж приблизно за чотири години, або космічну подорож кількох поколінь на швидкості, яка становить усього одну десяту швидкості світла - досягти Альфи Центавра при цьому можна менш ніж за століття. Варп-двигуни, без сумніву, змінять світ космічних подорожей. Саме вони сьогодні є головним козирем американської космічної програми.

Пол Марч (Paul March), інженер, що працює над створенням варп-двигунів, зазначає:

«Моя робота в Eagleworks [лабораторії, що займається проведенням випробувань варп-двигунів] є продовженням дослідження фундаментальних проблем, що перешкоджають розвитку пілотованої космонавтики і стали причиною призупинення місячної програми Аполлон. Якщо результати досліджень будуть успішними, то ми отримаємо ефективну технологію, Яка дозволить позбутися від обмежень, що накладаються ракетним рівнянням [формула Ціолковського, що визначає взаємозв'язок між швидкістю літального апарату і тягою ракетного двигуна] ».

На думку Марча, технологія як і раніше вимагає проведення значної кількості випробувань, які переконають вчених в тому, що вона дійсно не є результатом помилки або збігу. В даний час варп-двигуни проходять тестування в Космічному центрі Джонсона. Передбачається, що якщо такий двигун буде створений, його можна буде встановити на будь-якому космічному кораблі, причому енергію електромагнітний привід буде отримувати від компактної атомної електростанції, створеної спеціально для таких цілей.