Минулого вересня кілька сотень учених, інженерів та любителів космосу зібралися під одним дахом у готелі Hyatt у центрі міста Х'юстон. Причина зборів – друге відкрите засідання 100 Year Starship. Фінансує цю високотехнологічну тусовку саме агентство DARPA, а керує колишній астронавт Мей Джемісон. Ціль проста: «втілити в реальність політ людини за межі нашої Сонячна системадо іншої зірки у найближчі 100 років». Інтригує? На вас чекає захоплююча розповідь.

Більшість присутніх на конференції сходяться на думці, що розвиток пілотованої космонавтики відбувається повільно. Незважаючи на мільярди доларів, які були витрачені за останні 20-30 років, космічні агенції не особливо просунулися з точки, закладеної ще у 60-х роках. Чим, до речі, не преминув скористатися Елон Маск, заснувавши власну космічну агенцію SpaceX. 100 Year Starship планує прискорити процес польоту до іншої зірки, форсувавши розвиток перспективних технологій. Що ж, пристібаємось.

Серед довгоочікуваних презентацій на конференції була і така: «Механіка варп-поля 102» («Warp Field Mechanics 102»), яку представив Гарольд «Синок» Уайт з NASA. Ветеран космічного агентства працює над особливою руховою програмою у Космічному центрі Джонсона (JSC) неподалік Hyatt. З командою у шість чоловік Уайт нещодавно викладав цілі NASA на майбутнє космічних подорожей. У новій презентації було багато: від різноманітних проектів польотів та покращення хімічних ракет до потужних двигунів на базі антиматерії та енергії ядра. Однак найцікавіше було ось що: варп-двигун. Або двигун деформації. Називайте як завгодно, але варп залишається варпом для багатьох від любителів Star Trek до любителів Star Craft.

Проллємо трохи світла: варп-двигун може уможливити подорожі швидше швидкостісвітла. Ви, звичайно, скажете, що це неможливо, оскільки суперечить загальної теоріївідносності Ейнштейна. Уайт вважає, що ні. За півгодини, які йому відвели на симпозіумі, він розповів про фізику потенційного варп-руху, використовуючи такі поняття, як бульбашки Алькуб'єрреі гіперпросторові коливання. Також він зазначив, що його теоретичні обчислення дозволили прокласти дорогу до варп-руху, і він розпочинає фізичні випробування у своїй лабораторії NASA, яку він назвав Eagleworks.

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

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

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

Зірковий шлях

Фізик Мігель Алькуб'єрре розробив модель варп-двигуна після перегляду епізоду "Зоряного шляху".

Перше вживання виразу "варп-рух" датується 1966 роком, коли Джин Родденберрі запустив "Зоряний шлях". Протягом наступних тридцяти років Варп існував тільки у вигляді однієї з найстійкіших концепцій наукових фантастів. Але одного разу епізод попався на очі фізики на ім'я Мігель Алькуб'єрре. Тоді він працював у галузі загальної теорії відносності і запитав: що потрібно, щоб створити варп-двигун? Свою роботу він опублікував 1994 року.

Алькуб'єрре представив міхур у просторі. У передній частині міхура простір-час стискається, тоді як у задній частині міхура - розширюється (як під час Великого вибуху). Деформація буде слабко впливати на корабель, як звичайна хвиля, незважаючи на метушні за межами міхура. У 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 Алькуб'єрре, простір-час залишиться незмінним, а самі космічні мандрівники – цілими та неушкодженими.

Варп-двигун зможе відправити мандрівників не лише за межі земної орбіти, а й цілої Сонячної системи. Рівняння загальної теорії відносності Ейнштейна дуже складні в односторонньому рішенні - обчисленні того, як матерія викривляє простір-час, - але у зворотному досить прості. Використовуючи їх, Алькуб'єрре з'ясував, який розподіл матерії необхідний створення варп-бульбашки. 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 навколишню матерію. У розумінні Ейнштейна ця сила є кривизною простору-часу. Негативна енергія, однак, є гравітацією, що відштовхує. Замість того, щоб стягувати простір-час, негативна енергіяйого розштовхуватиме. 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) передбачає її існування, а значить, вчені цілком можуть створити її в лабораторії. Одним із способів її створення міг би стати ефект Казимира: дві паралельні провідні пластини, розташовані досить близько одна до одної, повинні створювати невелику кількість негативної енергії. Модель Алькуб'єрре впала в той момент, коли знадобилося величезна кількістьнегативної енергії, набагато більше, ніж можна створити - якщо вірити вченим.

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

"З неможливого все стало правдоподібним".

"Синок"

Гарольд "Синок" Уайт, інженерNASA, що розробляє варп-рушій у лабораторіїEagleworks.

Подальша розповідь - від імені Костянтина Какаеса зPopSci.

Космічний центр Джонсона розкинувся поряд з лагунами, де Х'юстон поступається дорогою порту Галвестона. У повітрі витає запах кампусів, у яких тренуються майбутні космонавти. У день мого візиту Уайт зустрів мене у п'ятнадцятому будинку, малоповерхівці з лабіринтами коридорів, офісів та лабораторії, які разом становлять Eagleworks. Він був одягнений у поло з вишитою на ньому емблемою Eagleworks: орел, що розкинув крила над футуристичним зорельотом.

Уайт розпочав свою кар'єру не з лабораторії руху. Він вивчав машинобудування і приєднався до агентства в 2004 році до групи робототехніки як підрядник, яким і працював з 2000 року. У результаті він узяв на себе управління маніпулятором на МКС, паралельно працюючи над кандидатським ступенем у галузі фізики плазми. Тільки 2009 року Уайт зайнявся вивченням двигунів, якими давно цікавився, а за робочим місцем у NASA справа не стала.

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

Після приєднання до групи Епплуайта, Уайт попросив дозволу на відкриття власної лабораторії, присвяченої передовій двигунів. Вибрав собі логотип і почав працювати.

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

Уайт показує мені апаратуру і звертає мою увагу на її центральний елемент – квантово-вакуумний плазмовий двигун (КВПД). Пристрій схожий на великий червоний оксамитовий пончик з проводами, закрученими навколо ядра. Це одна з двох основних розробок Eagleworks, поряд із варп-двигуном. Звісно ж, засекречена. Коли я запитав про цей пристрій, Уайт сказав, що не може розголошувати деталі, окрім того, що розробка цієї технології продовжуватиметься довше, ніж створення варп-двигуна. У доповіді, опублікованій NASA у 2011 році, говорилося, що вона використовує квантові флуктуації порожнього простору як джерело палива (про які, зважаючи на все, говорив ще Тесла), тому космічному кораблюна базі КВПР не знадобиться «бензин».

Уайтовські експерименти з варпом зосередились у кутку кімнати. Гелій-неоновий лазер кріпиться на невеликому столику за ґратами з дірочками, разом із роздільником променів та чорно-білою камерою CCD. Це інтерферометр 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 - експериментальний пристрій Уайта. Інша половина – ні. Якщо кільце не змінюється, Уайт помітить це за даними з CCD. Якщо простір спотворюється, то «інтерференційна картинка буде зовсім іншою».

Коли пристрій активується, установка Уайта працює як у фільмі: лазер світиться червоним, а два промені перетинаються, як лазерні мечі. Усередині кільця чотири керамічні конденсатори 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 генеруватиме негативну енергію, необхідну для спотворення простору часу, відповідь Уайта стала ухильною: «Він працює так… я можу сказати вам те, що можу сказати. Я не можу сказати вам, чого не можу». Він послався на передплату про нерозголошення, тому деталі залишилися під покровом таємниці. Я запитав, з ким він підписав таку угоду, на що була відповідь:

«Приходять люди і запитують про всякі речі. Я просто не можу вдаватися до подробиць більше, ніж зараз».

Варп-двигун

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

Теорія варп-подорожей інтуїтивно зрозуміла - деформувати простір-час і створити міхур, що рухається. Але на практиці вона має кілька суттєвих перешкод. Навіть якщо Уайту вдасться суттєво знизити необхідну кількість негативної енергії, ніж було потрібно Алькуб'єррі, 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 негативну енергію за останні 30 років. Форд та інші фізики кажуть, що існують фундаментальні фізичні обмеження – а не лише 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-бульбашки, який рухається швидше за швидкість світла, вченим доведеться поширити негативну енергію навколо корабля, у тому числі і перед ним. Уайт не вважає це проблемою. Коли я поцікавився у нього, він відповів досить туманно, мовляв, варп-двигун працюватиме, оскільки «все, що потрібно, це апарат, який створить усе необхідні умови». Але створення цих умов перед кораблем означатиме розподіл негативної енергії, що рухається швидше світлачим порушує загальну теорію відносності.

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

Сумніви розповзаються, як ніч землею.

"Не думаю, що будь-яке зі звичних розуміння фізики передбачає те, що він хоче побачити у своїх експериментах", - говорить Кен Олум, фізик з університету Тафтса, який брав участь у 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 у цих паперах, окрім резюмування старих робіт».

Сам Алькуб'єрре, нині фізик Національного автономного університету Мексики, теж сумнівається:

«Навіть якщо я сиджу в кораблі і маю негативну енергію, немає жодної можливості доставити його куди мені потрібно», - сказав він телефоном. - «Це чудова ідея. Мені подобається вона, бо я її сам написав. Але вона має низку обмежень, з якими я зіткнувся протягом багатьох років, і я не знаю, як їх обійти».

Ліворуч від головних воріт центру Джонсона лежить перевернута на бік ракета Сатурн-5. Усі щаблі роз'єднані, щоб можна було милуватися кишками ракети. Тільки один з численних двигунів носія розміром з невеликий автомобіль, а ракета, що лежить на боці, на пару метрів довша за футбольне поле. Це красномовно свідчить про складність космічних подорожей. Ракеті вже сорок років, і час, коли її було представлено - і коли NASA було частиною великої американської мрії відправити людину на Місяць - давно минуло. Сьогодні Космічний центр Джонсона схожий на місце, де колись гостювала велич, але зникла.

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

Варп-двигун - це, напевно, найнеймовірніший проект NASA в галузі двигунів. Найсвітліші уми наукової спільноти стверджують, що Уайт не може його побудувати. Експерти кажуть, що він працює всупереч законам природи та фізики. Незважаючи на це, NASA підтримує цю розробку.

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

У січні Уайт зібрав свій варп-інтерферометр і відніс його до нового приміщення. Eagleworks переїхала до нового будинку, який більше й «сейсмічно ізольований» – з ентузіазмом зазначає 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 та Базза Олдріна на Місяць.

І стала таким неймовірним проривом, що багато хто досі не вірить у те, що американці висаджувалися на Місяць.

Розвідувальне управління Міністерства оборони США опублікувало документ про можливість використання темної енергії та маніпуляції додатковими вимірами для створення варп-двигуна.

Такі технології дозволять переміщатися зі швидкістю вище за швидкість світла, проте, за словами скептично налаштованих вчених, їх створення зараз і в найближчому майбутньому неможливе.

Науковці повідомили, що темна енергія використовується для створення розробки. Двигун зможе подолати швидкість світла.

Новину про створення опублікували у Розвідувальному управлінні Пентагону. Саме споруду прозвали варп-двигун. У Пентагоні розробку розцінюють на перспективному рівні, оскільки завдяки йому експерти створять корабель, який дозволить навіть обігнати рух світла. Багато астрофізиків вважають, що технології не мають таких перспектив, які бачать автори двигуна майбутнього. Незважаючи на критику, Пентагон вірить, що подорожувати швидше за швидкість світла реально. Спочатку вчені мають намір вивчити таємницю розгінного посилення Всесвіту. Астрофізики повідомляють про те, що якщо існують, крім нашої, ще якісь виміри, то переміщення на гіпершвидкій швидкості не буде дивом.

Як пишуть автори документа, людство наблизилося до розгадки таємниць прихованих вимірів та темної енергії, що спричиняє прискорене розширення Всесвіту. Використання додаткових вимірювань, які вводяться М-теорією, може допомогти створити екзотичну матерію, необхідну надсвітового руху. Така матерія має негативну щільність.

Проте деякі вчені скептично ставляться до таких тверджень. Наприклад, фізик Шон Керрол (Sean Carroll) вважає, що у доповіді використовуються окремі фрагменти теоретичної фізики, які зібрані разом для створення видимості, що у них може бути практичне застосування. Однак технологія варп-двигуна, можливо, ніколи не буде винайдена.

Ще в 1994 році фізик-теоретик Мігель Алькуб'єрре запропонував метод викривлення простору-часу за допомогою хвилі, яка стискає його попереду та розширює ззаду, створюючи «міхур». Хоча всередині «бульбашки» гіпотетичний корабель не може рухатися з надсвітловою швидкістю, сама хвиля може подолати межу, встановлену спеціальною теорієювідносності Ейнштейна.

За словами Керролла, хоча теоретично викривити простір можливо, невідомо, як для цього отримати та використати матерію з негативною енергією. Для подорожі до альфи Центавра віддаленої від Землі на 4,367 світлового року, знадобиться астрономічна кількість такої матерії, порівнянна з тим, що виділиться при повній анігіляції цілої планети. Хоча вчений не виключає, що в майбутньому будуть розроблені технології надсвітлового руху, він схиляється до думки, що вони неможливі в принципі.

Ілюстрація варп-поля, що створюється теоретичним пристроєм "Двигун Алькуб'єрре". Космічний корабель, що знаходиться всередині поля, зможе рухатися швидше за швидкість світла за рахунок «стиснення» тканини простору перед ним і «розгортанням» простору позаду

У доповіді його автори торкаються відразу кількох питань, що цікавлять сучасну фізику. Серед обговорюваних концептів йдеться про темну енергію (передбачив, але не довів існування якої батько ВТО Альберт Ейнштейн), про скривлюючі простір-час гравітаційних хвилях, про ефект Казимира, що полягає у взаємному тяжінні провідних незаряджених тіл під дією квантових флуктуатів. М-теорії, в якій йдеться про можливе існування кількох додаткових вимірів, освоєння яких безумовно знадобиться для роботи варп-двигуна.

«Цей документ розглядає можливість навіть високу ймовірність того, що майбутні розробки в галузі передових аерокосмічних технологій будуть пов'язані з впливами, що спотворюють просторово-часові структури, що лежать в основі простору вакууму. Це можна назвати вакуумною чи метричною інженерією».

«Це далеко не просто химерна концепція. Існує спеціалізована література в публікаціях з фізики, що рецензуються, тема в яких докладно вивчається».

«Ідея в тому, що досить просунута технологія може взаємодіяти та отримувати прямий контроль над просторово-часовими вимірами. Ця дражняча своїми перспективами можливість, безумовно, заслуговує на глибше вивчення», - йдеться в документі.

«Звичайно, ще дуже довго ми, можливо, не зможемо досягти таких технологічних висот, але вже зараз, на ранньому етапі 21 століття, ми можемо розглянути безліч вражаючих фізичних явищ, які ми вважаємо істинними».

У цьому ж документі наводиться інфографіка, яка пояснює, наскільки швидкими зможуть стати космічні подорожі, якщо людство зможе пересуватися в космосі зі швидкістю, яка в сотню разів перевищує швидкість світла.

У документі також наводиться загальний принцип, згідно з якими ці подорожі можна буде здійснювати. Так, згідно з документом, використання достатнього обсягу темної енергії дозволить «стискати» перед космічним апаратом та «розгортати» за ним простір. Перебуваючи у своєрідному міхурі, корабель буде захищений від деформацій. Сам корабель усередині поля спотворення фактично залишатиметься нерухомим, - переміщатиметься сам спотворений простір, в якому він знаходиться. Це по суті і дозволить кораблю рухатися швидше за швидкість світла, технічно не порушуючи фізичний принцип Ейнштейна.

Керролл зазначає, що концепт «не є абсолютним маренням», оскільки його математична модельбула розроблена ще 1994 року мексиканським фізиком Мігелем Алькуб'єрре.

"Ви дійсно не можете рухатися швидше за швидкість світла, однак цілком можете собі уявити можливість ефективного викривлення простору-часу, який дозволить подолати вам цей бар'єр", - говорить Керрол.

Тобто якщо ви, наприклад, захочете відвідати Альфу Центавра, то цілком зможете вдатися до принципу викривлення простору-часу, щоб Альфа Центавра виявилася зовсім поряд з вами. Досить близько, щоб можна було дістатись туди за день, а не за десятки тисяч років. Чи допоможе вам у цьому викривлення простору-часу? Звісно допоможе. Але чи зможете це зробити? Сумніваюсь».

На думку Керролла, доповідь DIA надто глибоко закопується в аналітику.

«У ньому обговорюються варп-двигун, додаткові виміри, ефект Казимира та темна енергія. Всі ці речі справді, можливо, колись нам відкриються. Але я переконаний, що ніхто не зможе розібратися в цьому протягом найближчого тисячоліття, не кажучи вже про те, як усе це використовувати», - коментує вчений.

Керролл вважає, що ми дуже далекі від реальності з варп-двигунами тому, що поки ніхто до ладу не знає, що взагалі є темною енергією (звідси і назва «темна», тобто незрозуміла), не кажучи вже про те, звідки вона береться , як її зберігати і тим більше використовувати.

Більше того, на думку вченого, щоб долетіти до Альфи Центавра – найближчої до нас зіркової системи, яка розташована у 4,367 світлового року – за пару років за допомогою, скажімо, космічного апаратуобсягом сотню кубічних метрів, нам доведеться говорити про астрономічні обсяги негативної енергії.

«Візьміть Землю і перетворите весь її обсяг на енергію – саме стільки вам її знадобиться. Тільки слід розуміти, що саме негативна енергія. Зараз ніхто поняття не має, як це зробити», – каже Керрол.

І ми не говоримо про звичайні атоми, з яких складається Земля, та їх розсіювання, як це ділося за допомогою Зірки Смерті. Нам доведеться вигадати спосіб, що дозволяє стерти їх із цієї реальності».

Після цього цю енергію необхідно якось зібрати, зберегти та використати зі 100-відсотковою ефективністю.

«Це нереальне завдання. Тут питання не в тому, що «у нас просто немає потрібних транзисторів» для роботи. Йдетьсяпро щось, що не вписується у межі можливості у принципі».

До речі, у доповіді і говориться, що його висновки є умоглядними; визнається факт необхідності використання "величезного обсягу негативної енергії", а також зазначається, що на "повне розуміння природи темної енергії може знадобитися дуже багато часу".

Водночас у документі автори припускають, що «експериментальні наукові прориви у дослідженнях з Великим адронним колайдером, а також подальший розвиток М-теорії можуть призвести до квантового стрибка в нашому розумінні. незвичайної формиенергії та, можливо, новим прямим технологічним інноваціям».

Майже через десять років роботи ВАК так і не знайшов хоч якогось доказу існування частинок, які б дозволили відкрити завісу таємниці навколо темної енергії. Експерименти також не сприяли подальшого розвиткуМ-теорії.

Навіть якщо припустити, що якимось чином буде виявлено спосіб отримання темної енергії, а також спосіб згодувати її планетарний об'єм варп-двигунам корабля, вибрати підходящий напрямок для подорожі і навіть вирушити до нього, ми, а точніше ті, хто полетять, зіткнуться з не менше важливими проблемамивирішити які буде життєво необхідно ще до початку такої подорожі.

Через викривлення простору міжзоряні мандрівники можуть втратити контроль над кораблем ще в момент початку польоту. На шляху до своєї мети люди також можуть зіткнутися з проблемами. Є ймовірність, що випромінювання Хокінга, що, ймовірно, знаходиться на межах чорних дірок та інших дуже викривлених гравітацією областях космосу, може не тільки створити перешкоди в роботі варп-поля, але й убити пасажирів корабля, що пролітає повз.

Уповільнення космічного апарату також може стати смертельним для його команди. Апарат, що виходить із варпа, може перетворити космічний газ і пил, протяжністю в кілька світлових років від місця відправлення до місця призначення, на смертоносну ударну хвилю з високозаряджених частинок.

«Наука не дозволяє мені миттєво виключити можливість варп-подорожей, але таки вважаю, що це неможливо. Я думаю, що якби ми краще розуміли фізику, то вже без жодних сумнівів сказали б, що це зробити просто неможливо», - підсумував Керрол.

Ще не з'явилася ця новина, але, можливо, вчені з NASA створили варп-двигун!

Група вчених з NASA провели серію оптичних тестів за допомогою пропуску через камеру резонатора двигуна лазерних променів, і виявилося, що швидкість променів, що проходять, різна, чого бути не повинно, так як швидкість світла постійна. Поведінка променів повністю відповідає тому, як якщо б вони проходили через варп -Поле. Однак є ймовірність того, що отримані дані є наслідок спотворень через земної атмосфериТому вчені зараз хочуть повторити тест у вакуумі, а в ідеалі - в космосі.

Якщо ви ще не знаєте, що таке варп-двигун, ось витяг з Вікіпедії:
Варп-двигун(англ. Warp drive, двигун викривлення) - гіпотетична технологія, яка згідно з гіпотезою дозволить кораблю, оснащеному таким двигуном, долати міжзоряні відстані зі швидкостями, що перевищують швидкість світла. Це можливо, як очікують деякі фізики, завдяки генерації спеціального поля викривлення – варп-поля, – яке, огортаючи судно, спотворює просторово-часовий континуум, переміщуючи його. Двигун викривлення не буде розганяти фізичне тіло швидше за швидкість світла у звичайному просторі, але використовує властивості простору-часу для переміщення швидше, ніж це відбувається з плоскою електромагнітною хвилею (світлом) у вакуумі.

У загальних рисахПринцип роботи варп-двигунів полягає в деформації простору попереду і позаду зорельота, дозволяючи тому рухатися швидше за швидкість світла. Простір «стискається» перед судном і «розбухає» за судном. При цьому саме судно знаходиться у своєрідній «бульбашці», залишаючись захищеним від деформацій. Сам корабель усередині поля спотворення фактично залишається нерухомим: переміщається самий спотворений простір, в якому він знаходиться. Наприклад, вигаданий варп-двигун у Зоряному шляху працює саме так.

Подорож через кротову нору у виставі художника

Зображення: Wikimedia Commons

Офіційні представники NASA відхрестилися від створення варп-двигуна. На чутки, які протягом останніх тижнів з'являлися у коштах масової інформації, співробітники агентства відповіли у листі до видання Space.com . Ознайомитись з думкою інженерів Космічного центру імені Ліндона Джонсона, а також низки незалежних експертів можна у матеріалі видання.

Як раніше повідомив галузевий спостерігач NASASpaceFlight.com, інженери лабораторії NASA Eagleworks успішно протестували новий електромагнітний двигун EmDrive у вакуумі і навіть змогли виміряти його тягу. Особливістю цього пристрою, яке багато новинних агентств назвали варп-двигуном, є відсутність будь-яких рухомих частин або камери згоряння. За словами фізиків-теоретиків, які розробили концепцію, функціонування двигуна відбувається лише завдяки взаємодії породжених ним електромагнітних хвильз кінцевими пластинками хвилеводу, у якому поширюються. Важливо відзначити, що сам механізм виникнення тяги невідомий.

Зовнішній вигляддвигуна EmDrive

SPR, Ltd, of the EM Drive

CNET повідомляє, що EmDrive дозволить реалізувати швидкі перельоти всередині сонячної системи, зокрема, що переліт між Землею і Місяцем може зайняти всього чотири години, а подорож до найближчої до нас зірки Альфи Центавра займе менше 100 років.

Але подібні заяви передчасні, стверджують представники NASA, відповідаючи на запит порталу Space.com. Незважаючи на те, що інженери показали можливість створення прототипу EmDrive, поставлений ними експеримент ще не приніс жодних значних результатів. "NASA не займається розробкою варп-двигуна" - додають представники агенства.

За словами Ітана Зігеля, професора фізики та астрономії в коледжі Льюїса і Кларка (Портленд), значення тяги, що спостерігалися в експерименті (близько 30-50 мікроньютонів), лише в 3 рази перевищують похибку вимірювання приладу. Це не дозволяє розглядати дані вимірювання як досить надійні, проте експерт зазначає, що важливим моментом було тестування пристрою різних напрямках, щоб нівелювати можливу взаємодію з магнітним полемЗемлі. Не менш важливим він вважає факт того, що пристрій був випробуваний у вакуумі – в умовах атмосфери могло спостерігатися відштовхування від молекул газу, відоме фізиці. До того ж Зігель зазначає, що деталі експериментів та їх результати ще не пройшли рецензування та не були опубліковані в науковому журналі- ця умова потрібна для того, щоб наукова громадськість визнала відкриття.

Минулого вересня кілька сотень учених, інженерів та любителів космосу зібралися під одним дахом у готелі Hyatt у центрі міста Х'юстон. Причина зборів – друге відкрите засідання 100 Year Starship. Фінансує цю високотехнологічну тусовку саме агентство DARPA, а керує колишній астронавт Мей Джемісон. Ціль проста: «втілити в реальність політ людини за межі нашої Сонячної системи до іншої зірки в найближчі 100 років». Інтригує? На вас чекає захоплююча розповідь.

Більшість присутніх на конференції сходяться на думці, що розвиток пілотованої космонавтики відбувається повільно. Незважаючи на мільярди доларів, які були витрачені за останні 20-30 років, космічні агенції не особливо просунулися з точки, закладеної ще у 60-х роках. Чим, до речі, Елон Маск, заснувавши власну космічну агенцію SpaceX. 100 Year Starship планує прискорити процес польоту до іншої зірки, форсувавши розвиток перспективних технологій. Що ж, пристібаємось.

Серед довгоочікуваних презентацій на конференції була і така: «Механіка варп-поля 102» («Warp Field Mechanics 102»), яку представив Гарольд «Синок» Уайт з NASA. Ветеран космічного агентства працює над особливою руховою програмою у Космічному центрі Джонсона (JSC) неподалік Hyatt. З командою у шість чоловік Уайт нещодавно викладав на майбутнє космічних подорожей. У новій презентації було багато: від різноманітних проектів польотів та покращення хімічних ракет до потужних двигунів на базі антиматерії та енергії ядра. Однак найцікавіше було ось що: . Або двигун деформації. Називайте як завгодно, але варп залишається варпом для багатьох від любителів Star Trek до любителів Star Craft.

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

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

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

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

Фізик Мігель Алькуб'єрре розробив модель варп-двигуна після перегляду епізоду "Зоряного шляху".

Перше вживання виразу "варп-рух" датується 1966 роком, коли Джин Родденберрі запустив "Зоряний шлях". Протягом наступних тридцяти років Варп існував тільки у вигляді однієї з найстійкіших концепцій наукових фантастів. Але одного разу епізод попався на очі фізики на ім'я Мігель Алькуб'єрре. Тоді він працював у галузі загальної теорії відносності і запитав: що потрібно, щоб створити варп-двигун? Свою роботу він опублікував 1994 року.

Алькуб'єрре представив міхур у просторі. У передній частині міхура простір-час стискається, тоді як у задній частині міхура - розширюється (як під час). Деформація буде слабко впливати на корабель, як звичайна хвиля, незважаючи на метушні за межами міхура. У 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 Алькуб'єрре, простір-час залишиться незмінним, а самі космічні мандрівники – цілими та неушкодженими.

Варп-двигун зможе відправити мандрівників не лише за межі земної орбіти, а й цілої Сонячної системи. Рівняння загальної теорії відносності Ейнштейна дуже складні в односторонньому рішенні - обчисленні того, як матерія викривляє простір-час, - але у зворотному досить прості. Використовуючи їх, Алькуб'єрре з'ясував, який розподіл матерії необхідний створення варп-бульбашки. 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 навколишню матерію. У розумінні Ейнштейна ця сила є кривизною простору-часу. Негативна енергія, однак, є гравітацією, що відштовхує. Замість того, щоб стягувати простір-час, негативна енергія його розштовхуватиме. 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) передбачає її існування, а значить, вчені цілком можуть створити її в лабораторії. Одним із способів її створення міг би стати ефект Казимира: дві паралельні провідні пластини, розташовані досить близько одна до одної, повинні створювати невелику кількість негативної енергії. Модель Алькуб'єрре впала в той момент, коли знадобилася величезна кількість негативної енергії, набагато більше, ніж можна створити - якщо вірити вченим.

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

"З неможливого все стало правдоподібним".

"Синок"

Гарольд "Синок" Уайт, інженерNASA, що розробляє варп-рушій у лабораторіїEagleworks.

Подальша розповідь - від імені Костянтина Какаеса зPopSci.

Космічний центр Джонсона розкинувся поряд з лагунами, де Х'юстон поступається дорогою порту Галвестона. У повітрі витає запах кампусів, у яких тренуються майбутні космонавти. У день мого візиту Уайт зустрів мене у п'ятнадцятому будинку, малоповерхівці з лабіринтами коридорів, офісів та лабораторії, які разом становлять Eagleworks. Він був одягнений у поло з вишитою на ньому емблемою Eagleworks: орел, що розкинув крила над футуристичним зорельотом.

Уайт розпочав свою кар'єру не з лабораторії руху. Він вивчав машинобудування і приєднався до агентства в 2004 році до групи робототехніки як підрядник, яким і працював з 2000 року. У результаті він узяв на себе управління маніпулятором на МКС, паралельно працюючи над кандидатським ступенем у галузі фізики плазми. Тільки 2009 року Уайт зайнявся вивченням двигунів, якими давно цікавився, а за робочим місцем у NASA справа не стала.

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

Після приєднання до групи Епплуайта, Уайт попросив дозволу на відкриття власної лабораторії, присвяченої передовій двигунів. Вибрав собі логотип і почав працювати.

Уайт привів мене до свого кабінету, який ділить із колегою, що займається пошуками води на Місяці (), а потім повів у Eagleworks. Поки ми йшли, він розповідав мені про складнощі, пов'язані з відкриттям лабораторії, які він позначив як «довгий та моторний процес пошуку просунутих двигунів, які допоможуть людям освоїти космос». Він каже, трохи розтягуючи слова - результат багатьох років, проведених на півдні, спочатку в коледжі Алабами, а після - 13 років у Техасі.

Уайт показує мені апаратуру і звертає мою увагу на її центральний елемент – квантово-вакуумний плазмовий двигун (КВПД). Пристрій схожий на великий червоний оксамитовий пончик з проводами, закрученими навколо ядра. Це одна з двох основних розробок Eagleworks, поряд із варп-двигуном. Звісно ж, засекречена. Коли я запитав про цей пристрій, Уайт сказав, що не може розголошувати деталі, окрім того, що розробка цієї технології продовжуватиметься довше, ніж створення варп-двигуна. У доповіді, опублікованій NASA у 2011 році, говорилося, що вона використовує квантові флуктуації порожнього простору як джерело палива (про які, зважаючи на все, говорив ще Тесла), тому космічному кораблю на базі КВПД не знадобиться «бензин».

Уайтовські експерименти з варпом зосередились у кутку кімнати. Гелій-неоновий лазер кріпиться на невеликому столику за ґратами з дірочками, разом із роздільником променів та чорно-білою камерою CCD. Це інтерферометр 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 - експериментальний пристрій Уайта. Інша половина – ні. Якщо кільце не змінюється, Уайт помітить це за даними з CCD. Якщо простір спотворюється, то «інтерференційна картинка буде зовсім іншою».

Коли пристрій активується, установка Уайта працює як у фільмі: лазер світиться червоним, а два промені перетинаються, як лазерні мечі. Усередині кільця чотири керамічні конденсатори 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 генеруватиме негативну енергію, необхідну для спотворення простору часу, відповідь Уайта стала ухильною: «Він працює так… я можу сказати вам те, що можу сказати. Я не можу сказати вам, чого не можу». Він послався на передплату про нерозголошення, тому деталі залишилися під покровом таємниці. Я запитав, з ким він підписав таку угоду, на що була відповідь:

«Приходять люди і запитують про всякі речі. Я просто не можу вдаватися до подробиць більше, ніж зараз».

Варп-двигун

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

Теорія варп-подорожей інтуїтивно зрозуміла - деформувати простір-час і створити міхур, що рухається. Але на практиці вона має кілька суттєвих перешкод. Навіть якщо Уайту вдасться суттєво знизити необхідну кількість негативної енергії, ніж було потрібно Алькуб'єррі, 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 негативну енергію за останні 30 років. Форд та інші фізики кажуть, що існують фундаментальні фізичні обмеження – а не лише 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-бульбашки, який рухається швидше за швидкість світла, вченим доведеться поширити негативну енергію навколо корабля, у тому числі і перед ним. Уайт не вважає це проблемою. Коли я поцікавився у нього, він відповів досить туманно, мовляв, варп-двигун працюватиме, оскільки «все, що потрібно, це апарат, який створить усі необхідні умови». Але створення цих умов перед кораблем означатиме розподіл негативної енергії, яка рухається швидше за світло, ніж порушує загальну теорію відносності.

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

Сумніви розповзаються, як ніч землею.

"Не думаю, що будь-яке зі звичних розуміння фізики передбачає те, що він хоче побачити у своїх експериментах", - говорить Кен Олум, фізик з університету Тафтса, який брав участь у 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 у цих паперах, окрім резюмування старих робіт».

Сам Алькуб'єрре, нині фізик Національного автономного університету Мексики, теж сумнівається:

«Навіть якщо я сиджу в кораблі і маю негативну енергію, немає жодної можливості доставити його куди мені потрібно», - сказав він телефоном. - «Це чудова ідея. Мені подобається вона, бо я її сам написав. Але вона має низку обмежень, з якими я зіткнувся протягом багатьох років, і я не знаю, як їх обійти».

Ліворуч від головних воріт центру Джонсона лежить перевернута на бік ракета Сатурн-5. Усі щаблі роз'єднані, щоб можна було милуватися кишками ракети. Тільки один з численних двигунів носія розміром з невеликий автомобіль, а ракета, що лежить на боці, на пару метрів довша за футбольне поле. Це красномовно свідчить про складність космічних подорожей. Ракеті вже сорок років, і час, коли її було представлено - і коли NASA було частиною великої американської мрії відправити людину на Місяць - давно минуло. Сьогодні Космічний центр Джонсона схожий на місце, де колись гостювала велич, але зникла.

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

Варп-двигун - це, напевно, найнеймовірніший проект NASA в галузі двигунів. Найсвітліші уми наукової спільноти стверджують, що Уайт не може його побудувати. Експерти кажуть, що він працює всупереч законам природи та фізики. Незважаючи на це, NASA підтримує цю розробку.

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

У січні Уайт зібрав свій варп-інтерферометр і відніс його до нового приміщення. Eagleworks переїхала до нового будинку, який більше й «сейсмічно ізольований» – з ентузіазмом зазначає 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 та Базза Олдріна на Місяць.

І стала таким неймовірним проривом, що багато хто досі в те, що американці висаджувалися на Місяць.