Kosmosa kuģim, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, jābūt redzamam ar pašreizējo tehnoloģiju, saka inženieri

Starpzvaigžņu ceļojumi var būt zinātniskās fantastikas priekšmets, taču ir viegli aprēķināt, ka tam vajadzētu būt iespējamam, ņemot vērā spēju ceļot ar ievērojamu gaismas ātruma daļu. Šāda veida ātrumu pat var sasniegt ar tuvākās nākotnes tehnoloģijām un nodokļu dolāriem, lai tie darbotos.

Protams, ir nopietnas problēmas. Un šodien Ulvi Jurcevers un Stīvens Vilkinsons no aizsardzības darbuzņēmēja Raytheon El Segundo, Kalifornijā, iezīmē vēl vienu, kas, šķiet, līdz šim ir ticis ignorēts.

Šie puiši norāda, ka jebkurš objekts, kas pārvietojas relativistiskā ātrumā, mijiedarbosies ar fotoniem kosmiskā mikroviļņu fonā. Šai mijiedarbībai vajadzētu radīt pretestību, kas nosaka īpašus ierobežojumus tam, cik ātri kosmosa kuģis var pārvietoties, viņi saka.

Bet tam vajadzētu arī radīt unikālu relatīvu kosmosa lidojuma zīmi, kam vajadzētu būt redzamam ar mūsdienu tehnoloģijām, ja kāds šāda veida transportlīdzeklis izbrauc cauri mūsu galaktikas apkaimē.

Kosmiskais mikroviļņu fons ir Lielā sprādziena atbalss. Tā ir gaisma, kas palikusi pāri no pirmajiem radīšanas brīžiem, kas ir izstiepta, Visumam izplešoties. Tātad, lai gan tas sākās kā daudz lielākas enerģijas, īsāka viļņa garuma starojums, tagad tas atrodas mikroviļņu reģionā.

Šis starojums piepilda Visumu. Katrs kosmosa kubikcentimetrs satur vairāk nekā 400 kosmisko mikroviļņu fotonu, tāpēc kosmosa kuģis, kas šķērso starpzvaigžņu telpu, katru sekundi saduras ar tūkstošiem miljardu fotonu.

Šīs sadursmes var iedomāties mikroskopiskā līmenī, kad katrs fotons ietriecas kodolā ar lielu enerģiju. Daļiņu fiziķi labi zina, ka, ja enerģija šajās sadursmēs ir pietiekami augsta, viņiem vajadzētu izveidot elektronu-pozitronu pārus.

Jurcevers un Vilkinsons norāda, ka kosmosa kuģa pārējā kadrā, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, šie fotoni parādīsies kā ļoti enerģiski gamma stari. Ja šo gamma staru enerģija ir lielāka par elektrona un pozitrona miera masu, tad sadursmes rezultātā tiks izveidots elektronu-pozitronu pāris.

Viņi turpina parādīt, ka šis process izkliedēs milzīgu enerģijas daudzumu. Katra elektronu-pozitronu pāra izveidošana izkliedē 1,6 x 10 ^ (-13) džoulus. Pieņemot, ka efektīvais šķērsgriezuma laukums ir, piemēram, 100 kvadrātmetri, izkliedējošais efekts ir aptuveni 2 miljoni džoulu sekundē, saka Jurcevers un Vilkinsons.

Kosmosa kuģa atpūtas rāmī laika paplašināšanās dēļ izkliede ir vēl lielāka. Braucot ar lielu ātrumu, sekundes faktiski ilgst ilgāk, tāpēc enerģijas izkliede ir ievērojami lielāka, aptuveni 10^14 džoulus sekundē.

Tā ir ievērojama pretestība kosmosa kuģa dzinējiem, kas jāpārvar, lai tikai uzturētu to nemainīgā ātrumā, saka Jurcevers un Vilkinsons. Viņi apgalvo, ka tas ir labs iemesls, lai saglabātu kosmosa kuģa ātrumu zem elektronu-pozitronu pāra izveides sliekšņa un tādējādi samazinātu pretestību līdz nenozīmīgam līmenim, tikai dažiem džouliem sekundē. Šis slieksnis rodas, kad kosmosa kuģis sasniedz ātrumu, kas ir 1–3,3 x10^-(17) no gaismas ātruma.

Relativistiskā kosmosa kuģa kustībai būs cits efekts. Tam vajadzētu izkliedēt kosmisko mikroviļņu fonu tādā veidā, kas rada unikālu parakstu. Tā kā barionu kosmosa kuģis pārvietojas ar relatīvismu ātrumu, tas mijiedarbosies ar CMB, izkliedējot, izraisot frekvences nobīdi, ko uz Zemes varētu noteikt ar pašreizējām tehnoloģijām, saka Jurcevers un Vilkinsons.

Viņi turpina aprēķināt šī paraksta īpašības. Viņi saka, ka izkliedei vajadzētu radīt starojumu no terahercu līdz infrasarkanajiem spektra apgabaliem un ka šim signālam jāpārvietojas attiecībā pret fonu. Signāla galvenās iezīmes ir strauja temperatūras pazemināšanās, ko pavada straujš intensitātes pieaugums, kā arī avota kustība attiecībā pret atskaites rāmi, kas fiksēts uz attāliem kvazāriem, un tam vajadzētu būt novērojamam, saka Jurcevers un Vilkinsons.

Citiem vārdiem sakot, ja relativistiski kosmosa kuģi virzās pa starpzvaigžņu telpu, šāda veida parakstam vajadzētu būt redzamam, izmantojot pašreizējās astrofizikālo observatoriju paaudzi.

Tas ir interesants darbs, kas relativistisku kosmosa ceļojumu analīzi pārceļ jaunā līmenī. Citi pētnieki ir izpētījuši iespēju novērot relativistiskus kosmosa kuģus, izmantojot optiskās emisijas, kas jārada to dzinējiem. Bet Jurcevers un Vilkinsons iet tālāk.

Protams, viņi izdara vairākus pieņēmumus, no kuriem ne mazāk svarīgi ir tas, ka relatīvi kosmosa ceļojumi vispār ir iespējami. Patiešām, ja kāda attīstīta civilizācija veiktu šāda veida lēcienu kosmosā, mijiedarbība ar kosmiskajiem fotoniem, visticamāk, būs viņu mazākā problēma, jo sadursme ar matēriju būtu daudz postošāka.

Yurtsever un Wilkinson sniedz dažus skaitļus, lai to ievietotu kontekstā. Kosmosa kuģim, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, triecienam ar vienu kosmisko putekļu graudiņu, kura masa ir 10^-(14) grami, trieciena enerģija būtu tuvu 10 000 megadžouliem.

Starpgalaktiskā telpa ir salīdzinoši brīva no gruvešiem, taču pat tomēr jebkuram relatīvi noskaņotajam kosmosa kuģim būtu nepieciešams veids, kā atbrīvot savu ceļu.

Viela pārdomām potenciālajiem kosmonautiem.

Atsauce: arxiv.org/abs/1503.05845 : Relativistiskā kosmosa lidojuma ierobežojumi un paraksti

paslēpties