Экзотическое движение

В статье 1957 года космолог Герман Бонди рассмотрел возможность того, что объект с отрицательной массой будет создавать отталкивающую силу гравитации. Помещенный рядом с положительной массой, он будет отталкивать ее, но положительная масса будет притягивать отрицательную массу. Если две массы равны, но противоположного знака, пара будет бесконечно ускоряться в одном и том же направлении. Полная кинетическая энергия будет равна нулю в соответствии с законом сохранения энергии.

Если положительной массой является планета, похожая на Землю, этот двигатель может разогнаться до 1g , комфортного ускорения, которое мы ощущаем на поверхности Земли. В том числе пассажиры, сделанные из материала этой планеты, как и люди, не требуют затрат. Ускорение в 1 g в течение полного года довело бы планету до скорости света. Постоянное ускорение в течение нескольких десятилетий позволило бы планете пересечь всю Вселенную за время жизни пассажиров благодаря замедлению времени, очень близкому к скорости света.

Единственный недостающий компонент двигателя, который позволил бы нам совершить такое путешествие, — это отрицательная масса. Роберт Форвард написал статью о возможностях, предлагаемых этой концепцией движения, в 1990 году, и в настоящее время я являюсь соавтором статьи, в которой показано, как создать объект с отрицательной массой из скалярного поля в соответствии с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна .

Существуют ли другие способы достижения скорости света? Менее гипотетический подход заключается в использовании светового паруса, а именно тонкой мембраны, толкаемой отражающим светом. В концепции Starshot , по которой я возглавляю научный консультативный совет, полезная нагрузка весом в грамм на парусе размером с человека перемещается лазерным лучом мощностью 100 гигаватт за несколько минут до скорости, составляющей долю скорости света, на расстояние. что в 5 раз дальше, чем Луна. НАСА в настоящее время разрабатывает солнечные паруса как футуристический метод движения для исследования космоса.

Если бы другая цивилизация использовала лазерный парус для перемещения массивных полезных грузов между обитаемыми планетами, такими как Земля и Марс, мы могли бы увидеть вспышку света, когда две планеты ориентированы вдоль линии нашего обзора. В статье 2015 года с моим бывшим постдоком Джеймсом Гильошоном мы рассчитали характеристики возникающей вспышки света как интересную техно-сигнатуру.

Возможно ли, что световые паруса типа Starshot проходят мимо Земли, а мы их не замечаем? Астрономы направляют свои телескопы на астероиды или кометы Солнечной системы, которые движутся в десять тысяч раз медленнее света. Если мимо пройдет зонд Starshot, обзорные телескопы, такие как Pan-STARRS , Zwicky Transient Facility или будущая обсерватория Vera C. Rubin , в лучшем случае увидят его один раз, и астрономы проигнорируют скудные данные. Более того, объект размером с человека может быть обнаружен только в том случае, если он столкнется с Землей и создаст огненный шар от трения об атмосферу. В недавней статьес моим студентом Амиром Сираджем мы показали, что глобальная сеть из нескольких сотен оптических камер всего неба с временным разрешением в десятые доли миллисекунды способна обнаруживать метеоры Starshot, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света.

Технологический зонд, врезавшийся в планету, потенциально может выжить при входе в атмосферу, если он оснащен парашютом или окружен защитным кожухом. Первые межзвездные метеоры IM1 и IM2 были обнаружены по их болидам. Если мы найдем какое-либо оборудование на дне океана в ходе предстоящей экспедиции по поиску реликвий IM1, мы будем знать, что оно было изготовлено внеземной технологической цивилизацией. Основываясь на недавно определенной высоте огненного шара , прочность материала IM1 была в десять раз выше.чем все 272 метеора в каталоге CNEOS. Экстраполяция скорости IM1 назад во времени означает, что она двигалась со скоростью 60 километров в секунду в межзвездном пространстве, быстрее, чем 95% всех звезд в окрестностях Солнца. Обычный химический ракетный двигатель мог бы объяснить эту избыточную скорость. Двигатель IM1 может представлять современные технологии, которые мы используем для межзвездных зондов, таких как Voyager 1 и 2, Pioneer 10 и 11 и New Horizons.

Мы надеемся, что, изучая межзвездные объекты, мы узнаем о новых методах движения, которые облегчат нам путешествие в межзвездное пространство. Как отмечается в моей будущей книге под названием « Интерстеллар » , я стремлюсь узнать от высшего разума в открытом космосе, кем мы могли бы стремиться стать.

ОБ АВТОРЕ

Ави Леб — руководитель проекта «Галилео», директор-основатель инициативы Гарвардского университета «Черная дыра», директор Института теории и вычислений Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и бывший заведующий кафедрой астрономии Гарвардского университета (2011 г.). –2020). Он возглавляет консультативный совет проекта Breakthrough Starshot, а также является бывшим членом Совета советников президента по науке и технологиям и бывшим председателем Совета по физике и астрономии национальных академий. Он является автором бестселлера « Внеземной мир: первый признак разумной жизни за пределами Земли » и соавтором учебника « Жизнь в космосе », опубликованного в 2021 году. Его новая книга под названием « Межзвездная », планируется к публикации в августе 2023 года.