Краткие ответы на большие вопросы

Breakthrough Starshot — реальная возможность для человека начать вторжение в космическое пространство с целью оценить и опробовать перспективы его колонизации. Эта миссия направлена на проверку и подтверждение ряда концептуальных идей: миниатюризация космических аппаратов, световой двигатель и фазированная решётка лазерных излучателей. Starchip — полностью автономный космический зонд размером в несколько сантиметров — будет крепиться к световому парусу. Световой парус, изготовленный из метаматериалов, весит не более нескольких граммов. Предполагается, что на орбиту будут выведены тысячи таких зондов, оснащённых световыми парусами. На Земле группа лазеров, расположенных на площади в один квадратный километр, направит сфокусированный световой луч. Луч мощностью в десятки гигаватт пройдёт через атмосферу и придаст ускорение парусу.

Эта инновационная идея напоминает мечту шестнадцатилетнего Эйнштейна о полёте на световом луче. Зонд разгонится всего до 20 % от скорости света — но это составляет 160 миллионов километров в час. Такая система достигнет Марса менее чем за час, Плутона — в считаные дни, через неделю обгонит «Вояджер», а в районе Альфы Центавра окажется всего через двадцать лет. Там зонд сможет сделать фотографии планет, обнаруженных в системе, проверить у них наличие магнитного поля и органических молекул и с помощью своего лазерного луча отправить информацию на Землю. Этот сигнал будет принят той же лазерной системой, которая отправила его в полёт. Время его прохождения оценивается примерно в четыре года.

Важно отметить, что в траекторию зондов можно включить пролёт поблизости от Проксимы b, землеподобной планеты, расположенной в зоне жизни своей звезды-хозяйки — Альфы Центавра. В 2017 году проект Breakthrough совместно с Европейской южной обсерваторией заключили соглашение об активизации поиска потенциально обитаемых планет в системе Альфы Центавра.

У проекта Breakthrough Starshot есть и побочные цели. Например, исследование Солнечной системы и обнаружение астероидов, пересекающих орбиту Земли. Немецкий физик Клаудиус Грос предложил использовать эти технологии для создания биосферы одноклеточных микробов на временно обитаемых экзо-планетах.

Короче, всё возможно. Однако предстоит решить множество проблем. Лазер мощностью в один гигаватт может обеспечить лишь несколько ньютонов тяги.

Но нанозонд компенсирует этот недостаток своей массой, которая составляет всего несколько граммов. Перед инженерами стоят сложнейшие задачи. Зонд должен выдержать экстремальное ускорение, вакуум, космический холод, воздействие протонов и столкновения с космической пылью. Кроме того, сфокусировать группу лазеров общей мощностью в 100 гигаватт на световом парусе очень трудно из-за турбулентности земной атмосферы. Как соединить сотни лазерных лучей, чтобы компенсировать атмосферные помехи, как разогнать зонд, не повредив его, и как и сориентировать его в нужном направлении? К тому же зонд должен сохранить работоспособность в космическом холоде в течение двадцати лет, чтобы послать обратно сигналы, которые будут идти до нас четыре световых года. Но это инженерные проблемы, а они, как правило, со временем решаются. По мере совершенствования технологий можно будет думать и о других, не менее увлекательных миссиях. Даже при лазерных лучах меньшей мощности время путешествия к дальним планетам, к окраинам Солнечной системы или в межзвёздное пространство должно существенно сократиться.

Разумеется, такие космические путешествия не предназначены для людей, даже если мы сможем создать корабли соответствующих размеров. Корабль будет просто невозможно затормозить. Но когда мы наконец выйдем в Галактику, это будет момент торжества человеческой культуры. А если проект Breakthrough Starshot сможет найти и передать на Землю изображения обитаемой планеты на орбите одной из наших ближайших соседок, это станет событием гигантского значения для будущего всего человечества.

В заключение вернусь к Эйнштейну. Если мы обнаружим планету в системе Альфа Центавра, её изображение, снятое на камеру, несущуюся со скоростью в двадцать процентов от световой, окажется несколько искажено в силу эффектов, описанных в специальной (частной) теории относительности. Космический аппарат впервые разовьёт скорость, дающую возможность увидеть эти эффекты. На самом деле теория Эйнштейна и лежит в основе всей миссии. Без неё не было бы ни лазеров, ни самой возможности произвести вычисления, необходимые для ориентировки, фотографирования и передачи данных на расстояние в 40 триллионов километров при скорости, составляющей одну пятую от скорости света.