Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия - Митио Каку

Хранение антивещества также представляет проблему и обходится недешево. Если поместить антивещество в бутылку, оно рано или поздно соприкоснется со стенками бутылки — и аннигилирует вместе с контейнером. Для правильного его хранения потребуются ловушки Пеннинга. В них магнитное поле будет удерживать атомы антивещества в подвешенном состоянии, не давая соприкоснуться с сосудом.

В научной фантастике вопросы стоимости и хранения иногда решают, вовремя осваивая какой-нибудь антиастероид, источник дешевого антивещества. Но этот эффектный сценарий не отменяет непростой вопрос: откуда вообще берется антивещество?

Во Вселенной мы повсюду видим вещество, а не антивещество. Мы это точно знаем, потому что столкновение одного электрона с антиэлектроном высвобождает как минимум 1,02 млн электронвольт энергии. Это точный индикатор столкновения с антивеществом — что-то вроде отпечатка пальца. Однако, исследуя Вселенную, мы почти нигде не встречаем излучения такого типа. Большая часть всего, что мы видим вокруг, состоит из того же обычного вещества, что и мы с вами.

Физики считают, что в момент Большого взрыва Вселенная была абсолютно симметрична и количество вещества и антивещества в ней было одинаково. В этой ситуации аннигиляция того и другого была бы идеальной и полной, а во Вселенной в результате осталось бы одно только излучение. Однако мы существуем и состоим из вещества, которого вообще не должно было остаться. Само наше существование бросает вызов современной физике.

Мы пока не сумели понять, почему вещества во Вселенной больше, чем антивещества. Лишь одна десятимиллиардная часть вещества, изначально присутствовавшего во Вселенной, уцелела после Большого взрыва, и мы — часть этого вещества. Основная теория исходит из того, что идеальное равновесие и симметрия между веществом и антивеществом в ходе Большого взрыва были нарушены, но мы не знаем, что послужило тому причиной. Физика, который сумеет разрешить эту загадку, ждет Нобелевская премия.

Двигатели на антивеществе входят в короткий список приоритетных направлений для всех, кто хочет построить космический корабль. Но свойства антивещества до сих пор почти не исследованы. Неизвестно, к примеру, падает оно вниз или вверх. Современная физика предсказывает, что антивещество должно падать вниз, как и обычное вещество. Если это так, то антигравитация, по всей видимости, невозможна. Однако попытки исследовать гравитационные свойства антивещества определенного ответа пока не дали. А с учетом стоимости любых исследований в этой области и ограниченности наших знаний ракеты на антивеществе в ближайшие 100 лет, скорее всего, останутся всего лишь мечтой — разве что мы действительно наткнемся в открытом космосе на блуждающий антиастероид.

Еще одна заманчивая идея — прямоточный термоядерный двигатель[41]. Внешне корабль с таким двигателем должен напоминать гигантский рожок мороженого, поскольку смысл его в том, чтобы собирать в межзвездном пространстве водород и сжимать его в термоядерном реакторе, получая энергию. Подобно реактивному двигателю крылатой ракеты, прямоточный термоядерный двигатель, по идее, должен получиться довольно экономичным. Реактивные двигатели забирают обычный воздух, не нуждаясь в окислителе, что, естественно, снижает стоимость их производства. Поскольку водорода в космосе неограниченное количество, космический корабль с таким двигателем сможет ускоряться сколь угодно долго — подобно солнечному парусу, он имеет бесконечный удельный импульс.

В знаменитом романе Пола Андерсона «Когда замирает время» (Tau Zero) прямоточный термоядерный двигатель звездолета в результате аварии перестал отключаться. Корабль все больше ускоряется, постепенно приближаясь к скорости света, и вокруг него начинают происходить пугающие релятивистские искажения. Чем быстрее летит корабль, тем медленнее течет время внутри него. Людям на борту все происходящее представляется совершенно нормальным, но Вселенная стремительно стареет. Со временем звездолет разгоняется до такой скорости, что снаружи проходят миллионы лет, а экипаж может лишь беспомощно наблюдать за этим. Переместившись в будущее на бессчетные миллиарды лет, звездолетчики обнаруживают, что Вселенная сжимается: ее расширение обратилось вспять. Температура вне корабля катастрофически взлетает, поскольку галактики начинают собираться вместе, готовясь к Большому сжатию. Наконец, когда звезды схлопываются, звездолету удается проскочить мимо космического огненного шара и наблюдать со стороны новый Большой взрыв и рождение новой Вселенной. Каким бы фантастическим ни казался сюжет романа, в основе своей он соответствует теории относительности Эйнштейна.

Оставив апокалиптические сюжеты, заметим: на первый взгляд кажется, что прямоточный термоядерный двигатель слишком хорош, чтобы его можно было построить. Воронку для сбора водорода, возможно, придется растянуть на сотни километров в поперечнике, что будет неудобно и слишком дорого. Термоядерный синтез собранного водорода может не дать достаточное количество энергии для обеспечения всех нужд звездолета. Доктор Джеймс Бенсон указал также, что в нашем секторе Галактики попросту нет достаточного количества водорода, чтобы его хватило на работу двигателей звездолета, хотя в других областях Галактики, возможно, водорода на это хватит. Другие критики утверждают, что сопротивление движению звездолета с прямоточным двигателем со стороны солнечного ветра будет больше, чем его разгон под действием тяги, так что звездолет не сможет достичь релятивистских скоростей. Физики пытаются модифицировать конструкцию таким образом, чтобы компенсировать эти недостатки, но до того дня, когда прямоточный термоядерный двигатель станет реализуемым проектом, еще очень далеко.

Необходимо подчеркнуть, что у всех упомянутых звездолетов есть и другие проблемы, связанные с движением на околосветовой скорости. Серьезный риск будут представлять столкновения с астероидами, даже крохотные астероиды смогут пробить корпус звездолета насквозь. Мы уже упоминали небольшие вмятины и царапины на обшивке «Спейс шаттлов» — это отметины частиц космического мусора, которые, вероятно, сталкивались с кораблем на скорости, близкой к орбитальной, то есть примерно 29 000 км/ч. На околосветовых скоростях столкновения будут несоизмеримо более опасными, в принципе любая встреча с астероидом сможет разнести звездолет в пыль.

В кино эту опасность обычно устраняют при помощи мощных силовых полей, которые отталкивают микрометеориты. Это очень удобно, но, к несчастью, осуществимо только в головах сценаристов. Конечно, можно создать электрическое и магнитное силовые поля, но любые незаряженные объекты — даже обычные бытовые предметы из пластика, дерева или гипса — будут легко проходить сквозь них. Поэтому микрометеориты в открытом космосе нельзя отразить при помощи электрического и магнитного полей, а гравитационные поля работают только на притяжение, к тому же они чрезвычайно слабы, а значит, тоже не годятся на роль отражающих силовых щитов.