20.02.2025. - НАСА разрабатывает варп-двигатель

НАСА разрабатывает варп-двигатель

Гарольду Уайту, известному среди своих друзей как Сонни, было всего 11 лет, когда летом 1976 года в его родном городе Вашингтоне, округ Колумбия, состоялось открытие Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики. Он и миллионы других посетителей исследовали залы музея, чтобы полюбоваться самолетами десятилетней давности и космическими модулями, которые только что вернулись на Землю, включая командный модуль "Колумбия" с "Аполлона-11". Он оставался на орбите и тогда, когда Нил Армстронг и “Базз” Олдрин стали первыми людьми, ступившими на Луну. Для Уайта посещение музея стало поворотным моментом, который повлиял на его жизнь и карьеру как ученого НАСА и настойчивого исследователя одной из самых сложных проблем науки: как достичь звезд.

Как страстный поклонник "Звездного пути" и ребенок, проявивший способности к математике, Уайт говорит, что его путь к изучению космоса, возможно, был предопределен, но прогулки по залам музея помогли разжечь пламя. “Эта предпосылка и перспективы освоения космоса человечеством действительно всегда были для меня неотделимы”, - говорит он. В конце концов, мы до сих пор не отправили людей за пределы Луны, которая находится в двух шагах от дома, и нашему самому быстрому беспилотному космическому аппарату "Вояджер-1" потребуется 75 000 лет, чтобы достичь нашей ближайшей звезды-соседа, Проксимы Центавра.

Для Уайта единственным решением, которое позволило бы расширить исследования человечества за пределы нашей Солнечной системы, является разработка космического корабля, способного путешествовать к звездам за долю человеческой жизни. Другими словами, варп—двигатель.

Как и многие технологии, предсказанные Уайтом в 1960-х годах в любимом сериале "Звездный путь: Оригинальный сериал", такие как флип-телефоны и беспроводные гарнитуры, warp drive - это научно-фантастическое творение, которое продемонстрировало удивительную научную обоснованность.

В телевизионном шоу переключение на варп-привод происходит так же просто, как переключение автомобиля на более высокую передачу, и позволяет американскому "Энтерпрайзу" исчезнуть из поля зрения, когда он проносится сквозь пространство-время со скоростью, превышающей скорость света. У капитана Кирка и его команды все еще есть преимущество в этой технологии более чем на 200 лет, и сегодняшняя наука о варп-двигателях все еще далека от этого идеала.

Вот вкратце современная наука о варп-двигателе. Физик Мигель Алькубьерре опубликовал в 1994 году преобладающую модель варп-двигателя, которая показывает, что теоретически возможно перемещение на варп-скорости. Однако сначала нам нужно манипулировать уравнениями общей теории относительности Эйнштейна, используя экзотическую материю с отрицательной энергией. Эти уравнения, по сути, говорят нам о том, что массивные объекты могут искажать пространство-время. Варп-двигатель, работающий на таком огромном количестве энергии, превратит пространство-время в пузырь вокруг космического корабля, расширяя пространство-время перед кораблем и сжимая его сзади. Это искривление позволит самому кораблю совершать прыжки в межзвездном пространстве, о чем его пассажиры ничего не узнают.

У этой идеи есть несколько проблем, в основном из-за того, что мы никогда не наблюдали такого рода источника негативной энергии, который предсказывает Алькубьерре. Но именно эту проблему Уайт и пытался решить.

Со времен работы в музее Уайт проделал большой путь в изучении технологий, лежащих в основе освоения человечеством межзвездного пространства. Когда Алькубьерре опубликовал свою статью о варп-двигателе, это вдохновило Уайта, который в то время был молодым инженером в Boeing и получал степень магистра в области машиностроения.

Уайт получил степень доктора философии по физике в Университете Райса в Хьюстоне, а затем в течение 16 лет работал в космическом центре имени Джонсона НАСА, где он работал над продвижением полетов человека в космос. Тем не менее, хотя Уайт уже вносил свой вклад в дальнейшее исследование звезд, мысль о том, что варп-двигатель может произвести революцию, никогда не покидала его. В 2013 году, все еще работая в НАСА, Уайт выступил с презентацией под названием “Механика варп-поля 102: оптимизация энергопотребления”, в которой модифицировал варп-пузырь Алькубьерре, чтобы значительно уменьшить количество требуемой отрицательной энергии.

“Применяя нашу методику оптимизации, мы уменьшаем количество экзотической материи, [требуемой] от объекта размером с Юпитер, до объекта размером с космический аппарат ”Вояджер", - говорит Уайт. "Вояджер-1" размером примерно с компактный автомобиль и весит 733 кг.

Шесть лет спустя Уайт покинул НАСА, чтобы стать директором по передовым исследованиям и разработкам в недавно основанном Институте безграничного космоса, целью которого является “продвижение исследований человеком за пределы нашей Солнечной системы” путем изучения как известной физики, такой как ядерные двигатели, так и неизвестной физики, такой как варп-двигатель.

Именно в Институте безграничного космоса в 2021 году, в рамках текущей работы для Агентства перспективных исследовательских проектов в области обороны при правительстве США (DARPA), Уайт опубликовал статью в European Physical Journal C, в которой показал, что возможно — хотя еще и не доказано экспериментально — создать микромасштабную деформацию пузырь, использующий своего рода отрицательную энергию на квантовом уровне, создаваемую эффектом Казимира.

Названный в честь голландского физика Хендрика Казимира, он описывает явление, возникающее, когда две незаряженные, но проводящие металлические пластины помещаются противоположно друг другу в вакууме. Окружающее их магнитное поле создает отрицательную силу, которая притягивает их друг к другу. Уайт и соавторы написали в аннотации к статье, что это исследование предполагает возможность проведения миниатюрных экспериментов в масштабе чипа с использованием эффекта Казимира для создания “настоящего, хотя и скромного деформационного пузыря”.

Несмотря на эту сенсационную новость и последующую путаницу из-за того, что уже был создан настоящий варп-пузырь, разработка этой работы в течение последних трех лет велась тихо. Сам Уайт сказал, что он работает с лазером в рамках финансируемой DARPA работы по исследованию полостей Казимира - пространства между пластинами, которое создает эффект Казимира. в 2023 году он стал генеральным директором и основателем нанотехнологической компании Casimir, целью которой является “преобразование энергетического ландшафта” с помощью нанотехнологий, способных взаимодействовать с квантовыми полями.

Так что же это означает для warp drive? По крайней мере, для Уайта отсутствие активных проектов в работе не означает, что он или другие исследователи сдаются.

Примерно в то же время, когда Уайт опубликовал свою статью о варп-пузырях, физик из Германии опубликовал статью в журнале Classical and Quantum Gravity, в которой высказывается предположение, что может существовать решение для варп-двигателя, которое могло бы полностью избавиться от отрицательной энергии. Эта идея вызвала интерес в научном сообществе, но пока что эта модель не приближает нас к достижению истинного варп-двигателя.

И все же, несмотря на все это, Уайт не терял надежды на осуществление этой мечты человечества. “Я думаю, что то, что действительно находило отклик у меня, когда я был молод, всегда было историей людей — людей, работающих вместе над решением проблем”, - говорит Уайт, вспоминая свои дни в Национальном музее авиации и космонавтики.

Сравнивая исследование варп-двигателя с длительным строительством французского собора в Страсбурге между 1015 и 1439 годами, Уайт говорит, что, возможно, он никогда не увидит конечный результат своих исследований варп-двигателя. Тем не менее, он рад сделать все, что в его силах, чтобы в один прекрасный день это стало реальностью.

“Я не знаю, когда и будет ли разработан варп-двигатель, - говорит Уайт, - но я знаю, что мне нужно делать дальше”.

Источник