|
Можем ли мы отправить звездолет к чёрной дыре
|
|
|
|
Чёрные дыры представляют собой одни из самых экстремальных сред во Вселенной. Они являются источниками самых сильных гравитационных полей, что позволяет нам проверять теорию общей относительности Эйнштейна в степени, недоступной для малых объектов. Но мы также приближаемся к пределу того, что мы можем узнать о чёрной дыре дистанционно. Поэтому различные авторы выдвинули идеи о том, как мы могли бы в конечном итоге отправить зонд непосредственно к чёрной дыре, чтобы наблюдать за ней вблизи. Одним из самых активных авторов является Козимо Бамби из Фуданьского университета в Шанхае — и он недавно опубликовал статью, доступную в виде препринта на arXiv, о том, что потребуется для отправки зонда размером в грамм к ближайшей чёрной дыре.
|
|
|
|
К сожалению, нам неизвестно ни об одной «близлежащей» чёрной дыре — по крайней мере, пока. Ближайшая известная чёрная дыра — это Gaia BH1, которая находится примерно в 1560 световых годах от нас в созвездии Змееносца. Однако мы знаем положение Gaia BH1 только потому, что она оказывает слабое гравитационное воздействие на близлежащую звезду-компаньона. Вероятно, в окрестностях нашей галактики существует гораздо больше невидимых черных дыр, не имеющих таких характерных признаков.
|
|
|
|
Согласно статье, Млечный Путь, вероятно, содержит около 100 миллионов черных дыр звездной массы. Это не опечатка — скорее всего, в нашей галактике плавают сотни миллионов черных дыр размером со звезду. Важно отметить, что 92% из них изолированы, без звезды-компаньона, которая бы их освещала, — это означает, что они были бы практически невидимы, поскольку поглощают весь направленный на них свет. Но, согласно статье Бэмби, на каждые 1500 кубических парсеков (около 52 000 кубических световых лет) должна приходиться одна черная дыра звездной массы — следует помнить, что объем Млечного Пути оценивается в 150 кубических килопарсеков.
|
|
|
|
|
|
|
С точки зрения статистики, это открывает заманчивую возможность — в пределах 20–25 световых лет от Земли может существовать невидимая чёрная дыра. Следует уточнить, что на таком расстоянии она не представляет угрозы для нашей Солнечной системы, но предоставляет возможность отправить специально разработанный зонд для её исследования в течение человеческой жизни. Нам нужно лишь сначала её найти, и Бэмби предполагает, что это можно сделать, наблюдая за излучением, которое чёрная дыра будет испускать, поглощая газ во время движения через локальные межзвёздные облака. Наши современные многоволновые астрономические исследования, вероятно, смогут зафиксировать этот сигнал.
|
|
|
|
Итак, допустим, мы найдём её поблизости и решим отправить к ней зонд. Ракеты исключены — из-за «тирании ракетного уравнения» им потребуются тысячи лет, чтобы достичь чёрной дыры, находящейся даже в нескольких световых годах от нас. Лучший вариант, по крайней мере с теоретической точки зрения, — это солнечный парус, управляемый лазером.
|
|
|
|
Лазеры не передают большой силы, поэтому конструкция такой системы имеет решающее значение. Она будет состоять из двух основных частей: «чипа», представляющего собой микрочип размером в грамм, в котором размещены навигационные, научные и коммуникационные приборы, и паруса, который, согласно статье, будет представлять собой световой парус из диэлектрического метаматериала площадью 10 м2. Этот парус будет приводиться в движение мощным лазером, предназначенным для ускорения всей конструкции до одной трети скорости света всего за 17 минут.
|
|
|
|
На такой скорости потребуется от 60 до 70 лет, чтобы достичь черной дыры, находящейся на расстоянии 20–25 световых лет. К сожалению, нет способа замедлиться при входе в систему, поэтому зонду придется совершить пролет мимо черной дыры, собрать как можно больше данных как можно быстрее, а затем отправить эти сложные данные обратно на Землю, что займет еще 20–25 лет. В конечном итоге вся миссия продлится 80–100 лет, скорее всего, пережив инженеров и ученых, которые первоначально начали работу над ней.
|
|
|
|
Говоря прямо, у нас пока нет технологий для такой миссии. Чип размером в грамм, способный выдержать путешествие длиной в десятилетия на межзвездных скоростях и при этом передавать согласованные научные данные на расстояние более 20 световых лет, находится за пределами наших нынешних инженерных возможностей. То же самое относится и к космическому лазеру, способному разогнать такую систему до таких скоростей. Не говоря уже о том, что у нас даже нет известной черной дыры, на которую мы могли бы нацелиться на данном этапе. И, к сожалению, одна из наших лучших попыток разработать такую технологию, проект Breakthrough Starshot, был прекращен в сентябре 2025 года.
|
|
|
|
Однако теоретически ни одна из этих проблем не является непреодолимой. Они просто требуют более совершенной инженерной разработки. Уже формируются рабочие группы для разработки систем для научных исследований, приборов и связи, а летом 2027 года запланирована международная конференция по этой теме. Конечно, к тому времени у нас не будет полностью функциональной системы, но каждый шаг к решению этих задач приближает нас на один шаг к фактической отправке миссии к черной дыре. Нам просто нужно сначала найти ее поблизости.
|
|
|
|
Источник
|
