|
Космический корабль, двигающийся на околосветовой скорости, можно засечь с Земли
|
|
|
|
Межзвёздные перелёты пока остаются лишь уделом мира фантастики, но в теории они могут быть осуществлены. Земляне пока не располагают такими технологиями, однако учёные считают, что во Вселенной могут обитать и гораздо более продвинутые разумные цивилизации.
|
|
|
|
Инопланетные исследователи при должном уровне развития вполне смогут построить корабль, позволяющий совершать межзвёздные перелёты. И такой корабль, окажись он в обозримом для землян космосе, будет заметен для приборов человечества, так как оставит уникальную световую "подпись". К такому выводу пришли в ходе своего нового исследования инженеры из компании Raytheon, занимающейся разработками в военной сфере.
|
 |
|
Улви Юртзевер (Ulvi Yurtsever) и Стивен Уилкинсон (Steven Wilkinson) внимательно изучили гипотетическую возможность создания корабля, двигающегося со скоростью, близкой к световой. Они отмечают, что любой объект, передвигающийся на релятивистских скоростях, будет взаимодействовать с фотонами в космическом микроволновом фоне.
|
|
|
|
Такое взаимодействие должно создать особое сопротивление, накладывающее определённые ограничения на скорость, которую сможет развить корабль. Однако это также означает, что релятивистские космические полёты будут оставлять за собой уникальную "подпись" в спектре приходящего к Земле излучения, которая будет заметна для современных земных приборов. Правда, инопланетный корабль можно будет засечь, только если он летит в нашей галактической окрестности.
|
|
|
|
Напомним, что реликтовое излучение, именуемое также космическим микроволновым фоном, представляет собой "эхо" Большого взрыва. Это первый свет, который появился в пространстве-времени и к сегодняшнему дню вместе с расширяющейся Вселенной "растянулся" до микроволновой частоты.
|
|
|
|
По расчётам учёных, в каждом кубическом сантиметре Вселенной содержится более 400 космических микроволновых фотонов. Это означает, что релятивистский космический корабль, путешествующий сквозь галактику, будет сталкиваться с мириадами частиц реликтового излучения ежесекундно.
|
|
|
|
Эти столкновения будут происходить на микроскопическом уровне: фотоны будут попадать в ядра атомов на высоких энергиях (как в кольце Большого адронного коллайддера). А принципы физики частиц гласят, что любые высокоэнергетические столкновения будут порождать пары электронов и позитронов.
|
|
|
|
Юртсевер и Уилкинсон подсчитали, что фотоны, сталкивающиеся с кораблём, который идёт на субсветовых скоростях, со стороны будут выглядеть как высокоэнергетичные гамма-лучи. Если эти гамма-лучи имеют энергию большую, чем масса покоя электрона и позитрона, то столкновение породит электрон-позитронную пару.
|
|
|
|
Более того, расчёты показали, что подобный процесс будет сопровождаться диссипацией (рассеянием) огромного количества энергии. Создание каждой пары частицы-античастицы будет приводить к выделению 1,6 x 10-13 джоулей.
|
|
|
|
"Если предположить, что площадь космического корабля составляет около 100 квадратных метров, то диссипативный эффект составит около двух миллионов джоулей в секунду", — рассказывает Уилкинсон.
|
|
|
|
Для космического корабля, находящегося в состоянии покоя, диссипация энергии окажется ещё выше, поскольку здесь вступает эффект релятивистского замедления времени. Секунды длятся дольше, когда корабль набирает скорость, близкую к световой, поэтому и диссипация энергии достигает 1014 джоулей в секунду.
|
|
|
|
По этой причине, сообщают физики, двигатели космического корабля должны будут преодолеть очень существенное сопротивление, только чтобы поддерживать постоянную скорость движения судна. Поэтому чтобы удержать сопротивление на незначительном уровне — всего в несколько джоулей в секунду — необходимо держать скорость такой, чтобы создания электронно-позитронных пар не происходило вовсе. И этот порог возможно преодолеть, если корабль движется со скоростью менее (1 – 3,3 x10-17) от скорости света (то есть около световой, но чуть меньше неё).
|
|
|
|
Движение релятивистского корабля будет порождать и другое явление. Он будет рассеивать космический микроволновый фон таким образом, что оставит уникальную "подпись" в излучении, доходящем до Земли.
|
|
|
|
"Барионный космический корабль, идущий на релятивистских скоростях, будет взаимодействовать с реликтовым излучением, вследствие чего возникнет рассеяние энергии и сдвиг частоты, что, в свою очередь, может быть замечено с Земли, если использовать самые современные детекторы", — рассказывает Уилкинсон, чья статья появилась на сайте препринтов arXiv.org.
|
|
|
|
Исследователи вычислили свойства гипотетической световой "подписи". Оказалось, что рассеяние должно генерировать излучение в терагерцовой-инфракрасной областях спектра и что этот сигнал должен двигаться относительно фона.
|
|
|
|
"Характерные особенности сигнала — это быстрое падение температуры, сопровождаемое быстрым ростом интенсивности энергии, наряду с движением источника по отношению к системе отсчёта. За систему отсчёта можно принять далёкие и сверхъяркие квазары, которые должны быть видны с Земли", — поясняет Уилкинсон.
|
|
|
|
Разумеется, подобный сценарий возможен лишь при некоторых обязательных условиях. Прежде всего, в космосе должна существовать цивилизация, способная на строительство субсветового корабля. Также необходимо, чтобы этот корабль пролетал в пределах обозримого с Земли космоса.
|
|
|
|
И наконец, важно учитывать, что помимо столкновения с фотонами субсветовому судну предстоят и столкновения с частицами космической пыли, каждое из которых будет иметь энергию в 10 тысяч мегаджоулей, если масса этих частиц составит около 10-14 грамма. Поэтому для начала инопланетным инженерам, так же как и земным, предстоит решить прозаичную, но вполне реальную проблему расчистки дороги для межзвёздного судна. Есть над чем поломать голову будущим поколениям учёных.
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2465514
|
