Сложности полета к Альфа Центавре

Планетолог из Америки Дэвид Киппинг, опубликовавший свою статью на ресурсах электронной библиотеки arXiv.org, поделился расчетами мощности лазера, требуемой для запуска космического зонда со световым парусом к Альфа Центавре по программе проекта «Breakthrough Starshot».  В результате были выявлены некоторые проблемы в работе «парусника», основывающиеся на некоторых аспектах теории относительности Эйнштейна, которая связана с перегревом паруса. Безусловно, это не отменяет возможность полета в принципе, но создает некоторые загвоздки.

Совместный проект британского космолога Стивена Хокинга и российского миллиардера Юрия Мильнера – «Breakthrough Starshot» подразумевает строительство космического аппарата, основывающегося на идею калифорнийского физика Филипи Лубина. Суть ее в том, что в путешествия на далекие планеты будут отправляться не «обычные» космические корабли, а плоские, структурированные из светоотражающих материалов и отличающиеся своей легкостью, возможность разгона которых почти до скорости света будет достигаться мощным орбитальным лазером. Благодаря этому, американские физики считают, достигнуть Альфа Центавру можно будет за двадцать лет, а продолжительность полетов между Землей и Марсом сократится до трех суток без полезного груза на борту, а с нагрузкой до 10 тонн – до месяца. На данный момент решается проблема безопасного торможения подобного космического зонда, лазерный луч может не стабильно взаимодействовать с разгоняющимся «парусником», это значительно усложняет задачу.

По теории относительности Эйнштейна, наблюдается изменение свойств материи и света по достижению околосветовой скорости. Точнее, в длину объекты сокращаются, а масса их увеличивается. Из расчетов Киппинга, предсказуемых последствий того, если частицы света столкнуться с парусом на нормальной и околосветовой скорости, можно оценить изменения работы лазера в целом. Релятивистские эффекты теории относительности уменьшат лазерную мощность уже на десять процентов даже при незначительном ускорении. Отсюда, придется увеличить либо двигательную мощность, либо время его работы, но в этом случае будет перегреваться сам парус. Это повлечет за собой сбой работы электроники паруса, и она станет менее эффективной, потому что в этом случае часть лазерной энергии будет просто впустую обогревать окружающую среду.

Сейчас участники проекта думают над созданием нового материала, способный отражать весь попадающий свет, или как обеспечить защиту электроники от неизбежного разрушения. Первого достичь в принципе реально, например, тонкое покрытие из солей, титана, цинка и прочих видов металлов имеют 99,99% светоотражающих свойств, которые дадут возможность разогнать парусник за четыре часа и не навредить его электронной составляющей. Для осуществления этой задачи потребуется использование фазированного лазера, общей мощностью в 700 мегаватт.