Космические технологии. Быстрее света

Коллеги

Еще 2018 году Управление военной разведки США обнародовало отчет за 2010 год, в котором рассматривалось несколько различных подходов к путешествиям на скорости быстрее скорости света.

Профессор Калифорнийского технологического института Шон Кэрролл, который рецензировал отчет, объяснил, что, хотя теории были убедительны, они не позволяли оценить, когда их можно реализовать в инженерных решениях.
 

Введение

Тяжело жить в релятивистской Вселенной, где даже самые близкие звезды находятся так далеко, а скорость света абсолютна.

Большинство людей эту тяжесть не чувствуют в силу вовлеченности в иные жизненные проблемы. Но концептуально путешествовать быстрее света – неизбежное стремление человеческого вида, стремящегося расширяться в космосе. Поэтому неудивительно, почему фантасты используют сверхсветовую скорость в качестве научно-технической основы своих сюжетов.
 

Главный вопрос

Согласно специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, наша Вселенная имеет ограничение скорости – ничто не может двигаться быстрее скорости света.

Это сделало бы космические путешествия к большинству планет непрактичными в масштабе человеческой жизни, если бы человек ограничивался этими природными и научными данностями.

Простейшее объяснение того, почему вы не можете путешествовать со скоростью, превышающей скорость света, заключается в следующем: если бы это было сделано, эффект мог бы появиться раньше своей причины (мы могли бы получить телефонный звонок до того, как звонящий подумает об этом).

Ключевые слова здесь скорость и двигаться.

Вам на самом деле не нужно двигаться со скоростью света, чтобы путешествовать быстрее скорости света?

Двигаться и перемещаться в космическом контексте далеко не синонимы.
 

Поэтому теоретически можно построить варп-двигатель, не нарушая никаких законов физики.
 

Предпосылки

История варп-двигателей начинается с главного достижения Эйнштейна: общей теории относительности.
 

Морщины пространства

Однако, поскольку общая теория относительности Эйнштейна определила пространство-время как ткань, из которой сделана Вселенная, теория допускает, чтобы этот «космический гобелен» сморщился.

Примером могут служить гравитационные волны, обнаруженные в последние годы экспериментами LIGO и Virgo .
 

Если бы мы могли создавать «морщины» в пространстве-времени, мы могли бы сделать так, чтобы удаленное место было намного ближе к нам, так что можно было бы достичь его, не преодолевая барьер скорости света.
 

Теоретически нет ничего, что окончательно указывало бы на то, что межгалактическое путешествие невозможно. Все современные сведения и/или предположения об инопланетном присутствии на Земле представителей иных цивилизаций укрепляют уверенность в возможности таких перемещений.

Существует несколько предполагаемых методов осуществления такого путешествия.
 

Варп-двигатель

Варп-двигатель – потенциальный подход, который предполагает возможность искривления пространства-времени вокруг корабля таким образом, что пространство перед судном сужается, а пространство позади него – расширяется.
 

Варп-двигатель теоретически может позволить космическим кораблям достигать заданной области «далекого пространства», перемещая части пространства-времени вместо самого корабля.

Все эти рассуждения относятся и к гипотетическому способу движения, которые демонстрируют многие опознанные и неопознанные НЛО, что предполагает их манипуляции метрикой пространства-времени и имеет прямое отношение к патентам и исследованием в лаборатории ВМС США, которые мы обсуждали в предыдущей статье.

Так называемый «варп-двигатель Алькубьерре», разработанный физиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году, представляет собой концепцию того, как космический корабль может эффективно перемещаться со скоростью, превышающей скорость света, на основе решения уравнений поля Эйнштейна в специальной теории относительности.
 

Почему есть повод обсудить эту технологию именно здесь

Помимо того, что противостояние великих держав уже выходит в космос и нынешние планы освоения Марса и Луны (причем без участия России) расширяют пространство геополитики, существуют и инопланетные угрозы, чем, собственно, и вызвана вся нынешняя суета вокруг НЛО/UAP.

К тому же опыт показывает, что если NASA и DARPA включают эти темы в планы своих исследований и тратят на них деньги американских налогоплательщиков, это всегда заслуживает внимания, по крайне мере, для оценки угроз нашему Отечеству.

А если придется воевать с инопланетянами, возможно, на передовых рубежах обороны, например, у упомянутой Владимировом Высоцким, далекой галактики Тау Кита?

A NASA и DARPA этим занимаются. Что подтверждается их собственными документами и заявлениями…

И они подтверждают цель: создать межзвездный корабль до 2100 года.
 

Лаборатория Eagleworks

NASA создало передовую лабораторию физики двигателей, неофициально известную как «Eagleworks», для разработки двигательных технологий, необходимых для исследования Солнечной системы человеком в течение следующих 50 лет и обеспечения возможности межзвездных космических полетов к концу века.

Эта работа напрямую поддерживает цели «Прорывной двигательной установки», подробно изложенные в Плане развития космических двигателей NASA OCT TA02 (Технологии космических силовых установок).
 

Вклад ВО в космические технологии

Два года назад здесь была приведена заметка: Аспирант из США считает, что разработал путь к созданию «сверхсветового» двигателя». Она вызвала большой интерес и «научную дискуссию» в комментариях.

Некоторые я напомню, чтобы комментаторы могли отталкиваться от уровня своего прежнего осмысления проблемы на новом диалектическом витке познания и сознания…
 

Продолжаю, следуя последнему призыву…
 

Сжатие и расширение

Современное понимание пространства-времени физиками происходит из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Общая теория относительности утверждает, что пространство и время слиты, и ничто не может двигаться быстрее скорости света. Общая теория относительности также описывает, как масса и энергия искажают пространство-время – массивные объекты, такие как звезды и черные дыры, изгибают пространство-время вокруг себя.
 

Что, если бы космический корабль мог сжимать пространство перед собой и расширять пространство-время позади него?

Создатели сериала «Звездный путь» взяли эту идею за основу и назвали ее варп-двигателем.

В телесериалах и фильмах «Звездный путь » используется термин «варп-двигатель», чтобы описать свой метод путешествия со скоростью, превышающей скорость света. На момент создания сериала не существовало ни теории Алькубьерре, ни чего-либо подобного – термин «варп-двигатель» и общая концепция возникли из научно-фантастического романа Джона Кэмпбелла «Острова космоса» 1931 года.

Мигель Алькубьерре, вдоховившись художественным воплощением концепции, разработал теорию, получившую название «двигатель Алькубьерре». Он «создал пузырь» в пространстве-времени, который «искривляет расстояния», позволяя всему, что туда поместят, перемещаться на большие расстояния внутри пузыря.
 

Принцип

В теории принцип такого перемещения описать просто. Корабль помещается внутрь сферы («пузырь Алькубьерре»), и непосредственно с ним ничего не происходит. Искривление пространства-времени возникает на границах сферы, когда с одной стороны пространство расширяется, а с другой – сжимается.

Собственно, сфера по большому счету никуда не движется – перемещается само пространство.
 

Принцип чуть подробнее

Принцип действия варп-двигателя заключается в расширении и сжатии ткани пространства-времени вокруг корабля и его пузыря.

Корабль никогда не ускоряется и не движется, это ткань вокруг него движется и толкает его вперед.
 

Сжатие пространства-времени перед кораблем будет притягивать его к этой точке, в то время как расширение позади него будет продолжать это поступательное движение.

Эйнштейн показал, что пространство-время можно искривлять массой или энергией, и если пространство-время можно искривлять, им можно манипулировать и другими способами.

Причина, по которой корабль может перемещаться быстрее скорости света, заключается в том, что общая теория относительности говорит нам, что ничто в космосе не может нарушить ограничение скорости, однако, нет ограничения скорости того, насколько быстро само пространство может сжиматься или расширяться.
 

Именно здесь на помощь пришел Алькубьер. Он утверждал, что математика общей теории относительности допускает «пузыри искривления» – области, в которых материя и энергия расположены таким образом, что пространство-время изгибается перед пузырем и расширяется назад в виде способа, позволяющего «плоской» области внутри пузыря перемещаться быстрее света.

Чтобы понять, что в данном контексте означает «плоский», обратите внимание, что пространство-время похоже на резиновый коврик. Коврик изгибается в присутствии материи и энергии (представьте, как положить на коврик шар для боулинга).

Гравитация – это не что иное, как способность объектов скатываться во вмятины, созданные такими вещами, как звезды и планеты. Плоский участок похож на кусок мата, на котором ничего нет.
 

Проблема с отрицательной энергией

Варп-двигатель Алькубьерре будет работать, создавая вокруг космического корабля пузырь плоского пространства-времени и искривляя пространство-время вокруг этого пузыря, чтобы уменьшить расстояния.

Для работы варп-двигателя потребуется либо отрицательная масса – теоретический тип материи, либо кольцо с отрицательной плотностью энергии. Физики никогда не наблюдали отрицательную массу, так что отрицательная энергия остается единственным вариантом.

Чтобы создать отрицательную энергию, варп-двигатель будет использовать огромное количество массы, чтобы создать дисбаланс между частицами и античастицами.
 

Сомнения и решения

Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но в ней также было много недостатков. В своей оригинальной статье он предположил, что для питания такого космического корабля потребуется больше энергии, чем энергии во всей Вселенной.

Почему это круто.

• Корабль не нарушает скорость света локально, потому что это пространство движется на сверхсветовой скорости и несет с собой корабль.
 

• Область 2 – это область плоского пространства-времени, где находится корабль. Экипаж не чувствует ускорения, а часы на борту синхронизируются с системой управления полетом – никакого фактического замедления времени.

• Область 1 расширяет пространство-время за кораблем.

• Область 3 сжимает пространство-время перед кораблем – вместе с областью 1 эта кривизна пространства перемещается на сверхсветовую скорость.

• Теория инфляции, имеющая свидетельства Большого взрыва, утверждает, что Вселенная действительно сделала это сразу после Большого взрыва.

Почему это не сработает.

• Решение Алькубьерре потребовало больше энергии, чем существует во Вселенной.

• Его решение также требовало экзотической материи для создания отрицательной гравитации, которой, вероятно, не существует в реальном мире.

• Даже если бы это сработало, некоторые физики думают, что корабль выпустит огромное количество высокоэнергетических гамма-лучей, сваривая все (включая экипаж) в месте назначения корабля...

Почему это все-таки может работать.

• Гарольд Уайт и другие пересмотрели решение Алькубьерре и обнаружили несколько вещей.

• Качание и изменение толщины «искривления пузыря» резко снизили потребление энергии до тех пор, пока не было только на несколько порядков больше энергии, чем выпущенные самой большой ядерной бомбой. Более поздние усовершенствования его статьи, внесенные учеными НАСА, резко сократили количество энергии, необходимой для варп-двигателя, за счет колебания частей корабля на высоких частотах, что облегчило перемещение в пространстве-времени и уменьшило количество необходимой энергии.

• Возможно, что использование отрицательного давления, которое наблюдается в некоторых экспериментах по квантовой механике, таких как эффект Казимира, может заменить потребность в экзотической материи.
 

Потенциал варп

В некоторых моделях космических кораблей он движется со скоростью, в 10 раз превышающей скорость света, совершая путешествие к нашей ближайшей экзопланете, Альфе Центавра, за шесть месяцев, хотя она находится на расстоянии более 4 световых лет. Можно и быстрее (и этому есть подтверждения, выходящие за рамки настоящей статьи).

Существует предел того, насколько быстро может двигаться варп-двигатель, но даже эти ограничения скорости позволили бы нам добраться до новой галактики за дни/недели/месяцы...

В качестве дополнительного преимущества корабль мог ускоряться и замедляться, и пассажиры не испытывали замедления времени. Другими словами, вы не прибудете в пункт назначения и не обнаружите, что вы так далеко во времени, что все, кого вы знаете, мертвы на Земле. Поэтому вам не придется заводить новую семью. Есть и другие преимущества по сравнению с братьями-близнецами Эйнштейна.
 

Возможен ли варп-привод?

Согласно теории, путешествующий космический корабль находится внутри пузыря варпа, окруженного кольцом отрицательной массы. Кольцо отрицательной массы поможет сжать пространство-время перед космическим кораблем и растянуть пространство-время за космическим кораблем.
 

Это позволит космическому кораблю путешествовать быстрее света. Даже в этом случае внутри пузыря космический корабль будет поддерживать универсальный предел скорости, в то время как общая теория относительности остается неизменной.
 

Гарольд Сонни Уайт

Концепция Алькубьерре считалась неосуществимой, потому что она требовала гораздо большей мощности, чем мог произвести любой жизнеспособный источник энергии.
 

Он поделился идеей с НАСА и уговорил их предоставить ему помещение, в котором и родился Космический центр Джонсона и Eagleworks.
 

Доктор Уайт пытается найти и иные способы решить энергетические проблемы варп. Он считает, что, изменив подход к физике, возможно снизить потребность в массе-энергии, упомянутой в теории Алькубьерре.

Большая часть его работы была проделана в качестве руководителя Лаборатории физики перспективных двигателей НАСА в Космическом центре Джонсона. Лаборатория, которую Уайт назвал Eagleworks, была основана в 2009 году с целью изучения границ физики в поисках следующего большого прорыва в космической силе и силовых установках. В декабре 2019 года Уайт покинул лабораторию, которую он возглавлял в течение десяти лет, и возглавил исследования и разработки в Limitless Space Institute , новой некоммерческой организации в Хьюстоне, работающей над ускорением исследования человеком межзвездного пространства.

В настоящее время Уайт возглавляет группу физиков и инженеров в НАСА для создания интерферометра варп-поля Уайта-Джудея. Это интерферометр с расщеплением луча, который может легко обнаруживать и «генерировать мельчайшие пузыри искривления».

От интерферометра варп-поля еще очень далеко до реальных варп-двигателей и до межзвездных путешествий, однако с развитием технологий ответы могут быть достаточно близкими.
 

Чтобы исследовать возможность варп-двигателя, Уайт и его команда разработали испытательный стенд на интерферометре поля искривления, чтобы продемонстрировать явления поля искривления. Эксперименты проводятся в Лаборатории физики перспективных двигателей НАСА (Eagleworks) в Космическом центре Джонсона.
 

Последние модели, разработанные Уайтом, предполагают, что есть способы увеличить чистую силу, и эти модели были проверены на данных как в космологическом масштабе, так и на квантовом уровне, и испытательные устройства были изготовлены/протестированы в лаборатории и признаны соответствующими предсказаниям модели.

В любом случае доктор Уайт использует лазерный интерферометр, похожий на тот, который используется для обнаружения гравитационных волн, но намного меньшего размера, для тестирования некоторых устройств, ищущих микроскопическое искривление пространства-времени.
 

Энергия

Естественно, основным препятствием является потребность в энергии: предложение авторов отчета значительно снижает количество необходимой энергии, но даже в этом случае путешествие со скоростью, в 100 раз превышающей скорость света, потребует затрат энергии порядка одной десятой части полной мощности Солнца. «Энергии все еще намного превышают те, которые будут доступны в обозримом будущем», – признают авторы.

Более существенным является другой важный аспект: это огромное количество энергии должно быть предоставлено не в форме энергии, с которой мы работаем ежедневно, а в виде того, что называется отрицательной энергией. На данный момент мы не знаем, можем ли мы получить такой материал каким-либо физически работоспособным способом.
 

Прогресс в обосновании варп

Концепция Алькубьерре содержала проблемы, которые казались непреодолимыми. Некоторые из них, в первую очередь энергетические, были частично решены Уайтом.

Недавняя работа (опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity) американских физиков Алексея Бобрика и Джанни Мартира не только разрешила многие другие проблемы, но и вызвала много шума в научном сообществе. Что нормально для любой мало-мальски революционной теории.
 

В отличие от Alcubierre Drive, версия Бобрика-Мартира не требует непостижимого количества отрицательной энергии. В статье описывается не сосуд, а скорее, пузырь пространства-времени, который может окружать сосуд, человека или что-то еще. Пузырь (вверху) может вести себя как угодно, включая ускорение до скорости, превышающей скорость света. По крайней мере, так это будет выглядеть для стороннего наблюдателя. Для любого, кто находится внутри пузыря, законы физики останутся нетронутыми, поскольку «пассажирская зона» состоит из полностью плоского пространства-времени.

Бобрику и Мартиру удалось в значительной степени демистифицировать технологию варпа, их работа фактически предполагает, что путешествия со скоростью выше скорости света останутся недоступными для таких существ, как мы, по крайней мере, еще на некоторое время.

Бобрик и Мартир показывают, что любой варп-двигатель должен быть «материальной оболочкой в постоянном движении», охватывающей плоскую область пространства-времени. Энергия оболочки изменяет свойства области пространства-времени внутри нее.

Используя свое простое описание, Бобрик и Мартир демонстрируют метод использования уравнений общей теории относительности Эйнштейна для нахождения пространства-времени, которое учитывает расположение материи и энергии, которые будут действовать как пузыри искривления. Это дает математический ключ для поиска и классификации технологий деформации.

«Чтобы сбалансировать уравнения», устройство Алькубьерре работает на «отрицательной энергии», но нам еще предстоит обнаружить какие-либо жизнеспособные источники отрицательной энергии в реальном мире.

Бобрик и Мартир показывают, что варп-двигатель может быть создан из положительной энергии (то есть «нормальной» энергии) или из смеси отрицательной и положительной энергии. Тем не менее потребности в энергии по-прежнему будут огромными.
 

Народно-хозяйственное значение

Технология деформации может найти радикальное применение за пределами космических путешествий.

Ну, во-первых, в земных летательных аппаратах (с летательными характеристиками, приписываемыми НЛО).

Кроме того, варп-двигатель может изменять ограничиваемую им область плоского пространства-времени. В частности, он может ускорить или замедлить часы внутри создаваемого пространственного пузыря.

Подумайте, что значит иметь такой объект доступным?

Хотите заморозить кого-нибудь с неизлечимой болезнью? Вставьте их в варп-двигатель и замедлите их часы. С их точки зрения, пройдет несколько лет, а на Земле пройдет сто лет – время, достаточное, чтобы найти лекарство.

Хотите вырастить урожай за ночь? Вставьте их в варп-привод и ускорьте часы. Для вас пройдет несколько дней, а для рассады – несколько недель.

Есть и более экзотические возможности: вращая пространство-время внутри привода, можно создать батарею, способную удерживать огромное количество энергии.

Путешествие быстрее скорости света остается далекой мечтой. Но технология варпа была бы революционной сама по себе.

Например, над Землей или в ближнем космосе со скоростью света перемещаться не только бессмысленно, но и опасно. А для меньших скоростей и дальностей готовность технологий значительно выше, о чем далее...
 

Обсуждение

По сути, то, что необходимо для варп-двигателя – это способ расширять и сжимать пространство-время по желанию и локально, например, вокруг небольшого объекта или корабля.

Самым большим препятствием является энергия, а вместе с ней и технологические препятствия, требующие больших электромагнитных полей, метаматериалов, более чувствительного оборудования и т.д.

Ресурсы – это сейчас главная проблема. Но если её разделить на «мелкие» проблемы и поискать их решения в других секретных проектах Пентагона, то оказывается США продвинулись в области управления метрикой пространства достаточно далеко.
 

Проблемы и решения

Огромное количество положительной и отрицательной энергии, необходимой для создания пузыря деформации, остается самой большой проблемой, связанной с концепцией Алькубьерре.

В этом отношении все еще необходимо добиться значительного прогресса, чтобы снизить потребности в энергии до чего-то более реалистичного.

Есть шанс, что как только эффект можно будет воспроизвести в лабораторном масштабе, это приведет к гораздо более глубокому пониманию того, как работает гравитация, и может открыть дверь для некоторых еще неоткрытых теорий или лазеек.

Что касается технической стороны дела, необходимо будет добиться дальнейшего прогресса в создании сверхпроводников, интерферометров и магнитных генераторов.
 

Оцениваем известные нам ресурсы

Патенты Паиса/ВМС США и обратный инжиниринг

Правительство США отрицает, (а вернее – не комментирует) свой опыт в обратном инжиниринге космических технологий, но фиксирует за собой ряд технических решений:


• высокочастотный генератор высокочастотной гравитационной волны;

• «нехимический» сверхпроводник комнатной температуры;

• генератор электромагнитного «силового поля» (способный отклонять астероиды);

• аппарат с использованием устройства для уменьшения инерционной массы;

• гибридный аэрокосмический подводный аппарат;

• компактный термоядерный реактор.

Все это написано в предыдущей статье Космические технологии. Левитация в ВМС США.

Весь это набор представляет сумму технологий домашнего варп-аппарата.

Почему домашнего?

Потому что слишком маломощного для дальних космических путешествий. Но вполне пригодного для перемещения в околоземном пространстве и в пределах солнечной системы.

Но этот технический задел может помочь и для создания полноценного варп-движителя.

Для этого, кроме вышеперечисленного, надо решить еще один вопрос: производство стабильного антивещества в достаточном количестве.

Принципиально этот вопрос решен. Последние достижения ЦЕРНА: было поймано около тысячи антипротонов, которые удерживались несколько минут.

Антивещество известно как самая дорогая субстанция на Земле – по оценкам НАСА 2006 года, производство миллиграмма позитронов стоило примерно 25 миллионов долларов США. Поэтому даже для производства одного грамма понадобится весь американский бюджет. И не таскать же с собой весь адронный коллайдер?

Поищем другие варранты.

Имеется достаточное количество документов, включая схемы, описания и свидетельство инженеров, которые исследовали »космическую гравицапу».

Чтобы не множить конспирологических теорий, не обижать правительство США и не возбуждать оппонентов, вместо выводов будут предположения...
 

«Предположения»

Предположим. США имеют хотя бы один тип варп-аппарата, доставшегося им от инопланетян.

Предположим. США в течение многих лет изучали инопланетные технологии и артефакты.

Предположим. В имеющихся источниках демонстрируются космические корабли, обратно восстановленные корабли и настоящие корабли, полученные либо в результате того, что их сбили, либо из космоса, либо как-то еще.

Предположим. Некоторые направления современных исследований, в том числе публикуемых от имени известных ученых, являются результатом многолетней работы больших коллективов, работавших по секретным темам обратного инжиниринга в рамках черного военного бюджета США.

Предположим. Американцы разобрали и изучили реактор антиматерии НЛО с варп-двигателем.

Предположим, что, помимо работоспособного образца генератора антиматерии, они располагают еще некоторым запасом вещества, служащего основой топливного элемента генератора – стабильным элементом 115.

Допустим, что они поняли устройство и принципы работы аппарата, включая фокусы производства антивещества, систему управления гравитации.
 

Допустим, что энергетическая система этого аппарата устроена так, как описана ниже

Допустим, что человек, Джон Лир, сопричастный этим исследованиям, знает, о чем говорит.

Он указывает на реактор антиматерии, на схеме НЛО, очень похожей на ту, которую вы видели на рассекреченных схемах ЦРУ в одной из предыдущих статей. Небольшое оранжевое пятно показывает, где располагается реактор антиматерии.
 

Джон поясняет. Происходит следующее: они выстреливают протоны в элемент 115, который повышается до элемента 116. (115 элемент – это Московий, который в стабильном состоянии на Земле или, по крайней мере, в России, получить пока не удалось).
 

Гравицапа!

Внутри находится небольшой контейнер с крышкой.

Крышка открывается, внутри находится элемент 115.

Допустим, что этот кусочек – 50 или 60… мегатонн в тротиловом эквиваленте.
 

Предположим, что происходит: элемент 115 создает элемент 116, который сразу же разлагается, выделяет антиматерию и формирует гравитационную волну.

Допустим, что цикл колебаний составляет 12 миллисекунд.

Повествования Джона подтверждаются более детальными объяснениями других специалистов, непосредственно работавших (по их словам) с этими изделиями.
 

Продолжим предположения

Предположим. Автор располагает достаточным количеством документов и свидетельств, подтверждающих работы и результаты по вышеобсуждаемым технологиям, и достаточными компетенциями, чтобы оценивать их как отдельно, так и в их синергетической совокупности.

И завершу цитатой из вышеупомянутого Уайта.
 

P. S.

Информация и мнения, представленные в статьях цикла «Космические технологии», не обязательно отражают взгляды редакции ВО.

Редакция тем более не может отвечать за содержание сотен ранее совершенно секретных документов США, связанных с НЛО/UAP, показания американских военных и специалистов, работавших в области обратного инжиниринга, независимо о того, признает их правительство США или нет.