Dotrzeć do gwiazd

Badacze gorączkowo poszukują w kosmosie najmniejszych śladów istot żywych, nie mówiąc już o jakiejś obcej inteligencji. A co będzie, kiedy – jak przewiduje Seth Shostak, pionier poszukiwania kosmicznych cywilizacji – znajdziemy ją w ciągu najbliższych lat? Jak porozumiemy się z obcymi? Jak tam dotrzemy, aby się z nimi spotkać?

Na to nie ma na razie żadnych szans. Statki kosmiczne, jakie dziś ludzkość ma do dyspozycji, są tak powolne, że trudność sprawia nawet podróż na Marsa.  Nawet przy  zastosowaniu najnowocześniejszej technologii nie ma co marzyć, by trwała krócej niż kilkanaście miesięcy.  Pierwsza ziemska załoga najpewniej do naszego kosmicznego sąsiada dotrze pod koniec lat 20. XXI wieku.

Jak powolne są ziemskie pojazdy na kosmicznych szlakach, może uświadomić  sonda Voyager 1, która dotarła jak dotąd najdalej. Podróż na skraj Układu Słonecznego zajęła jej 37 lat. Do najbliższej gwiazdy Proxima Centauri, odległej zaledwie o 4,3 roku świetlnego, Voyager potrzebowałby 75 tysięcy lat.

Z ograniczeniami prędkości  statków kosmicznych bardzo dobrze poradziła sobie literatura i film science fiction. Przykładów wehikułów podróżujących szybciej niż prędkość światła jest wiele. Można było je podziwiać, m.in. oglądając  takie klasyczne  filmy gatunku jak „Star Trek" czy „Gwiezdne wojny".

Według współczesnej fizyki jest to czysta fantazja, bo prędkość światła nie może zostać przekroczona. Jednak niektórzy naukowcy uważają, że istnieje sposób, aby to ograniczenie ominąć.

Jednym z takich fizyków marzycieli jest dr Harold White, szef Advanced Propulsion Team pracującego w Centrum Lotów Kosmicznych imienia Lyndona B. Johnsona. Jego zespół od 2010 roku pracuje nad hipotetycznym napędem, który pozwoliłby statkowi kosmicznemu poruszać się z prędkością kilkukrotnie większą od światła. W próżni wynosi  ona w przybliżeniu 300 tys. km na sekundę.

Pomysł rodem z filmu

Koncepcję takiego superszybkiego  kosmicznego  pojazdu White przedstawił na jesiennej konferencji NASA. Ale wizualizacja statku zdolnego do podróży do układów planetarnych odległych gwiazd,  nazwanego IXS Enterprise, powstała dopiero teraz. Sporządził ją artysta Mark Rademaker z pomocą grafika komputerowego Mike'a Okudy.

IXS Enterprise przypomina słynny statek znany z  filmu „Star Trek". Nic dziwnego – White przyznał, że korzystał ze szkiców  sporządzonych przez Matthew Jeffriesa w 1965 roku  na potrzeby filmu.

– Część założeń, na których Matthew Jeffries oparł pomysł statku kosmicznego, była matematycznie poprawna – powiedział dr White. – Choć  w rzeczywistości nie mógłby polecieć w kosmos.

Pomysł  podobnego jak na  filmie napędu pochodzi z pracy Miguela Alcubierre'a, profesora Universidad Nacional Autónoma de México z 1994 roku. Jego hipoteza opiera się na obserwacji, że, chociaż światło może podróżować z maksymalną prędkością 300 tysięcy kilometrów na sekundę, sama czasoprzestrzeń może mieć teoretycznie nieograniczoną prędkość.

Bąbel  czasoprzestrzeni

Wielu fizyków  teoretyków uważa, że w ciągu pierwszych sekund po Wielkim Wybuchu wszechświat rozszerzał się z prędkością około 30 miliardów razy większą niż prędkość światła. To hipotetyczny pomysł oparty na podstawie rozwiązania równań pola Einsteina zaproponowanego przez Alcubierre'a.

A więc statek mógłby być przyspieszony do prędkości większej niż prędkość światła. Byłby otoczony swego rodzaju bąblem zakrzywionej czasoprzestrzeni. Przed statkiem czasoprzestrzeń kurczyłaby się, a za statkiem – rozszerzała. Wtedy sam bąbel mógłby się poruszać z nieograniczoną prędkością, a załoga statku znajdowałaby się w zerowej grawitacji.

Niestety, oryginalne wyliczenia matematyczne wskazują, że do wystrzelenia statku potrzebny byłby torus (kształt przypominający dętkę samochodową) wielkości Jowisza, a aby go zasilić, potrzebne byłoby przerobienie tegoż Jowisza na czystą energię. Stworzenie takiego pojazdu przekraczałoby niektóre granice znanej dziś fizyki i wymagałoby formy materii tak egzotycznej, że jej istnienie jest czysto hipotetyczne.

Dziesięciolecia badań

Ale prace dr. White'a z ostatnich lat tchnęły nieco optymizmu w ideę podróży międzygwiezdnych. Nawet jeśli szybsza od światła podróż nie będzie w bliskiej przyszłości możliwa, według niego, nie jest całkowicie wykluczona.

– Nie ma limitu prędkości na rozszerzanie i kurczenie się przestrzeni – mówił White na konferencji NASA. – Można znaleźć sposób, aby ominąć to, co lubię nazywać 11. przykazaniem: nie można przekroczyć prędkości światła.

Zespół dr. White'a na nowo opracował równania i odkrył, że dla podróży z prędkością dziesięciokrotnie większą niż prędkość światła rozmiary torusa mogą być ograniczone do 10 metrów, a sam statek kosmiczny mógłby być mniejszy od Voyagera 1.  Byłby w stanie dotrzeć np. do gwiazdy Alfa Centauri w ciągu niespełna pięciu miesięcy. Ponadto ilość energii potrzebna do poruszania się takiego statku będzie mniejsza o kilka rzędów wielkości, niż pierwotnie zakładał Alcubierre.

Wizualizacja statku sporządzona przez grafików uwzględnia nowe obliczenia White'a. Kształt statku dopasowany został do bańki, w której  miałby się poruszać. Pojazd – tak jak wyobrażają sobie naukowcy – podzielony został na moduł dowodzenia i serwisowy.