Putovanja brža od svetlosti - mit ili realnost?

Putovanja brža od svetlosti - mit ili realnost?

Nasin naučnik tvrdi da smo na pragu putovanja bržih od svetlosti. Da li mu verujete?



U septembru prošle godine, nekoliko stotina naučnika, inženjera i svemirskih entuzijasta okupilo se u hotelu Hyatt u centru Houstona na drugom javnom skupu 100 godina svemirskih brodova. Grupu vodi bivši astronaut Mae Jemison i finansira DARPA*. (*Agencije za istraživanje naprednih projekata odbrane). Njihova misija je da "omoguće ljudima putovanja van našeg Sunčevog sistema do drugih zvezda u sledećih 100 godina." Za većinu učesnika na konferenciji, napredak svemirskog istraživanja sa ljudskom posadom frustrirajuće sporo napreduje. I pored milijardi dolara koje su potrošene u poslednjih nekoliko decenija, svemirske agencije nisu mnogo sposobnije nego što su bile u 1960.-tim. Ta sposobnost je čak i opala. Grupa namerava da ubrza proces međuzvezdanog putovanja kroz identifikovanje i razvoj novih tehnologija.

Tokom nekoliko dana, polaznici su mogli da se pridruže simpozijumima i o tako egzotičnim temama kao što su organska regeneracija i organizovane religije na svemirskom brodu. Jedna od najiščekivanijih prezentacija je bila pod nazivom "Mehanika Warp polja 102", Harolda "Sonny" White-a iz NASA-e. White, koji ima devetogodišnje iskustvo u agenciji, vodi program naprednih pogona u Johnson Space Centru (JSC), koji se nalazi u blizini Hyatta. Uz petoro ostalih, on je bio koautor NASA-inog 16-godišnjeg "Plana svemirskih pogonskih sistema", koji objašnjava NASA-ine ciljeve za budućnost svemirskih putovanja. Plan se poziva na razne pogonske projekte od poboljšanih hemijskih raketa do mnogo naprednijih sistema kao što su antimaterija i nuklearni motori. Whiteovo posebno područje istraživanja je verovatno najnaprednije od svih njih: warp pogon. Jednostavno rečeno, warp pogon će da omogući putovanja brzinom bržom od svetlosti.

To je, kako većina pretpostavlja, nemoguće, jasno kršenje Ajnšajnove teorije opšteg relativiteta. White kaže drugačije. Za pola sata na simpozijumu, on je objasnio fiziku eventualnog warp pogona, proveo je učesnike kroz stvari kao što su Alcubierre mehuri i oscilacije hipersvemira. On je objasnio kako je nedavno došao do teorijskih rezultata koji bi mogli da utru put prema stvarnom warp pogonu i da je započeo fizičke testove u svojoj laboratoriji u NASA, koju on naziva Eagleworks. Skoro da se podrazumeva da će funkcionalni warp pogon imati ogromne posledice na svemirska putovanja. To bi lansiralo istraživače ne samo iz Zemljine orbite, nego iz celog Sunčevog sistema. Umesto da put do Alfa Kentauri, zvezdanog sistema najbližeg našem traje 75.000 godina, warpom opremljeni astronauti, kako kaže White, mogli bi da stignu tamo za dve nedelje.

U svetlu prestanka shuttle programa i povećanja uloge privatne industrije u letovima na niskim orbitama, ljudi iz NASA-e su rekli da će se preusmeriti na dalekosežna, smela istraživanja, pokušavajući da dosegnu mnogo dalje od provincijske granice meseca. Ali, ti ciljevi mogu da se dosegnu samo ako se razviju novi pogonski sistemi, brži i bolji. Nekoliko dana posle okupljanja, šef NASA-e Charles Bolden, ponovio je zaključke kojeje je izneo White. "želimo da dođemo do warp brzine što pre", rekao je on. "Želimo da idemo brže od brzine svetlosti i ne želimo da se zaustavimo na Marsu." Prva mainstream upotreba izraza "Warp pogon" datira iz 1966., kada je Gene Roddenberry pokrenuo Star Trek. U sledećih 30 godina, warp je postojao isključivo kao konstrukcija iz najduže emitovane naučno fantastične serije. Zatim, je fizičar po imenu Miguel Alcubierre gledao epizode serije u vreme kad je radio na svom diplomskom rado o opštem relativitetu i zapitao se šta bi mogao da preduzme da bi warp pogon postao fizički verovatan.

WARP pogon bi lansirao istraživače ne samo iz zemljine orbite, nego iz celog sunčevog sistema.

On je objavio rad 1994. skicirajući tu fiziku. Alcubierre je zamislio mehur u svemiru. Na prednjem delu mehura, prostor-vreme će se smanjiti, a iza njega, prostor-vreme će se proširiti (nešto kao u velikom prasku). Deformacije bi glatko gurnule letelicu napred, kao da surfuje na talasu, uprkos haosu oko nje. U principu, warp mehur bi mogao da se kreće proizvoljno brzo, ograničenje brzine svetlosti Ajnštajnovom teorijom važi samo unutar prostora i vremena, a ne narušavanjem prostora i vremena. U mehuru, kako je Alcubierre predvideo prostor-vreme se ne bi promenilo, ostavljajući svemirske putnike nepovređenim. Ajnštajnove jednačine opšteg relativiteta je vrlo teško rešiti u jednom smeru - shvatanjem kako materija krivi prostor, ali rešavanje unazad je prilično jednostavno. Koristeći ih, Alcubierre određuje raspodelu materije potrebne za stvaranje takvog warp mehura. Problem je bio u tome što su se rešenja pozivala na opskurni oblik materije koja se zove negativna energija. U većini osnovnih definicija, gravitacija je privlačna sila između dva objekta. Svaki objekt, bez obzira koliko mali bio, vrši neku privlačnu silu na okolne materije. Ajnštajnov zaključak bio je da je ta sila zakrivljenost u prostor-vremenu. Negativna energija, ipak, je gravitaciono odbojna. Umesto spajanja prostor vremena zajedno, negativna energija bi ga razdvojila.

Grubo govoreći, za svoj radni model, Alcubierre-u je bilo potrebno da proširiti negativnu energiju na prostor-vreme iza letelice. Iako niko nikada nije izmerio negativnu energiju, kvantna mehanika predviđa da ona postoji, a naučnici bi trebalo da budu u mogućnosti da je stvore u laboratoriji. Jedan od načina da se generiše bio bi kroz Casimir efekat, dve paralelne ploče provodnika, postavljene vrlo blizu, trebalo bi da stvore male količine negativne energije. Razlog zbog koga Alcubierre-ov model nije radio je u tome što je zahtevao ogromnu količinu negativne energije, reda veličine više nego što je većina naučnika procenila da bi moglo da se napravi. White kaže da je pronašao način da to ograniči. U računarskoj simulaciji, White je varirao snagu i geometriju warp polja. On je utvrdio da bi, u teoriji, mogao da napravi warp mehur koristeći milione puta manje negativne energije od Alcubierre-ovih predviđanja, a možda ipak dovoljno da bi svemirske letelice mogle da je proizvode. "Rezultati", kaže on, "se menjaju od nepraktičnih do uverljivih."



Kako bi to (moglo) da radi? Umesto korišćenja raketa ili potisnika, letelica opremljena warp pogonom bi mogla da ide iskrivljujući svemir.

PREPREKE

NEGATIVNA ENERGIJA
Stvaranje warp pogona zahteva negativnu energiju-tajanstveni oblik materije koja pre odbija nego što privlači. Iako je predviđeno da postoji, ona nikada nije izmerena u laboratoriji, a poznate metode za njeno stvaranje izuzetno su ograničene, oni će generisati toliko pozitivne (normalne) energije da bi se efekti bilo kakve negativne energije verovatno utopili u nju.

BRŽE OD SVETLOSTI OGRANIČENJA
Ako bi naučnici mogli da generišu snažno polje negativne energije, nešto od toga bi trebalo da postave ispred letelice. "Problem", kaže Alcubierre, "je da ne biste mogli da napravite da ovo polje obuhvata regiju koja vam je potrebna." Drugim rečima, da bi dobili energiju u prednjem delu letelice, bilo bi potrebno da ona ide brže od svetlosti, što je nemoguće.

DESTABILIZACIJA
Čak i ako bi naučnici mogli da generišu i pozicioniraju polje negativne energije, malo je razloga za očekivanje da će integritet polja izdržati. Grupa španskih i italijanskih istraživača napisala je rad 2010. U radu tvrdi da po kvantnoj mehanici zračenja, analogno Hawkingovom zračenju koje se pojavljuje na horizontu događaja crne rupe, ono bi se pojavilo i "neizbežno dovelo do destabilizacije warp mehura, kad god postignu brzine veće od brzine svetlosti."

JOHNSON SPACE CENTER prostire se pored lagune odakle se od Hjustona pruža put prema Galveston Bay. Osećate se kao u predgrađu kampusa koledža, iako je usmeren samo na obuku astronauta. Sa White-om se sastajem u zgradi 15 u kojoj se nalazi Eagleworks, niskoj građevini koja se sastoji od hodnika, kancelarija i laboratorija. On je nosio polo majcu sa izvezenim Eagleworks grbom, koja predstavlja orla u sredini zamaha koji lebdi iznad futurističkog svemirskog broda. White nije počeo svoju karijeru proučavajući pogone. On je studirao mehanički inženjering i pridružio se agenciji 2004. kao deo grupe koja se bavila robotikom, pošto je radio u JSC od 2000. Vremenom, on je preuzeo vođstvo nad robotskom rukom na Međunarodnoj svemirskoj stanici dok je radio na doktoratu u fizici plazme. Godine 2009. je proširio svoju odgovornost na pogon, koji je bio njegov dugogodišnji interes i razlog zašto je došao da radi za NASA-u na prvom mestu. "Sonny je prilično jedinstvena osoba", kaže njegov šef John Applewhite, koji je na čelu odeljenja pogonskih sistema u JSC inženjering direkciji. "On je definitivno vizionar, ali on je i inženjer. On može da uzme svoju viziju i pretvori je u korisne inženjering proizvode.

"Otprilike u vreme kad se pridružio Applewhite-ovoj grupi, White je zatražio dozvolu da otvori svoju laboratoriju, posvećenu naprednim pogonima. On je smislio ime Eagleworks-patriotsku improvizaciju na poznati Lockheed Martin Skunk Works. NASA je napravila logotip prema njegovim specifikacijama. Tada je krenuo da radi. White me dovodi do njegove kancelarije, koju deli sa kolegom koji je u potrazi za vodom na Mesecu, a onda me vodi niz hodnik do Eagleworksa. Dok smo hodali, on mi priča o svom radu na otvaranju laboratorije, koji on opisuje kao "dug mukotrpni proces pronalaženja načina za ostvarenje naprednih pogona koji bi pomogli ljudima u istraživanju svemira." On govori lagano, otežući, što je proizvod mnogih godina provedenih na jugu, prvo na fakultetu u Alabami, a zatim 13 godina u Teksasu. White mi pokazuje objekat i sprovodi me pored centralnog uređaja, nečega što on naziva kvantni vakuum plazma potisnikom (QVPT). Uređaj izgleda kao velika crvena plišana krofna sa žicama čvrsto uvijenim oko jezgra, a to je jedan od dva koncepta koje Eagleworks sprovodi uz warp pogon. I on je tajna. Kad sam pitao o tome, White mi kaže da ne može da otkrije ništa drugo nego da je tehnologija odmakla dalje nego warp pogon. U NASA-inom izveštaju za 2011. piše o korišćenju kvantne fluktuacije u svemiru kao izvoru goriva, tako da brod pogonjen sa QVPT neće zahtevati gorivo. White-ov warp eksperiment je ušuškan u uglu prostorije. Helijum neonski laser zavijen šrafovima za rešetku na stolu, uz spliter zraka i crno-belu komercijalnu CCD kameru.



Motori za duboki svemir

Pogonski sistemi koji bi mogli da odnesu astronaute do Marsa i dalje

STAR-48
Najbrža hemijske raketa do sada, Star-48 motor je napravljen za lansiranje satelita, a nedavno je ugrađena u New Horizons sondu, koja je poletela 2006. Pokreće se paljenjem mešavine amonijum perhlorata i aluminijuma, pojačao je sondu usmerenu na Pluton za oko 57.900 km na sat. New Horizons bi trebalo da dođe do Plutona i njegovih meseca do jula 2015. Prvi put korišćen kao pogon: 1980.

JONSKI POTISNICI
Jonski potisnici oslanjaju se na elektromagnetske efekte u ubrzavanju naelektrisanih čestica iz zadnjeg dela letelice, generišući pogonsku silu. Više od 50 puta efikasniji od hemijskih raketa, oni se sada prvenstveno koristi kod satelitskih stanica. NASA-ina Deep Space 1, lansirana 1998., bila je prva sonda koja je koristila jonski motor kao glavni pogon. Dawn koja trenutno istražuje asteroidni pojas, takođe ga koristi. Prvi put korišćen kao pogon: 1998.

SOLARNA JEDRA
Kao što regularna jedra prikupljaju zamah od vetra, solarna jedra oslanjaju se na zamah sunčeve svetlosti. Samo nekoliko ih je testirano u svemiru dosad, uključujući japanski Ikaros, privatni pokušaj nazvan LightSail i NASA-in NanoSail-D. Naučnici rade na stvaranju lakših materijala i pouzdanijeg metoda aktiviranja, koji bi mogli da podstaknu i brzinu. PRVI interplanetarni let: 2010.

SPOLJNI PULSIRAJUĆI PLAZMA POGON
Verovatno najbrži pogonski sistem na kome naučnici trenutno rade, spoljni pulsirajući plazma pogon je eksplozija stotina nuklearnog oružja iza letelice. Brod će ići napred na šok talasu. Ideja je prvi proučavana u kasnim 1940.-im, i, tehnički, to bi trebalo da radi. Ali provođenje je složeno, lansiranje svemirskog broda ispunjenog stotinama komada nuklearnog oružja je daleko od sigurnog. KONCEPT TESTIRAN: 1957.

FUZIONE RAKETE
Slično kao i obične rakete sa efikasnijim izvorom toplote, fuzione rakete bi zagrevale gorivo i ispucavale ga iza rakete. Naučnici se poigravaju sa ovom idejom od britanskog međuplanetarnog Društva Dedal i studije iz 1970. Nedavno su naučnici u projektu Ikar, nadogradnji Dedala, zamislili fuzionu raketu sa više modernih tehnika. Ali, dok naučnici ne uspeju da naprave fuziju i na Zemlji, raketa ostaje neostvariva. PROJEKTOVANA SPREMNOST DATUM: 2030.

WARP POGON
Jedina tehnologija koja bi, u principu, prešla na drugi način nepovredivu barijeru brzine svetlosti, Warp pogon bi koristio velike količine negativne energije za stvaranje mehura u prostor-vremenu. To bi skupljalo prostor-vreme ispred letelice i proširivalo ga iza nje. Umesto da putuju kroz svemir, warp letelica bi, u nekom smislu, putovala na svemiru, jahanjem prostor-vremenske deformacije. PROJEKTOVANA SPREMNOST - DATUM: NE ZNA SE


U Johnson Space centru, White radi u senci rakete Saturn V

Ovo je White-Juday interferometar warp polja, koje je White nazvao po sebi i Richard Juday, penzionisanom radniku JSC, koji pomaže White u analizi podataka iz CCD. Polovina laserskog zraka prolazi kroz prsten, White-ov uređaj za testiranje. Druga polovina ne prolazi. Ako prsten nema nikakvog uticaja, White očekuje jednu vrstu signala na CCD. Ako warpuje prostor, kaže on. "uzorak će biti jasno različit" Kad uključi uređaj, White-ova postavka izgleda filmski savršena: laser je svetlo crven, a dva zraka se ukrštaju kao svetlosni mačevi. U prstenu su četiri keramička kondenzatora od barijum titanata, koji White puni do 23.000 volti. White je proveo godinu i po projektujući eksperiment i kaže da će kondenzatori "uspostaviti veliku potencijalnu energiju." Ipak, kada ga pitam kako bi to stvorilo negativnu energiju potrebnu za warp prostor vreme on postaje dvosmislen. "To prelazi u. . . Mogu da vam kažem ono što mogu da vam kažem. Ne mogu da vam kažem ono što ne mogu da vam kažem." On objašnjava da je potpisao ugovor o neotkrivanju koji ga sprečava da otkriva pojedinosti. Pitam, sa kim ima sporazum. On kaže: "Ljudi dolaze i žele da razgovaraju o nekim stvarima. Ja jednostavno ne mogu da idem detaljnije od toga.

IAKO JE TEORIJA WARP PUTOVANJA dovoljno intuitivna - deformisati prostor vreme za stvaranje pokretnog mehura, ona ima problem sa nekoliko značajnih prepreka. Čak i ako White može drastično da smanji količinu negativne energije koja je po Alcubierre potrebna, to još uvek može da bude mnogo više nego što naučnici mogu da proizvedu, kaže Lawrence Ford, teorijski fizičar na Univerzitetu Tufts, koji je objavio na desetine naučnih članaka o negativnoj energiji tokom poslednjih 30 godina. Ford i drugi fizičari kažu da postoje fundamentalna fizička ograničenja, ne samo inženjerske pretpostavke o količini negativne energije koja može postojati na jednom mestu za bilo koji period vremena. Drugi izazov je da će u cilju stvaranja warp mehura koji se kreće brže od svetlosti, naučnici morati da distribuiraju negativnu energiju oko letelice što znači i ispred nje. White ne misli da je to problem, kad sam ga pitao o tome, neodređeno mi je odgovorio da bi warp pogon trebalo da radi zbog "uređaja koji stvaraju uslove koji su vam potrebni. Ali stvaranje tih uslova ispred broda bi značilo stvaranje distribucije negativne energije koja putuje brže od svetlosti, kršeći teorije opšteg relativiteta. Konačno, warp pogon predstavlja konceptualni problem. U opštem relativitetu, putovanje brže od svetlosti je ekvivalent kretanju u vremenu. Govoreći da je warp pogon izvodljiv, White je rekao i da on može da napravi vremeplov. Te prepreke bude značajne sumnje. "Ne mislim da bilo koje normalno razumevanje fizike predviđa da će videti bilo šta u svojim eksperimentima", kaže Ken Olum, fizičar na Univerzitetu Tufts, koji je bio na panel debati o egzotičnim pogonima na skupu povodom 100 godina svemirskog broda, održanom 2011. Noa Graham, fizičar na Middlebury koledžu koji je pročitao dva White-ova rada na moj zahtev, napisao je u e-mailu: "Ja ne vidim nikakvu valjanu nauku u bilo kom radu izvan rezimiranja prethodnog rada." Alcubierre, sada fizičar u Nacionalnom Autonomnom Univerzitetu u Meksiku, se isto pita. "Čak i ako sam u svemirskom brodu u sredini, a imam negativnu energiju, ne postoji način na koji mogu da je stavim gde mi treba", rekao mi je telefonom iz svoje kuće u Mexico Cityju. "To je lepa ideja. Sviđa mi se jer sam je ja napisao. Ali to ima niz ograničenja koja sam vidio kroz godine rada, a ja ne vidim kako se mogu popraviti. "(Strana 79) na levoj strani na glavnom ulazu u Johnson, raketa Saturn V leži na jednoj strani, njegovi delovi su rastavljeni da bi pokao svoju unutrašnjost. To je fantastično. Samo jedan od njegovih brojnih motora je veličine malog automobila i nalazi se na kraju, raketa je nekoliko metara duža od fudbalskog igrališta. To je tihi dokaz poteškoća na svemirskim putovanjima. Takođe je i četiri decenije stara, a vreme koje predstavlja-kao deo NASA-inog velikog nacionalnog napora da pošalje čoveka na Mesec-je odavno prošlo. Danas, JSC izgleda kao mesto koje je jednom dotaklo veličinu, ali je odavno palo iz svoje orbite. Proboj u pogonu bi moglo značiti novo doba u JSC i NASA, a donekle to doba je pred nama. Dawn sonda je lansirana 2007., istražuje asteroidni pojas koristeći jonske potisnike. U 2010., japanski tim lansirao je Ikara, prvi međuplanetarnu letelicu koju pokreće solarno jedro, druga vrsta eksperimentalnog pogona.

A u 2016, naučnici planiraju da testiraju VASIMR, sistem zasnovan na plazmi, dizajniran za pogon na visoki potisak, na ISS. Dok će ti sistemi možda jednog dana nositi astronaute na Mars, oni ipak neće moći da pošalju astronaute van Sunčevog sistema. Da bi to učinili, kako White kaže, NASA će morati da prihvati rizičnije projekte. Warp pogon je možda najnategnutiji od svih NASA-inih pogonskih pokušaja. Šira naučna zajednica kaže da White ne može da ga napravi. Stručnjaci kažu da radi protiv zakona prirode i fizike. Ipak, NASA je iza njega. "On se ne finansira na tako visokom nivou u smislu toga što pokušava da ostvari", kaže Applewhite. "Mislim da postoji puno interesa unutar Direkcije za dalje praćenje njegovog rada. To su vrste teorijskih koncepcija da, ako dođu do ostvarenja, doći će do potpune promene igre. "U januaru, White je spakovao svoj warp interferometar i preselio ga u novi objekat. Eagleworks je prerastao svoj prvi dom. Nova laboratorija je veća, a on kaže oduševljeno, "ona je seizmički izolovana", što znači da je zaštićena od vibracija. Ali, ono što najviše govori o novoj laboratoriji koju je NASA dodelila White je da se nalazi na objektu koji je izgrađen za Apollo program, onaj koji koji je postavio Neil Armstronga i Buzz Aldrina na Mesec. Konstantin Kakaes je Schwartz stipendista u New America Foundation

Kada je rekao da je warp pogon izvodljiv, WHITE je rekao da može da napravi i vremeplov.

U majskom broju časopisa Popular Science čitaćete:


Kako radi?
Zavirite u unutrašnjost rakete za prenos velikog tereta, 1.000 dolara vrednog sekvencera gena, robotizovanog mesara i još pet drugih fantastičnih uređaja

Warp faktor
NASA-in naučnik tvrdi da smo na pragu putovanja bržih od svetlost. Da li mu verujete?

Iz divljine
Odakle će doći sledeća pandemija? I kako ćemo je zaustaviti?

Privlačnost granula
Mary Roach piše o tome kako koristimo najnaprednija naučna dostignuća, vredna milijarde dolara, da ubedimo pse i mačke da pojedu ono što stavimo ispred njih.

Rekli su da to nije moguće
Potraga za letom na ljudski pogon

NAPISAO: KONSTANTIN KAKAES FOTOGRAFIJA JACK THOMPSON POPULAR SCIENCE/b92.net