Как полететь в космос на черной дыре

Фото NASA / JPL-Caltech
Использование энергии черных дыр для космических путешествий — вполне логичный путь развития сверхцивилизации, в одну из которых, возможно, когда-нибудь превратится человечество. Эта заметка открывает цикл «Техно-уикенд», где Forbes будет рассказывать о не слишком практичных, но тем не менее любопытных научно-технических идеях

На прошедшей неделе в Universe Today были опубликованы сразу две заметки о том, как гравитационная энергия черных дыр может быть в будущем использована для межзвездных перелетов.

Идею поставить энергию черной дыры на службу космическому путешественнику предложил профессор Дэвид Киппинг из Колумбийского университета — и не просто предложил, а обосновал в научной статье. В основе лежит принцип «гравитационного маневра», выдвинутый основоположниками космонавтики в начале ХХ века и широко используемый для навигации летательных аппаратов в Солнечной системе. При пролете летательного аппарата вблизи системы двух космических тел — например, Земли и Луны или Солнца и Юпитера — он может получить дополнительное ускорение, позаимствовав часть энергии вращения системы этих тел. При этом, разумеется, энергия вращения планеты убывает на ничтожную величину, однако для маленького аппарата полученная прибавка скорости может оказаться весьма значительной.

Чем больше масса космических тел и чем быстрее они вращаются, тем больше энергии можно у них позаимствовать. В 1963 году знаменитый футуролог и физик Фриман Дайсон описал в своей книге «Межзвездный транспорт», как воспользоваться гравитационной энергией системы из двух нейтронных звезд — в этом случае сила гравитационного поля и энергия вращения на много порядков выше, чем в обычных планетных системах. Согласно Дайсону, в таком случае летательный аппарат, покидая такую систему, может получить дополнительную скорость, равную удвоенной скорости относительного движения нейтронных звезд.

Киппинг в своей статье пошел чуть дальше и рассмотрел в качестве «гравитационной пращи» систему из двух черных дыр. В случае черных дыр, впрочем, можно обойтись всего одной (правда, она непременно должна быть вращающейся). Британский математик и физик Роджер Пенроуз еще в 1980-х показал, что если черная дыра вращается достаточно быстро, то, подлетая к ней по правильной траектории, можно извлечь из нее количество энергии, эквивалентное более чем четверти ее массы (для типичной черной дыры это соответствует энергии, которую могло бы потребить человечество за триллионы триллионов лет, если его энергозатраты останутся на нынешнем уровне).

По недавним оценкам, в нашей галактике может существовать около 100 млн черных дыр. Таким образом, если у будущих поколений человечества возникнет необходимость добраться до дальних звездных систем, и им захочется успеть туда за разумное время — не больше пары-тройки столетий — им достаточно будет для начала подобраться к одной из ближайших черных дыр. Остальное — дело техники: просто возьмите с собой статью Дэвида Киппера и действуйте точно по инструкции.

Статья Киппера может показаться читателю всего лишь забавным упражнением в жанре «физики шутят». Однако вспомним, что точно так же выглядела статья Ф. А. Цандера, написанная в 1925 году, где впервые были сформулированы идеи гравитационного маневра. А уже в 1959 — всего через 34 года после написания и за два года до первой публикации статьи — принцип был использован автоматической межпланетной станцией «Луна-3». Позже именно таким способом набрали скорость зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — первые посланцы человечества за пределы Солнечной системы.

Во второй статье на эту тему, вышедшей на прошедшей неделе, речь тоже о том, как приспособить черные дыры для нужд межзвездного транспорта. Однако подход там другой: автор предполагает, что в качестве источника энергии можно использовать хокингово излучение небольших черных дыр (чем черная дыра меньше, тем ярче и жарче ее хокингово излучение). Статью об этом написал математик Луис Крейн из университета Канзас-сити.

В сущности, это уже вторая статья автора на эту тему: первая, с изложением самой идеи, вышла еще в 2009 году. В самом популярном виде вывод той статьи состоял в том, что хотя авторы совершенно не представляют, как все это можно технически устроить, принципиальная возможность существует. Новая публикация развивает эту мысль: раз сделать это можно, но мы просто не знаем как — наверняка это уже сделала какая-нибудь инопланетная сверхцивилизация. Чтобы позаимствовать технологию, надо сперва эту сверхцивилизацию разыскать. Оказывается, что талантливых инопланетян может выдать та самая технология создания микроскопических черных дыр, о которой идет речь в статье Крейна: мощный гамма-лазер, фокусирующий энергию на масштабах атомного ядра. Автор доказывает, что часть энергии непременно выплеснется в космос, и мы уже сейчас можем наблюдать подобные отблески на галактических расстояниях с помощью существующих гамма-телескопов.

Луис Крейн обращает внимание читателей на тот факт, что астрономами зафиксировано несколько источников гамма-излучения, природа которых не вполне понятна. Остается лишь выделить среди них «технологическую подпись» сверхцивилизации. Следующий очевидный шаг — уговорить ее поделиться своими наработками с благодарным человечеством.

Новости партнеров