Борис Штерн утверждает, что физические законы исключают возможность межзвёздных перелётов для живых людей . По его расчётам, технический прогресс ограничен пределом скорости в 1–2% от скорости света . В рамках проекта «Вселенная Плюс» Владимир Сурдин, Алексей Семихатов и Борис Штерн обсудили перспективы колонизации Галактики и технические тупики современной космонавтики.
🚀 Физические пределы и топливный тупик 1:25
Современная техника позволяет аппаратам развивать скорость около 12–20 км/с . Для межзвёздного перелёта этого недостаточно, так как путь до ближайшей звезды займёт десятки тысяч лет. Борис Штерн считает, что даже при развитии ионных и ядерных двигателей человечество упрётся в потолок 1000 км/с .
Проблема кроется в энергетической эффективности топлива:
- Химическое топливо даёт энергетический выход на уровне $10^{-4}$ от $mc^2$ .
- Ядерный двигатель обеспечивает выход около 1% от $mc^2$ .
- Управляемый термоядерный синтез потенциально даёт 3–4% выхода энергии .
Даже идеальный термоядерный двигатель имеет ограничения. При использовании реакции дейтерия и трития выделяются нейтроны, которые невозможно сфокусировать магнитным полем . Чтобы поглотить их энергию, потребуется защитная плита весом в сотни тысяч тонн . Более перспективна реакция дейтерия с гелием-3, где вылетают протоны . Однако порог Лоусона для такой реакции на четыре порядка выше, чем для дейтерий-тритиевой смеси .
❄️ Термодинамика и проблема торможения 14:32
Межзвёздный корабль обязан не только разогнаться, но и затормозить у цели. Это требует перевозки двойного запаса топлива, что экспоненциально увеличивает массу аппарата . Вторая критическая проблема — перегрев. В космосе нет воздуха для конвекционного охлаждения, поэтому лишнюю энергию можно только излучать .
Для эффективного сброса тепла мощному кораблю потребуются радиаторы площадью в гектары . Роскосмос разрабатывает ядерный буксир «Зевс», где планируют использовать капельные излучатели . Борис Штерн отмечает, что эффективность таких систем всё равно ограничена законами излучения абсолютно чёрного тела . Из-за необходимости медленного охлаждения средняя скорость полёта не превысит 2% от световой . При таких скоростях эффекты замедления времени (гамма-фактор) практически отсутствуют .
🧬 Биологические барьеры и поиск жизни 21:32
Длительность полёта в сотни лет делает невозможной отправку живого экипажа без технологий гибернации. Однако даже замороженные эмбрионы подвергаются воздействию космической радиации . Частицы сверхвысоких энергий (выше 20 ГэВ) пробивают обычную обшивку . За 1000 лет полёта генетический материал накопит критические повреждения ДНК .
Борис Штерн скептически оценивает шансы найти обитаемые миры у красных карликов вроде TRAPPIST-1 :
- Молодые красные карлики проходят фазу вспышек, способных «прожарить» планеты в зоне обитаемости .
- Планеты находятся в приливном захвате, будучи повёрнутыми к звезде одной стороной .
- Медленное вращение планет ослабляет магнитное динамо, что приводит к сдуванию атмосферы звёздным ветром .
Евгений Кунин оценивает вероятность случайного старта РНК-репликации как $10^{-1000}$ . Если эти расчёты верны, человечество может быть единственной технологической цивилизацией в Галактике .
🔭 Звёздные паруса и проекты будущего 40:39
Юрий мильнер инвестировал 100 миллионов долларов в проект Breakthrough Starshot . Концепция предполагает разгон граммового зонда с лазерным парусом до 20% скорости света . Для этого на Земле или Луне нужно построить лазерную систему мощностью 50 ГВт .
Борис Штерн критикует проект по нескольким причинам:
- Материал паруса должен иметь коэффициент отражения, близкий к идеальному, иначе 50 ГВт мгновенно испарят зонд .
- На пути зонда стоит межзвёздная среда, пылинки которой на высокой скорости работают как снаряды .
- Передача сигнала от граммового устройства с расстояния в 4 световых года требует колоссальной мощности .
Более реалистичным кажется использование лазерных парусов для перемещений внутри Солнечной системы . При этом инвестиции Юрия Мильнера в поиск техносигнатур и строительство коронографов участники дискуссии считают полезными для фундаментальной науки .
🤖 Искусственный интеллект как воспитатель 1:13:23
Если отправка живых людей невозможна, единственным вариантом экспансии становится рассылка жизни в виде эмбрионов или спор . На целевой планете автоматическая станция должна вырастить организмы в искусственных матках. Роль учителей и воспитателей для первых поколений новых колонистов должен взять на себя искусственный интеллект .
Алексей Семихатов указывает на «биологический шовинизм»: современные ИИ-системы пока не обладают сознанием и пониманием физического мира . Тем не менее Борис Штерн считает задачу создания «ИИ-няньки» технически решаемой в долгосрочной перспективе .
Прогресс в одной области часто замедляется при достижении физических пределов, как это произошло с гражданской авиацией после 1960-х годов . Но участники дискуссии надеются на возникновение принципиально новых направлений науки, которые позволят преодолеть текущий «потолок» .
