Брайан Гэнслер решил стать астрономом в пять лет после прочтения книги «Альбом астрономии». Сегодня он возглавляет Институт астрономии и астрофизики имени Данлапа и исследует возможности межзвёздных перелётов. В лекции для Perimeter Institute он сопоставляет современные научные открытия с прогнозами писателей-фантастов .
🌌 Реальность против воображения 8:45
Астрономия и научная фантастика тесно переплетены, так как оба направления часто нарушают привычные правила физики. Брайан Гэнслер делит астрономов на две группы: тех, кто любит фантастику за смелые идеи, и тех, кто ненавидит её за пренебрежение законами природы .
Примеры пересечения науки и кино:
- Межзвёздный гость. В 2017 году астрономы обнаружили объект Оумуамуа, который пролетел через Солнечную систему на огромной скорости . Его вытянутая сигарообразная форма совпала с описанием инопланетного зонда из романа Артура Кларка «Свидание с Рамой» .
- Изображение черной дыры. Снимок объекта в галактике M87, полученный в 2019 году, подтвердил точность визуализации из фильма «Интерстеллар» . Научный консультант фильма Кип Торн использовал реальные уравнения для моделирования аккреционного диска черной дыры Гаргантюа .
- Дрожь Вселенной. В августе 2017 года детекторы LIGO зафиксировали слияние двух нейтронных звезд . Это событие заставило вибрировать саму ткань пространства-времени, что пока не находило детального отражения в фантастических произведениях .
🚀 Проблема межзвёздного топлива 22:54
Главное препятствие для полетов к другим звездам — колоссальные расстояния. Ближайшая к нам звезда находится в 40 триллионах километров . Обычные ракетные технологии не способны преодолеть этот путь за разумное время.
Традиционный химический двигатель Шаттла поднимает корабль всего на 300 километров . Самой быстрой ракете в истории потребовалось бы 20 000 лет, чтобы достичь ближайшей звезды . Даже гипотетический сверхмощный корабль летел бы 900 лет, но для его заправки потребовалось бы больше материи, чем есть в Солнечной системе .
Альтернативные двигатели имеют свои недостатки:
- Ионный двигатель. Он использует электричество для ускорения ионов топлива. Зонд Dawn пролетел 6,9 миллиарда километров, потратив всего 400 килограммов ксенона . Однако тяга такого двигателя крайне мала: разгон от 0 до 100 км/ч занимает четыре дня .
- Солнечные паруса. Энергия солнечного ветра позволяет двигаться без топлива. В июне 2019 года проект LightSail-2 успешно поднял свою орбиту на 1,8 километра за счет давления света . Полет к ближайшей звезде под таким парусом занял бы 75 лет .
⚛️ Телепортация и варп-двигатель 33:33
Идея мгновенного перемещения популярна в кино, но сталкивается с физическими ограничениями. Квантовая телепортация уже существует: китайские ученые передали состояние атома на спутник «Мициус» на расстояние 1400 километров .
Для телепортации человека нужно передать огромный массив данных — 300 септиллионов гигабайт (три с 32 нулями) . При текущих скоростях передачи информации этот процесс занял бы время, в 360 000 раз превышающее возраст Вселенной .
Варп-двигатель, предложенный Мигелем Алькубьерре, теоретически позволяет сжимать пространство перед кораблем и растягивать его позади . Это похоже на перемещение игрушечной машинки путем подтягивания ковра, на котором она стоит . Корабль технически остается на месте, но пространство вокруг него движется. Главная проблема — для работы такой системы нужно больше энергии, чем есть на всей Земле .
🌠 Проект Breakthrough Starshot 42:29
Наиболее перспективным методом Брайан Гэнслер считает отправку крошечных зондов весом в несколько граммов. Проект Breakthrough Starshot предлагает использовать мощные наземные лазеры для разгона таких «фемто-спутников» до 20% скорости света .
Особенности проекта:
- Скорость. Зонд достигнет Проxima Centauri за 20 лет .
- Прототип. Существуют чипы KickSat размером 3 см и весом 4 грамма с солнечными панелями и антеннами .
- Риски. Межзвёздная пыль на таких скоростях превращается в разрушительные снаряды . Каждая пылинка может испарить зонд, поэтому планируется запуск облака из 100 000 аппаратов в надежде, что выживут единицы .
👽 Поиск инопланетной жизни 48:39
Обнаружить планету у другой звезды крайне сложно из-за её слабой яркости. С края Солнечной системы Земля выглядит как один пиксель на снимке Pale Blue Dot . У другой звезды она была бы в 40 миллионов раз тусклее и терялась бы в сиянии своего солнца .
Астрономы используют метод транзитов: они фиксируют микроскопические падения яркости звезды, когда планета проходит перед ней . На сегодняшний день подтверждено существование 4116 экзопланет .
Типы обнаруженных миров:
- Горячие Юпитеры. Гигантские планеты, которые обращаются вокруг своих звезд за несколько часов и буквально испаряются от жара .
- Суперземли. Планеты в несколько раз больше Земли, часто находящиеся в приливном захвате у красных карликов .
- Красные карлики. Это самые распространенные звезды в галактике (70% от общего числа), но они настолько тусклые, что ни одну из них не видно невооруженным глазом .
🧪 Биосигнатуры и внеземной разум 58:02
Чтобы найти жизнь, ученые ищут биосигнатуры в атмосферах планет. Это специфические провалы в спектре света, указывающие на наличие метана, озона или продуктов фотосинтеза . Для таких исследований строятся гигантские приборы, такие как Чрезвычайно большой телескоп (ELT) с зеркалом диаметром 39 метров .
Поиск ведется и внутри Солнечной системы. На спутнике Юпитера Европе есть подлёдный океан глубиной до 150 километров . В нем в два раза больше воды, чем во всех океанах Земли . На Марсе марсоход Curiosity уже обнаружил органические молекулы, такие как бензол и пропан .
Проект SETI продолжает прослушивать космос в поисках радиосигналов. Основная трудность — «проблема радиостанций»: мы не знаем, на какой частоте вещают инопланетяне . Пока единственным искусственным сигналом из глубокого космоса остается сигнал от «Вояджера» .
Брайан Гэнслер уверен, что мы уже живем в будущем: по Марсу ездит робот весом 900 кг с ядерным двигателем и лазером для испарения камней, который умеет делать селфи .
