Нанозонд на световом парусе сможет добраться до черной дыры за 75 лет
Межзвездный зонд, отправленный к черной дыре, может завершить свое путешествие и передать данные на Землю менее чем за сто лет — если мы сможем найти черную дыру достаточно близко.
Космолог Козимо Бамби из Фуданьского университета в Шанхае разработал концепцию такой миссии, основанную на технологиях, которые могут стать доступными в ближайшие 20–30 лет. Своими выкладками профессор поделился в журнале iScience.
Близкое изучение черной дыры позволит нам проверить теорию общей относительности Альберта Эйнштейна и выяснить, что происходит с фундаментальными физическими константами в условиях экстремальной гравитации.
Ближайшая известная черная дыра находится примерно в 1500 световых годах от нас — слишком далеко для отправки туда космического аппарата. Однако по расчетам, в Млечном Пути на каждые 100 обычных звезд приходится одна черная дыра. Исходя из этих оценок, ближайшую можно найти где-то в радиусе 20–25 световых лет от нас. Хотя обнаружить ее будет непросто — поскольку черные дыры не излучают свет, заметить их можно только по воздействию на соседние звезды или искажению света.
Преодоление расстояния 25 световых лет потребует технологических прорывов, но это «должно быть осуществимо», уверен Бамби. Он предлагает отправить к черной дыре нанозонд весом около грамма с парусом площадью 10 квадратных метров. С помощью сверхмощного лазера всего за 17 минут такой аппарат можно разогнать примерно до трети скорости света. Перелет в этом случае займет 60–75 лет, а общее время миссии составит 80–100 лет.
«Световые паруса и нанозонды на данный момент кажутся наиболее перспективным решением для межзвездных миссий, поскольку они способны достигать значительных долей скорости света», — говорит астрофизик.
По его оценкам, лазер необходимой мощности сегодня обошелся бы примерно в 1 триллион евро, но с развитием технологий эта цифра может снизиться.
Для проверки предсказаний общей теории относительности может потребоваться отправка двух миниатюрных космических аппаратов или сброс второго зонда с основного нанозонда при приближении к черной дыре. Второй аппарат направится к черной дыре, в то время как основной останется на расстоянии, собирая данные для передачи на Землю.
В этом предложении нет ничего невозможного, хотя каждый элемент миссии крайне амбициозен, прокомментировал профессор Герайнт Льюис из Сиднейского университета.
Однако столетняя продолжительность миссии означает, что к моменту прибытия к цели нанозонд может устареть, предупредил он: «Учитывая 100 лет технологического развития, не появятся ли у нас к тому времени двигатели, о которых мы сегодня даже не можем подумать? Если когда-нибудь и будет миссия к черной дыре, она, вероятно, будет так же похожа на этот проект, как представления человека 500 лет назад о XX веке».
Льюис также обратил внимание, что проект не предусматривает торможения нанозонда по прибытии к черной дыре. По словам Бамби, это самое простое решение — не пытаться замедлить аппарат, а выпустить с него небольшие датчики, которые смогут передать данные на материнский корабль, а тот, в свою очередь, отправит информацию на Землю.
«В таком случае зонды не останавливаются и не выходят на орбиту вокруг черной дыры — они просто пролетают мимо. Некоторые из них могут быть поглощены черной дырой, и этого будет достаточно для изучения ее гравитационного поля», — объясняет автор.
По его словам, людям невозможно будет посетить черную дыру, так как наши тела не выдержат перегрузок в 10 000 g, которые придется испытать нанозонду. Разве что мы найдем искривляющую пространство-время кротовую нору для сокращения пути.
«Нам действительно понадобится ближайшая кротовая нора, как в фильме "Интерстеллар", чтобы сделать подобную миссию с людьми возможной. В моем предложении, к сожалению, кротовой норы нет», — посетовал ученый.
Сэм Барон из Мельбурнского университета называет концепцию Бамби одной из самых «спекулятивных» научных статей, которые он когда-либо читал. Впрочем, сто лет назад Большой адронный коллайдер тоже показался бы научной фантастикой — а сейчас это реальность.
«Думаю, использование чего-то очень маленького — вероятно, правильный подход. Вопрос в том, сможем ли мы действительно создать устройство, способное выполнить все задачи, описанные в этой статье», — добавил Барон.
