двигатель | это… Что такое Варп-двигатель?

Варп-двигатель (англ.  Warp drive, двигатель искривления) — cобирательный, фантастический научно-теоретический образ технологии или явления из вымышленной вселенной Star Trek, позволяющей попасть из одной точки пространства в другую быстрее, чем это делает свет. Это становится возможным благодаря генерации специального поля искривления (варп-поля), которое окутывает судно и искажает пространственно-временной континуум космического пространства, перемещая его. Двигатель искривления не разгоняет физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства — времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (свет) в вакууме.

В сериале Звёздный путь

Технология

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства перед и позади звездолета, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разворачивается» за ним. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищенным от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остается неподвижным: перемещается само искаженное пространство, в котором он находится.

Использование варп-двигателей требует больших энергетических затрат, поэтому варп-системы Объединенной Федерации Планет приводятся в действие благодаря реакции между материей и антиматерией, разграниченными друг от друга кристаллами дилитиума. В результате реакции создается высоко-энергетичная плазма, называемая электро-плазмой. Электро-плазма направляется специальными электро-магнитными трубопроводами электро-плазменной системы (англ.  electro-plasma system, EPS) в плазменные инжекторы, которые, в свою очередь, создают варп-поле. Разные цивилизации используют разные источники энергии, но в целом процесс происходит аналогично.

Варп-поле, Поле искривления (Warp field)

Поле искривления состоит из множества слоев. Эти слои формируют «субпространственное поле». Это очень походит на «мини-вселенную», которая отделена от нормального пространства. Из-за отличающихся законов в этой мини-вселенной, относительно нормального пространства, мини-вселенная может двигаться со сверх световой скоростью. Чем из большего количества слоев состоит поле искривления, тем более глубоко корабль погружается в субпространство, тем дальше он отделяется от нормального пространства и тем выше скорость. Чтобы достигать более высоких скоростей, необходимо увеличить число субпространственных слоев. Для создания и поддержания последующего слоя требуется все больше энергии. Теоретический предел, наложенный на работу двигателя искривления называется предел Юджина. Согласно которому, фактор деформации 10 никогда не может быть, так как при этом расход энергии, как впрочем и скорость, становились равны бесконечности. Полный оставшийся доступным скоростной диапазон сжат между Warp 9 (9 слоев) и Warp 10 (бесконечная скорость).

На звездолёты класса «Интрепид» устанавливались специальные гондолы с изменяемой геометрией, позволяющее двигаться с еще более высокой скоростью без причинения вреда окружающему пространству и объектам, в нем расположенным. На более новом классе звездолётов «Суверин» устанавливаются более совершенные гондолы искривления, позволяющие двигаться с большими скоростями без изменения геометрии.

Элементы системы

• Контейнер с антивеществом
• Катушка индуктивности антивещества
• Реле антивещества
• Патроны дилитиума
• Электро-плазма
• Механизм экстренной остановки реакции
• Основная магистраль охлаждающего устройства
• Магнитный трубопровод
• Магнитный блок
• Гондолы

Часть двигателя деформации, спереди обычно располагается Вихревой сборщик со своими дополнительными системами, далее идет Плазменный инжектор, фокусирующий поток плазмы точно по центру Катушки искривления и собственно ряд катушек по всей оставшийся длине. Стандартом де-факто среди рас, использующих двигатели искривления, является использование двух гондол искривления слева и справа от корпуса корабля.

• • Коллекторы Буссарда

Устройство, обычно располагаемое (на кораблях Федерации) на переднем конце гондол искривления, и служащее для первичного сбора межзвездного газа (последующей сортировкой и переработкой занимаются уже другие системы). Сборщик обычно включается если запасы материи или антиматерии в баках корабля почти иссякли. Вихревой сборщик состоит из набора катушек, которые создают магнитное поле и подобно воронке затягивающее межзвездный газ.

• • Плазменный инжектор
  • Варп-катушка (катушка деформации)

Тороид, разделенный на несколько частей, который создает поле искривления, будучи активированным проходящим потоком высокоэнергетической плазмы. Ряд катушек деформации располагается в гондоле искривления. Используя плазменный инжектор, корабль может регулировать последовательность активации отдельных катушек искривления во время движения, позволяя кораблю маневрировать на Варп — скоростях.

• Аннулирующее ядро
• Предварительная магистраль охлаждения
• Катушка индуктивности
• Плазменный трубопровод
• Промежуточный охладитель плазмы
  • Смазочно-охлаждающая жидкость
• Регулятор плазмы
• Энергопередающий канал
• Сеть передачи энергии

Сеть распределения энергии, используемая на борту звездолетов Федерации для питания всех источников потребления, за ее работой и распределением энергии от источников к потребителям контролирует офицер ЭПС со своего терминала. Энергия передается в канале питания высокими скоростями движения плазменных частиц. Есть два основных источника питания: это ядро искривления и термоядерные реакторы в импульсных двигателях. Ядро в первую очередь питает гондолы искривления, щиты и фазеры, а импульсные двигатели всех прочих потребителей.

• Космическая матричная катушка восстановления
• Варп-плазменный трубопровод
• Ядро деформации
  • Реактор материи/антиматерии
  • Инжектор антиматерии
  • Плата кристаллов дилитиума
    • Кристалл дилитиума

Пожалуй главный компонент ядра искривления, внутри которого потоки вещества и антивещества при управляемом процессе аннигиляции преобразуются в электроплазменный поток. Дилитий — единственный пока известный элемент, который инертен к антивеществу, когда подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля в мегаваттном диапазоне. Эффективность реакции в кристалле зависит от его качества.

• • • Механизм соединения кристаллов
  • Инжектор материи
  • Наборщик тета-матрицы

Разработка варп-двигателей

Каждая космическая цивилизация разработала варп-технологии самостоятельно и в разное время. Так Вулканцы имели варп-двигатели в третьем столетии по земному летоисчислению. В 2151 они преодолели скорость, равную семи варп-факторам. В том же году Клингоны смогли достичь шестой скорости. Следует заметить что сами клингоны не разработали варп-технологий — они были «позаимствованы» у хур’ков, когда-то захвативших родной мир клингонов КроноС (Хронос).

Объединенная Федерация Планет признала создание варп-двигателя важным этапом и фактором, характеризующим развитие какого-либо общества. Директивы Звёздного флота запрещают вступать в контакт с инопланетными расами до тех пор, пока те не войдут в эру варп-технологий.

Варп-технологии Федерации

Первый полет «Феникса»

На Земле варп-двигатель был создан ученым Зефрамом Кокрейном вскоре после окончания Третьей Мировой Войны. Несмотря на недостаток ресурсов, ему удалось переоборудовать для своих экспериментов космическую ракету «Титан V».

Первый испытательный полет варп-судна «Феникс» состоялся 5 апреля 2063 года и стал причиной «первого контакта» — встречи Землян и Вулканцев.

Однако дальнейшее развитие варп-технологий шло очень медленно (это во многом связанно с позицией Вулканцев, считающих человечество не готовым к освоению космоса) и только 80 лет спустя, в 2140-х, новый двигатель, созданный инженером Генри Арчером смог достичь варп-фактора 2. Вскоре сын Генри, Джонатан Арчер, преодолел 2-варп барьер, достигнув скорости варп 2.5.

К 2151 технология была развита настолько, что человечество стало готовым преодолеть барьер в 5 варп-факторов. Первым судном, оборудованным новым двигателем, стал звездолет «Энтерпрайз», который 9 февраля 2152 поставил новый рекорд скорости.

В 2161 была достигнута скорость 7 и новые двигатели начали устанавливаться на звездолеты.

В 2240-х годах скорость в 6 варп-факторов стала крейсерской (максимальная скорость на тот момент составляла варп 8).

Более высокие скорости были достигнуты только благодаря вмешательству других цивилизаций. Так в 2268 году Келвансы внесли изменения в конструкцию звездолета «Энтерпрайз», в результате чего тот смог добиться скорости варп 10^[1]. В том же году из-за саботажа Лосира звездолет «разогнался» до варп 14.1.

В то же время на звездолеты стали устанавливаться новые гондолы, сделавшие скорость варп 8 обыденной («Звёздный путь: Фильм»). В 2280-х была разработана технология «трансварп», которая должна была позволить двигаться с ещё большей скоростью, однако неудача испытаний новых двигателей вынудила инженеров отказаться от их практического применения.

Ко времени появления класса «Галактика» в 2360-х успехи инженеров позволили звездолетам двигаться со скоростью варп 9.6 в течение двенадцати часов.

Корабль Вояджер мог поддерживать крейсерскую скорость на уровне 9.975 по шкале ВАРП

В 2370 было обнаружено, что использование высоких варп-скоростей наносит существенный вред пространству и командование флота ввело ограничение на максимальную скорость в 5 варп-факторов. Однако уже через восемь месяцев было найдено решение проблемы и звездолёты с модернизированными двигателями вновь смогли использовать высокие скорости.

См. также

• Сверхсветовое движение
• E=mc²
• Импульсный двигатель

Примечания

1. ↑ Следует отметить, что до 24 века использовалась warp шкала Кокрейна, которая имела разметку более 10 warp факторов. Эта шкала в 24 веке была заменена на скорректированную шкалу TNG (не имеет отношения к названию сериала Star trek TNG), которая учитывала неоднородность областей пространства. Максимум этой шкалы равнялся 10 warp факторам.

Ссылки

• Варп-двигатель в вики Memory-Alpha  (англ.)
• статья о Варп-двигателях на сайте НАСА (англ.)
• Статья о теоретической возможности создания Варп-двигателя на сайте membrana.ru  (рус.)

двигатель | это… Что такое Варп-двигатель?

Варп-двигатель (англ.  Warp drive, двигатель искривления) — cобирательный, фантастический научно-теоретический образ технологии или явления из вымышленной вселенной Star Trek, позволяющей попасть из одной точки пространства в другую быстрее, чем это делает свет. Это становится возможным благодаря генерации специального поля искривления (варп-поля), которое окутывает судно и искажает пространственно-временной континуум космического пространства, перемещая его. Двигатель искривления не разгоняет физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства — времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (свет) в вакууме.

В сериале Звёздный путь

Технология

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства перед и позади звездолета, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разворачивается» за ним. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищенным от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остается неподвижным: перемещается само искаженное пространство, в котором он находится.

Использование варп-двигателей требует больших энергетических затрат, поэтому варп-системы Объединенной Федерации Планет приводятся в действие благодаря реакции между материей и антиматерией, разграниченными друг от друга кристаллами дилитиума. В результате реакции создается высоко-энергетичная плазма, называемая электро-плазмой. Электро-плазма направляется специальными электро-магнитными трубопроводами электро-плазменной системы (англ.  electro-plasma system, EPS) в плазменные инжекторы, которые, в свою очередь, создают варп-поле. Разные цивилизации используют разные источники энергии, но в целом процесс происходит аналогично.

Варп-поле, Поле искривления (Warp field)

Поле искривления состоит из множества слоев. Эти слои формируют «субпространственное поле». Это очень походит на «мини-вселенную», которая отделена от нормального пространства. Из-за отличающихся законов в этой мини-вселенной, относительно нормального пространства, мини-вселенная может двигаться со сверх световой скоростью. Чем из большего количества слоев состоит поле искривления, тем более глубоко корабль погружается в субпространство, тем дальше он отделяется от нормального пространства и тем выше скорость. Чтобы достигать более высоких скоростей, необходимо увеличить число субпространственных слоев. Для создания и поддержания последующего слоя требуется все больше энергии. Теоретический предел, наложенный на работу двигателя искривления называется предел Юджина. Согласно которому, фактор деформации 10 никогда не может быть, так как при этом расход энергии, как впрочем и скорость, становились равны бесконечности. Полный оставшийся доступным скоростной диапазон сжат между Warp 9 (9 слоев) и Warp 10 (бесконечная скорость).

На звездолёты класса «Интрепид» устанавливались специальные гондолы с изменяемой геометрией, позволяющее двигаться с еще более высокой скоростью без причинения вреда окружающему пространству и объектам, в нем расположенным. На более новом классе звездолётов «Суверин» устанавливаются более совершенные гондолы искривления, позволяющие двигаться с большими скоростями без изменения геометрии.

Элементы системы

• Контейнер с антивеществом
• Катушка индуктивности антивещества
• Реле антивещества
• Патроны дилитиума
• Электро-плазма
• Механизм экстренной остановки реакции
• Основная магистраль охлаждающего устройства
• Магнитный трубопровод
• Магнитный блок
• Гондолы

Часть двигателя деформации, спереди обычно располагается Вихревой сборщик со своими дополнительными системами, далее идет Плазменный инжектор, фокусирующий поток плазмы точно по центру Катушки искривления и собственно ряд катушек по всей оставшийся длине. Стандартом де-факто среди рас, использующих двигатели искривления, является использование двух гондол искривления слева и справа от корпуса корабля.

• • Коллекторы Буссарда

Устройство, обычно располагаемое (на кораблях Федерации) на переднем конце гондол искривления, и служащее для первичного сбора межзвездного газа (последующей сортировкой и переработкой занимаются уже другие системы). Сборщик обычно включается если запасы материи или антиматерии в баках корабля почти иссякли. Вихревой сборщик состоит из набора катушек, которые создают магнитное поле и подобно воронке затягивающее межзвездный газ.

• • Плазменный инжектор
  • Варп-катушка (катушка деформации)

Тороид, разделенный на несколько частей, который создает поле искривления, будучи активированным проходящим потоком высокоэнергетической плазмы. Ряд катушек деформации располагается в гондоле искривления. Используя плазменный инжектор, корабль может регулировать последовательность активации отдельных катушек искривления во время движения, позволяя кораблю маневрировать на Варп — скоростях.

• Аннулирующее ядро
• Предварительная магистраль охлаждения
• Катушка индуктивности
• Плазменный трубопровод
• Промежуточный охладитель плазмы
  • Смазочно-охлаждающая жидкость
• Регулятор плазмы
• Энергопередающий канал
• Сеть передачи энергии

Сеть распределения энергии, используемая на борту звездолетов Федерации для питания всех источников потребления, за ее работой и распределением энергии от источников к потребителям контролирует офицер ЭПС со своего терминала. Энергия передается в канале питания высокими скоростями движения плазменных частиц. Есть два основных источника питания: это ядро искривления и термоядерные реакторы в импульсных двигателях. Ядро в первую очередь питает гондолы искривления, щиты и фазеры, а импульсные двигатели всех прочих потребителей.

• Космическая матричная катушка восстановления
• Варп-плазменный трубопровод
• Ядро деформации
  • Реактор материи/антиматерии
  • Инжектор антиматерии
  • Плата кристаллов дилитиума
    • Кристалл дилитиума

Пожалуй главный компонент ядра искривления, внутри которого потоки вещества и антивещества при управляемом процессе аннигиляции преобразуются в электроплазменный поток. Дилитий — единственный пока известный элемент, который инертен к антивеществу, когда подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля в мегаваттном диапазоне. Эффективность реакции в кристалле зависит от его качества.

• • • Механизм соединения кристаллов
  • Инжектор материи
  • Наборщик тета-матрицы

Разработка варп-двигателей

Каждая космическая цивилизация разработала варп-технологии самостоятельно и в разное время. Так Вулканцы имели варп-двигатели в третьем столетии по земному летоисчислению. В 2151 они преодолели скорость, равную семи варп-факторам. В том же году Клингоны смогли достичь шестой скорости. Следует заметить что сами клингоны не разработали варп-технологий — они были «позаимствованы» у хур’ков, когда-то захвативших родной мир клингонов КроноС (Хронос).

Объединенная Федерация Планет признала создание варп-двигателя важным этапом и фактором, характеризующим развитие какого-либо общества. Директивы Звёздного флота запрещают вступать в контакт с инопланетными расами до тех пор, пока те не войдут в эру варп-технологий.

Варп-технологии Федерации

Первый полет «Феникса»

На Земле варп-двигатель был создан ученым Зефрамом Кокрейном вскоре после окончания Третьей Мировой Войны. Несмотря на недостаток ресурсов, ему удалось переоборудовать для своих экспериментов космическую ракету «Титан V».

Первый испытательный полет варп-судна «Феникс» состоялся 5 апреля 2063 года и стал причиной «первого контакта» — встречи Землян и Вулканцев.

Однако дальнейшее развитие варп-технологий шло очень медленно (это во многом связанно с позицией Вулканцев, считающих человечество не готовым к освоению космоса) и только 80 лет спустя, в 2140-х, новый двигатель, созданный инженером Генри Арчером смог достичь варп-фактора 2. Вскоре сын Генри, Джонатан Арчер, преодолел 2-варп барьер, достигнув скорости варп 2.5.

К 2151 технология была развита настолько, что человечество стало готовым преодолеть барьер в 5 варп-факторов. Первым судном, оборудованным новым двигателем, стал звездолет «Энтерпрайз», который 9 февраля 2152 поставил новый рекорд скорости.

В 2161 была достигнута скорость 7 и новые двигатели начали устанавливаться на звездолеты.

В 2240-х годах скорость в 6 варп-факторов стала крейсерской (максимальная скорость на тот момент составляла варп 8).

Более высокие скорости были достигнуты только благодаря вмешательству других цивилизаций. Так в 2268 году Келвансы внесли изменения в конструкцию звездолета «Энтерпрайз», в результате чего тот смог добиться скорости варп 10^[1]. В том же году из-за саботажа Лосира звездолет «разогнался» до варп 14.1.

В то же время на звездолеты стали устанавливаться новые гондолы, сделавшие скорость варп 8 обыденной («Звёздный путь: Фильм»). В 2280-х была разработана технология «трансварп», которая должна была позволить двигаться с ещё большей скоростью, однако неудача испытаний новых двигателей вынудила инженеров отказаться от их практического применения.

Ко времени появления класса «Галактика» в 2360-х успехи инженеров позволили звездолетам двигаться со скоростью варп 9.6 в течение двенадцати часов.

Корабль Вояджер мог поддерживать крейсерскую скорость на уровне 9.975 по шкале ВАРП

В 2370 было обнаружено, что использование высоких варп-скоростей наносит существенный вред пространству и командование флота ввело ограничение на максимальную скорость в 5 варп-факторов. Однако уже через восемь месяцев было найдено решение проблемы и звездолёты с модернизированными двигателями вновь смогли использовать высокие скорости.

См. также

• Сверхсветовое движение
• E=mc²
• Импульсный двигатель

Примечания

1. ↑ Следует отметить, что до 24 века использовалась warp шкала Кокрейна, которая имела разметку более 10 warp факторов. Эта шкала в 24 веке была заменена на скорректированную шкалу TNG (не имеет отношения к названию сериала Star trek TNG), которая учитывала неоднородность областей пространства. Максимум этой шкалы равнялся 10 warp факторам.

Ссылки

• Варп-двигатель в вики Memory-Alpha  (англ.)
• статья о Варп-двигателях на сайте НАСА (англ.)
• Статья о теоретической возможности создания Варп-двигателя на сайте membrana.ru  (рус.)

Физики увеличивают шансы космических путешествий со скоростью, превышающей скорость света

Ближайшая к Земле звезда — Проксима Центавра. Он находится на расстоянии около 4,25 световых лет, или около 25 триллионов миль (40 триллионов км). Самый быстрый космический корабль Parker Solar Probe, который сейчас находится в космосе, достигнет максимальной скорости 450 000 миль в час. Чтобы добраться из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк с такой скоростью, потребуется всего 20 секунд, но солнечному зонду потребуется около 6633 лет, чтобы добраться до ближайшей к Земле соседней солнечной системы.

Если человечество когда-нибудь захочет легко путешествовать между звездами, людям нужно будет двигаться быстрее света. Но пока что путешествия со скоростью, превышающей скорость света, возможны только в научной фантастике.

В серии книг Айзека Азимова «Основание» человечество может путешествовать с планеты на планету, от звезды к звезде или через вселенную, используя прыжковые двигатели. В детстве я прочитал столько таких историй, сколько смог достать. Теперь я физик-теоретик и изучаю нанотехнологии, но я все еще очарован тем, как человечество однажды сможет путешествовать в космосе.

Некоторые персонажи — например, астронавты в фильмах «Интерстеллар» и «Тор» — используют червоточины для перемещения между солнечными системами за считанные секунды. Другой подход, знакомый фанатам «Звездного пути», — это технология варп-двигателя. Деформационные приводы теоретически возможны, если все же надуманная технология. Две недавние статьи попали в заголовки газет в марте, когда исследователи заявили, что преодолели одну из многих проблем, стоящих между теорией варп-двигателей и реальностью.

Но как на самом деле работают эти теоретические варп-двигатели? И перейдут ли люди к скорости деформации в ближайшее время?

Это двухмерное представление показывает плоский, неискаженный пузырь пространства-времени в центре, где должен располагаться варп-двигатель, окруженный сжатым пространством-временем справа (нисходящая кривая) и расширенным пространством-временем слева (восходящая кривая).
АлленМакК/Викисклад

Сжатие и расширение

Текущее понимание физиками пространства-времени исходит из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Общая теория относительности утверждает, что пространство и время сливаются воедино и ничто не может двигаться быстрее скорости света. Общая теория относительности также описывает, как масса и энергия искажают пространство-время — массивные объекты, такие как звезды и черные дыры, искривляют пространство-время вокруг себя. Эта кривизна — это то, что вы ощущаете как гравитацию, и именно поэтому многие космические герои беспокоятся о том, чтобы «застрять» или «упасть» в гравитационный колодец. Ранние писатели-фантасты Джон Кэмпбелл и Азимов видели в этом искривлении способ обойти ограничение скорости.

Что, если бы звездолет мог сжимать пространство перед собой и расширять пространство-время позади себя? «Звездный путь» взял эту идею и назвал ее варп-двигателем.

В 1994 году Мигель Алькубьерре, мексиканский физик-теоретик, показал, что сжатие пространства-времени перед космическим кораблем и его расширение позади математически возможно в соответствии с законами общей теории относительности. Так что это значит? Представьте, что расстояние между двумя точками составляет 10 метров (33 фута). Если вы стоите в точке А и можете двигаться со скоростью один метр в секунду, вам потребуется 10 секунд, чтобы добраться до точки Б. Однако, скажем, вы можете каким-то образом сжать пространство между вами и точкой Б, чтобы интервал теперь составлял всего один метр. . Затем, двигаясь в пространстве-времени с максимальной скоростью один метр в секунду, вы сможете достичь точки B примерно за одну секунду. Теоретически такой подход не противоречит законам относительности, поскольку вы не двигаетесь со скоростью, превышающей скорость света в окружающем вас пространстве. Алькубьер показал, что варп-двигатель из «Звездного пути» теоретически возможен.

Проксима Центавра, вот и мы, верно? К сожалению, метод сжатия пространства-времени Алькубьерре имел одну проблему: он требовал отрицательной энергии или отрицательной массы.

Это двумерное представление показывает, как положительная масса искривляет пространство-время (левая сторона, голубая земля), а отрицательная масса искривляет пространство-время в противоположном направлении (правая сторона, красная земля).
Токамак/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Проблема с отрицательной энергией

Варп-двигатель Алькубьерре будет работать, создавая пузырь плоского пространства-времени вокруг космического корабля и искривляя пространство-время вокруг этого пузыря, чтобы сократить расстояния. Для работы варп-двигателя потребуется либо отрицательная масса — теоретический тип материи, либо кольцо с отрицательной плотностью энергии. Физики никогда не наблюдали отрицательную массу, поэтому отрицательная энергия остается единственным вариантом.

Чтобы создать отрицательную энергию, варп-двигатель должен использовать огромное количество массы, чтобы создать дисбаланс между частицами и античастицами. Например, если рядом с варп-двигателем появятся электрон и антиэлектрон, одна из частиц будет захвачена массой, что приведет к дисбалансу. Этот дисбаланс приводит к отрицательной плотности энергии. Варп-двигатель Алькубьерре использовал эту отрицательную энергию для создания пространственно-временного пузыря.

Но чтобы варп-двигатель генерировал достаточно отрицательной энергии, вам потребуется много материи. Алькубьер подсчитал, что для варп-двигателя со 100-метровым пузырем потребуется масса всей видимой Вселенной.

В 1999 году физик Крис Ван Ден Брок показал, что увеличение объема внутри пузыря при сохранении неизменной площади поверхности значительно снизит потребность в энергии, примерно до массы Солнца. Значительное улучшение, но все же далеко за пределами всех практических возможностей.

Научно-фантастическое будущее?

Две недавние статьи — одна написана Алексеем Бобриком и Джанни Мартире, а другая — Эрика Ленца — предлагают решения, которые, кажется, приближают варп-двигатели к реальности.

Бобрик и Мартир поняли, что, изменяя пространство-время внутри пузыря определенным образом, они могут избавиться от необходимости использовать отрицательную энергию. Это решение, однако, не создает варп-двигатель, который может двигаться быстрее света.

[ Более 100 000 читателей полагаются на информационный бюллетень The Conversation, чтобы понять мир. Зарегистрируйтесь сегодня.]

Ленц также предложил решение, не требующее отрицательной энергии. Он использовал другой геометрический подход для решения уравнений общей теории относительности и, таким образом, обнаружил, что варп-двигатель не должен использовать отрицательную энергию. Решение Ленца позволит пузырю двигаться быстрее скорости света.

Важно отметить, что эти захватывающие разработки являются математическими моделями. Как физик, я не буду полностью доверять моделям, пока у нас не будет экспериментального доказательства. Тем не менее, наука о варп-двигателях становится все более очевидной. Как поклонник научной фантастики, я приветствую все это новаторское мышление. По словам капитана Пикарда, вещи невозможны только до тех пор, пока они не существуют.

Ученые DARPA и НАСА случайно создали варп-пузырь для межзвездных путешествий

Концептуальная иллюстрация НАСА корабля с варп-двигателем, IXS Enterprise. Изображение Марка Радемейкера/НАСА.

Исследовательский проект, финансируемый Агентством передовых оборонных исследовательских проектов в Космическом центре Джонсона НАСА, возможно, случайно обнаружил, как построить двигатель варп-двигателя. Ученые опубликовали свои выводы в июле.

Гарольд «Сонни» Уайт, исследователь НАСА из лаборатории Eagleworks в Хьюстоне, штат Техас, в июле опубликовал исследовательскую работу со своей командой о «возможной структуре плотности энергии, присутствующей в полости Казимира».

Согласно отчету, команда Eagleworks обнаружила «структуру микро/наномасштаба… которая предсказывает отрицательное распределение плотности энергии, которое точно соответствует требованиям для метрики Алькубьерре».

Другими словами, Уайт и его коллеги случайно провели микроскопический эксперимент, исследуя распределение энергии по длинам волн — теорию, разработанную голландским физиком Хендриком Казимиром. В результате эксперимента было получено достаточно теоретической энергии для достижения «скорости деформации» — концепции, теоретизированной мексиканским математиком и физиком Мигелем Алькубьерре.

Если вы использовали Slinky для визуализации, как показано выше, Alcubierre Drive расширяет пружину позади космического корабля и сжимает пружину перед ним, оставляя пространство вне пружины в покое, а пространство внутри пружины относительно нормальное. Это гарантировало бы, что путешествие займет всего несколько дней вместо возможных 2 миллионов или более лет, даже со скоростью, превышающей скорость света. Фото предоставлено YouTube.

В 1994 году Алькубьер произвел фурор в сообществе физиков, когда опубликовал свои выводы о теоретических возможностях «искривления» межзвездного пространства. Он утверждал, что можно манипулировать тканью самого пространства, чтобы достичь скорости, превышающей скорость света.

Алькубьер сказал, что можно расширить пространство позади звездолета и сжать пространство перед ним, тем самым сократив промежутки между планетами и звездами до очень коротких расстояний. В визуализации концепция сравнивалась с серфером, катающимся на волне — метафора, часто используемая для описания того, как корабль может путешествовать среди звезд.

Математика Алькубьерре, хотя и считается правильной, содержала некоторые нерешенные проблемы. Некоторых теоретических потребностей в энергии не существует — или, по крайней мере, они еще не обнаружены. Однако последнее исследование, опубликованное Уайтом и его командой, финансируемое DARPA, показывает, что потребности в энергии будут намного меньше, чем предполагалось изначально.

Подобно путешествию по волне в Ньюпорт-Бич, теория Алькубьерре предполагает путешествие по искривленной ткани пространства к следующему межзвездному пункту назначения. Фото Остина Нила/Unsplash.

Подобно путешествию по волнам в Ньюпорт-Бич, теория Алькубьерра предполагает путешествие по искривленной ткани пространства к следующему межзвездному пункту назначения. Фото Остина Нила предоставлено Unsplash.

Если это так, то команда Уайта, возможно, обнаружила первый в мире варп-двигатель. Тем не менее, если бы у ученых были все материалы, необходимые для так называемого привода Алькубьерра, энергии, излучаемой искривляющим пространство космическим кораблем, хватило бы, чтобы разорвать планеты на части.

Ранее на этой неделе Уайт сказал The Debrief , научно-техническому журналу: «Насколько мне известно, это первая статья в рецензируемой литературе, в которой предлагается реализуемая наноструктура, которая, по прогнозам, будет проявлять настоящий, хотя и скромный, варп-пузырь».

Уайт и его команда планируют провести дополнительные эксперименты по изучению возможностей меньших моделей, чтобы лучше понять возможности будущего варп-двигателя. Возможно, лаборатория Eagleworks сможет перенести нас из научной фантастики в реальность.

Читать дальше: 26 морских котиков и других спецподразделений подали в суд на освобождение от вакцинации

Лорен Кунц

Лорен Кунц — штатный автор журнала Coffee or Die.