Варп двигатель своими руками
Обновлено: 07.07.2024
На днях Илон Маск представил космический корабль Starship, который сможет доставить людей на Марс. Эта миссия готовится уже многие годы и, возможно, в ближайшие несколько лет люди наконец отправятся к Красной планете. Однако что будет после?
Даже если полёты на Марс станут таким же обычным делом, как доставка грузов на МКС, человечеству с его технологиями всё равно не удастся выбраться в отдалённые уголки космоса. Для этого необходимо научиться перемещаться со скоростью, превышающей скорость света, но это невозможно, пока.
Джозеф Агнью, учёный из Университета Алабамы в Исследовательском центре Хантсвилла, считает, что существует возможность создать так называемый варп-двигатель. Он позволит кораблю преодолевать межзвёздные расстояния за приемлемое время.
Джозеф Агнью представил свою теорию в рамках научной работы, описывающей всё, что потребуется для разработки и использования такого варп-двигателя. Главным элементом стало топливо, которое позволит создать гигантскую волну в пространственно-временном континууме, чтобы переместить космический корабль из точки А в точку В. Для разработки такого топлива необходимо продолжать изучение Экзотической материи, которая и является ключом, считает Агнью.
Следующим шагом должно стать создание и изучение гравитационных волн в лабораторных условиях. Это позволит прийти к гораздо более глубокому пониманию природы гравитации и найти лазейки для применения сверхсветового двигателя.
Также в своём исследовании он отметил важность изучения воздействия радиации и последствий искривления в пространстве-времени. По сути, вся его работа стала большой дорожной картой для создания варп-технологии, открывающей возможность путешествия в отдалённые уголки космоса, в том числе далеко за пределы Солнечной системы.
Открыв себе дорогу к звездам, человечество практически сразу начало мечтать о межзвездных и межпланетных полетах. Однако время идет, а дальше Луны человек так и не слетал. Чтобы преодолевать огромные межпланетные расстояния, человечеству нужны более совершенные двигатели и космические корабли, которые смогли бы передвигаться со скоростью света. Пока что такие аппараты можно встретить лишь в трудах писателей-фантастов, но время не стоит на месте. Самые смелые идеи фантастов часто находят свое графическое и научное воплощение. Так произошло и с концепцией космического корабля, который мог бы путешествовать по просторам Вселенной со скоростью, превышающей скорость света. Проект был представлен ученым НАСА Харольдом Уайтом и графическим дизайнером Марком Рэйдмэйкером.
Теоретически путешествие с такой скоростью возможно при помощи использования так называемого двигателя искривления, который генерирует вирп-поле, искривляющее пространственно-временной континуум. Именно это и приводит такой космический корабль в движение. Харольд Уайт — это физик, который на протяжении многих лет работает над вопросами преодоления скорости света с помощью космических кораблей. Еще в 2011 году он опубликовал свой научный доклад, в котором впервые представляет общественности свою концепцию перемещений в пространстве со сверхсветовой скоростью. Однако теперь работающая с ним команда единомышленников представила проект космического корабля, который на практике воплощает обозначенную концепцию.
Работа над аппаратом, который мог бы передвигаться по Вселенной со скоростью, превышающей скорость света (299 792 458 м/с), увлекает Уайта достаточно давно. Исследованиями в этом направлении он занимается совместно с членами специальной научной группы Космического центра НАСА им. Джонсона. Здесь исследуются возможности ворп-двигателей. При помощи такого двигателя космический корабль, получивший обозначение IXS Enterprise, получил бы возможность осуществлять космические путешествия со скоростью, превышающей скорость света.
Исходя из концепции Уайта, которую тот мечтает воплотить в реальность, Марк Рэдмэйкер представил трехмерный графический концепт будущего межзвездного космического корабля. После довольно длительного изучения работ Уайта художник представил на суд общественности космической корабль сравнительно небольших размеров, который находится внутри двух достаточно крупных колец. Данные кольца на бескрайних просторах космоса должны служить для правильной деформации времени и пространства. При этом работа в данном направлении не заканчивается созданием графического концепта космического корабля. Исследовательская группа американского космического агентства недавно представила сразу 12 инновационных технологий, которые планируется реализовать в самое ближайшее время — в течение 2-х лет. И хотя проект IXS Enterprise в настоящее время находится по большей части на стадии теоретической проработки, проведения экспериментов и исследований, группа исследований искренне верит в то, что подобный корабль можно будет запустить в межпланетное путешествие. Исследователи считают, что такой полет может состояться скорее, чем многие думают.
Варп-двигатель Алькубьерре
Несколько месяцев назад физик Гарольд Уайт (Harold White) ошеломил мир аэронавтики. Он объявил, что команда в НАСА, под его непосредственным руководством, приступила к работе над развитием двигателя искривления пространства. Предложенный им дизайн – это гениальное переосмысливание Двигателя Алькубьерре (Alcubierre Drive), может, в конечном итоге, привести к созданию двигателя, который будет передвигать ракеты со скоростью, гораздо выше скорости света, не нарушая при этом законов относительности Эйнштейна.
Примечателен так же тот факт, что подобное явление постоянно наблюдается во вселенной – пространство между галактиками может расширяться с неограниченной скоростью, которая часто превышает скорость света. Уайт предполагает, что такой двигатель может развить скорость, которая могла бы позволить космическому кораблю достичь наше ближайшее созвездие всего за две недели, несмотря даже на тот факт, что оно находится в 4,3 световых лет от Земли.
С точки зрения механики двигателя, сфероидый объект будет помещен между двумя областями пространственно-временного (расширения и сужения). Затем сгенерируется “Варп сфера,” которая будет двигать пространство вокруг объекта, репозиционируя его – конечным результатом будет движение со скоростью, превышающей скорость света, без движения по отношению к локальной системе отсчета корабля.
Помните – ничто локально не превышает скорость света, но пространство может расширяться и сжиматься при любой скорости. Тем не менее, пространство и время сложно поддаются манипулированию, поэтому для искривления пространства и достижения межзвездных пространств в разумные периоды времени потребуется много энергии.
И в самом деле – ранние оценки, опубликованные в научной литературе, называли громадное количество энергии, которое вполне сопоставимо с массой планеты Юпитер (что составляет 1,9 × 1027 кг, или 317 масс Земли). В результате идея была забыта из-за непрактичности. Хотя природа теоретически позволяет построить Варп Двигатель, мы никогда не смогли бы соорудить работающий аналог при настолько недостижимых условиях.
“Однако,” сказал Уайт, “основываясь на анализе последних 18 месяцев, у нас может быть надежда.” Ключ, говорит исследователь, может быть в изменении геометрической структуры Варп Двигателя.
Новый дизайн двигателя искривления пространства
В октябре прошлого года Уайт готовился к лекции, которую он должен был дать для проекта Столетний космический корабль (100 Year Starship) в Орландо, Флорида. Во время повтора материалов по двигателям искривления пространства, Уайт выполнил анализ нескольких уравнений – больше из любопытства, чем по необходимости.
“Я открыл закономерность, которая все время была у нас перед глазами, – вспоминает он – Я вдруг понял, что если мы сделаем толщину кольца отрицательной энергии вакуума больше, при этом раскачивая варп сферу, то можно значительно уменьшить необходимые затраты энергии. Это значит, что создание двигателей искривления пространства возможно не только в теории.” Уайт скорректировал форму кольца Алькубьерре, сделав его более широким и покатым.
Он представил результаты Двигателя Алькубьерре через год, на конференции в Атланте, где заявил о своем новом подходе. Как объяснил учений, деформация диска позволит затраты энергии до числа, сравнимого с массой космического аппарата Вояджер-1.
Это очень существенное изменение в расчетах. Снижение массы от размеров Юпитера до объекта, который весит всего 725 килограмм, заставили НАСА полностью переосмыслить варп двигатели.
Создание варп двигателя
Теоретическая возможность – это, конечно, здорово, но теперь Уайту нужно практическое ее доказательство.
Мы используем модифицированный интерферометр Майкельсона-Морли, что позволяет нам измерить микроскопические искривления в пространстве и времени. Говоря проще – это попытка сделать одну из ножек интерферометра казаться короче другой при запуске устройства.
Уайт и его коллеги пытаются смоделировать оптимальный привод Алькубьерре в миниатюре, используя лазеры для искривления пространства-времени на фактор один к 10 миллионам.
Конечно, интерферометр – это не то, что НАСА бы присоединило к космическому кораблю. Скорее, это часть большого научного преследования.
Наше первоначальное испытательное устройство имитирует кольца огромного энергетического потенциала за счет использования колец керамических конденсаторов, которые заряжаются до десятков тысяч вольт. Мы увеличим точность наших приборов и продолжим повышать чувствительность интерферометра деформации поля – в конечном итоге станет возможно использовать устройства для прямой генерации отрицательной энергии вакуума.
С помощью этих экспериментов, как надеется Уайт, НАСА сможет перейти от теории к практике.
Ожидание доказательства возможности технологии
Учитывая то, насколько фантастически это все звучит, возникает вопрос – действительно ли Уайт думает, что варп двигатель когда-нибудь будет построен.
Математически это возможно, но еще предстоит увидеть, сможем ли мы когда-либо добиться этого на практике.
То, чего ждет Уайт, это появления доказательств – то, что он зовет момент “Чикаго Pile” – термин, ссылающийся на большой практический пример.
“В конце 1942 года человечество активировало первый ядерный реактор в Чикаго, способный генерировать аж целую половину Вт – чего даже недостаточно для питания лампочки,” – объяснил исследователь. “Тем не менее, год спустя мы активировали реактор в 4 МВт – это достаточно уже для питания небольшого города. Доказательство возможности технологии это очень важно.” Не делая громких заявлений, Уайт признал, что варп двигатель открыл бы для человечества некоторые интересные возможности для космических путешествий – и, конечно, сбросил бы наше чувство необъятности космоса.
Эта дыра в общей теории относительности позволила бы нам преодолеть расстояния действительно быстро, с точки зрения наблюдателей с земли и на корабле – путешествия будут измеряться неделями или месяцами, а не десятилетиями и веками.
Но пока разработка двигателя находится в теоретической фазе. “Я не готов обсуждать эту технологию за пределами математики и руководствуясь очень скромными подходами в лаборатории,” сказал Уайт.
И это трезвый подход. Но, благодаря Уайту, у нас теперь есть новая надежда и перспектива освоения космоса. Пока рано ставить крест на полетах быстрее скорости света.
Ученые NASA в сотрудничестве с художником создали реалистичную концепцию того, как может выглядеть космический корабль с варп-двигателем.
Мы часто видим их в научно-фантастических фильмах — корабли с варп-двигателями (warp drive), которые позволяют героям исследовать новые планеты и новые галактики. Эти корабли летали бы даже быстрее скорости света, за исключением того, что если Общая теория относительности чему-то и научила нас, так это тому, что ничто не может превышать скорость света. Верно? Ведь свет не имеет массы и поэтому может двигаться со скоростью 299 792 458 метров в секунду.
Да, это действительно так. Ничто не может превышать этот универсальный предел скорости. За исключением того, что можно построить варп-двигатель, не нарушая никаких законов физики.
В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре написал статью, в которой была изложена математическая и научная основа для варп-двигателя, которая не нарушает общей теории относительности. Он заинтересовался этим методом межзвездных путешествий, увидев, что он используется в научно-фантастических романах, чтобы путешествовать на огромные расстояния.
Варп-двигатель работает расширяя пространство-время позади себя и сжимая его перед собой, образуя т.н. пузырь Алькубьерре. Сам корабль при этом никуда не движется, а именно пространство вокруг него движется и толкает его вперед. Представьте себе, такую аналогию: вы стоите на конвейерной ленте, где вам не приходится идти, а вместо этого полотно конвейера перемещает вас вперед. Сжатие пространства перед кораблем будет тянуть его вперёд, а расширение пространства позади корабля будет также толкать его вперед. Эйнштейн показал, что пространство-время может быть деформировано массой или энергией, и если пространство-время может быть изогнуто, то им можно манипулировать другими способами. Причина, по которой этот корабль сможет двигаться быстрее скорости света, заключается в том, что общая теория относительности говорит нам, что ничто в космосе не может нарушить ограничение скорости, однако нет ограничения скорости в том, как быстро само пространство может сжиматься или расширяться. Мы ничего не перемещаем в пространстве — мы перемещаем само пространство.
Сжатие пространства-времени перед кораблём с варп-двигателем и расширение его позади корабля будет перемещать корабль с любой скоростью, даже сверхсветовой.
Работа Алькубьерре была обнадеживающей и впечатляющей, но у в неё было много пробелов. В своей оригинальной статье он предположил, что для питания такого космического корабля нам потребуется больше отрицательной энергии, чем имеется энергии во всей Вселенной. Эта отрицательная энергия — именно то, что заставляет пространство расширяться. Проблема в том, что отрицательная энергия неуловима, и многие ученые даже сомневаются в её существовании, не говоря уже о надежде, что мы сможем добыть её огромное количество.
Наши наблюдения за тем, что могло быть отрицательной энергией, очень незначительны. Идея состоит в том, что то, что кажется черным, пустым пространством, на самом деле таковым не является. Существует плотность энергии пустого пространства — то, что мы называем нулевой энергией. Квантовая механика говорит нам, что пустое пространство заполнено частицами энергии, возникающими и исчезающими. Если мы сможем остановить появление этих частиц, мы получим отрицательную энергию.
Ученые пытались создать это в лаборатории, сдвинув две металлические пластины (настолько плоские, что они идеально гладкие почти до атомарного уровня) на расстояние менее, чем толщина человеческого волоса. Полученное пространство было настолько мало, что оно не позволяло частицам существовать, заставляя силу вокруг пластин увеличиваться и, таким образом, проявлять сигнатуру отрицательной энергии. Однако, полученные в этом эксперименте измерения оказались слишком малы, чтобы сделать окончательные выводы о существовании отрицательной энергии.
Если мы выясним, как создать больше отрицательной энергии в будущем, нам может понадобиться не так много её, как сначала теоретизировал Алькубьерре. В более поздних уточнениях к его статье ученые NASA резко сократили количество энергии, необходимое для варп-двигателя, путем вибрирования частей корабля на высоких частотах, что облегчило бы перемещение в пространстве-времени и уменьшило количество необходимой энергии. Современные теории о том, сколько отрицательной энергии нам понадобится, варьируют значениями от 65 эксаджоулей до энергии нескольких отрицательных и положительных солнечных масс. 65 эксаджоулей составляет количество энергии, которое США использует в год. Всё еще много, но определенно лучше и определенно выполнимо в будущем. Если бы мы могли использовать тёмную энергию, нам бы понадобилась только масса Юпитера. Единственная проблема в том, что мы не понимаем, что такое тёмная энергия и как она работает. Она может оказаться экзотическим материалом, который нам нужен.
Для сравнения, попытка межзвездного космического полета с обычными ракетами не только займёт сотни тысяч лет, но и потребует объем топлива больше, чем вся вселенная. Не говоря уже о поиске материала, который мог бы выдерживать такую длительность путешествия.
У некоторых моделей гипотетических космических аппаратов с варп-двигателем скорость будет в 10 раз превышать скорость света. Это позволит совершить полёт к нашей ближайшей экзопланете, Альфа Центавра Bb, за шесть месяцев, хотя расстояние до неё более 4 световых лет. Наши самые быстрые космические корабли могут двигаться со скоростью более 30 000 км в час, а это означает, что нам потребуется 142 000 лет, чтобы достичь Альфа Центавра Bb. 30 000 км в час — это около 0,003% скорости света.
Путешествие на варп-двигателе приведет нас через более высокие измерения, а это означает, что это может дать нам возможность не только исследовать нашу собственную Вселенную, но и мультивселенную.
Существует предел того, насколько теоретически быстро может перемещаться варп-двигатель, но даже эти ограничения скорости позволят нам прибыть в новую галактику за доли секунды. В качестве дополнительного преимущества корабль может ускоряться и замедляться, а пассажиры не будут испытывать замедления времени. Другими словами, вы не прибудете в пункт назначения, чтобы узнать, что вы так далеко впереди во времени, что все, кого вы знаете, уже мертвы на Земле.
Другие проблемы, помимо источников энергии, связаны с частицами, накопленные во время путешествия, которые могут непреднамеренно запускаться во время торможения и разрушать целые миры. На самом деле, может не быть никакого способа замедления, как только судно начнет движение, а экипаж может оказаться мертвым по ряду других причин. Но до сих пор все математические и экспериментальные данные показали возможность существования варп-двигателей.
Если мы найдем способ создать такую технологию, пройдут столетия, прежде чем мы увидим её использование. Как и червоточины, возможности варп-двигателей огромны, но они не дадутся легко.
Однако нам не придется ждать сотни лет, чтобы начать исследовать далекие просторы космоса: у NASA есть цель создать межзвездный корабль до 2100 года.
Большинство присутствующих на конференции сходятся во мнении, что развитие пилотируемой космонавтики происходит удручающе медленно. Несмотря на миллиарды долларов, которые были потрачены за последние 20-30 лет, космические агентства не особо продвинулись с точки, заложенной еще в 60-х годах. Чем, кстати, не преминул воспользоваться Элон Маск, основав собственное космическое агентство SpaceX. 100 Year Starship планирует ускорить процесс полета к другой звезде, форсировав развитие перспективных технологий. Что ж, пристегиваемся.
Прольем немного света: варп-двигатель может сделать возможными путешествия быстрее скорости света. Вы, конечно же, скажете, что это невозможно, поскольку противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Уайт считает, что нет. За полчаса, которые ему были отведены на симпозиуме, он рассказал о физике потенциального варп-движения, используя такие понятия, как пузыри Алькубьерре и гиперпространственные колебания. Также он отметил, что его теоретические вычисления позволили проложить дорогу к варп-движению, и он начинает физические испытания в своей лаборатории NASA, которую он назвал Eagleworks.
В связи с прекращением работы шаттлов и возрастающей деятельностью частных сегментов в области околоземных полетов, NASA сообщает, что будет ориентироваться на смелые вылазки подальше в космос, куда дальше, чем порядком надоевшее копание Луны. Но без принципиально новых двигателей толку от таких вылазок будет мало. Спустя пару дней после собрания 100 Year Starship глава NASA Чарльз Болден эхом повторил слова Уайта:
Звездный путь
Алькубьерре представил пузырь в пространстве. В передней части пузыря пространство-время сжимается, в то время как в задней части пузыря — расширяется (как во время Большого взрыва). Деформация будет слабо влиять на корабль, как обычная волна, несмотря на суматоху за пределами пузыря. В принципе, варп-пузырь может двигаться сколь угодно быстро: ограничение скорости света, предсказанное в рамках теории Эйнштейна, работает только с пространством-временем, а не с искажениями самого пространства-времени. В пузыре, как предсказал Алькубьерре, пространство-время останется неизменным, а сами космические путешественники — целыми и невредимыми.
В примитивном объяснении гравитация — это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект, вне зависимости от своей величины, притягивает окружающую его материю. В понимании Эйнштейна эта сила является кривизной пространства-времени. Отрицательная энергия, однако, является отталкивающей гравитацией. Вместо того, чтобы стягивать пространство-время, отрицательная энергия будет его расталкивать. Грубо говоря, для работы двигателя Алькубьерре нужна отрицательная энергия, чтобы заставить пространство-время позади корабля расширяться.
И хотя никто никогда не измерял отрицательную энергию, квантовая механика (добавим к списку парадоксов) предсказывает ее существование, а значит, ученые вполне могут создать ее в лаборатории. Одним из способов ее создания мог бы стать эффект Казимира: две параллельные проводящие пластины, расположенные достаточно близко друг к другу, должны создавать небольшое количество отрицательной энергии. Модель Алькубьерре рухнула в тот момент, когда потребовалось огромное количество отрицательной энергии, куда большее, чем можно создать — если верить ученым.
Уайт говорит, что нашел способ обойти это ограничение. В компьютерной симуляции Уайт изменял силу и геометрию варп-поля. Выяснилось, что в теории можно создать варп-пузырь, используя в миллион раз меньше отрицательной энергии, чем предполагал Алькубьерре, и достаточно для того, чтобы космический корабль мог сам ее производить.
Дальнейшее повествование — от лица Константина Какаэса с PopSci.
Космический центр Джонсона раскинулся рядом с лагунами, где Хьюстон уступает дорогу порту Галвестона. В воздухе витает запах кампусов, в которых тренируются будущие космонавты. В день моего визита Уайт встретил меня в пятнадцатом здании, малоэтажке с лабиринтами коридоров, офисов и лаборатории, которые вместе составляют Eagleworks. Он был одет в поло с вышитой на нем эмблемой Eagleworks: орел, раскинувший крылья над футуристическим звездолетом.
Уайт начал свою карьеру не с лаборатории движения. Он изучал машиностроение и присоединился к агентству в 2004 году к группе робототехники в качестве подрядчика, которым и работал с 2000 года. В итоге, он взял на себя управление манипулятором на МКС, параллельно работая над кандидатской степенью в области физики плазмы. Только в 2009 году Уайт занялся изучением двигателей, которыми давно интересовался, а за рабочим местом в NASA дело не стало.
После присоединения к группе Эпплуайта, Уайт испросил разрешения на открытие собственной лаборатории, посвященной передовой двигателей. Выбрал себе логотип и приступил к работе.
Варп-двигатель
Теория варп-путешествий интуитивно понятна — деформировать пространство-время и создать движущийся пузырь. Но на практике у нее есть несколько существенных препятствий. Даже если Уайту удастся существенно снизить требуемое количество отрицательной энергии, чем было нужно Алькубьерре, все равно ее останется гораздо больше, чем могут создать ученые. Об этом говорит физик-теоретик из университета Тафтса Лоуренс Форд, написавший десятки статей об отрицательной энергии за последние 30 лет. Форд и другие физики говорят, что существуют фундаментальные физические ограничения — а не только инженерные проблемы — относительно того, сколько отрицательной энергии может быть сосредоточено в одном месте в течение длительного времени.
Наконец, варп-двигатель — это концептуальная проблема. В рамках общей теории относительности путешествие быстрее скорости света эквивалентно движению сквозь время. Мы уже рассуждали на тему, возможны ли в принципе такие путешествия. Говоря о том, что варп-двигатель возможен, Уайт фактически утверждает, что может создать машину времени.
Сомнения расползаются, как ночь по земле.
Варп-путешествие
Варп-двигатель — это, наверное, самый невероятный проект NASA в области двигателей. Самые светлые умы научного сообщества утверждают, что Уайт не может его построить. Эксперты говорят, что он работает вопреки законам природы и физики. Несмотря на все это, NASA поддерживает эту разработку.
И стала таким невероятным прорывом, что многие до сих пор не верят в то, что американцы высаживались на Луну.
Физики теоретически проанализировали возможность создания варп-двигателя — гипотетического объекта, который позволяет путешествовать с около- и сверхсветовыми видимыми скоростями (с точки зрения внешнего наблюдателя) за счет искажения пространства-времени вокруг путешественника. Оказалось, что, в отличие от сверхсветовых полетов, для путешествий с субсветовой скоростью оболочку такого аппарата можно изготовить из обычной материи. В то же время механизмы разгона корабля и большая масса, которая требуется оболочке, по-прежнему остаются проблемными вопросами. Статья опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.
В общей теории относительности источником искажений пространства-времени является материя — то есть ее распределение в пространстве определяет то, как именно искривится геометрия. Эту связь можно использовать и в обратную сторону — определить по виду искажения пространства-времени, каким распределением материи оно может быть вызвано и какими свойствами обладает вещество-источник.
Для варп-двигателя Алькубьерре такие рассуждения приводят к тому, что устройство обязательно должно содержать в себе области с отрицательной плотностью энергии — тогда как для известных разновидностей вещества эта величина положительна. Таким образом, до недавнего времени считалось, что для путешествий, помимо прочего, пришлось бы сначала отыскать способ создания отрицательной плотности энергии.
Алексей Бобрик (Alexey Bobrick) и Джанни Мартир (Gianni Martire) из Нью-Йоркской Лаборатории прикладной физики перспективных двигателей обобщили идею варп-двигателя Алькубьерре на более широкий класс искажений пространства-времени, чем изначально предлагал ученый. В расширенной модели авторы разделили пространство на три области — асимптотически плоскую внешнюю (то есть практически неискаженную на большом удалении от корабля), искривленную — оболочку аппарата, и, снова плоскую, внутреннюю — пространство для самого корабля и пассажиров. При этом физики ограничились рассмотрением оболочек, которые симметричны относительно оси движения аппарата и неподвижны с точки зрения наблюдателя во внутренней области, — то есть требовали существования глобальной системы отсчета покоя оболочки.
Alexey Bobrick, Gianni Martire / Classical and Quantum Gravity, 2021
Исследователи сосредоточили внимание на подклассе варп-двигателей, в котором оболочка движется с субсветовой видимой скоростью (до которой принципиально возможно разгонять обычную материю) и который допускает существование неподвижных физических наблюдателей (то есть материальных тел, а не просто формально покоящихся точек) во внутренней области. Для сферически-симметричных искажений пространства-времени ученые рассчитали необходимую плотность энергии, исходя из параметров искривления.
Оказалось, что субсветовые варп-двигатели допускают не только отрицательную, но и положительную плотность энергии — а значит, принципиально их можно изготовить из привычной нам материи. В этом случае для наблюдателя время внутри корабля будет течь медленнее, чем в системе отсчета, которая движется снаружи оболочки с той же скоростью, однако для оболочки с массой порядка массы Земли и радиусом в 10 метров замедление составит лишь сотые доли процента — то есть за год внутреннее и внешнее время разойдется всего на несколько часов.
Кроме того, авторы нашли способ снизить полную энергию корабля для модели с осевой симметрией при фиксированной скорости — для этого они предложили делать оболочку сплющенной в направлении движения. Согласно расчетам, сокращение продольного размера корабля приведет к прямо пропорциональному (во столько же раз) изменению его полной энергии. Это может облегчить создание варп-двигателей на основе материи с отрицательной плотностью энергии — сплющенному кораблю потребуется меньше экзотического материала.
Ученые отмечают, что несмотря на возможность сверхсветового движения корабля, на практике оно почти не отличается от сверхсветового движения любого другого физического тела, поскольку на сегодняшний день не известны способы ускорять физические объекты до сверхсветовых скоростей. Можно предположить, что некая гипотетическая частица уже движется быстрее света — и исследовать такую задачу, но нельзя ускорить эту частицу от обычной субсветовой скорости до требуемой сверхсветовой. Оболочка варп-двигателя — тоже материальный объект, и для нее, как и для всякого другого тела, справедливы те же рассуждения — и разгонять сверхсветовые варп-двигатели известными физике способами не удастся.
За последнее время теоретики не впервые проверяют экзотические путешествия на практическую пригодность — так, прошлым летом мы рассказывали о том, как крупные устья кротовых нор оказались безопасными для жизни человека с точки зрения приливных сил. В реальности же до таких путешествий далеко — например, в мае 2015 в NASA опровергли слухи о разработке варп-двигателя.
Читайте также: