Научно-фантастический фильм с Дженнифер Лоуренс и Крисом Праттом продемонстрировал межзвездный космический корабль, транспортирующий 5000 человек к далекой планете. И большая часть принципа функционирования звездолета основана на научных фактах.
Фильм «Пассажиры», выпущенный 21 декабря, исследует особенности и опасности межзвездных путешествий. Но может ли такая конструкция существовать в реальности?
Действие происходит на борту звездолета Авалон, который перевозит более 5000 человек на далекую пригодную для жизни планету.
Путешествие движется на половине скорости света, и все находятся в спящем режиме на 120 лет. Но случайно кое-кто просыпается на 90 лет раньше.
Если что-нибудь отдаленно реалистичное в этом корабле? Этот вопрос поставили некоторым экспертам по космическим путешествиям, а также Гаю Хендриксу Диасу – художнику-постановщику фильма. Он просмотрел историю космических кораблей в кино (в том числе и транспортные аппараты из «Звездного пути» и «Звездных воин»), чтобы придумать что-то уникальное.
Дизайн судна
У Авалона есть три длинных и тонких модуля, которые охватывают общий центр и вращаются. Диас сообщил, что скопировал дизайн семян платана. Оказывается, что вращение также обеспечивает искусственную гравитацию, как на кораблях «Интерстеллар» и «2001 год: Космическая одиссея». Судно питается от восьми реакторов ядерного синтеза и работает автономно, контролируя большинство систем даже со спящим экипажем.
Огромная конструкция составляет около 1 км (0.62 мили) в длину. Диас думает, что он был собран в космосе в течение десятилетий. Действие фильма происходит в неопределенный момент в будущем. Но к тому времени у людей уже должны быть возможности добывать некоторые из материалов из астероидов или Луны, чтобы сэкономить на транспортных расходах.
«Я попытался сконструировать его как круизный лайнер», – говорит Диас. – «Я поставил себя на место того, кто создает подобный аппарат. Поэтому вы видите так много цветов и текстуальных изменений».
Такой подход заставил Диаса разработать функциональные области (например, столовая) из нержавеющей стали, в то время как стильный пассажирский паб оформлен в оранжевом, золотом и красном оттенках.
Отсеки для спячки занимают большие залы. Экипаж дремлет в отдельных комнатах, недоступных для пассажиров. Отсеки собраны в небольшие скопления, чтобы если с одной группой произойдет беда, то другие теоретически не пострадают.
Процедура спящего режима не описывается в фильме, и мы видим лишь то, что происходит после: пассажиры успокоены голографической фигурой, объясняющей, где они находятся. Их сопровождают к лифту, а затем направляют к индивидуальной каюте, где они могут отдохнуть после четырех месяцев пути. В перерывах они общаются с остальными в столовой, бассейне, баре, общем зале.
Спящий режим
Хотя показано, что люди могут спать десятилетиями, в реальности такой технологии нет. Однако, есть ситуации, когда пациента помещают в индуцированную кому с охлаждением солевыми растворами на несколько дней, что позволит травмам заживать быстрее.
В 2015 году компания SpaceWorks получила грант от НАСА, чтобы изучить возможность продления сроков индуцированного состояния. Инженер Джон Брэдфорд, главный операционный директор компании, сказал, что такое состояние возможно только при условии, что млекопитающие могут зимовать в течение нескольких месяцев.
«Мы не пытаемся продлить человеческую жизнь», – сообщил он. Так что эта технология отличается от киношной версии. Но в остальном фильм демонстрирует то, к чему стремится компания.
«Мы пытаемся поместить людей в небольшой контейнер, чтобы свести к минимуму затраты массы и мощности, а также расходных материалов во время космического полета», – сказал он, добавив, что во время шестимесячного путешествия на Марс благодаря спячке можно сократить необходимое количество пищи. Не говоря о том, что это избавит экипаж от скуки.
А как насчет физической нагрузки? Брэдфорд сказал, что есть возможность сохранить мышечную массу астронавта с помощью нервно-мышечной стимуляции электричеством. Уже замечены позитивные результаты в экспериментах над коматозными пациентами.
Брэдфорд рад, что в фильме сделали акцент на спячке, показав дезориентированных пассажиров, что отвечает реальному состоянию после длительного сна.
Межзвездный двигатель
Ядерный синтез – возможный источник тяги для кораблей. Но проблема состоит в размере реакторов, которые должны быть собраны в космосе или запущены там. Поэтому рассматриваются разные методы, чтобы собрать аппарат на межзвездных скоростях.
Одна идея принадлежит Филиппу Любину, профессору физики из Университета Калифорнии, предлагающему лазеры. Он разработал концепцию направленного энергетического двигателя для межзвездного разведчика, который генерирует толчок от лазерных фотонов, отраженных в зеркале. В конце планируется создать аппарат, способный, как и в «Пассажирах», двигаться со значительной частью скорости света.
Двигатель на антиматерии – еще один вариант для заправки. Так считает Андреас Тзиолас, соучредитель и президент компании Icarus Interstellar. Это «противоположные» обычным частичкам материи. Они имеют одинаковую массу, но отличаются электрическим зарядом. Когда материя и антиматерия сталкиваются, они высвобождают энергию.
«Такая энергия генерирует большое количество фотонов», – говорит он. – «Вся материя уничтожается и превращается в чистую фотоновую энергию. Однако их трудно схватить».
Возможно, судно в фильме подпитывается от межзвездной среды – разряженная совокупность частиц водорода. Эту концепцию предложил в 1960 году американский физик Роберт Буссард, утверждающий, что это позволит путешествовать без необходимости перевозки топлива.
Но есть проблема. Автор научной фантастики Джеффри Лэндис говорит, что тогда ученые обнаружили, что среда слишком разреженная, чтобы осуществилось слияние.
«Идея была в том, чтобы избавиться от огромного топливного бака», – сказал он. Концепцию откинули, но оставалась еще одна проблема: как достичь невероятной скорости с таким количеством топлива на борту.
Лэндис согласился, что корабль таких размеров должен быть построен в космосе и для него нужно добывать материалы с астероида.
Хотя концепция все еще разрабатывается, уже есть компании, начавшие исследовательские работы. Deep Space Industries и Planetary Resources составили планы по разведке ближайших астероидов, чтобы узнать об их составе, а также возможности размещения космических аппаратов. Технология добычи все еще находится на ранней стадии, но обе компании выполняют и другие операции (наблюдение Земли), получившие поддержку от клиентов.
Создание экономической базы займет некоторое время. Но Лэндис сказал, что есть реальный шанс создать корабль из внеземных ресурсов.
«В долгосрочной перспективе, если мы занимаемся постройкой гигантской среды обитания, то нам нужно добывать материалы в космосе», – сообщает он. – «И это можно сделать. Там летают миллионы астероидов, из которых можно собрать корабль, вместо того, чтобы бурить еще один колодец на нашей планете».
Конструкция корабля
Лэндис также рад, что Авалон создает притяжение при вращении.
«Я устал от искусственной гравитации в фильмах», – говорит он, ссылаясь на «Звездный путь».
Эксперты согласились, что корабль принял во внимание человеческий фактор. То есть они построили место, где комфортно смогут жить и работать люди.
Примером служит оформление. Даже на Международной космической станции есть только стерильный серый интерьер со значками и картинками от прошлых членов экипажа. Космонавты могут украшать свои помещения фотографиями, чтобы не забывать о доме. Так что выбор декора у Диаса играет огромную роль для комфорта.
После первого показа фильма Тзиолас сказал, что Авалон похож на концепцию, которую компания Icarus Interstellar предложила для межзвездного космического корабля. Проект Hyperion – также круизное судно для 5000 пассажиров, основанное на дизайне вращения для искусственной гравитации.
Ему нравится, что Голливуд все ближе подходит к реальности космических путешествий.
Так может такой корабль действительно существовать? Специалисты соглашаются, что многие части конструкции отвечают научным требованиям, но все еще есть вопрос насчет того, как такому массивному судну удалось бы совершить межзвездное путешествие.
