Kosmická loď, která se pohybuje blízko rychlosti světla, by měla být viditelná se současnou technologií, říkají inženýři

Mezihvězdné cestování může být předmětem sci-fi, ale je snadné spočítat, že by mělo být možné vzhledem ke schopnosti cestovat významnou zlomkem rychlosti světla. Tyto druhy rychlostí mohou být dokonce dosažitelné s technologiemi blízké budoucnosti a daňovými dolary, aby fungovaly.

Existují samozřejmě významné výzvy. A dnes Ulvi Yurtsever a Steven Wilkinson u dodavatele obrany Raytheon v El Segundo v Kalifornii nastiňují další, který se zdá být dosud přehlížen.

Tito lidé poukazují na to, že jakýkoli objekt pohybující se relativistickou rychlostí bude interagovat s fotony v kosmickém mikrovlnném pozadí. Tato interakce by měla vytvořit brzdu, která ukládá konkrétní limity na to, jak rychle mohou kosmické lodě cestovat, říkají.

Ale měl by také vytvořit jedinečný podpis relativistického kosmického letu, který by měl být viditelný s dnešní technologií, pokud by jakákoli vozidla tohoto typu projížděla naší galaktickou čtvrtí.

Kosmické mikrovlnné pozadí je ozvěnou velkého třesku. Toto je světlo zbylé z nejranějších okamžiků stvoření, které bylo nataženo, jak se vesmír rozpínal. Takže ačkoli to začalo jako záření s mnohem vyšší energií a kratší vlnovou délkou, nyní je v mikrovlnné oblasti.

Toto záření naplňuje vesmír. Každý krychlový centimetr vesmíru obsahuje přes 400 kosmických mikrovlnných fotonů, takže kosmická loď procházející mezihvězdným prostorem by se každou sekundu srazila s tisíci miliardami z nich.

Tyto srážky si lze představit na mikroskopické úrovni, když každý foton narazí na jádro s vysokou energií. Částicoví fyzici dobře vědí, že pokud je energie v těchto srážkách dostatečně vysoká, měli by vytvořit páry elektron-pozitron.

Yurtsever a Wilkinson poukazují na to, že v klidovém rámci kosmické lodi pohybující se blízko rychlosti světla se tyto fotony budou jevit jako vysoce energetické paprsky gama. Pokud mají tyto gama paprsky energii větší než klidová hmotnost elektronu a pozitronu, pak srážka vytvoří elektron-pozitronový pár.

Dále ukazují, že tento proces rozptýlí obrovské množství energie. Vytvořením každého elektron-pozitronového páru se rozptýlí 1,6 x 10^(-13) Joulů. Za předpokladu účinné plochy průřezu řekněme 100 metrů čtverečních je disipativní účinek asi 2 miliony joulů za sekundu, říkají Yurtsever a Wilkinson.

V klidovém rámci kosmické lodi je rozptyl ještě vyšší kvůli dilataci času. Sekundy efektivně trvají déle při cestování vysokou rychlostí, takže ztráta energie je výrazně vyšší, řádově 10^14 joulů za sekundu.

To je značná brzda, kterou musí motory kosmické lodi překonat, jen aby ji udržely na konstantní rychlosti, říkají Yurtsever a Wilkinson. Argumentují, že je to dobrý důvod pro udržení rychlosti kosmické lodi pod prahem pro vytvoření elektron-pozitronového páru, a tím snížit odpor na zanedbatelnou úroveň pouhých několika joulů za sekundu. Tento práh nastane, když kosmická loď dosáhne rychlosti, která je 1 – 3,3 x 10^-(17) rychlosti světla.

Další efekt bude mít pohyb relativistické kosmické lodi. Měl by rozptylovat kosmické mikrovlnné pozadí způsobem, který vytváří jedinečný podpis. Jak se baryonická kosmická loď pohybuje relativistickou rychlostí, bude interagovat s CMB prostřednictvím rozptylu, aby způsobila frekvenční posun, který by mohl být na Zemi detekovatelný současnou technologií, říkají Yurtsever a Wilkinson.

Pokračují ve výpočtu vlastností tohoto podpisu. Říkají, že rozptyl by měl generovat záření v terahertzových až infračervených oblastech spektra a že tento signál by se měl pohybovat vzhledem k pozadí. Nejvýraznějšími rysy signálu jsou rychlý pokles teploty doprovázený rychlým nárůstem intenzity spolu s pohybem zdroje vzhledem k referenční soustavě fixované ke vzdáleným kvasarům, což by mělo být pozorovatelné, říkají Yurtsever a Wilkinson.

Jinými slovy, pokud se relativistické kosmické lodě pohybují mezihvězdným prostorem, tento druh podpisu by měl být viditelný pomocí současné generace astrofyzikálních observatoří.

To je zajímavá práce, která posouvá analýzu relativistického vesmírného cestování na novou úroveň. Jiní výzkumníci prozkoumali možnost pozorování relativistických kosmických lodí pomocí optických emisí, které musí jejich motory generovat. Ale Yurtsever a Wilkinson jdou ještě dál.

Samozřejmě vycházejí z řady předpokladů, z nichž v neposlední řadě je to, že relativistické cestování vesmírem je vůbec možné. Pokud by některá vyspělá civilizace provedla tento druh skoku do kosmu, interakce s kosmickými fotony bude pravděpodobně tím nejmenším problémem, protože srážka s hmotou by byla mnohem škodlivější.

Yurtsever a Wilkinson poskytují některá čísla, aby to uvedli do kontextu. Pro kosmickou loď pohybující se blízkou rychlosti světla by dopad jediného zrnka kosmického prachu o hmotnosti 10^-(14) gramů měl dopadovou energii blízkou 10 000 megajoulům.

Mezigalaktický prostor je relativně čistý od trosek, ale přesto by každá relativistická kosmická loď potřebovala způsob, jak si vyčistit cestu.

Námět k zamyšlení pro potenciální kosmonauty.

Ref: arxiv.org/abs/1503.05845 : Meze a znaky relativistického kosmického letu

skrýt