Понятие варп-драйва (warp drive), космического двигателя, работающего за счет деформации пространства-времени, пришедшее к нам из научной фантастики, в частности из сериала «Star Trek», недавно сочли «теоретически выполнимым и стоящим дальнейших исследований» понятием некоторые умные и, возможно, немного сумасшедшие ученые НАСА. Даже более того, эти ученые пошли немного дальше предположений и создали в своей лаборатории научный прибор внутри которого им удалось получить, пусть и крошечные, но все же, «пузырьки» деформации пространства.

Принцип варп-драйва, двигателя, работающего на деформации пространства, достаточно прост. Согласно теории Эйнштейна, ничто существующее во Вселенной, не может двигаться быстрее скорости света. Но, используя искусственно созданную деформацию пространства, своеобразную червоточину, можно проложить прямой и короткий путь из одной точки космоса в другую, независимо от расстояния, разделяющего эти точки.

Такая методика позволяет, по крайней мере, героям из «Star Trek» избежать массы парадоксов, проблем и ограничений, связанных с полетами на световых и околосветовых скоростях.

По мнению ученых НАСА для того, что бы полететь быстрее скорости света, необходимо с помощью кольца из некоего экзотического материала создать область деформации пространства, заключив космический корабль в отдельный «пузырь» нормального пространства, и каким-то образом заставить всю Вселенную двигаться быстрее скорости света. Как бы такое безумно ни звучало, это – обход теории Эйнштейна, и это должно сработать, по крайней мере еще не доказано, что это не должно сработать.

С точки зрения космического корабля, находящегося в изолированном пузыре, это будет выглядеть так, будто бы весь космос перед кораблем будет сжат и затем расширен позади корабля, почти моментально перемещая корабль на немыслимые расстояния.

В то время, как описанный выше «мысленный эксперимент» кажется достаточно простым, его реализация является невероятно сложной проблемой, так как здесь затрагиваются такие фундаментальные понятия, как время и пространство, являющиеся «тканью» Вселенной. Реализация принципа варп-драйва может потребовать изобретения и создания некоторых совершенно невероятных вещей, таких как отрицательная энергия и некие экзотические материалы, которые не могут существовать в нормальных условиях, иначе для этого потребуется целый океан обычной энергии.

Кстати об этой энергии, ученые-физики ориентировочно подсчитали, что для перемещения нескольких атомов вещества описанным выше способом, потребуется энергия, превышающая в три раза энергию, заключенную в Солнце. А для перемещения космического корабля потребуются энергии, на несколько порядков превышающие энергию, вырабатываемую во всей Вселенной.

На симпозиуме 100 Year Starship Symposium, проходившем совсем недавно, Гарольд Вайт (Harold White), ученый из НАСА, предоставил результаты некоторых своих исследований, которые указывают на то, что создание варп-драйва является делом не столь уж безнадежным. С его точки зрения,

Космический корабль в форме мяча для регби, можно окружить кольцом экзотического вещества, обладающего совсем невероятными свойствами. Влияние этого вещества позволит реализовать принципы работы варп-драйва с намного и намного меньшими энергетическими затратами, чем те, которые были озвучены выше.

«Наши математические расчеты показывают то, что с помощью варп-драйва мы сможем добраться к Алфа Центавра за две недели времени с момента старта от Земли» – заявляет Вайт. – «При этом время бортовых часов космического корабля не будет разниться с временем в наземном центре управления. Полностью отсутствуют всевозможные временные парадоксы, а ускорение, с которым будет двигаться космический корабль, не размажет экипаж тонким слоем по переборкам».

Используя лабораторный научный прибор White-Juday Warp Field Interferometer, созданный для подтверждения своих догадок, Гарольд Вайт и его коллеги оказались способны создать крошечные «пузырьки» деформации пространства-времени.

Степень полученной деформации была очень мала, где-то в районе одной миллионной доли процента, этого, конечно, недостаточно для того, что бы доставить нас к далеким звездам, но это является практическим подтверждением того, что когда-нибудь это станет вполне возможным.

Путешествие через кротовую нору в представлении художника

Изображение: Wikimedia Commons

Официальные представители NASA открестились от создания варп-двигателя . На слухи, которые в течение последних недель появлялись в средствах массовой информации, сотрудники агентства ответили в письме изданию Space.com . Ознакомиться с мнением инженеров Космического центра имени Линдона Джонсона, а также ряда независимых экспертов можно в материале издания.

Как ранее сообщил отраслевой наблюдатель, NASASpaceFlight.com, инженеры лаборатории NASA Eagleworks успешно протестировали новый электромагнитный двигатель EmDrive в вакууме и даже смогли измерить его тягу. Особенностью этого устройства, которое многие новостные агенства назвали варп-двигателем, является отсутствии каких либо подвижных частей или камеры сгорания. По словам физиков-теоретиков, разработавших концепцию, функционирование двигателя происходит лишь благодаря взаимодействию порожденных им электромагнитных волн с концевыми пластинками волновода, в котором они распространяются. Важно отметить, что сам механизм возникновения тяги неизвестен.

Внешний вид двигателя EmDrive

SPR, Ltd., of the EM Drive

CNET сообщает , что EmDrive позволит реализовать быстрые перелеты внутри солнечной системы, в частности, что перелет между Землей и Луной может занять всего четыре часа, а путешествие до ближайшей к нам звезды, Альфы Центавра, займет менее 100 лет.

Но подобные заявления являются преждевременными, утверждают представители NASA, отвечая на запрос портала Space.com. Несмотря на то, что инженеры показали возможность создания прототипа EmDrive, поставленный ими эксперимент еще не принес каких-либо значимых результатов. «NASA не занимается разработкой варп-двигателя» - добавляют представители агенства.

По словам Итана Зигеля, профессора физики и астрономии в колледже Льюиса и Кларка (Портленд), значения тяги, наблюдавшиеся в эксперименте (порядка 30-50 микроньютонов), всего лишь в 3 раза превышают погрешность измерения прибора. Это не позволяет рассматривать данные измерения как достаточно надежные, однако эксперт отмечает, что важным моментом было тестирование устройства в различных направлениях, чтобы нивелировать возможное взаимодействие с магнитным полем Земли. Не менее важным он считает факт того, что устройство было испытано в вакууме - в условиях атмосферы могло наблюдаться отталкивание от молекул газа, известное физике. К тому же Зигель отмечает, что детали экспериментов и их результаты еще не прошли рецензирование и не были опубликованы в научном журнале - это условие необходимо для того, чтобы научная общественность признала открытие.

В прошлом сентябре несколько сотен ученых, инженеров и любителей космоса собрались под одной крышей в отеле Hyatt в центре города Хьюстон. Причина собрания - второе открытое заседание 100 Year Starship. Финансирует эту высокотехнологичную тусовку само агентство DARPA, а руководит бывший астронавт Мэй Джемисон. Цель проста: «воплотить в реальность полет человека за пределы нашей Солнечной системы к другой звезде в ближайшие 100 лет». Интригует? Вас ждет увлекательный рассказ.

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, основав собственное космическое агентство SpaceX. 100 Year Starship планирует ускорить процесс полета к другой звезде, форсировав развитие перспективных технологий. Что ж, пристегиваемся.

Среди самых долгожданных презентаций на конференции была и такая: «Механика варп-поля 102» («Warp Field Mechanics 102»), которую представил Гарольд «Сынок» Уайт из NASA. Ветеран космического агентства работает над особой двигательной программой в Космическом центре Джонсона (JSC) недалеко от Hyatt. С командой в шесть человек Уайт недавно излагал цели NASA на будущее космических путешествий. В новой презентации было многое: от всевозможных проектов полетов и улучшения химических ракет до мощных двигателей на базе антиматерии и энергии ядра. Однако самое интересное было вот что: варп-двигатель. Или двигатель деформации. Называйте как угодно, но варп остается варпом для многих - от любителей Star Trek до любителей Star Craft.

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.

Как вы уже начали подозревать, работающий варп-двигатель станет словом номер один в истории космических путешествий. Мы не только сможем долететь до Марса быстрее, чем за полтора года, как планируется, но и выйти за пределы Солнечной системы, а может даже заменить источник питания на «Вояджере». Поездка на современном космическом корабле к ближайшей к нам звезде - Альфе Центавра - займет 75 000 лет. Но если корабль будет оборудован варп-двигателем, на всё про всё уйдет две недели, если верить Уайту.

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:

«Однажды мы хотим набрать варп-скорость. Мы хотим двигаться быстрее скорости света и не останавливаться на Марсе».

Звездный путь

Первое употребление выражения «варп-движение» датируется 1966 годом, когда Джин Родденберри запустил «Звездный путь». В течение последующих тридцати лет варп существовал только в виде одной из самых устойчивых концепций научных фантастов. Но однажды эпизод попался на глаза физику по имени Мигель Алькубьерре. Тогда он работал в области общей теории относительности и задался вопросом: что нужно, чтобы создать варп-двигатель? Свою работу он опубликовал в 1994 году.

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.

Варп-двигатель сможет отправить путешественников не только за пределы земной орбиты, но и целой Солнечной системы. Уравнения общей теории относительности Эйнштейна очень сложны в одностороннем решении - вычислении того, как материя искривляет пространство-время, - но в обратную достаточно просты. Используя их, Алькубьерре выяснил, какое распределение материи необходимо для создания варп-пузыря. Но проблема в том, что решение выявило странную форму материи - отрицательную энергию.

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.

«Из невозможного всё стало правдоподобным».

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.

«Сынок - уникальная личность», - рассказал его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий подразделение двигательных систем в центре Джонсона. - «Он определенно фантазер, но при этом инженер. Он может превратить свое воображение в полезный технический продукт».

После присоединения к группе Эпплуайта, Уайт испросил разрешения на открытие собственной лаборатории, посвященной передовой двигателей. Выбрал себе логотип и приступил к работе.

Уайт привел меня в свой кабинет, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне (а нашел, видимо, на Марсе), а после повел в Eagleworks. Пока мы шли, он рассказывал мне о сложностях, связанных с открытием лаборатории, которые он обозначил как «долгий и муторный процесс поиска продвинутых двигателей, которые помогут людям освоить космос». Он говорит, слегка растягивая слова - результат многих лет, проведенных на юге, сначала в колледже Алабамы, а после - 13 лет в Техасе.

Уайт показывает мне аппаратуру и обращает мое внимание на ее центральный элемент - квантово-вакуумный плазменный двигатель (КВПД). Устройство похоже на большой красный бархатный пончик с проводами, туго закрученными вокруг ядра. Это одна из двух основных разработок Eagleworks, наряду с варп-двигателем. Конечно же, засекреченная. Когда я спросил об этом устройстве, Уайт сказал, что не может разглашать детали, кроме того, что разработка этой технологии будет тянуться дольше, чем создание варп-двигателя. В докладе, опубликованном NASA в 2011 году, говорилось, что она использует квантовые флуктуации пустого пространства в качестве источника топлива (о которых, судя по всему, говорил еще Тесла), поэтому космическому кораблю на базе КВПД не понадобится «бензин».

Уайтовские эксперименты с варпом сосредоточились в углу комнаты. Гелий-неоновый лазер крепится на небольшом столике за решеткой с дырочками, вместе с разделителем лучей и черно-белой камерой CCD. Это интерферометр варп-поля Уайта-Джуди, названный в честь самого Уайта и Ричарда Джуди, отставного сотрудника центра Джонсона, который помогал Уайту анализировать данные с CCD. Половина лазерного света проходит через кольцо - экспериментальное приспособление Уайта. Другая половина - нет. Если кольцо никак не меняется, Уайт заметит это по данным с CCD. Если пространство искажается, то «интерференционная картинка будет совершенно другой».

Когда устройство активируется, установка Уайта работает, как в фильме: лазер светится красным, а два луча пересекаются, как лазерные мечи. Внутри кольца четыре керамических конденсатора из титаната бария, которые Уайт заряжает до 23 000 вольт. Последние полтора года он моделировал этот эксперимент, и если верить инженеру, «конденсаторы набирают мощный энергетический потенциал».

Однако когда я спросил, каким образом все это будет генерировать отрицательную энергию, необходимую для искажения пространства времени, ответ Уайта стал уклончивым: «Оно работает так… я могу сказать вам то, что могу сказать. Я не могу сказать вам то, чего не могу». Он сослался на подписку о неразглашении, поэтому детали остались под покровом тайны. Я спросил, с кем он подписал такое соглашение, на что последовал ответ:

«Приходят люди и спрашивают о всяких вещах. Я просто не могу вдаваться в подробности больше, чем сейчас».

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.

Другая проблема заключается в том, что для создания варп-пузыря, который движется быстрее скорости света, ученым придется распространить отрицательную энергию вокруг корабля, в том числе и перед ним. Уайт не считает это проблемой. Когда я поинтересовался у него, он ответил достаточно туманно, мол, варп-двигатель будет работать, поскольку «все, что нужно, это аппарат, который создаст все необходимые условия». Но создание этих условий перед кораблем будет означать распределение отрицательной энергии, которая движется быстрее света, чем нарушает общую теорию относительности.

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.

«Не думаю, что любое из привычных пониманий физики предполагает то, что он хочет увидеть в своих экспериментах», - говорит Кен Олум, физик из университета Тафтса, принимавший участие в собрании 100 Year Starship 2011 года. Ной Грэм, физик колледжа Миддлбери, читавший две работы Уайта по моей просьбе, ответил следующим замечанием:

«Не вижу ничего научного в этих бумагах, кроме резюмирования старых работ».

Сам Алькубьерре, ныне физик Национального автономного университета Мексики тоже сомневается:

«Даже если я сижу в корабле и у меня есть отрицательная энергия, нет никакой возможности доставить его куда мне нужно», - сказал он по телефону. - «Это отличная идея. Мне нравится она, потому что я сам ее написал. Но у нее есть ряд ограничений, с которыми я столкнулся на протяжении многих лет, и я не знаю, как их обойти».

Варп-путешествие

Слева от главных ворот центра Джонсона лежит перевернутая на бок ракета «Сатурн-5». Все ступени разъединены, чтобы можно было любоваться кишками ракеты. Только один из многочисленных двигателей носителя размером с небольшой автомобиль, а лежащая на боку ракета на пару метров длиннее футбольного поля. Это красноречиво говорит о сложности космических путешествий. Ракете уже сорок лет, и время, когда она была представлена - и когда NASA было частью большой американской мечты отправить человека на Луну - давно минуло. Сегодня Космический центр Джонсона похож на место, где когда-то гостило величие, но исчезло.

Прорыв в разработке двигателей может ознаменовать новую эру в JSC и NASA, которая продлится долгие годы и конца которой мы уже не увидим. Зонд «Рассвет», запущенный в 2007 году, исследует пояс астероидов на ионных двигателях. В 2010 году японцы представили «Икарус», первый межпланетный проект солнечного паруса, еще один вариант экспериментального двигателя. В 2016 году на МКС начнется эксперимент VASIMR, плазменной системы с высокой двигательной тягой. И хотя эти системы в один прекрасный день смогут возить астронавтов на Марс, за пределы Солнечной системы им точно не выбраться. Вот почему, по мнению Уайта, NASA нужно браться за рискованные проекты.

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.

«То, что он пытается сделать, не нуждается в большом финансировании», - говорит Эпплуайт. - «Думаю, начальство очень заинтересовано в том, чтобы он продолжал работать. Пока это просто теория, но если она воплотится в реальность, правила игры кардинально изменятся».

В январе Уайт собрал свой варп-интерферометр и отнес его в новое помещение. Eagleworks переехала в новый дом, который больше и «сейсмически изолирован» - с энтузиазмом отмечает Уайт. То есть защищен от вибраций. Но самое лучшее в новой лаборатории то, что NASA выделило Уайту помещение, в котором разрабатывалась программа «Аполлон», та самая, которая однажды доставила Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луну.

И стала таким невероятным прорывом, что многие до сих пор не верят в то, что американцы высаживались на Луну.

Илья Хель

Варп-двигатель

Звёздный путь (Star Trek)
Телесериалы
Оригинальный сериал - 80 эпизодов
Анимационный сериал - 22 эпизода
Следующее поколение - 178 эпизодов
Глубокий космос 9 - 176 эпизодов
Вояджер - 172 эпизода
Энтерпрайз - 98 эпизодов
Фильмы
Звёздный путь: Фильм
Звёздный путь 2: Гнев Хана
Звёздный путь 3: В поисках Спока
Звёздный путь 4: Путешествие домой
Звёздный путь 5: Последняя граница
Звёздный путь 6: Неоткрытая страна
Звёздный путь: Поколения
Звёздный путь: Первый контакт
Звёздный путь: Восстание
Звёздный путь: Возмездие
Звёздный путь (XI)
Основные цивилизации
Объединённая федерация планет
Клингоны - Ромуланцы - Борги
Баджорцы - Кардассианцы - Ференги
Кезоны - Толианцы - Триллы
Доминион - Брины - Хирогены
Зинди - Вулканцы - Кью
Информация
Персонажи - Расы - Клингонский язык
Хронология - Телепатия - Физика
Звездолёты - Классы звездолётов
Сопутствующая продукция
Рассказы и книги
Игры
Star Trek Online
Список компьютерных игр по Star Trek
Карточная игра (CCG) - RPG
Вклад
Вклад в культуру - Треккеры

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 . 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

В прошлом сентябре несколько сотен ученых, инженеров и любителей космоса собрались под одной крышей в отеле Hyatt в центре города Хьюстон. Причина собрания - второе открытое заседание 100 Year Starship . Финансирует эту высокотехнологичную тусовку само агентство DARPA , а руководит бывший астронавт Мэй Джемисон . Цель проста: «воплотить в реальность полет человека за пределы нашей Солнечной системы к другой звезде в ближайшие 100 лет». Интригует? Вас ждет увлекательный рассказ.

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.

Среди самых долгожданных презентаций на конференции была и такая: «Механика варп-поля 102» («Warp Field Mechanics 102»), которую представил Гарольд «Сынок» Уайт из NASA. Ветеран космического агентства работает над особой двигательной программой в Космическом центре Джонсона (JSC) недалеко от Hyatt. С командой в шесть человек Уайт недавно излагал цели NASA на будущее космических путешествий. В новой презентации было многое: от всевозможных проектов полетов и улучшения химических ракет до мощных двигателей на базе антиматерии и энергии ядра. Однако самое интересное было вот что: варп-двигатель . Или двигатель деформации. Называйте как угодно, но варп остается варпом для многих - от любителей Star Trek до любителей Star Craft.

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 .

Как вы уже начали подозревать, работающий варп-двигатель станет словом номер один в истории космических путешествий. Мы не только сможем долететь до Марса быстрее, чем за полтора года, как планируется, но и выйти за пределы Солнечной системы, а может даже заменить источник питания на «Вояджере». Поездка на современном космическом корабле к ближайшей к нам звезде - Альфе Центавра - займет 75 000 лет. Но если корабль будет оборудован варп-двигателем, на всё про всё уйдет две недели, если верить Уайту.

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:

«Однажды мы хотим набрать варп-скорость. Мы хотим двигаться быстрее скорости света и не останавливаться на Марсе».

Звездный путь

Физик Мигель Алькубьерре разработал модель варп-двигателя после просмотра эпизода «Звездного пути».

Первое употребление выражения «варп-движение» датируется 1966 годом, когда Джин Родденберри запустил «Звездный путь». В течение последующих тридцати лет варп существовал только в виде одной из самых устойчивых концепций научных фантастов. Но однажды эпизод попался на глаза физику по имени Мигель Алькубьерре. Тогда он работал в области общей теории относительности и задался вопросом: что нужно, чтобы создать варп-двигатель ? Свою работу он опубликовал в 1994 году.

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.

Варп-двигатель сможет отправить путешественников не только за пределы земной орбиты, но и целой Солнечной системы. Уравнения общей теории относительности Эйнштейна очень сложны в одностороннем решении - вычислении того, как материя искривляет пространство-время, - но в обратную достаточно просты. Используя их, Алькубьерре выяснил, какое распределение материи необходимо для создания варп-пузыря. Но проблема в том, что решение выявило странную форму материи - отрицательную энергию .

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.

«Из невозможного всё стало правдоподобным».

«Сынок»

Гарольд «Сынок» Уайт, инженер NASA , разрабатывающий варп-двинатель в лаборатории Eagleworks .

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.

«Сынок - уникальная личность», - рассказал его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий подразделение двигательных систем в центре Джонсона. - «Он определенно фантазер, но при этом инженер. Он может превратить свое воображение в полезный технический продукт».

После присоединения к группе Эпплуайта, Уайт испросил разрешения на открытие собственной лаборатории, посвященной передовой двигателей. Выбрал себе логотип и приступил к работе.

Уайт привел меня в свой кабинет, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне (а нашел, видимо, на Марсе), а после повел в Eagleworks. Пока мы шли, он рассказывал мне о сложностях, связанных с открытием лаборатории, которые он обозначил как «долгий и муторный процесс поиска продвинутых двигателей, которые помогут людям освоить космос». Он говорит, слегка растягивая слова - результат многих лет, проведенных на юге, сначала в колледже Алабамы, а после - 13 лет в Техасе.

Уайт показывает мне аппаратуру и обращает мое внимание на ее центральный элемент - квантово-вакуумный плазменный двигатель (КВПД). Устройство похоже на большой красный бархатный пончик с проводами, туго закрученными вокруг ядра. Это одна из двух основных разработок Eagleworks, наряду с варп-двигателем. Конечно же, засекреченная. Когда я спросил об этом устройстве, Уайт сказал, что не может разглашать детали, кроме того, что разработка этой технологии будет тянуться дольше, чем создание варп-двигателя. В докладе, опубликованном NASA в 2011 году, говорилось, что она использует квантовые флуктуации пустого пространства в качестве источника топлива (о которых, судя по всему, говорил еще Тесла), поэтому космическому кораблю на базе КВПД не понадобится «бензин».

Уайтовские эксперименты с варпом сосредоточились в углу комнаты. Гелий-неоновый лазер крепится на небольшом столике за решеткой с дырочками, вместе с разделителем лучей и черно-белой камерой CCD. Это интерферометр варп-поля Уайта-Джуди, названный в честь самого Уайта и Ричарда Джуди, отставного сотрудника центра Джонсона, который помогал Уайту анализировать данные с CCD. Половина лазерного света проходит через кольцо - экспериментальное приспособление Уайта. Другая половина - нет. Если кольцо никак не меняется, Уайт заметит это по данным с CCD. Если пространство искажается, то «интерференционная картинка будет совершенно другой».

Когда устройство активируется, установка Уайта работает, как в фильме: лазер светится красным, а два луча пересекаются, как лазерные мечи. Внутри кольца четыре керамических конденсатора из титаната бария, которые Уайт заряжает до 23 000 вольт. Последние полтора года он моделировал этот эксперимент, и если верить инженеру, «конденсаторы набирают мощный энергетический потенциал».

Однако когда я спросил, каким образом все это будет генерировать отрицательную энергию, необходимую для искажения пространства времени, ответ Уайта стал уклончивым: «Оно работает так… я могу сказать вам то, что могу сказать. Я не могу сказать вам то, чего не могу». Он сослался на подписку о неразглашении, поэтому детали остались под покровом тайны. Я спросил, с кем он подписал такое соглашение, на что последовал ответ:

«Приходят люди и спрашивают о всяких вещах. Я просто не могу вдаваться в подробности больше, чем сейчас».

Варп-двигатель

Уайт работает в тени ракеты «Сатурн-5» в Космическом центре Джонсона (JSC).

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.

Другая проблема заключается в том, что для создания варп-пузыря, который движется быстрее скорости света, ученым придется распространить отрицательную энергию вокруг корабля, в том числе и перед ним. Уайт не считает это проблемой. Когда я поинтересовался у него, он ответил достаточно туманно, мол, варп-двигатель будет работать, поскольку «все, что нужно, это аппарат, который создаст все необходимые условия». Но создание этих условий перед кораблем будет означать распределение отрицательной энергии, которая движется быстрее света, чем нарушает общую теорию относительности.

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.

«Не думаю, что любое из привычных пониманий физики предполагает то, что он хочет увидеть в своих экспериментах», - говорит Кен Олум, физик из университета Тафтса, принимавший участие в собрании 100 Year Starship 2011 года. Ной Грэм, физик колледжа Миддлбери, читавший две работы Уайта по моей просьбе, ответил следующим замечанием:

«Не вижу ничего научного в этих бумагах, кроме резюмирования старых работ».

Сам Алькубьерре, ныне физик Национального автономного университета Мексики тоже сомневается:

«Даже если я сижу в корабле и у меня есть отрицательная энергия, нет никакой возможности доставить его куда мне нужно», - сказал он по телефону. - «Это отличная идея. Мне нравится она, потому что я сам ее написал. Но у нее есть ряд ограничений, с которыми я столкнулся на протяжении многих лет, и я не знаю, как их обойти».

Слева от главных ворот центра Джонсона лежит перевернутая на бок ракета «Сатурн-5». Все ступени разъединены, чтобы можно было любоваться кишками ракеты. Только один из многочисленных двигателей носителя размером с небольшой автомобиль, а лежащая на боку ракета на пару метров длиннее футбольного поля. Это красноречиво говорит о сложности космических путешествий. Ракете уже сорок лет, и время, когда она была представлена - и когда NASA было частью большой американской мечты отправить человека на Луну - давно минуло. Сегодня Космический центр Джонсона похож на место, где когда-то гостило величие, но исчезло.

Прорыв в разработке двигателей может ознаменовать новую эру в JSC и NASA, которая продлится долгие годы и конца которой мы уже не увидим. Зонд «Рассвет», запущенный в 2007 году, исследует пояс астероидов на ионных двигателях. В 2010 году японцы представили «Икарус», первый межпланетный проект солнечного паруса, еще один вариант экспериментального двигателя. В 2016 году на МКС начнется эксперимент VASIMR, плазменной системы с высокой двигательной тягой. И хотя эти системы в один прекрасный день смогут возить астронавтов на Марс, за пределы Солнечной системы им точно не выбраться. Вот почему, по мнению Уайта, NASA нужно браться за рискованные проекты.

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.

«То, что он пытается сделать, не нуждается в большом финансировании», - говорит Эпплуайт. - «Думаю, начальство очень заинтересовано в том, чтобы он продолжал работать. Пока это просто теория, но если она воплотится в реальность, правила игры кардинально изменятся».

В январе Уайт собрал свой варп-интерферометр и отнес его в новое помещение. Eagleworks переехала в новый дом, который больше и «сейсмически изолирован» - с энтузиазмом отмечает Уайт. То есть защищен от вибраций. Но самое лучшее в новой лаборатории то, что NASA выделило Уайту помещение, в котором разрабатывалась программа «Аполлон», та самая, которая однажды доставила Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луну.

И стала таким невероятным прорывом, что многие до сих пор не верятв то, что американцы высаживались на Луну.