Antar bintang. Ilmu di balik layar "- buku untuk mereka yang tidak puas dengan filmnya

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 04:00

Lifehacker menerbitkan kutipan dari sebuah buku oleh Kip Thorne, seorang fisikawan teoretis Amerika, penulis ide untuk film Interstellar. Banyak teori dan ide fisik modern terjalin ke dalam plot gambar, yang penjelasannya sebagian besar berada di belakang layar. Oleh karena itu, kami yakin bahwa buku ini akan menarik bagi penggemar film dan mereka yang tertarik dengan fisika.

Penerbangan antarbintang

Pada pertemuan pertama, Profesor Brand memberi tahu Cooper tentang ekspedisi Lazarus untuk menemukan rumah baru bagi umat manusia. Cooper menjawab: “Tidak ada planet yang dapat dihuni di tata surya, dan bintang terdekat berjarak seribu tahun. Ini, secara halus, tidak ada gunanya. Jadi ke mana Anda mengirim mereka, profesor? Mengapa ini tidak ada gunanya (jika tidak ada lubang cacing di tangan), jelas jika Anda memikirkan seberapa jauh jarak ke bintang-bintang terdekat.

Jarak ke Bintang Terdekat

Bintang terdekat (tidak termasuk Matahari) dalam sistem di mana planet yang cocok untuk kehidupan dapat ditemukan adalah Tau Ceti. Jaraknya 11,9 tahun cahaya dari Bumi; yaitu, bepergian dengan kecepatan cahaya, akan mungkin untuk mencapainya dalam 11, 9 tahun. Secara teoritis, mungkin ada planet yang cocok untuk kehidupan, yang lebih dekat dengan kita, tetapi tidak banyak.

Untuk menilai seberapa jauh Tau Ceti dari kita, mari kita gunakan analogi dalam skala yang jauh lebih kecil. Bayangkan bahwa ini adalah jarak dari New York ke Perth di Australia - sekitar setengah keliling bumi. Bintang terdekat dengan kita (sekali lagi, tidak termasuk Matahari) adalah Proxima Centauri, 4, 24 tahun cahaya dari Bumi, tetapi tidak ada bukti bahwa ada planet layak huni di sebelahnya. Jika jarak ke Tau Ceti adalah New York - Perth, maka jarak ke Proxima Centauri adalah New York - Berlin. Sedikit lebih dekat dari Tau Ceti! Dari semua pesawat ruang angkasa tak berawak yang diluncurkan manusia ke ruang antarbintang, Voyager 1, yang kini berjarak 18 jam cahaya dari Bumi, mencapai yang terjauh. Perjalanannya berlangsung selama 37 tahun. Jika jarak ke Tau Ceti adalah jarak dari New York ke Perth, maka jarak dari Bumi ke Voyager 1 hanya tiga kilometer: seperti dari Empire State Building ke tepi selatan Greenwich Village. Ini jauh lebih sedikit daripada dari New York ke Perth.

Itu bahkan lebih dekat ke Saturnus dari Bumi - 200 meter, dua blok dari Empire State Building ke Park Avenue. Dari Bumi ke Mars - 20 meter, dan dari Bumi ke Bulan (jarak terjauh yang pernah ditempuh manusia sejauh ini) - hanya tujuh sentimeter! Bandingkan tujuh sentimeter dengan setengah putaran perjalanan dunia! Sekarang apakah Anda mengerti lompatan apa yang harus terjadi dalam teknologi agar umat manusia dapat menaklukkan planet-planet di luar tata surya?

Kecepatan penerbangan di abad XXI

Voyager 1 (dipercepat dengan sling gravitasi di sekitar Jupiter dan Saturnus) bergerak menjauh dari tata surya dengan kecepatan 17 kilometer per detik. Di Interstellar, pesawat ruang angkasa Endurance melakukan perjalanan dari Bumi ke Saturnus dalam dua tahun, dengan kecepatan rata-rata sekitar 20 kilometer per detik. Kecepatan tertinggi yang dapat dicapai di abad ke-21 saat menggunakan mesin roket yang dikombinasikan dengan ketapel gravitasi, menurut saya, adalah sekitar 300 kilometer per detik. Jika kita melakukan perjalanan ke Proxima Centauri dengan kecepatan 300 kilometer per detik, penerbangan akan memakan waktu 5.000 tahun, dan penerbangan ke Tau Ceti akan memakan waktu 13.000 tahun. Sesuatu yang terlalu panjang. Untuk mencapai jarak yang lebih cepat dengan teknologi abad XXI, Anda memerlukan sesuatu seperti lubang cacing.

Teknologi masa depan yang jauh

Ilmuwan dan insinyur yang cerdik telah berusaha keras untuk mengembangkan prinsip-prinsip teknologi masa depan yang akan membuat penerbangan mendekati cahaya menjadi kenyataan. Anda akan menemukan informasi yang cukup tentang proyek semacam itu di Internet. Tapi saya khawatir itu akan memakan waktu lebih dari seratus tahun sebelum orang bisa menghidupkannya. Namun, menurut pendapat saya, mereka meyakinkan bahwa untuk peradaban yang sangat maju, perjalanan dengan kecepatan sepersepuluh kecepatan cahaya dan lebih tinggi adalah sangat mungkin.

Berikut adalah tiga pilihan perjalanan dekat cahaya yang menurut saya sangat menarik *.

Fusi termonuklir

Fusion adalah yang paling populer dari ketiga opsi ini. Pekerjaan penelitian dan pengembangan pada penciptaan pembangkit listrik berdasarkan fusi termonuklir terkendali dimulai pada tahun 1950, dan proyek-proyek ini tidak akan dimahkotai dengan sukses penuh sampai tahun 2050. Satu abad penelitian dan pengembangan!

Itu mengatakan sesuatu tentang skala kompleksitas. Biarkan pembangkit listrik termonuklir muncul di Bumi pada tahun 2050, tetapi apa yang bisa dikatakan tentang penerbangan luar angkasa dengan dorongan termonuklir? Mesin dari desain yang paling sukses akan mampu memberikan kecepatan sekitar 100 kilometer per detik, dan pada akhir abad ini, mungkin hingga 300 kilometer per detik. Namun, untuk kecepatan mendekati cahaya, prinsip yang sama sekali baru dalam menggunakan reaksi termonuklir akan diperlukan. Kemungkinan fusi termonuklir dapat dinilai dengan menggunakan perhitungan sederhana. Ketika dua atom deuterium (hidrogen berat) melebur membentuk atom helium, kira-kira 0,0064 massanya (kira-kira membulatkan satu persen) diubah menjadi energi. Jika diubah menjadi energi kinetik (energi gerak) atom helium, maka atom tersebut akan memperoleh kecepatan sepersepuluh kecepatan cahaya **.

Oleh karena itu, jika kita dapat mengubah semua energi yang diperoleh dari fusi bahan bakar nuklir (deuterium) menjadi gerakan terarah pesawat ruang angkasa, maka kita akan mencapai kecepatan sekitar c / 10, dan jika kita pintar, bahkan sedikit lebih tinggi. Pada tahun 1968 Freeman Dyson, seorang fisikawan yang luar biasa, menggambarkan dan menyelidiki pesawat ruang angkasa bertenaga fusi primitif yang mampu - di tangan peradaban yang cukup maju - untuk memberikan kecepatan urutan besarnya ini. Bom termonuklir (bom "hidrogen") meledak tepat di belakang peredam kejut hemisfer, yang diameternya 20 kilometer. Ledakan mendorong kapal ke depan, mempercepatnya, menurut perkiraan paling berani Dyson, hingga sepertiga puluh kecepatan cahaya. Sebuah desain yang lebih maju mungkin mampu lebih. Pada tahun 1968, Dyson sampai pada kesimpulan bahwa dimungkinkan untuk menggunakan mesin jenis ini tidak lebih awal dari pada akhir abad XXII, 150 tahun dari sekarang. Menurut saya penilaian ini terlalu optimis.

[…]

Betapapun menariknya semua teknologi masa depan ini, kata "masa depan" adalah kuncinya di sini. Dengan teknologi abad ke-21, kita tidak dapat menjangkau sistem bintang lain dalam waktu kurang dari ribuan tahun. Satu-satunya harapan hantu kami untuk penerbangan antarbintang adalah lubang cacing, seperti di Antarbintang, atau bentuk ekstrem lainnya dari kelengkungan ruang-waktu.