Om du är ett fan av science fiction, är chansen stor att du har stött på några franchises där mänskligheten har spridit sig över det kända universum. De fartyg som tillåter dem att göra detta, kanske använder de en warp-enhet, kanske de 'vikningsutrymme', kanske har en snabbare än ljus (FTL) eller 'hopp'-drift. Det är en cool idé, tanken på ' går interstellärt !' Tyvärr säger fysikens oföränderliga lagar oss att detta helt enkelt inte är möjligt.
Men fysiken som styr vårt universum tillåter resor som är nära ljusets hastighet, även om det skulle kräva en enorm mängd energi att nå den hastigheten. Samma lagar säger oss dock också att resor i nära ljushastighet kommer med alla möjliga utmaningar. Lyckligtvis för oss alla tar NASA upp dessa i en nyligen släppt animerad video som täcker alla grunderna för interstellära resor!
För att sammanfatta, enligt fysikens oföränderliga lagar (specifikt, Einsteins teori om speciell relativitet ), det finns inget sätt att nå eller överskrida ljusets hastighet. Det betyder att om du ska försöka resa mellan stjärnor är det bästa du kan göra att antingen sätta dig in på långa håll (dvs. Generationsskepp ) eller hitta ett framdrivningsmedel som kan tillåta konstant acceleration tills en bråkdel av ljusets hastighet (relativistisk hastighet) uppnås.
För den här videons skull, med titeln ' NASA:s guide till resor i nära ljushastighet ” (visas ovan), antas det att den interstellära resenären (som verkar vara en främmande varelse) har byggt en rymdfarkost som kan färdas med 90 % av ljusets hastighet (0,9)c). Videon presenteras som en informationsvideo för en interstellär resenär. Den introduceras med följande meddelande:
'Så, du har precis lagt sista handen på uppgraderingar av ditt rymdskepp, och nu kan det flyga med nästan ljusets hastighet. Vi är inte riktigt säkra på hur du lyckades, men grattis! Innan du flyger iväg på din nästa semester, men titta på den här praktiska videon för att lära dig mer om säkerhetsöverväganden i nära ljushastighet, restider och avstånd mellan några populära destinationer runt om i universum.'
Bortsett från frågan om hur rymdfarkosten kan nå denna typ av hastighet, flyttar videon sedan direkt för att ta itu med de stora problem som kommer med att resa runt i ett relativistiskt universum. Dessa inkluderar tidsutvidgning, behovet av avskärmning i det interstellära mediet och hur lång tid det skulle ta att resa till även de närmaste destinationerna, som den närmaste stjärnan ( Proxima Centauri ) den närmaste galaxen ( Andromeda ), eller den längst bort (GN-z11).
Visserligen är dessa utmaningar ganska tuffa och världens största vetenskapliga hjärnor letar fortfarande efter en lösning. Ett bra exempel är Genombrott Starshot , ett initiativ som hoppas kunna skicka ett laserdrivet ljussegel till Alpha Centauri under de kommande åren. Genom att förlita sig på riktad energiframdrivning skulle den föreslagna rymdfarkosten nå 20 % av ljusets hastighet (0,2)c) och gör resan på bara 20 år.
Naturligtvis innebar denna plan avsevärd forskning om farorna med interstellära resor och ledde till några kreativa lösningar på hur man skulle hantera dem. Dessa inkluderar (men är inte begränsade till) avskärmning , kommunikation , typerna av kameror och instrument som skulle ge den bästa vetenskapliga avkastningen typ av segel anställd, och seglets form sig själv och hur rymdfarkoster skulle sakta ner när den väl kommer dit.
Under tiden är det bra att ha utbildningsresurser som låter folk känna till de vetenskapliga verkligheterna som ligger till grund för (eller i många fall, undergräver) våra favoritfranchises! Det är också användbart när det kommer till blivande fysiker och forskare som hoppas kunna se interstellära resor ske under deras livstid. Du måste veta vilka utmaningarna är om du planerar att slå dem!
Videon var ett arbete av forskare och mediaexperter från NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) Goddard Media Studios (GMS). Ansträngningen leddes Chris Smith, en multimediaproducent och medlem av Universities Space Research Association (USRA) inom Goddards Astrophysics-division. Han fick sällskap av USRA-medlemmen Krystofer Kim, som var videons ledande animatör.
NASA Goddard har också gjort kortare klipp av videon och utskrivbara vykort tillgängliga för nedladdning här: https://svs.gsfc.nasa.gov/13653
Vi har skrivit ett antal artiklar här på Universe Today som tar upp samma problem. Kolla upp För- och nackdelar med olika metoder för interstellär resor , Vad är tidsutvidgning? , Hur lång tid skulle det ta att komma till närmaste stjärna? , Vi utforskade Pluto, nu ska vi utforska den närmaste stjärnan! , och Hur genomförbart är Warp Drive?
Vidare läsning: NASA Goddard