Science-Fiction ist seit Jahrzehnten ein Inkubator für utopische Visionen von Weltraumreisen und extrasolarer Kolonisierung.Jede TV-Show, Roman und Film bietet eine andere Möglichkeit, die Sterne innerhalb der menschlichen Lebensdauer zu durchqueren, ähnlich wie man ein Auto fährt oder ein Flugzeug von Ort zu Ort fährt. Sie haben uns inspiriert zu glauben, dass wir möglicherweise auf dem Weg sind, die Galaxie innerhalb des nächsten Jahrtausends zu kolonisieren. Methoden der FTL Reisen Methoden der FTL Reisen Aber was wäre, wenn Wurmlöcher nicht existieren könnten? Was wäre, wenn Wurmlöcher nicht hergestellt werden könnten? Was wäre, wenn die Gesetze der Physik so streng wären, dass wir wirklich an die gefürchtete Lichtgeschwindigkeit für immer gebunden wären? Hypervelocity Sterne Alle Sterne in unserer Galaxie umkreisen das galaktische Zentrum (GC). Die Sterne, die dem galaktischen Zentrum näher sind, neigen dazu, höhere Geschwindigkeiten zu haben als die Sterne, die in den galaktischen Armen weiter umkreisen. Dies bedeutet, dass Sterne, die relativ nahe beieinander sind, ähnliche Umlaufgeschwindigkeiten haben sollten. Aber diese Verteilung ist nicht perfekt. Aufgrund von Unvollkommenheiten in der Kreislaufbereitung der Sternorbiten, bekannt als Exzentrizität, können Sterne, die nahe beieinander sind, sehr unterschiedliche relative Geschwindigkeiten haben. Alpha Centauri, zum Beispiel, die eine relative Geschwindigkeit von nur wenigen Metern pro Sekunde mit der Standardumlaufgeschwindigkeitsverteilung haben sollte, verfügt über eine interstellare Geschwindigkeit von 20 km/s Die meisten Sterne in unserer stellaren Nachbarschaft heute waren nicht innerhalb von 1000 Lichtjahren von uns eine galaktische Umlaufbahn vor Jahren aufgrund der Unterschiede in ihren Umlaufbahnen. Wenn Sie das GIF oben betrachten, können Sie sehen, dass die meisten der Sterne platziert scheinen in einer lockeren Wolke um die Sonne zu bleiben. Dies sind "normale" Sterne, aus der Sicht der stellaren Kinematik, mit relativen Geschwindigkeiten in der Reihenfolge von 100 km / s oder weniger. Wenn Sie genauer betrachten, können Sie sehen, dass einige der Sterne scheinen von der Kante des Diagramms zu fliegen, und dann kommen mit der Geschwindigkeit zurück, um den gelben Punkt, der unsere Sonne ist. Ein Hypergeschwindigkeitsstern ist definiert als ein Stern, der die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxie überschritten hat. Mehrere Hypergeschwindigkeitsstern haben Geschwindigkeiten von über 1000 km/s gehabt, was ein Drittel von 1% der Lichtgeschwindigkeit ist. Diese Geschwindigkeit ist schnell genug, um den Durchmesser des Sonnensystems in etwas mehr als 100 Tagen zu durchqueren. Unsere schnellsten tiefen Raumsonden dauern Jahrzehnte. Die Idee ist entmutigend. Das Reisen durch den Weltraum auf einem Planeten um einen Stern beseitigt viele der bekannten Gefahren der interstellaren Reise. Kosmische Strahlen, blaues Licht, Mikrometeoriten und tödliche Ionen würden durch eine planetare Schutzatmosphäre und einen magnetischen Schild gefiltert und annulliert werden. Die Menschen könnten normales tägliches Leben auf einem Planeten ausleben, ohne sich um die Freuden des Lebens auf einem engen, engen Raumschiff zu kümmern. Währenddessen würde der Stern von der Sonne in Teile der Galaxie unbekannt reisen. In vielerlei Hinsicht würde es viel praktischer erscheinen, als ein riesiges, komplexes interstellares Raumschiff auszusenden. Allerdings bringt eine detailliertere Analyse einige unvorhergesehene Probleme zum Licht. Erstens sind die nächstgelegenen Hypergeschwindigkeitsstars mehr als 50.000 Lichtjahre entfernt. Wir müssten uns zuerst dorthin bringen, um eine Fahrt zu machen, und wenn Sie die Technologie dazu hatten, könnten Sie auch das Universum auf eigene Faust erkunden. Zweitens sind Hypergeschwindigkeitsstars sehr selten, mit einem geschätzten Wert von nur 1000 oder so in der gesamten Milchstraße Galaxie. Selbst wenn es einen seltenen Hypergeschwindigkeitsstern gäbe, der in naher Zukunft eine Nähe zur Sonne machte, müssten wir immer noch ein Raumschiff starten, um es mit relativer Geschwindigkeit zu übereinstimmen, an dem Punkt man sich fragen könnte, warum wir diese Geschwindigkeit Darüber hinaus haben Hypergeschwindigkeitsstars möglicherweise nicht einmal ihre eigenen Planeten durch die Natur ihrer Existenz. Hypergeschwindigkeitsstars existieren nur aufgrund enger Begegnungen mit Schwarzen Löchern oder anderen dichten Objekten, was sie mit solch hohen Geschwindigkeiten anfangs entsandt hat. Es wäre unwahrscheinlich, dass die meisten Planetensysteme eine solche Begegnung ununterbrochen überleben würden. Selbst wenn Sie einen näheren, langsamen Stern verwenden wollten, um den Kosmos zu reisen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass 1/3 der 1% der Lichtgeschwindigkeit nicht sehr schnell auf einer kosmischen Skala ist. Shkadov Motoren (Stellar Motors) Wenn Ihr Ziel stattdessen die Verwendung Ihres Heimatsterns als Sternenschiff wäre, könnten Sie auf dem Weg zu einer viel schwierigeren, wenn auch etwas vielseitigeren Anwendung von Sternenantrieb sein. Im Jahr 1987 schlug der Physiker Leonid Shkadov vor, dass fortgeschrittene Zivilisationen in der Lage sein könnten, die Galaxie aus dem Komfort ihres Heimatsternsystems mit dem zu erkunden, was er als "Sternmotor" bezeichnete. Ein Shkadov-Motor besteht aus drei Komponenten: einem Stern, einem Dyson-Schwarm und einem massiven, statischen Reflektor. Der Dyson-Schwarm wird nur für die Energieerfassung verwendet, um die fortschreitende Zivilisation zu versorgen. Die wahre Magie geschieht zwischen dem Reflektor und dem Stern. Der Reflektor wird in einer Goldilocks-Distanz platziert, wo der äußere Strahlungsdruck vom Sonnenwind der inneren Schwerkraft der Heimatsternmasse gleich ist. Dies macht den Reflektor stationär in Bezug auf den Stern. Jedoch wird die Kraft, einen Bruchteil eines Sternenlichts in einer Richtung zu reflektieren, als der Stern in die entgegengesetzte Richtung spricht. Es ist nicht viel (im Verhältnis zur Mas Für einen sonnenähnlichen Stern mit der Hälfte seines Lichts, das rückwärts reflektiert wird, würde eine Beschleunigung von 6,4*10^-13 m/s2 auf das System auferlegt werden. Dies ist unglaublich langsam. Im Laufe einer Million Jahre würde ein solcher Motor nur etwa 0,03 Lichtjahre abdecken und eine Geschwindigkeitsänderung von etwa 20 m/s erreichen; nicht schneller als ein Auto auf einer Autobahn. Nach einer Milliarde Jahren könnte das System möglicherweise 20 km/s erreichen und Zehntausende von Lichtjahren von seiner ursprünglichen Umlaufbahn überqueren. Ein Beispiel, wo ein Shkadov-Motor praktischer sein könnte, ist bei der Erhaltung eines Spezies Heimatplaneten. Vielleicht weiß eine rasch fortschreitende Art, dass ihr Heimatstern innerhalb von ein paar hundert Millionen Jahren zu einem roten Riesen blasen wird, und möchte ihren Heimatplaneten um einen neuen Stern platzieren, um das Relikt ihrer Geschichte zu bewahren. Mithilfe eines Shkadov-Motors, der für eine Typ III Kardachev-Zivilisation leicht zu produzieren wäre, könnten diese Arten ihr Heimatsystem langsam zu einem anderen, jüngeren Stern führen. Einmal dort, konnten sie einige fantastische Umlaufdynamik verwenden, um ihren Planeten in einer sicheren Entfernung um den neuen Stern zu platzieren. Schlussfolgerung Die Verwendung von Sternen, um die Galaxie zu erkunden, ist langsam und langweilig. Sterne sind einfach zu massiv, um leicht für interstellare Reisen auf menschlichen Zeitskalen zu manipulieren. Sie erfordern die gleiche Fähigkeit, die wir hoffen zu gewinnen. Shkadov-Motoren können in der fernen Zukunft bestimmte spezifische Anwendungen haben, aber ab jetzt scheint unser Fortschritt nach außen und in den Kosmos durch unsere eigene Technologie begrenzt zu sein. Zwei von Dies mag entmutigend klingen, aber ich hoffe, dass die Menschheit eines Tages ihren Platz unter den Sternen finden wird. Die Natur hat einige strenge Grundregeln für uns festgelegt, die wir in Bezug auf Weltraumreisen befolgen können. Es ist unsere Pflicht als Spezies, diese Regeln so weit wie möglich zu bücken, um uns zu erlauben, das Universum zu entdecken, so dass wir mehr über unsere eigene Herkunft im Prozess lernen können. Zippen um den Kosmos in großen Sternenschiffen mit Warp-Antrieben kann sich als unmöglich erweisen, und Sternen steuern kann unpraktisch sein, aber diese Rückschläge können die menschliche Rasse nicht davon abhalten, das zu tun, was sie immer bestimmt war: den Weltraum zu erkunden.
