1IXS Enterprise, long dlúith beartaithe le Harold G. White ó NASA Eagleworks (rindreáil le Mark Rademaker)

Politech

An bhfuil muid i ndáiríre ar tí tiomáint dlúth a bheith againn chun ár gcuid féin a ghlaoch?

Go paradóideach, táimid níos gaire agus níos faide ó súmáil isteach ar fud an réaltra ná mar a cheapfá…

Tá tiomántáin dlúith an oiread sin de cliché sci-fi agus a bhaineann le hailt eolaíochta móréilimh a thosaíonn trí chur in iúl cé chomh maith is atá tiomántáin dlúith cliché i sci-fi. Ach in ainneoin nach bhfeictear dóibh ach feistí plota bréag-eolaíoch nifty, b’fhéidir go bhfuil siad sochreidte ionadh, agus tá daoine ag NASA ag obair ar thaispeántóir macánta chun maitheasa den fhisic bhunúsach a úsáidfimid chun fréamhshamhla ar scála beag a dhearadh. Féach, tá sé in ord méide níos casta ná eolaíocht roicéad, mar sin glacfaidh sé tamall chun go dtarlóidh sé.

Go bunúsach, is é an rud a dhéanann tiomáint dlúith ná an fhabraic ama agus spáis timpeall ar réad a lúbadh, ansin an réimse sin a shleamhnú chun é a bhrú ar aghaidh chomh tapa, nó níos gasta ná luas an tsolais. I sci-fi, meastar go minic go mbogann an chruinne timpeall ort in ionad bogadh tríd na cruinne, ach níl sé sin ceart go leor. Tá tú ag cruthú do mboilgeog bheag shochorraithe féin laistigh den chruinne agus á úsáid chun borradh a thabhairt duit, cosúil le siúlbhealach aerfoirt a úsáid chun críochfort i bhfad i gcéin a bhaint amach seachas é a chrochadh le do chuid rudaí.

Fanfaidh an chruinne mar an gcéanna agus mar sin fanfaidh a dlíthe go léir. Agus taobh istigh de do mboilgeog atá ag gluaiseacht, tá an scéal mórán mar an gcéanna. Ach is féidir an mboilgeog féin, atá déanta as spás seachas ábhar, a bhogadh i dtreo ar bith gan teorainneacha a fhorchuirtear le mais táimhe. Chun an tsamhail chéanna a bhí agat roimhe seo a leathnú, dá rithfeá ar shiúlóid ghluaiste tar éis dóthain oiliúna a fháil, d’fhéadfá luasanna sár-daonna a bhaint amach, ach ní bheadh ​​do chosa ag bogadh níos gasta duit ná mar a cheadaíonn hailt agus matáin an duine. Tá tú díreach tar éis an talamh faoi do chosa a bhogadh chomh maith le borradh carnach a thabhairt duit gan aon cheann de theorainneacha an nádúir a bhriseadh.

D’fhéadfadh tiomántáin dlúith a bheith ina fíor-theicneolaíocht i saolré leanaí óga an lae inniu mar gheall ar an méid atá dearbhaithe againn faoinár n-eolas ar choibhneasacht ghinearálta agus speisialta, agus i bhfad níos mó cumhachta ríomhaireachta, táimid ag fáil spléachadh anois ar an gcaoi a bhféadfadh sé a bheith ionramhála. creatlach an-ama agus spáis. Ach sula gcuirfimid isteach ar na sonraí faoi sin, ba cheart dúinn labhairt ar dtús faoin bhfáth go mbeimis ag iarraidh tiomáint dlúith a thógáil, agus conas go díreach a d’fhéadfadh duine am agus spás a lúbadh chun go n-oibreodh sé.

Níl ort ach a chur, bíonn achair mhóra intinne i gceist leis an spás fiú má dhéanaimid iarracht é a thrasnú ag an luasteorainn chosmaí, is é sin luas an tsolais i bhfolús. Nó mar a mhúin Douglas Adams dúinn i dTreoir Hitchhiker ar an Réaltra…

Tá an spás mór. Tá sé an-mhór. Ní chreidfidh tú cé chomh mór agus chomh mór agus atá sé. Ciallaíonn mé, b’fhéidir go gceapfá go bhfuil sé i bhfad síos an bóthar go dtí an poitigéir, ach níl ansin ach peanuts chun spáis.

Thógfadh sé 1.3 soicind dul chun na Gealaí ar luas an tsolais. Thógfadh sé 4.3 bliana an réalta is gaire a bhaint amach, ag cur níos lú ná 100 réalta de na trilliúin ar thrilliúin sa chruinne inbhraite inrochtana i saolré an duine, fiú más féidir linn an luasteorainn chosmaí sin a bhualadh. Tá ghabháil theicniúil leis sin a bhaineann le díleathadh ama, ach é sin lasmuigh den scóip don phlé seo. Ar dtús ní mór dúinn aghaidh a thabhairt ar snag i bhfad níos tábhachtaí sna ríomhanna seo, an fhadhb le dul suas le luas an tsolais.

Cén fáth nach féidir linn taisteal níos gasta ná solas?

Tá baint ag an bhfadhb sin le mais inertial ó Chéad Dlí Newton. Cé go smaoinímid go comhuaineach ar mhais mar rud a mheá rud, is dhá choincheap an-difriúla iad mais agus meáchan. Is éard is meáchan ann tomhas ar an méid domhantarraingthe atá ag tarraingt réad síos i dtreo an choirp is mó i gcóras, arb é ár bplainéad inár gcás féin. Os a choinne sin, is í an mhais frithsheasmhacht réada ó bheith á bogadh nó á stopadh. Mar a deir an Chéad Dlí, fanfaidh comhlacht ar a suaimhneas mura ngníomhóidh fórsa seachtrach air. Is é an rud a choinnímid ar a suaimhneas an rud a thugaimid mais air, agus é a shárú is deacair taisteal spáis a dhéanamh.

Chun an mhais sin a shárú agus dul níos tapa, teastaíonn níos mó fuinnimh uait. Má tá tú ag tiomáint i gcarr nó ag eitilt in eitleán, méadaíonn do mhais táimhe trí incrimintí an-bheag. Ní dhéanfadh fiú an luasghéarú a theastaíonn uait fithis seasmhach a choinneáil timpeall an Domhain mórán difríochta. Ach de réir mar a thosaíonn tú ag druidim le luas coibhneasta, nó céatadán suntasach de luas an tsolais, tosaíonn do mhais táimhe ag fás go dtí go dtéann airíonna an spáis agus an ama le chéile chun níos mó maise a thabhairt duit in ionad treoluas.

Ó níos gasta a bhogann tú, is lú a shreabhann an t-am duit ó thaobh an bhreathnadóra, is lú is féidir leat a luathú mar gheall ag pointe éigin, a dúirt breathnadóir seachtrach go stopfadh an t-am sin duitse. Bheadh ​​sé dodhéanta dul níos gasta ná sin agus an t-am a fhorchur droim ar ais atá dodhéanta, ionas go gcríochnóidh an fuinneamh breise sin go léir áit ar bith, ag cur le do fhriotaíocht i gcoinne fórsaí seachtracha, ie do mhais. Is léiriú é seo ar a dtugtar fachtóir Lorenz, a bhí le simpliú againn anseo i ndáiríre ar mhaithe le gan a bheith ag clúdach cuid mhaith den choibhneasacht ghinearálta agus speisialta.

Agus é sin ar fad san áireamh, beidh cáithníní fo-adamhacha fiú luchtaithe ró-“throm” chun luas an tsolais a bhaint amach tar éis pointe áirithe, i bhfad níos lú spásárthaí, mar sin ní féidir mais ar bith a bheith ag na rudaí amháin atá in ann taisteal chomh tapa le solas. . Murar féidir linn na specs is lú agus is féidir a fháil de na rudaí a d’fhéadfaí a mheas mar ábhar ag gluaiseacht chomh tapa agus chomh héadrom, déan iarracht a shamhlú ach do spásárthach idir-réaltach a luathú chomh mór agus chomh trom le roinnt iompróirí aerárthaí agus leis na mílte duine ar bord chun treoluas na leictreoin saor in aisce a scaoiltear amach trí phoill dhubha agus supernovae a bheathú.

É sin ráite, smaoiníomar ar éagsúlacht bealaí sochreidte chun spásárthaí ollmhóra a chur ar siúl i ndáiríre, go gasta. D’fhéadfaimis pléascanna núicléacha beaga a úsáid chun ár spásárthaí a bhrú, seolta gréine a threisíonn léasair, agus tá smaointe ann fiú maidir le pléascanna frithmhéadair a úsáid chun na longa seo a chur chomh tapa le 50% de luas an tsolais nó 0.5c. Go teoiriciúil. Go praiticiúil, áfach, tagann gabháil theicniúil a chuireamar i leataobh agus tosaíonn sé ag déanamh súmáil timpeall an ghrianchórais, i bhfad níos lú ag taisteal chuig daoine eile, agus bíonn fadhbanna leis.

Deannach spáis, namhaid nádúrtha an spásárthaigh choibhneasta

Réaltnéal Helix, ceann de na réaltnéalta pláinéad is gaire don Domhan (NASA)

Tá an spás lán de cháithníní a fheicimid mar ghás agus deannach i gcnapanna móra go leor agus ag achair shuntasacha. Cé go bhfuil a ndlús íseal gan teorainn, tá neart den bhruscar cosmaí seo amuigh ansin. Ní hionann dul i ngleic leis ar na luasanna is féidir lenár gceird is gasta a bhaint amach anois. Ach d’fhéadfadh sé a bheith féinmharaithe iarracht a dhéanamh iad a bhaint amach ag 0.1c sa ghrianchóras, áit a bhfuil siad ag a mbuaic-dlús agus i gcás gach spásárthach a sheolfaimid ó áit ar bith níos gaire don Domhan ná mar a chaithfidh Iúpatar a thrasnú. Chuirfeadh longa coibhneasta níos mó nó níos lú faoi ghainmheach.

Smaoinigh ar siúl isteach i mosquito. Is dócha nach dtabharfá faoi deara é fiú. Ach dá rithfeá isteach sa mhoscito sin chomh gasta le spásárthach ag gluaiseacht i bhfithis na Cruinne, is dócha go dtitfeadh sé tríothu. Anois samhlaigh barreling trí shnámh díobh ag an treoluas céanna ar feadh níos mó ná cúpla nóiméad. Is é sin an rud is mó a bheidh ag do spásárthach coibhneasta, agus in ainneoin nach fadhb dhochoiscthe ag baint léi, teastaíonn malairtí a d’fhéadfadh cur leis i ndáiríre thar an gcian fhada.

D’fhéadfadh sciatha deannaigh an chuid is measa den bhuamáil a ionsú thar an turas, ach cuireann siad mais leis. D’fhéadfadh sciath leictreamaighnéadach aon rud a aischur ar an mbealach ach beidh níos mó táirgeachta fuinnimh ag teastáil uaidh agus mar sin breosla. Chuirfeadh an gá atá le sciatha nó athbhreoslú a mhalartú chun an sciath a choinneáil ag obair isteach ar raon éifeachtach agus ar phleanáil misean na ceirde, agus d’fhéadfadh go gciallódh sé ailtireachtaí iolracha an-difriúla do mhisin, ag casta na ngeilleagair scála agus an chaighdeánaithe is gá chun iad a chur i gcrích go héifeachtach má dhéanaimid ag iarraidh a lucht leanúna amach i ndáiríre tríd an réaltra lá amháin.

Cé go mb’fhéidir nach mór an méid é seo inár gcóras gréine agus tú ag taisteal chuig roinnt réaltaí comharsanacha, sa deireadh thiar beidh tú ag iarraidh tiomántáin dlúith a fháil duit féin más mian leat próifíl chaighdeánaithe misean. Smaoinigh ar rud éigin cosúil le ITS SpaceX ach ar scála fíor chosmaí. Déanta na fírinne, dá dtosódh taighde NASA ag iompar torthaí, bheadh ​​sé sábháilte a rá go mbeidh Musk agus Bezos san iomaíocht chun longa dlúith a chruthú agus ticéid a dhíol ar feadh saol eachtraíochta ag seoltóireacht tríd an réaltra i mboilgeog spáis ama.

Mar sin, cé chomh díreach agus a d’fhéadfaimis Newton a cheilt?

Fós de pholl péisteanna ó Interstellar Christopher Nolan (Warner Bros.)

Conas a dhéanfaidís é? Trí dhóthain fuinnimh timpeall na ceardaíochta a dhíriú ar an gcruth ceart, agus tá an cruth sin ríthábhachtach. An chéad togra riamh a mhíníonn cad a thógfadh sé chun mboilgeog dlúith a chruthú, chríochnaigh tiomáint Alcubierre - a ainmníodh i ndiaidh a chruthaitheora, an fisiceoir Meicsiceo Miguel Alcubierre - a éilíonn i bhfad níos mó ná fuinneamh gach rud atá ann sa chruinne chun cumhacht a dhéanamh. Ní amháin go raibh pléascthaí ollmhóra fuinnimh amach ag teastáil uaidh i ngach treo, b’éigean dó é féin a choinneáil ó thitim siar ar an spásárthach a ghineann í.

D'úsáid sracfhéachaint eile air ag na fisiceoirí Richard Obousy agus Gerald Cleaver an éifeacht Casimir, nó luaineachtaí chandamach i réimsí leictreamaighnéadacha, agus fuair siad amach go bhféadfaidís an fuinneamh diúltach a theastaigh ón tiomáint dlúith a theastaigh i bhfad níos éifeachtaí ná moladh Alcubierre. Dá bhrí sin, dar leo, bhí fuinneamh ag teastáil ó thiomáineann dlúith gach adamh a bhí mar Satarn do gach méadar ciúbach de thoirt do spásárthaí, rud a bhí i bhfad níos fearr ná fiúntas cumhachta cruinne a úsáid, ach nach raibh inoibrithe go leor freisin.

Faoi dheireadh, shocraigh fisiceoir darb ainm Harold White ag NASA roinnt turgnaimh ar scála beag a dhéanamh le léasair i dtimpeallachtaí rialaithe le feiceáil cad iad na cruthanna cobhsaí a d’fhéadfadh sé a chruthú agus é ag lúbadh ama agus spáis ar scála bhinse saotharlainne. A nochtadh? Dá ndéanfaí an cruth a bheith ina mboilgeog inathraithe agus fáinne fuinnimh á úsáid timpeall na ceardaíochta, d’fhéadfadh sé an riachtanas cumhachta a laghdú go dtí 67.8 exajoules amháin. Sin thart ar 69% de ghiniúint fuinnimh bliantúil Mheiriceá atá fós lánchumhachta, ach go daingean laistigh de réimse na sochreidteachta.

Ar an drochuair, tá ghabháil ann. Úsáideann tiomántán dlúith scála White toilleoir cruth fáinne a chruthaíonn réimse leictreamaighnéadach agus go teoiriciúil, a spreagann éifeacht Casimir suntasach go leor chun spás a lúbadh timpeall an toilleora seo. Is í an éifeacht seo is cúis leis an réimse a bhíonn ag idirghníomhú leis na cáithníní fíorúla, ar a dtugtar péirí cáithníní / frithcháithníní go spontáineach i gcomhdhéanamh bunúsach an spáis féin. Is cineál iontach é, cosúil le hábhar agus fuinneamh á tharraingt as rud ar bith, ach ní hé sin atá ag tarlú i ndáiríre.

Mar a d’fhéadfá a bheith buille faoi thuairim trí bheith i do chónaí i Cruinne nach mbíonn rudaí ag pléascadh go spontáineach le 100% go héifeachtúil i splanc shéidte de ghhathanna gáma, tá na héifeachtaí chandamach sin neamhbhríoch ar scála macra. Caithfidh siad a bheith ann toisc go ndéanann na héagobhsaíocht chandamach seo cothromaíocht lena chéile agus mar thoradh air sin níl aon ghnóthachan glan i bhfuinneamh ná i mais na cruinne. Ach amháin nuair a bhíonn poll dubh, nó réimse leictreamaighnéadach cumhachtach go leor, suaite dá saolré.

Is é an smaoineamh, trí réimse cumhachtach go leor a ghiniúint timpeall na ceirde, go gcruthódh na luaineachtaí chandamach seo cuas sa spás ina bhfuil an árthach sin agus a háititheoirí. Agus cruth na páirce á ionramháil trí ascalaithe na toilleoirí cruth fáinne a athrú, athraíonn tú cruth na cavity sin, agus é á bhogadh sa treo atá ag teastáil. Agus anseo luíonn an ghabháil. Go bunúsach tá na coincheapa a chuireann White, agus Obousy agus Cleaver i láthair, mar an gcéanna. Ní aontaíonn siad ach faoi neart na héifeachta, ach bíonn tionchar ag an easaontas seo ar roinnt fisice atá bunúsach go leor.

An trioblóid le dearadh tiomána dlúith White

Harold White ag ionramháil réimsí dlúith (NASA)

Is é atá á rá ag White ná go dtaispeánann an rig a chruthaigh sé chun an warping a fheiceáil le léasar an-bheacht go bhfuil an éifeacht i bhfad níos mó ná mar a cheaptar. Ach deir go leor eolaithe nach leor an fhaisnéis a d’eisigh sé dóibh chun a chuid turgnaimh a mhacasamhlú agus ardaíonn sé roinnt bratacha dearga faoi cé acu na léasair atá ina n-uirlisí cearta don phost. Mar a luadh cheana, ós rud é nach bhfuilimid ag maireachtáil i Cruinne ina dtarlaíonn pléascanna randamacha an t-am ar fad, ní mór go mbeadh teorainneacha measartha docht ag éifeacht Casimir.

Más féidir linn an méid fuinnimh a theastaíonn uainn a ísliú i ndáiríre le haghaidh taistil dlúith gar do 39 ordú méide, tá roinnt ceisteanna an-phráinneacha agus bunúsacha ann faoin bhfisic a chaithfear a ardú. Agus tú ag praiseach le cothromaíocht na gcáithníní fíorúla, tarlóidh roinnt rudaí an-aisteach ina mbeidh téarmaí coimhthíocha mar “paradacsa faisnéise” agus “monogamy of entanglement,” mar thoradh air sin foirm an-speisialta radaíochta a chruthaíonn an mboilgeog dlúith agus a théann i bhfeidhm ar a háitritheoirí, cosúil leis an méid a cheapaimid a chaithfidh tarlú timpeall léaslíne imeachta poll dubh.

B’fhéidir go mbeifear in ann leas a bhaint as na réimsí leictreamaighnéadacha a chruthaigh an mboilgeog chun lúb aiseolais a chruthú trínar féidir leis an long dlúith a cumhacht a thógáil agus í ag luasghéarú, ach ag pointe éigin, sháródh an radaíocht seo aon iarracht í a choinneáil agus a loscadh rud ar bith taobh istigh den mboilgeog dlúith. Mar sin, fiú amháin sa chás is fearr, is éard atá i gceist le tiomáint dlúith a úsáid gníomh cothromaíochta an-íogair d'fhuinneamh agus fórsaí ollmhóra nach bhfuil White tar éis dul i ngleic leo go fóill. Ach arís, coinnigh i gcuimhne nach bhfuil sé chomh fada sin go fóill.

Tá fisiceoirí oscailte chun teorainneacha éifeacht Casimir a thástáil, ach ní mór dóibh torthaí nithiúla a fhoilsiú in iris ardtionchair a ndéantar piarmheasúnú uirthi agus a atáirgeadh go neamhspleách. Lucky for White, más féidir leis torthaí den sórt sin a thaispeáint, bheadh ​​na príomhfhoilseacháin san iomaíocht don pháipéar agus bheadh ​​an iliomad foirne idirnáisiúnta sásta tosú ag macasamhlú a chuid turgnaimh. Tá sé ríméadach a chuid éileamh trom agus a prognóis bhearrtha a dhíbhe mar eolaíocht cultúir lasta a bhíonn ag iarraidh aird, ach ag smaoineamh ar impleachtaí a bhfuil sé ag iarraidh a dhéanamh, bheadh ​​sé ina neamhshuim dúinn féin gan fíorbhotún a thabhairt dó.

Ach fiú mura n-éiríonn leis, is é an beir leat beir leat go bhfuilimid ag tosú ag tuiscint i ndáiríre conas spás agus am a fhuinneamh chun fuinneamh a ghiniúint agus sa deireadh dul trasna na cruinne. I gceann fiche bliain chuaigh muid ó smaoineamh go mbeadh sé dodhéanta nó go n-éileodh sé na mílte bliain taighde réamhdhearadh a chur le chéile, chun an feiniméan is féidir linn a úsáid chun tiomáint dlúith a chumhachtú agus conas é a ghiniúint is fearr. Cé nach ráthaíonn sé seo ar chor ar bith go bhfaighfimid tiomáint dhlúth sa todhchaí intuartha, nó go mbeimid réadúil go hiomlán, ba cheart dúinn glacadh leis gur dul chun cinn spreagúil é seo.

Agus in am inar cosúil go dtarraingítear siar muid ar an iomarca príomhghnéithe, tá sé tábhachtach iarracht a dhéanamh stop a chur leis agus a chur in iúl go bhfuil an eolaíocht fós ag dul ar aghaidh agus ag saothrú smaointe troma, fiú iad siúd atá amuigh ansin mar dhuine macánta, macánta. chun maitheas tiomáint dlúith. Is grúpa airgtheach muidne, daoine, mar sin nuair a bhíonn rún daingean againn rud éigin a chur i gcrích, agus fiú nuair a theipeann orainn, foghlaimímid go leor chun go n-éireoidh linn sa todhchaí nó chun bealach nua a fháil chun an áit a theastaíonn uainn a fháil. Botún mór a bheadh ​​ann tiomántáin dlúith a chur as an áireamh díreach toisc go mbíonn roinnt fisice an-chasta i gceist leo.

Fan ar an eolas agus liostáil lenár seisiúin faisnéise laethúla trí leanúint linn ar Rantt

Lean muid ar Twitter: @RanttNews

Bí linn ar Facebook: / RanttNews

Scríobh linn: Bí Éisteacht