Гало-двигатель: танец со смертью на краю вселенной

Для исследования галактики человечество сталкивается с фундаментальной проблемой - ограничением скорости. Несмотря на значительный прогресс в космических технологиях, даже самые быстрые космические аппараты движутся крайне медленно по галактическим меркам.

В конце 2023 года зонд NASA Parker Solar Probe установил рекорд скорости для рукотворных объектов, достигнув 635 266 километров в час. Это впечатляющее достижение, однако оно составляет лишь 0,059% от скорости света.

Для понимания масштаба проблемы рассмотрим гипотетическое путешествие к Проксиме Центавра - ближайшей к нам звезде, находящейся на расстоянии 4,2 световых года. Даже при рекордной скорости Parker Solar Probe такое путешествие заняло бы около 7700 лет.

Чтобы достичь высоких скоростей, NASA использует метод «гравитационного манёвра». Подлетая к крупным небесным телам, космические аппараты заимствуют их кинетическую энергию, увеличивая свою скорость. Этот метод успешно применялся в миссиях Voyager, Galileo и Cassini.

Однако есть и другие идеи для ускорения космических аппаратов. В 2019 году профессор астрономии Дэвид Киппинг предложил использовать чёрные дыры для разгона космических кораблей. Чёрные дыры обладают огромной гравитацией, что позволяет использовать их для гравитационных манёвров, но подлёт к ним крайне опасен.

Новая концепция, названная «Halo Drive», предлагает отправлять луч света вокруг быстро вращающихся чёрных дыр или пар чёрных дыр, чтобы использовать синий сдвиг частоты для ускорения космических аппаратов. Суть метода в том, что свет, пролетая мимо чёрной дыры, получает дополнительную энергию и возвращается к космическому аппарату, помогая ему ускоряться.

По расчетам Киппинга, используя «гало-двигатель», космический корабль может достичь скорости около 133% от скорости черной дыры. Масса корабля при этом не имеет большого значения, что теоретически позволяет ускорять до релятивистских скоростей даже объекты размером с Юпитер.

Межзвездная цивилизация могла бы использовать такой метод для путешествий между двойными системами черных дыр без затрат топлива, применяя их как для ускорения, так и для торможения.

Интересно, что использование «гало-двигателя» может оставлять след в виде ускоренного сближения черных дыр в двойных системах. Это явление могло бы стать техносигнатурой, указывающей на деятельность развитых цивилизаций.

Исследование опубликовано Британским межпланетным обществом и доступно на сервере arXiv.