ublo
bogdan's (micro)blog

bogdan » nave intergalactice romulane

08:16 pm on Feb 8, 2013 | read the article | tags: nice2know

sunt unul dintre copiii care așteptau cu nerăbdare emisiunea de duminică după-amiază a lui mironov și episodul din star trek: the next generation care o încheia. o discuție recentă legată de viitorul omenirii și călătoriile intergalactice pe fondul cercetărilor mele pentru doctorat mi-a ridicat întrebarea: radiația hawking poate fi folosită pentru a călători către stele?

asemănător navelor imperiului romulan, o astfel de navă ar putea folosi energia unei singularități – sau mai uzual, al unei gauri neagre. hawking a demonstrat că aceste obiecte speciale nu sunt răul absolut din univers, ci mai degrabă obiecte exotice esențiale dezvoltării universului observabil.

în mod naiv, o gaură neagră este o stea cu o masă suficient de mare în așa fel încât viteza minimă cu care o săgeată poate fi trasă de un arcaș aflat pe suprafașa ei, în așa fel încât să înconjoare steaua, să fie viteza luminii ~ 3 x 10⁸ m/s. în acel moment, orice obiect ajunge la o distanță minimă de centrul stelei, numită rază schwarzchild, nu se va mai putea întoarce. în aceeași notă naivă, raționamentul lui hawking pentru radiașie este următorul: einstein și cei care l-au urmat au concluzionat că nu există vid absolut (nimic absolut), că în orice moment, de nicăieri, perechi particulă – anti-particulă se crează spontan și aproape imediat se anihilează reciproc. imaginându-și o astfel de pereche formându-se chiar la distanța schwarzchild, una dintre particule va fi mai aproape de centrul stelei – fiind absorbită imediat, în timp ce cealaltă, va fi mai departe și are șansa să scape. în acel moment, gaura neagră, deși aparent poate doar să absoarbă materie și energie, va emite radiație sub forma de particule elementare care și-au pierdut partenerul.

cum creez o astfel de gaură neagră? o primă abordare ar fi să găsim o stea suficient de masivă și să așteptăm să facă implozie. procesul este de departe greu de cotrolat și inaccesibil din cauza distanței. în schimb, einstein a venit cu celebra formulă E=mc² care spune că masa e echivalentă cu energia și este în același timp un mesaj excelent pentru tricouri. deci, în loc să găsim o stea, putem concentra suficient de multă energie într-un spațiu suficient de mic pentru a aprinde o astfel de gaură neagră. odată aprinsă, o astfel de gaură neagră poate fi întreținută pur și simplu prin hrănirea ei cu materie. și ca să vă dași seama despre ce tip de gaură neagră vorbim, ea are diametrul de aproximativ 1.8 x 10^-18 m, o masă de 606,000 tone (puțin mai ușoară decât oțelul și bronzul din casa poporului) și generează 160 x 10¹⁵ W (aproximativ consumul întregii planete pentru 3 ore, în fiecare secundă), suficient pentru a se auto-accelera la viteza 3 x 10⁷ m/s (10% din viteza luminii) în 20 de zile. chiar și cu o eficiență de conversie a radiașiei hawking în putere utilă de 10%, drumul până la cea mai apropiată stea ar deveni accesibil unui om (~46 de ani). timpul de viață al unei astfel de găuri negre ar fi însă relativ mic, de aproximativ 3.5 ani (din perspectiva astronauților – mulțumită teoriei relativității speciale), însă prin hrănirea constantă viața găurii negre poate fi prelungită la nesfârșit.

mai mult, o astfel de gaură neagră poate fi creată cu fizica și ingineria pe care le înțelegem în acest moment: 370Km² de panouri solare (cam cât bucureștiul și comunele din jurul lui) plasate pe o orbită circulară în jurul soarelui, la distanța de 1,000,000 km (cam de 40 de ori mai aproape decât mercur) poate aduna într-un an toată energia necesară alimentării unui laser special care poate comprima în spașiul infim (de 1,000 de ori mai mic decât diametrul unui singur electron) cantitatea de radiație necesară.

astfel, o navă intergalactică propulsată de o gaură neagră extrem de mică plasată în focarul unui reflector parabolic validează tehnologia romulană ca fiind singura metodă de propulsie posibilă în cadrul teoriilor fizice și limitelor inginerești prezente.

sursă foto: Merc-Raven @ DeviantArt
bibliografie: Are Black Hole Starships Possible; Crane, L.; Westmoreland, S. @ arxiv