Межзвёздный полёт — это гипотетические путешествия между звёздами космических пилотируемых кораблей или автоматических станций между звёздными системами, которые, таким образом, могут именоваться звездолётами. Часто рассматривается в качестве гипотетического сценария, например, в литературе или кинематографе (если речь идёт о межзвёздных полётах людей). Из-за огромных расстояний между Солнечной системой и ближайшими звёздами межзвёздные путешествия невозможны при использовании современных двигательных технологий.
Пять автоматических межпланетных станций — Пионер-10, Пионер-11, Вояджер-1, Вояджер-2 и Новые горизонты — в разное время достигли третьей космической скорости и покинули Солнечную систему; теперь с их помощью изучают межзвёздное пространство.
Несмотря на то, что к 2026 году известно о , покинувших Солнечную систему, их нельзя отнести к «межзвёздным кораблям», поскольку они не были предназначены для исследования других звёздных систем. Таким образом, в 2020-х годах межзвёздные полёты остаются популярной темой для и сюжетом для научной фантастики. Цивилизация, освоившая межзвёздные путешествия, называется межзвёздным видом.
Задачи Преимуществами межзвёздных путешествий могут стать детальное изучение пригодных для жизни экзопланет и далёких звёзд, а также всесторонний поиск внеземного разума и колонизация космоса.
Физик-теоретик Фримен Дайсон считает главной целью освоения далёкого космоса возрождение независимых маленьких групп людей, которые считаются им «двигателями прогресса»Фримен Дайсон. Назад… в космос!. Однако, по мнению его оппонентов (Ари Штернфельд и другие), все научные открытия совершались в крупных странахА. Штернфельд, Ю. Тюрин, О. Андреев. «В космос — ради будущего»].
Физик Джерард О’Нил полагает, что у человечества есть три пути развития: самоуничтожение, стагнация или космическая экспансия.
Исследовательские высокоскоростные миссии к Альфе Центавра, запланированные в рамках проекта Breakthrough Starshot, по прогнозам, будут реализованы в XXI веке. В качестве альтернативы можно запланировать беспилотные медленные миссии, на которые уйдут тысячелетия. Эти зонды не принесут пользы человечеству в том смысле, что невозможно предсказать, будет ли кто-то на Земле через столько лет заинтересован в полученных научных данных. Примером может служить миссия Genesis, цель которой — привнести одноклеточную жизнь в духе на пригодные для жизни, но бесплодные планеты. Сравнительно медленно курсирующие зонды Genesis с типичной скоростью в ¹⁄₃₀₀ скорости света, соответствующей примерно , могут быть замедлены с помощью . Следовательно, беспилотные полеты, не предназначенные для блага человека, могут быть осуществимы.
Цели 24 августа 2016 года было объявлено об открытии экзопланеты размером с Землю Проксима Центавра b, вращающейся в обитаемой зоне Проксима Центавра на расстоянии 4,2 световых года. Это ближайшая известная потенциально обитаемая экзопланета за пределами Солнечной системы.
В феврале 2017 года НАСА объявило, что его космический телескоп «Спитцер» обнаружил семь планет размером с Землю в системе TRAPPIST-1, вращающихся вокруг сверххолодной карликовой звезды в 40 световых годах от Солнечной системы. Трое из этих планет находятся в обитаемой зоне — области вокруг родительской звезды, где на каменистой планете с наибольшей вероятностью может быть жидкая вода. Это открытие стало новым рекордом по количеству планет в обитаемой зоне, обнаруженных вокруг одной звезды за пределами Солнечной системы. На всех этих семи планетах при подходящих атмосферных условиях может быть жидкая вода (основа жизни, какой мы её знаем) но наибольшие шансы есть у трёх планет в обитаемой зоне.
В пределах 40 световых лет от Солнца находится 59 известных звёздных систем, содержащих 81 видимую звезду. Следующие объекты можно считать основными целями для межзвёздных миссий.
Система Расстояние(св. лет) Примечания Альфа Центавра 4,3 Ближайшая система. Три звезды (G2, K1, M5). Компонент A похож на Солнце (звезда типа G2). 24 августа 2016 года было объявлено об открытии экзопланеты размером с Землю (Проксима Центавра b), вращающейся в зоне обитаемости Проксимы Центавра. Звезда Барнарда 6 Маленький красный карлик M5 с низкой светимостью. Вторая по близости к Солнечной системе звезда. Сириус 8,6 Крупная, очень яркая звезда класса A1 с белым карликом-компаньоном. Эпсилон Эридана 10,5 Одиночная звезда K2 немного меньше и холоднее Солнца. У неё есть два пояса астероидов. Также считается, что вокруг неё вращается газовый гигант (Эпсилон Эридана b), возможно, ещё одна планета меньшего размера и возможно существование планетной системы, подобной Солнечной. Тау Кита 11,8 Одиночная звезда класса G8, похожая на Солнце. Высокая вероятность наличия планетной системы, подобной Солнечной: имеющиеся данные свидетельствуют о наличии четырёх планет, две из которых потенциально находятся в обитаемой зоне. Звезда Лейтена 12,36 Красный карлик M3 с суперземлёй Лейтен b, вращающейся вокруг него в обитаемой зоне Вольф 1061 14,1 Wolf 1061 c в 1,6 раза больше Земли; на нём может быть каменистая поверхность. Он также находится в зоне обитаемости, где может существовать жидкая вода. Глизе 667 23,7 Система, состоящая как минимум из двух планет, с суперземлёй, находящейся в зоне вокруг звезды, где может существовать жидкая вода, что делает её возможным кандидатом на наличие жизни. Вега 25 Очень молодая система, возможно находящаяся в процессе формирования планет. TRAPPIST-1 40,7 Система, в которой есть семь планет, похожих на Землю, на некоторых из них может быть жидкая вода. Это открытие — большой шаг вперёд в поиске пригодных для жизни планет.
Существующие астрономические технологии позволяют находить планетные системы вокруг этих объектов, что расширяет возможности их исследования.
Стратегия Писатель-фантаст в жанре научной фантастики и физик Роберт Л. Форвард утверждал, что межзвёздную миссию, которую невозможно завершить в течение 50 лет, вообще не следует начинать. Вместо этого, если предположить, что цивилизация всё ещё находится на кривой роста скорости двигательной системы и ещё не достигла предела, ресурсы следует направить на разработку более совершенной двигательной системы. Это связано с тем, что медленный космический корабль, скорее всего, будет обогнан другой миссией, отправленной позже, с более совершенной двигательной системой (постулат о постоянном устаревании). В 2006 году Эндрю Кеннеди рассчитал идеальные даты отправления для полета к Звезде Барнарда, используя более точную концепцию расчёта ожидания, когда для данного пункта назначения и темпов роста двигательной мощности существует точка отправления, которая опережает предыдущие запуски и не будет опережена более поздними, и пришёл к выводу, что «межзвездное путешествие длиной в 6 световых лет лучше всего совершить примерно через 635 лет, если рост продолжится примерно на 1,4 % в год», или приблизительно в 2641 году нашей эры. Возможно, это самый важный расчёт для конкурирующих культур, населяющих галактикуKennedy, A., «The Wait Calculation: The Broader Consequences of the minimum time from now to interstellar destinations and its significance to the space economy». JBIS, 66:96-109, 2013.
Выделяют два определения межзвёздных полётов: Медленные путешествия в десятки тысяч лет без специальных двигателей. Например, автоматические станции «Пионер 10», «Пионер 11» и два «Вояджера» или предложенные некоторыми учёными проекты человеческих поселений на межзвёздных кометах. Быстрые путешествия со специальными двигателями или движителями (космические парусники, термоядерные двигатели и пр.). Например, полёт к ближайшим звёздам за срок, не превышающий срок человеческой жизни.
Джерард О’Нил, помимо освоения человеком пригодных для колонизации землеподобных планет, предложил для изучения межзвёздного пространства использовать систему зондов-репликаторов Один зонд достигает чужой планетной системы, собирает из местных материалов другой зонд, который отправляется в полёт к следующей звезде. При этом первый зонд остаётся на месте для поддержания связи и изучения звёздной системы.
Медленные зонды без экипажа
«Медленные» межзвёздные миссии (по другим меркам всё равно быстрые) с использованием существующих и перспективных двигательных технологий предполагают время в пути от нескольких десятилетий до тысяч лет. Такие миссии предполагают отправку роботизированного зонда к ближайшей звезде для исследования, подобно межпланетным зондам, таким как «Вояджер». Если не брать с собой экипаж, стоимость и сложность миссии значительно снижаются, как и масса, которую необходимо разогнать, хотя срок службы оборудования по-прежнему остаётся серьёзной проблемой наряду с достижением разумной скорости полёта. Среди предложенных концепций — проект «Дедал», проект «Икар», , проект «Longshot» и совсем недавний проект «Breakthrough Starshot».
Быстрые зонды без экипажа
Нанозонды
В ближайшем будущем могут появиться нанокосмические аппараты, способные развивать скорость, близкую к скорости света, на основе существующей технологии микрочипов и недавно разработанного наноразмерного двигателя. Исследователи из Мичиганского университета разрабатывают двигатели, использующие наночастицы в качестве топлива. Их технология называется «двигатель на основе извлечения наночастиц из поля» или . Эти устройства работают как небольшие ускорители частиц, выбрасывающие проводящие наночастицы в космос.
Митио Каку, физик-теоретик, предложил отправлять к звёздам облака «умной пыли», что может стать возможным благодаря достижениям в области нанотехнологий. Каку также отмечает, что из-за уязвимости очень маленьких зондов, которые могут быть легко повреждены магнитными полями, микрометеоритами и другими опасностями, необходимо отправлять большое количество нанозондов, чтобы повысить вероятность того, что хотя бы один из них переживёт путешествие и достигнет цели.
В качестве краткосрочного решения в рамках были предложены небольшие межзвёздные зонды с лазерным двигателем, созданные на основе современной технологии CubeSat.
Starseed — это аналогичный предложенный метод запуска межзвёздных нанозондов со скоростью, составляющей одну треть скорости света. В предложенной пусковой установке используется полый провод малого диаметра длиной 1 000 км с электродами, расположенными внутри — электростатическая ускорительная труба, похожая на идеи К. Эрика Дрекслера.
Медленные полеты с экипажем В пилотируемых миссиях продолжительность медленного межзвёздного путешествия является серьёзным препятствием и существующие концепции решают эту проблему по-разному. Их можно разделить по «состоянию», в котором люди находятся на борту космического корабля.
Корабли поколений
Считается, что межзвёздные путешествия с экипажем можно было бы осуществлять медленнее (но всё ещё намного дольше длительности человеческой жизни), создав корабль поколений.
Поэтому возможны межзвёздные путешествия с использованием звездолётов, реализующих концепцию «кораблей поколений» (например, по типу колоний О’Нила). В таких звездолётах создаётся замкнутая биосфера, способная поддерживать и воспроизводить себя в течение нескольких тысяч лет. Полёт происходит с небольшой скоростью и занимает долгое время, на протяжении которого успевают смениться несколько поколений космонавтов.
Корабль поколений (или корабль-мир) — это тип межзвёздного ковчега, в котором экипаж, прибывающий в пункт назначения, является потомком тех, кто отправился в путешествие. Корабли поколений в настоящее время неосуществимы из-за сложности строительства корабля таких огромных размеров, а также из-за серьёзных биологических и социологических проблем, связанных с жизнью на борту такого корабля.
Спящий космический корабль Учёные и писатели выдвигали различные гипотезы о возможности анабиоза. К ним относятся спячка и криоконсервация человека. Хотя ни один из этих методов в настоящее время не является практичным, они позволяют создать спящий корабль, на которых пассажиры будут находиться в состоянии анабиоза в течение всего путешествия.