Невозможное невозможно:
в чём не права научная фантастика
Лонгрид
Фильмы про космос и продвинутые технологии порой поражают воображение. Громоздкие корабли, полёты в другие галактики, укрощение законов физики — всё это очень зрелищно. Но насколько реально воплотить в реальности показанные задумки? Рассказываем
о неточностях с точки зрения физики и техники в трёх научно-фантастических фильмах.
Звёздные войны
Спустя более 40 лет после премьеры первой части некоторые элементы кинофраншизы всё еще будоражат сознание. Например, знаменитая Звезда Смерти — боевая космическая станция, по размерам и форме схожая с Луной. Сконструировать в реальности такое супероружие, способное разрушать целые планеты, невозможно сразу по нескольким причинам.
Во-первых, огромные затраты на постройку. В 2009 году энтузиаст кропотливо подсчитал затраты на создание Звезды Смерти и пришел к невероятному значению в 15,6 септиллионов (это 10 в 24 степени) долларов и 94 цента, что
на тот момент превышало госдолг США в 1,4 триллиона раз! При этом на такие деньги удалось бы построить лишь оболочку: системы GPS и подогрева, турболазерные башни, помещения для экипажа и другое техническое обеспечение нужно оплачивать отдельно. Если включить минимальное оснащение космической станции, то сумма удвоится — до 31 септиллиона долларов, если не больше.

Во-вторых, сам процесс постройки предполагает большие издержки. В своей книге Blueprint for a Battlestar: Serious Scientific Explanations Behind Sci-Fi's Greatest Inventions Род Пайл оценил временные затраты на создание стали для корпуса Звезды Смерти в 830 000 лет. Научный писатель добавил, что сам запуск ракет для отправки всего металла и других строительных материалов в космос загрязнил бы атмосферу настолько, что тем, кто дожил бы до завершения работ, пришлось бы остаться жить на космической станции. Ведь Земля стала бы совершенно непригодна для жизни. Разумный шаг — построить на крупных астероидах вроде Цереры (его диаметр составляет почти 950 км) заводы по добыче полезных ископаемых и применять космическую 3D-печать, — такую технологию используют на МКС. Тогда потребовалось бы запускать гораздо меньше ракет с Земли, считает главный инженер Лаборатории реактивного движения NASA Брайан Мьюрхед. Но даже это требует высокоразвитой космической инфраструктуры, которой сейчас земляне похвастаться не могут.
Род Пайл оценил временные затраты на создание стали для корпуса Звезды Смерти в 830 000 лет
Много вопросов вызывает суперлазер, которым Звезда Смерти уничтожает планеты. Примеры некоторых мощнейших лазеров на Земле на 2023 год — китайский SULF мощностью 13 петаватт и американский «Зевс» мощностью
в 3 петаватт (3 квадриллиона ватт). Китай уже заявил о том, что планирует
в 2025 году запустить лазер SEL мощностью 100 петаватт. Даже если допустить, что Поднебесной удастся создать и запустить такой лазер, Звезде Смерти потребуется примерно в миллион миллиардов раз больше энергии, чтобы взорвать планету. И при этом выделилось бы столько тепла, что сама станция просто расплавилась. Наконец, сам механизм сведения нескольких лазеров
в одну точку, после чего они объединяются, усиливаются и уничтожают планету, невозможен с точки зрения законов физики. Как объясняет американский доцент кафедры химии Рейчел Беркс, в реальности лазерные лучи просто проходили бы мимо друг друга и продолжали двигаться в своём направлении.
Некоторые фанаты кинофраншизы настолько сильно грезили об огромной боевой космической станции, что даже создали петицию и собрали 25 тысяч подписей в 2012 году. Тем не менее, администрация Барака Обамы отказалась реализовывать задумку из-за дороговизны строительства (эксперты оценили затраты в 850 квадриллионов долларов), нежелания Белым домом уничтожать планеты, а также потому, что у постройки есть фундаментальный недостаток, которым может воспользоваться пилот одноместного космического корабля. Так что мечта некоторых землян о своей Звезде смерти, к сожалению,
не сбудется.
Интерстеллар
Режиссёр фильма Кристофер Нолан специально позвал на съемки космолога Кипа Торна из Калифорнийского технологического института в качестве консультанта. Торн следил, чтобы сюжет и демонстрируемые технологии были максимально приближены к реальной физике. Во многом фильм достиг успеха
в вопросах правдоподобности. К примеру, то, как астронавты стареют с гораздо меньшей скоростью, чем оставшиеся на Земле коллеги, согласуется с доказанным эффектом замедления времени — по мере приближения людей
к скорости света время течет медленнее. Об этом феномене заявлял Альберт Энштейн в рамках теории относительности, что было доказано экспериментальным путем на Земле и в космосе. Однако какие-то детали фильма вызывают сомнения, поскольку не имеют должного научного подкрепления. Вот несколько примеров.

Любопытная вещь, которая была продемонстрирована в кинокартине — червоточины, или кротовые норы, через которые можно быстро добраться из одной точки Вселенной к другой. Герои используют одну такую структуру вблизи Сатурна, чтобы отправиться в далёкую звездную галактику. По сюжету эту кротовую нору открыла некая развитая цивилизация, чтобы помочь землянам найти новый дом и тем самым спастись.

Что представляют из себя эти червоточины? Это своего рода туннели с двумя выходами в ткани пространства-времени. Их существование предположили ещё в 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен. Недавнее изучение модели «горла» червоточины, созданной физиками из Софийского университета в Болгарии, допустило, что люди могли уже найти кротовые норы. Учёные выяснили, что червоточины очень похожи на чёрные дыры, отчего их можно было спутать. Насколько это правдиво, пока сказать сложно: исследователям нужно время, чтобы найти ответ на этот вопрос.

Широко популярна, особенно в фильмах вроде «Интерстеллара», теория
о возможности использовать червоточины как метро для быстрого перемещения в пространстве. Но такая идея все еще классифицируется
как чудо научной фантастики. Об этом говорит сам Кип Торн:
«Существуют веские причины утверждать, что червоточины, по которым может путешествовать человек, невозможны с точки зрения физики»
Одна из таких причин кроется в поддержании кротовой норы открытой, ведь
для этого требуется нечто антигравитационное, вроде отрицательной энергии. Со слов Торна, такая энергия уже была создана в лаборатории с помощью квантовых эффектов. Она работает по следующему принципу: одна область пространства заимствует энергию из другой, в которой её изначально не было, создавая дефицит. Но для того, чтобы червоточина не закрывалась, требуется колоссальное количество отрицательной энергии.
Помимо некорректных интерпретаций физических явлений, вызывает сомнение и представленный в «Интерстелларе» космический корабль Endurance. С одной стороны, учёные согласны с его круглой вращающейся конструкцией. Это действительно позволило бы реальной модели подобного аппарата создать необходимую искусственную гравитацию, чтобы обеспечить астронавтам
на борту такое же гравитационное притяжение, какое они испытывали бы
на Земле. Но та легкость, с которой Endurance приземляется на чужие планеты
и взлетает с них, выглядит неправдоподобно. Со слов научного журналиста
и писателя Ли Биллингса, космический корабль просто не может создавать такую тягу, которая позволила бы ему вырваться из экстремального гравитационного колодца планеты Миллер, из-за которого люди на ней стареют на семь лет за час.
Марсианин
Фильм Ридли Скотта удачно вышел в тот же год, когда NASA нашло доказательства наличия жидкой воды на Марсе. Это запустило дискуссии
о том, возможна ли жизнь на Красной планете. В «Марсианине» зрителю демонстрируют немало реализуемых вещей вроде выращивания картошки
в марсианской почве, которая и вправду обладает необходимыми минеральными веществами. Правда поверхность планеты очень сухая,
и для выращивания культур потребовалось бы много воды. Однако ряд
вещей показан не совсем точно.

Шторм на Красной планете, в который попадают герои, слишком сильно преувеличен, это подтверждает даже писатель Энди Вейр, по роману которого снята кинокартина. На самом деле давление атмосферы Марса гораздо меньше, чем у Земли, из-за этого дующий на нём ветер со скоростью 161 км/ч будет давать такой же эффект, как 18 км/ч на Земле. По шкале Бофорта это слабый ветер, который заставляет листья колыхаться. Разумеется, что такие порывы
не то чтобы не оторвут вас от поверхности планеты — даже на походку особо
не повлияют, хотя в фильме показывают обратное. Любопытно, что специалисты NASA считают порывы ветра на Марсе достаточно сильными для того, чтобы использовать там ветряные турбины в качестве источника энергии.

Аналогичная ситуация с демонстрируемой гравитацией на Марсе. В фильме астронавт Марк Уотни ходит по поверхности Марса и внутри импровизированного убежища почти так же, как если бы он делал это на Земле. Но в реальности сила притяжения на Красной планете в два с половиной раза слабее, нежели на родной планете героев. Это значит, что человек весом 70 кг ощущал бы себя на все 26 — мечта любого худеющего! Вероятно, создатели кинокартины знали об этом, но не стали показывать реальность из-за технических сложностей.

Еще одна, пусть и достаточно реалистичная в теории, в отличие от практики, деталь — процесс приготовления воды на чужой планете. В «Марсианине» Марк Уотни извлекает воду из ракетного топлива. Он расщепляет горючее вещество на азот и водород, затем сжигает второй элемент вместе с кислородом из системы жизнеобеспечения базы, и тем самым получает воду.
Такая химическая реакция действительно возможна, но на деле человек, который застрял на Марсе и рискует остаться там навсегда, вряд ли бы применял такой сложный метод. Более реалистичная стратегия — постараться добыть воду из почвы. Тем более что она там действительно существует
в большом количестве около полярных регионов планеты в виде льда, это проверено космическими миссиями.

Научная фантастика — вещь крайне интересная. Она заставляет нас мечтать
во время наблюдения за звездным небом, строить гипотезы о жизни в далеких галактиках. Тем не менее, относиться к демонстрируемым чудесам стоит скептически — увы, режисёры могут укротить науку только в фильмах!
Список источников
  1. Ashish. Science Of The Martian: How Scientifically Accurate Is ‘The Martian’? ScienceABC [дата публикации: 09.7.2022] // URL: https://www.scienceabc.com/humans/movies/movie-science-how-scientifically-accurate-is-the-martian.html
  2. Conal Urquhart. White House Death Star petition is a no-go. The Guardian [дата публикации: 12.01.2013] // URL: https://www.theguardian.com/world/2013/jan/12/white-house-death-star-petition
  3. Elizabeth Howell. Could We Build a Real-Life Death Star? Space.com [дата публикации: 14.12.2016] // URL: https://www.space.com/35020-could-we-build-a-real-death-star.html
  4. Hartwick, V.L., Toon, O.B., Lundquist, J.K. et al. Assessment of wind energy resource potential for future human missions to Mars. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01851-4
  5. JONATHAN O'CALLAGHAN. Five things Interstellar got wrong...and the points it got right: Space experts reveal how scientifically accurate the film actually is, Daily Mail [дата публикации: 10.11.2014] // URL: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2828836/Five-things-Interstellar-got-wrong-points-got-right-Space-experts-reveal-scientifically-accurate-film-actually-is.html
  6. Jesus Diaz. Death Star Costs $15.6 Septillion, 1.4 Trillion Times the US Debt, Gizmodo [дата публикации: 4.02.2009] // URL: https://gizmodo.com/death-star-costs-15-6-septillion-1-4-trillion-times-t-5146010?/5146010/death-star-costs-156-septillion-14-trillion-times-the-us-debt
  7. Mike Wall. 'Interstellar' Science: Is Wormhole Travel Possible? Space.com [дата публикации: 24.11.2014] // URL: https://www.space.com/27845-interstellar-movie-wormhole-travel-feasibility.html
  8. NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars. Nasa.gov [дата публикации: 28.09.2015] // URL: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-confirms-evidence-that-liquid-water-flows-on-today-s-mars
  9. OPN Staff. The Laser at 60: Ruxin Li, Optica [дата публикации: 6.05.2020] // URL: https://www.optica-opn.org/home/newsroom/2020/may/the_laser_at_60_ruxin_li/
  10. PATRICK PHILLIPS. Times Interstellar Got Science All Wrong, Looper [дата публикации: 15.05.2020] // URL: https://www.looper.com/210013/times-interstellar-got-science-all-wrong/
  11. Pyle, R. (2016). Blueprint for a Battlestar: Scientific explanations for sci-fi's greatest inventions. Aurum Press.
  12. Valentin Deliyski, Galin Gyulchev, Petya Nedkova, Stoytcho Yazadjiev (2022) Polarized image of equatorial emission in horizonless spacetimes: Traversable wormholes, Physical Review D, Vol.: 106, 104024 DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.106.104024
  13. X. Liang, Y. Leng, R. Li, and Z. Xu, "Recent Progress on the Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF) at SIOM," in OSA High-brightness Sources and Light-driven Interactions Congress 2020 (EUVXRAY, HILAS, MICS), L. Assoufid, P. Naulleau, M. Couprie, T. Ishikawa, J. Rocca, C. Haefner, G. Sansone, T. Metzger, F. Quéré, M. Ebrahim-Zadeh, A. Helmy, F. Laurell, and G. Leo, eds., OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2020), paper HTh2B.2.https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=HILAS-2020-HTh2B.2
  14. Анатолий Глянцев. Громовержец Зевс: зачем США один из самых мощных в мире лазеров, Forbes [дата публикации: 18.09.2022] // URL: https://www.forbes.ru/mneniya/477367-gromoverzec-zevs-zacem-ssa-odin-iz-samyh-mosnyh-v-mire-lazerov
  15. Под поверхностью Марса обнаружены значительные объемы льда, BBC News Русская служба [дата публикации: 15.12.2021] // URL: https://www.bbc.com/russian/news-59671139
Автор текста: Надежда Пахомова
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website