Релятивистский звездолёт

«	Над землёю алеет закат, и разлука всё ближе и ближе; Только разум не может принять, что тебя я в последний раз вижу. Атмосферную толщу проткнув, засверкает на солнце лучистом И исчезнет, во тьме потонув, корабля фюзеляж серебристый. Ты вернёшься ещё молодым в свете ярких лучей на рассвете, Только мир этот будет другим: сотни лет пронесутся на свете. И земля цвести там будет под январским небом чистым, И июльской тёплой ночью белый снег в траве, И на нити световодов иней ляжет серебристый, Лишь тебя не возвратит мне сила разума людей...	»
— Виктор Аргонов, «Над землёю алеет закат»

Релятивистский звездолёт — третий способ достичь звёзд без гипердрайва. Первые два — Корабль поколений и Спящий корабль.

Релятивистский звездолёт полагается на эффект теории относительности, именуемый «парадоксом близнецов». При достаточном приближении к световому барьеру перелёт продлится значительно меньше времени для космонавта, чем для оставшихся на Земле людей. При релятивистском факторе (он же фактор Лоренца, лоренц-фактор и гамма-фактор) равном 20, например, космонавты могут постареть всего на 10 лет за время рейса к звезде, расположенной в сотне световых лет (пять бортовых лет полёта туда и пять обратно).

Метод был весьма популярен в фантастике XX в., когда фантасты уже слышали краем уха про теорию относительности, но ещё не умели вычислять релятивистский фактор. Достаточно было самого факта: время на борту корабля можно замедлить относительно планеты — вот и отличненько, значит у нас всё научно. Во сколько раз и во что это обойдётся — это пусть яйцеголовые считают, для художественной литературы оно не важно.

На практике же вряд ли кто-то когда-то будет летать с релятивистским фактором выше двух. Даже для его достижения (а это примерно 0,87 скорости света) необходимо сжечь (аннигилировать, превратить в излучение) массу, равную собственной массе корабля, и это при идеальном КПД вашего фотонного движка — на практике он, скорее всего, будет далёк от идеала. Хотите получить релятивистский фактор три? Будьте добры запасти фотонного топлива (смеси вещества и антивещества в пропорции один к одному) вдвое больше по массе, чем ваш собственный корабль. Ну или найти способ аннигилировать обычное вещество. Фактор четыре? Топлива втрое больше. И так далее. И это мы ещё милосердно молчим о проблемах с межзвёздным веществом и микрометеоритами.

Солнечный парус — гибрид спящего корабля и релятивистского: может достигать впечатляющих скоростей без использования топлива, но при ничтожном ускорении (то есть очень долго). Впрочем, «впечатляющие» скорости опять же вряд ли превысят лоренц-фактор два. Хотя вопрос с запасами рабочего тела этот подход и вправду решает.

Примеры

• А. Н. Толстой, «Аэлита» — педаль в пол, потому что здесь инженер Лось умудряется выжать релятивистский фактор 24 на планетолёте!
• Братья Стругацкие, рассказ «Частные предположения». Как бы не кодификатор в русскоязычной фантастике. «Собственно, мы рассчитываем вернуться через двести лет. Или двести пятьдесят. Ваших, земных, конечно. Очень большие скорости. Почти круглое „це“ … Ведь для нас это пустяки. Десять лет рейса, от силы пятнадцать». Герои, правда, нашли способ вывернуть наизнанку теорию относительности, так что «Десятки лет пройдут на корабле, и только месяцы на Земле».
• Иван Ефремов, «Туманность Андромеды». Нет, с сюжетообразующими звездолётами («Тантрой», «Парусом» и остальными) всё вполне нормально. Они стабильно ходят на пяти шестых скорости света, и Иван Антонович правильно вычислил релятивистский фактор для этой скорости — 1,8. Но одна из бесед между персонажами (мимолётная и не имеющая никакого сюжетного значения) выводит нас на троп Не в ладах с физикой. — Вряд ли… Разве в том случае, если превысил нормальную скорость и шел близко к квантовому пределу. Но это очень опасно! (Авторское примечание: Квантовый предел — предел скорости, близкой к скорости света, при котором не может существовать никакое объёмное тело, так как масса становится равной бесконечности, а время — нулю.) Во-первых, этот «предел» достигается при скорости, строго равной световой, что строго говоря, невозможно — можно лишь неограниченно приближаться к ней. Во-вторых, до его достижения, как близко к скорости света ни приближайся, никаких особенных эффектов не наблюдается. В-третьих, где бы «Парус» взял СТОЛЬКО анамезона, чтобы достичь хотя бы тройки релятивистского фактора?
  • Автор данной правки понимает этот момент так, что речь шла скорее о неком пределе скорости, после которого масса живых организмов становится столь большой, что даже при умеренном ускорении и без опасных перегрузок, от собственного веса они получают травмы и погибают, как большие морские животные на берегу. Но если и так — это тоже не в ладах с физикой, только по другой причине. Масса тел на звездолёте растёт только для внешнего наблюдателя, относительно которого они и движутся с околосветовой скоростью. Друг для друга они почти неподвижны, а потому в собственной системе отсчёта звездолёта это возрастание масс обнаружить никакими чувствительными приборами невозможно.
    • Масса не зависит от системы отсчета, она релятивистский инвариант. Преобразований Лоренца для массы не существует, они применяются для импульса и энергии. Точно так же как в классической формуле E=0,5mV² множитель 0,5 относится к энергии, а не массе и никто не заявляет, что масса движущегося объекта уменьшается в 2 раза.
• Станислав Лем, «Возвращение со звёзд».
• Александр Колпаков, «Гриада». Педаль в пол — полёт не к какой-нибудь там соседней звезде, а к центру Галактики, с релятивистским фактором около тридцати тысяч (миллион лет полёта по времени внешнего мира, тридцать на борту). Развить такую скорость корабль способен за счёт фантастического топлива со сверхсветовой скоростью истечения.
• Пол Андерсон, «Тау Ноль» — педаль в асфальт. Экипаж «Леоноры Кристины» смотрит на героев «Гриады», как на школоту — тут уже речь идёт о полёте дальностью в десятки миллиардов лет времени и соответственно в десятки миллиардов светолет расстояния. Собственно, та самая «Тау», о которой идёт речь в заголовке — это величина, обратная релятивистскому фактору («Гамме»). При Тау, стремящемся к нулю, Гамма стремится к бесконечности. Проблема с запасами топлива решается тем, что «Леонора Кристина» — баззардовский звездолёт, иначе говоря, прямоточник, использующий в качестве топлива межзвёздный водород.
• Сергей Лукьяненко, «Линия грёз» и «Тени снов» — случайный выход корабля из сверхсвета на релятивистские скорости приводит к тому, что к пункту назначения корабль прилетит спустя многие сотни-тысячи лет по меркам прочей Галактики.
  • Становится совершенно понятно, как люди выиграли Смутную Войну — при таких-то двигателях. Гамма 876 000 минимум (сто лет поделенных на один час бортового времени), и практически на халяву (берём любое корыто с гипердвижком, отключаем гиперполе, не снижая скорости). Привет, Экстерминатус — стотонный грузовик, врезавшись в планету, бабахнет как астероид из антивещества весом 87,6 миллионов тонн. До планетоубийцы немного не дотянет — но тотальное уничтожение всего на поверхности (и самой поверхности планеты, как физического объекта) гарантировано.
  • Сарказм сарказмом, но мимо. В «Тенях…» из сверхсвета вышел псилонский крейсер, а не человеческий. Технологии у всех плюс-минус равные.
  • Нет, крейсер ушёл из боя ещё в Смутной войне на релятиве из-за повреждённого гипердрайва.
  • Ок, «плюс-минус равные» опустим. Но это как-то влияет на ложность предположения «у людей было супероружие — релятивистские корабли, которыми можно зашвырять планеты, а у других такого супероружия не было»?
• Ханну Райаниеми, «Квантовый вор» — там все корабли такие, однако на замедлении времени акцента нет от слова совсем.
  • Возможно, потому, что летают исключительно в пределах Солнечной системы.
• Тёртлдав, цикл «Флот вторжения» — в финальной части, земляне изобретают сверхсвет и прибывают на орбиту Дома (родной планеты Расы) всего за 5 недель, тогда как предыдущему звездолёту США на это понадобилось 30 лет. Осознав, что у землян теперь огромное преимущество в скорости, представители Расы придумывают вариант ответного удара на случай попытки уничтожить Дом. Они могут запустить свои звездолёты и попросту не тормозить (или даже продолжать ускоряться). Тогда менее, чем через 20 лет, врагам будет обеспечен апокалипсис.
  • А что мешает те звездолёты расписать под гжель и хохлому за эти 20 лет, при таком преимуществе в скорости? Или просто подвинуть цель в сторону дальше, чем у них хватит дельта-вэ для изменения траектории. Это не «вариант ответного удара», это гарантия того, что Дом будет уничтожен с особой тщательностью за попытку их запустить.
• Георгий Гуревич, «Функция Шорина» — релятивистские корабли опасны: там масса растёт! троллфейс.жпг

«	Химик Вагранян был лучшим гимнастом в экипаже. Солнце он крутил на турнике так, что с ним на Земле сравнялись бы немногие. Но тут он обжёг руку, две недели не подходил к снарядам. Наконец выздоровел, прибежал в спортивный зал, прыгнул с разбега на турник… и сорвался с криком. У него порвались на руках мускулы, не выдержали тяжести тела.	»

• Павел Вежинов, «Гибель „Аякса“» — звездолёт отправляется к Сигме Кассиопеи в 27 световых годах от Земли. Туда-назад планирует смотаться за не более 60 бортовых и 600 земных лет (сущие копейки при средней продолжительности жизни 350 лет). Судя по всему, цивилизация владеет искусственной гравитацией, так что вопросы ускорений, необходимых для выхода на релятивистский фактор 10, не стоят.
• Любен Дилов, «Звёздные приключения Нуми и Ники» — то, что их живой «корабль», малогалоталотим, оказался именно сабжем — стало неслабым и крайне неприятным сюрпризом для главных героев. Ну не учат в восьмом классе теорию относительности!
• Виталий Мелентьев, «Голубые люди розовой земли» — у земного школьника, попавшего на корабль инопланетных космоисследователей, та же самая проблема, что и у Нуми с Ники. Не догадывался, что вернётся через несколько десятилетий, если не веков.
• Аластер Рейнольдс, Relevation Space — космопанк с релятивистскими звездолётами от астрофизика с учёной степенью. Позже появляется один экспериментальный сверхсветовой звездолёт и он постоянно приводит к парадоксам, порой с неприятными последствиями, вроде того что исчез человек, которого помнят лишь несколько человек, а все остальные абсолютно твёрдо уверены, что его никогда на свете не было.
• Олесь Бердник, «Шляхи Титанiв» — экипаж отправляется исследовать другую галактику на релятивистском звездолёте, работающим на антивеществе. За время путешествия, постоянно гибнут члены команды, пока не остаётся один, который возвращается на Землю спустя долгие тысячелетия. А земляне к тому времени уже изобрели сверхсвет, так что второе путешествие в ту другую галактику занимает недолгое время. А подруга этого персонажа, оставшаяся на Земле, тоже всё ещё жива благодаря анабиозу и искусственной коме (и случайному обнаружению её капсулы как раз, когда возвращается её парень).
• Михаил Ахманов, «Капитан Френч, или Поиски рая» — с прикрученным фитильком. Двигатель Ремсдена использует FTL, однако сверхсветовым не является. Корабль (без разгона и торможения) движется на волосок от скорости света, так что для экипажа проходят секунды, а для всех остальных — десятилетия или даже столетия, в зависимости от расстояния. При этом корабль и его содержимое существуют скорее в виде энергии, то есть эффект напоминает телепортацию. Отчасти благодаря этому (а также КР-процедуре), одноимённый персонаж всё ещё жив после 20 000 лет скитаний по Галактике (хотя для него прошло «всего» 2000 лет из-за сабжа). Также из-за сабжа в Галактике нет никаких звёздных империй или федераций. Даже торговля осуществляется только благодаря спейстрейдерам, которых всего пару сотен на тысячи обитаемых миров. Прибытие спейстрейдера — великое событие, и им устраивают ВИП-приём.
• Заря — Звездолет Анигиляционнный Релятивистский Ядерный. Судя по названию, под троп попадает однозначно, хотя даже сам экипаж не знает, каким образом они преодолели сорок световых лет менее чем за три дня субъективного времени. То ли мощность двигателей оказалась намного выше запроектированной, то ли всё-таки попали в червоточину (на Земле такая возможность теоретически обсуждалась).
• «Андромеда» — Дилан раз встречает древний земной звездолёт «Беллерофонт», запущенный исследовать дальний космос в 2127 г., за 8 лет до контакта Земли с Содружеством и получением людьми гипердвигателей. Благодаря релятиву его экипаж всё ещё жив после полуторатысячелетнего скитания. Корабль не вооружён, однако его огромный термоядерный двигатель может быть использовать в качестве исполинского огнемёта; правда на это уходит уйма рабочего вещества, которое необходимо пополнять у газовых гигантов. Капитану Федману Метису известно о существовании гиперпространственных двигателей, однако он намерен продолжать своё задание во что бы то ни стало.
• «Бесконечная война» Джо Холдемана. Космофлот может моментально прыгать от коллапсара до коллапсара моментально, а вот добиратся до целевой планеты приходится на своих двиглах. В итоге единственная военная кампания растягивается на тысячелетия.
• Роберт Шекли «Проблема туземцев» — корабль хатеритов «Народ Хатера» предположительно является таковым. Шекли не указывает, чем вообще являются «двигатели Миккельсена», досветовыми или сверхсветовыми, но судя по контексту, с тех пор, как хатериты покинули Землю, прошли как минимум десятилетия, если не века.
• Внезапно — Хайнский цикл у Ле Гуин — прямо сказано что СКОКС-двигатель разгоняет корабль до околосветовой скорости и перелет занимает несколько часов бортового времени (даже если на 400 световых лет летим). При этом по системе на СКОКСе летать не стоит (на это термоядерные двигатели есть). Правда есть свои сложности — во время перелета экипаж в неадеквате, после торможения (если полет был на большую дистанцию и про этот эффект не знали) — тоже (на чем и подловили экипаж корабля с Вереля в Городе Иллюзий). Сверхсветовые корабли на определенном этапе появляются — но это беспилотные бомбардировщики (а если есть пилот — это смертник). Позднее еще появляется чартен-привод, который решает проблему.
  • Ну, как «решает». Это что-то типа «невероятностного привода» у Адамса, работает на духовных силах экипажа и, как и сверхсветовой двигатель у Рейнольдса, регулярно приводит к всевозможным парадоксам. Пользуются им за неимением альтернатив.