क्या कृत्रिम ब्लैक होल द्वारा संचालित जहाज बनाना सिद्धांत रूप में संभव है?

इंटरस्टेलर उड़ान मानवता द्वारा सामना की गई सबसे आश्चर्यजनक चुनौतियों में से एक है। निकटतम सितारों के लिए भी दूरी इतनी महान है, यह भी कोई मतलब नहीं है उन्हें बनाने के लिए मॉडल बनाने के लिए। उदाहरण के लिए, यदि हम पृथ्वी से सूर्य की दूरी 1 सेमी के बराबर लेते हैं, तो निकटतम तारा लगभग 2.7 किमी की दूरी पर होगा।

लोगों द्वारा बनाई गई सबसे तेज़ वस्तु वॉयेजर 1, लगभग 29 किमी / सेकंड की गति से चलती है। अगर वह प्रॉक्सिमा सेंटॉरी के पास जाता, तो वह 80,000 साल में पहुंच जाता। जाहिर है, चूंकि इंटरस्टेलर उड़ान को एक मानव जीवन (या कई) के भीतर किया जाना चाहिए, यह बहुत अधिक गति प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। प्रकाश की गति के 10% की गति पर (जो वायेजर 1 की तुलना में 1000 गुना तेज है), प्रॉक्सिमा सेंटॉरी 45 वर्षों में पहुंचा जा सकता है। हालांकि, इस गति को प्राप्त करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा सिर में फिट नहीं होती है।



99.9% प्रकाश की गति से चलने वाले जहाज के प्रत्येक किलोग्राम में गतिज ऊर्जा होगी जो कभी भी सबसे शक्तिशाली परमाणु बम की ऊर्जा को नष्ट कर देती है। इसके बावजूद, इस तरह की अकल्पनीय मात्रा में ऊर्जा की आपूर्ति करने का एक तरीका हो सकता है।



1955 में, ब्लैक व्हील सिद्धांत के अग्रदूतों में से एक, जॉन व्हीलर ने कुगेलब्लिट्ज़ ( जर्मन : बॉल लाइटनिंग) शब्द गढ़ा। व्हीलर ने सुझाव दिया कि यदि अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर पर्याप्त ऊर्जा केंद्रित है, तो इस बिंदु पर एक सूक्ष्म ब्लैक होल बनेगा, जिसे कार्ल श्वार्ज़स्चिल समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है। 19 साल बाद, स्टीफन हॉकिंग ने सुझाव दिया कि ब्लैक होल ईवेंट क्षितिज के पास क्वांटम प्रभाव विकिरण का कारण बन सकता है, तथाकथित हॉक विकिरण। " छेद जितना छोटा होगा, विकिरण ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी और इसका द्रव्यमान कम होगा। लेकिन जब तक यह पूरी तरह से "वाष्पित" न हो जाए, तब तक छेद भी छोटा होता है। ब्लैक होल रेडिएशन के व्हीलर के आसन और हॉकिंग के सिद्धांत ने श्वार्ज़स्चाइल्ड बॉल लाइटनिंग को ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करके एक नए प्रकार के इंटरस्टेलर इंजन को संभव बनाया है।



इस तरह के एक कृत्रिम ब्लैक होल को सही मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए पर्याप्त छोटा होना चाहिए। इसे फैलाने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त प्रकाश होना चाहिए। और सही समय जीने के लिए काफी बड़ा है। गणना से पता चलता है कि इस तरह के छेद का आकार प्रोटॉन के आकार से कम होना चाहिए।

इस सूक्ष्म प्रकृति के बावजूद, श्वार्जस्किल्ड ब्लैक होल अविश्वसनीय रूप से भारी होगा, जिसका वजन लगभग दो एम्पायर स्टेट बिल्डिंग्स की तरह होगा। विकिरण ऊर्जा लगभग 129 पेटावाट (1 पेटवाट = 10 क्वाड्रिलियन वाट) होगी। यह जुलाई 2013 में न्यूयॉर्क की कुल ऊर्जा खपत से 10 मिलियन गुना अधिक है।

वैसे, 1993 में ब्लैक होल श्वार्ज़चाइल्ड ने लोकप्रिय संस्कृति में प्रवेश किया, हालांकि छद्म नाम के तहत। स्टार ट्रेक: द नेक्स्ट जेनरेशन के टाइम्सस्केप एपिसोड में, रोमुलान वारबर्ड एक कृत्रिम क्वांटम विलक्षणता से लैस था।

डायसन डोम

1960 में, भौतिक विज्ञानी फ़्रीमैन डायसन ने एक रूपरेखा तैयार की जिसके अनुसार एक अत्यंत विकसित सभ्यता 1 खगोलीय इकाई की त्रिज्या के साथ एक गोलाकार खोल के साथ एक स्टार को घेर सकती है। यह ऊर्जा का एक व्यावहारिक रूप से अक्षम स्रोत प्राप्त करना संभव बनाता है। दुर्भाग्य से, इस तरह के डायसन क्षेत्र में लगभग निश्चित रूप से भविष्य में मानवता के लिए तकनीकी रूप से असंभव बना रहेगा।

एक पूर्ण क्षेत्र के लिए इसका विकल्प 1 एई - डायसन के डोम से कम के त्रिज्या के साथ इसका छोटा खंड हो सकता है। और यह एक बहुत अधिक यथार्थवादी विकल्प है। इस तरह के गुंबद को जहाज के धनुष में रखा जा सकता है ताकि वह श्वार्ज़शिल्ड के ब्लैक होल द्वारा विकीर्ण की गई ऊर्जा को अवशोषित कर सके। इससे जहाज को तेजी मिलेगी। हालांकि, गणना हमें इस तरह की परियोजना के कार्यान्वयन के लिए आशा करने की अनुमति नहीं देती है।

उदाहरण के लिए, डायसन के गुंबद को टाइटेनियम का बना हुआ मानें। एक कृत्रिम ब्लैक होल से ऊर्जा इसे लगभग 30 किमी की दूरी पर पहले से ही पिघला देगी। हालांकि, गुंबद के लिए 33 किमी की दूरी पर अब पिघल जाने का जोखिम नहीं होगा। वजन कम करने के लिए डोम की मोटाई और व्यास को अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी। व्यास और मोटाई जितनी बड़ी होती है, उतनी ही अधिक ऊर्जा इसे अवशोषित करती है। हालांकि, इस तरह के गुंबद का द्रव्यमान जहाज के त्वरण को बहुत प्रभावित करेगा। इसके विपरीत, एक प्रकाश गुंबद बहुत कम ऊर्जा को अवशोषित करेगा। बीएच से एक बड़ी दूरी पर डोम को लगाने की आवश्यकता इस तथ्य को जन्म देगी कि विकिरणित ऊर्जा का एक बहुत छोटा हिस्सा कब्जा कर लिया जाएगा।

अगर हम 5 साल के लिए ब्लैक होल श्वार्ज़स्चिल्ड के "जीवन" को लेते हैं, तो एक 100-मंजिला इमारत के आकार को केवल 1.5 एयू की दूरी पर त्वरित किया जा सकता है, और गति केवल 0.0004% बढ़ जाएगी। यहां तक ​​कि अगर आप पूरे ढांचे के द्रव्यमान को 1000 गुना कम कर देते हैं, तो जहाज को प्रकाश की गति का केवल 4% तक पहुंचने का समय होगा। तुलना के लिए, एक संलयन रिएक्टर प्रकाश की गति की 8-12% की गति प्राप्त करेगा!

डायसन ओर्ब

यदि सभी विकिरणित ऊर्जा एकत्र की जाती है और इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा आंदोलन के लिए उपयोग किया जाएगा, तो स्थिति काफी बदल जाएगी। श्वार्ज़स्चिल्ड बीएच के चारों ओर एक गोलाकार खोल का उपयोग करते समय यह संभव है। इस मामले में, जहाज "जीवन" के 5 साल की अवधि के दौरान प्रकाश की गति के 72% तक पहुंचने में, सैद्धांतिक रूप से सक्षम होगा। यह विशाल उपग्रहों की गति मानव जीवन के दौरान कई निकटतम स्टार सिस्टम के आसपास उड़ान भरने की अनुमति देती है।

ब्लैक होल श्वार्ज़स्चिल्ड

डायसन क्षेत्र को बनाने के लिए, आपको एक अत्यंत प्रकाश और ऊर्जा-गहन सामग्री की आवश्यकता होगी, क्योंकि एक टाइटेनियम क्षेत्र 33 किमी की त्रिज्या और 1 सेमी की मोटाई के साथ 1200 एम्पायर स्टेट बिल्डिंग गगनचुंबी इमारतों का एक द्रव्यमान होगा। यदि हम खुद को डोम तक सीमित रखते हैं, तो एकत्रित ऊर्जा बहुत कम होगी।

इसके अलावा, आज Schwarzschild BH बनाने के लिए केवल सैद्धांतिक रूप से संभव तरीका एक गामा लेजर का उपयोग करना है। हालांकि, ऐसी ऑपरेटिंग आवृत्ति वाले एक लेजर को एक अरब से अधिक बार आधुनिक ऑपरेटिंग आवृत्तियों में वृद्धि की आवश्यकता होती है। आधुनिक लेज़रों की तुलना में पल्स की अवधि 100 बिलियन गुना कम होनी चाहिए। और कुल विकिरण ऊर्जा सूर्य के द्वारा एक सेकंड के 1/10 भाग में उत्सर्जित ऊर्जा के बराबर होनी चाहिए ...

काश, तकनीकी कठिनाइयाँ दूर भविष्य में Schwarzschild BH के निर्माण को असंभव बना रही हैं। कृत्रिम बीएच ऊर्जा की जबरदस्त मात्रा का एक स्रोत हो सकता है, जो इसे एक इंटरस्टेलर जहाज के लिए एक आदर्श "बैटरी" बना देगा। कौन जानता है, शायद किसी दिन, इस विशेष तकनीक के लिए धन्यवाद, मानवता पहले सितारों तक पहुंच जाएगी।