5. Сепаратор и космический корабль. Общая теория относительности. В мире больших скоростей

Проект звездолёта, способного двигаться быстрее скорости света

5. Сепаратор и космический корабль. Общая  теория  относительности. В мире больших скоростей

Открыв себе дорогу к звездам, человечество практически сразу начало мечтать о межзвездных и межпланетных полетах. Однако время идет, а дальше Луны человек так и не слетал. Чтобы преодолевать огромные межпланетные расстояния, человечеству нужны более совершенные двигатели и космические корабли, которые смогли бы передвигаться со скоростью света.

Пока что такие аппараты можно встретить лишь в трудах писателей-фантастов, но время не стоит на месте. Самые смелые идеи фантастов часто находят свое графическое и научное воплощение. Так произошло и с концепцией космического корабля, который мог бы путешествовать по просторам Вселенной со скоростью, превышающей скорость света.

Проект был представлен ученым НАСА Харольдом Уайтом и графическим дизайнером Марком Рэйдмэйкером.

Теоретически путешествие с такой скоростью возможно при помощи использования так называемого двигателя искривления, который генерирует вирп-поле, искривляющее пространственно-временной континуум. Именно это и приводит такой космический корабль в движение.

Харольд Уайт — это физик, который на протяжении многих лет работает над вопросами преодоления скорости света с помощью космических кораблей. Еще в 2011 году он опубликовал свой научный доклад, в котором впервые представляет общественности свою концепцию перемещений в пространстве со сверхсветовой скоростью.

Однако теперь работающая с ним команда единомышленников представила проект космического корабля, который на практике воплощает обозначенную концепцию.

Стоит отметить, что голландский художник Марк Рэйдмэйкер уже достаточно хорошо известен. Он стал знаменитым благодаря серии своих графических работ, сделанных по мотивам телевизионного сериала «Звездный путь».

Рэйдмэйкер рассказал журналистам телеканала NBC News о том, что он внимательно познакомился с работами Харольда Уайта, которые были сделаны в космическом центре NASA Johnson.

По словам художника, работа над графическим воплощением идей физика из НАСА заняла у него 3 месяца.

 —

Согласно представленной концепции, пространство за звездолетом будет со стремительной скоростью расширяться, толкая корабль вперед по прямой. Используя такой метод перемещения в пространстве, можно будет добраться до Альфы Центавра всего за 14 дней.

Альфа Центавра — это ближайшая к Земле звездная система, но даже она удалена от нашей планеты на огромное расстояние — 4,3 световых года (1 световой год — это примерно 9,5 триллиона километров).

Сам Уайт говорит, что то, что было возможным в сериале «Звездный путь», возможно, не является настолько отдаленной перспективой, как многие думают.

Работа над аппаратом, который мог бы передвигаться по Вселенной со скоростью, превышающей скорость света (299 792 458 м/с), увлекает Уайта достаточно давно.

Исследованиями в этом направлении он занимается совместно с членами специальной научной группы Космического центра НАСА им. Джонсона. Здесь исследуются возможности ворп-двигателей.

При помощи такого двигателя космический корабль, получивший обозначение IXS Enterprise, получил бы возможность осуществлять космические путешествия со скоростью, превышающей скорость света.

Исходя из концепции Уайта, которую тот мечтает воплотить в реальность, Марк Рэдмэйкер представил трехмерный графический концепт будущего межзвездного космического корабля. После довольно длительного изучения работ Уайта художник представил на суд общественности космической корабль сравнительно небольших размеров, который находится внутри двух достаточно крупных колец.

Данные кольца на бескрайних просторах космоса должны служить для правильной деформации времени и пространства. При этом работа в данном направлении не заканчивается созданием графического концепта космического корабля.

Исследовательская группа американского космического агентства недавно представила сразу 12 инновационных технологий, которые планируется реализовать в самое ближайшее время — в течение 2-х лет.

И хотя проект IXS Enterprise в настоящее время находится по большей части на стадии теоретической проработки, проведения экспериментов и исследований, группа исследований искренне верит в то, что подобный корабль можно будет запустить в межпланетное путешествие. Исследователи считают, что такой полет может состояться скорее, чем многие думают.

Амбициозная, а в чем-то и фантастическая, программа по проектированию космических кораблей, способных передвигаться со скоростью, превышающей скорость света, известна также как проект «Скорость».

Цель проекта — разработка двигателей, которые позволили бы человеку путешествовать со сверхсветовой скоростью. В основу этого амбициозного проекты была помещена концепция деформации пространства, которая вытекает из уравнения известного физика Мигеля Алькубьере.

Данное уравнение предусматривает создание такого механизма, который был бы в состоянии «деформировать» пространство. Речь идет о космическом двигателе искривления, который расширял бы пространство впереди корабля, а сзади наоборот — сжимал.

Благодаря этому вокруг космического корабля образовывался бы пространственно-временной «пузырь Алькубьере». Внутри этого «пузыря» корабль и смог бы передвигаться в пространстве со сверхсветовой скоростью.

Предполагается, что данный двигатель будет иметь сферическую форму. Воздействовать на время и пространство планируется при помощи очень сильных электростатических полей. В настоящее время ученые измеряют степень деформации пространственно-временного континуума в ходе опытов при помощи лазерного интерферометра.

Их главная задача на ближайшую перспективу — это разработка в лабораторных условиях микроскопического «пузыря». В будущем в качестве энергии, используемой для манипуляций с пространством, ученые собираются использовать темную энергию Вселенной.

По словам Харольда Уайта, космический корабль будущего будет напоминать формой мяч для игры в американский футбол, опоясанный тором.

 —

Варп-двигатель Алькубьерре

 —

Физик Гарольд Уайт

Несколько месяцев назад физик Гарольд Уайт (Harold White) ошеломил мир аэронавтики. Он объявил, что команда в НАСА, под его непосредственным руководством, приступила к работе над развитием двигателя искривления пространства.

Предложенный им дизайн – это гениальное переосмысливание Двигателя Алькубьерре (Alcubierre Drive), может, в конечном итоге, привести к созданию двигателя, который будет передвигать ракеты со скоростью, гораздо выше скорости света, не нарушая при этом законов относительности Эйнштейна.

Идея Уайту пришла в то время, как он рассматривал весьма примечательные уравнения, сформулированые физиком Мигелем Алькубьерре.

В докладе, под названием “Варп двигатель: сверх-быстрые перемещения в рамках общей теории относительности,” составленном в 1994 году, Алькубьерре предложил механизм, посредством которого пространство и время могут быть “искревлены” спереди и сзади космического корабля.

Мичио Каку, один из главных сподвижников струнной теории, назвал теорию Алькубьерре так – “паспорт к Вселенной». Метод использует космологической код, который позволяет расширять и сжимать пространство и время, что позволило бы сверхбыстрые межзвездные путешествия.

По сути, пустое пространство позади звездолета будет быстро расширяться, толкая корабль в прямом направлении. Пассажиры воспримут это как движение, несмотря на полное отсутствие ускорения.

Примечателен так же тот факт, что подобное явление постоянно наблюдается во вселенной – пространство между галактиками может расширяться с неограниченной скоростью, которая часто превышает скорость света.

Уайт предполагает, что такой двигатель может развить скорость, которая могла бы позволить космическому кораблю достичь наше ближайшее созвездие всего за две недели, несмотря даже на тот факт, что оно находится в 4,3 световых лет от Земли.

С точки зрения механики двигателя, сфероидый объект будет помещен между двумя областями пространственно-временного (расширения и сужения).

Затем сгенерируется “Варп сфера,” которая будет двигать пространство вокруг объекта, репозиционируя его – конечным результатом будет движение со скоростью, превышающей скорость света, без движения по отношению к локальной системе отсчета корабля.

Уайт объяснил:

 —

Помните – ничто локально не превышает скорость света, но пространство может расширяться и сжиматься при любой скорости. Тем не менее, пространство и время сложно поддаются манипулированию, поэтому для искривления пространства и достижения межзвездных пространств в разумные периоды времени потребуется много энергии.

И в самом деле – ранние оценки, опубликованные в научной литературе, называли громадное количество энергии, которое вполне сопоставимо с массой планеты Юпитер (что составляет 1,9 × 1027 кг, или 317 масс Земли). В результате идея была забыта из-за непрактичности. Хотя природа теоретически позволяет построить Варп Двигатель, мы никогда не смогли бы соорудить работающий аналог при настолько недостижимых условиях.

“Однако,” сказал Уайт, “основываясь на анализе последних 18 месяцев, у нас может быть надежда.” Ключ, говорит исследователь, может быть в изменении геометрической структуры Варп Двигателя.

 —

Новый дизайн двигателя искривления пространства

В октябре прошлого года Уайт готовился к лекции, которую он должен был дать для проекта Столетний космический корабль (100 Year Starship) в Орландо, Флорида. Во время повтора материалов по двигателям искривления пространства, Уайт выполнил анализ нескольких уравнений – больше из любопытства, чем по необходимости.

“Я открыл закономерность, которая все время была у нас перед глазами, – вспоминает он – Я вдруг понял, что если мы сделаем толщину кольца отрицательной энергии вакуума больше, при этом раскачивая варп сферу, то можно значительно уменьшить необходимые затраты энергии. Это значит, что создание двигателей искривления пространства возможно не только в теории.” Уайт скорректировал форму кольца Алькубьерре, сделав его более широким и покатым.

Он представил результаты Двигателя Алькубьерре через год, на конференции в Атланте, где заявил о своем новом подходе. Как объяснил учений, деформация диска позволит затраты энергии до числа, сравнимого с массой космического аппарата Вояджер-1.

Это очень существенное изменение в расчетах. Снижение массы от размеров Юпитера до объекта, который весит всего 725 килограмм, заставили НАСА полностью переосмыслить варп двигатели.

 —

Создание варп двигателя

Теоретическая возможность – это, конечно, здорово, но теперь Уайту нужно практическое ее доказательство.

Мы используем модифицированный интерферометр Майкельсона-Морли, что позволяет нам измерить микроскопические искривления в пространстве и времени. Говоря проще – это попытка сделать одну из ножек интерферометра казаться короче другой при запуске устройства.

Уайт и его коллеги пытаются смоделировать оптимальный привод Алькубьерре в миниатюре, используя лазеры для искривления пространства-времени на фактор один к 10 миллионам.

Конечно, интерферометр – это не то, что НАСА бы присоединило к космическому кораблю. Скорее, это часть большого научного преследования.

Наше первоначальное испытательное устройство имитирует кольца огромного энергетического потенциала за счет использования колец керамических конденсаторов, которые заряжаются до десятков тысяч вольт.

Мы увеличим точность наших приборов и продолжим повышать чувствительность интерферометра деформации поля – в конечном итоге станет возможно использовать устройства для прямой генерации отрицательной энергии вакуума.

С помощью этих экспериментов, как надеется Уайт, НАСА сможет перейти от теории к практике.

 —

Ожидание доказательства возможности технологии

Учитывая то, насколько фантастически это все звучит, возникает вопрос – действительно ли Уайт думает, что варп двигатель когда-нибудь будет построен.

Математически это возможно, но еще предстоит увидеть, сможем ли мы когда-либо добиться этого на практике.

То, чего ждет Уайт, это появления доказательств – то, что он зовет момент “Чикаго Pile” – термин, ссылающийся на большой практический пример.

“В конце 1942 года человечество активировало первый ядерный реактор в Чикаго, способный генерировать аж целую половину Вт – чего даже недостаточно для питания лампочки,” – объяснил исследователь.

“Тем не менее, год спустя мы активировали реактор в 4 МВт – это достаточно уже для питания небольшого города. Доказательство возможности технологии это очень важно.

” Не делая громких заявлений, Уайт признал, что варп двигатель открыл бы для человечества некоторые интересные возможности для космических путешествий – и, конечно, сбросил бы наше чувство необъятности космоса.

Эта дыра в общей теории относительности позволила бы нам преодолеть расстояния действительно быстро, с точки зрения наблюдателей с земли и на корабле – путешествия будут измеряться неделями или месяцами, а не десятилетиями и веками.

Но пока разработка двигателя находится в теоретической фазе. “Я не готов обсуждать эту технологию за пределами математики и руководствуясь очень скромными подходами в лаборатории,” сказал Уайт.

И это трезвый подход. Но, благодаря Уайту, у нас теперь есть новая надежда и перспектива освоения космоса. Пока рано ставить крест на полетах быстрее скорости света.

 —

источники

//russian.rt.com/article/36267//www.techcult.ru/space/1736-nasa-sozdaet-zvezdolet-kotoryj-doletit-do-alfa-centavra-za-dve-nedeli

//joinfo.ua/hitech/space/940774_Kosmicheskiy-korabl-NASA-mezhzvezdnih-poletov.html#

//yvek.ru/%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F-%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%81%D0%B0/%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BF-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%B0/

 —

Вот еще несколько околофантастических космических новостей : вот например Каким будет город в космосе, а вот Загадка гибели Фаэтона. Вот еще кстати, Странности пяти реальных планет, до которых не додумалась и научная фантастика, а например Разработка в России ядерного буксира продолжается и возможно Первым искусственным спутником была крышка люка ?

Источник: //infoglaz.ru/?p=49390

Теория относительности для чайников (3 фото)

5. Сепаратор и космический корабль. Общая  теория  относительности. В мире больших скоростей

22 июля 2014 nlo-mir Чудеса науки

Альберт Эйнштейн

Пространство и время едины, существует связь между массой и энергией – специальная теория относительности, перевернувшая в начале прошлого столетия общепринятые представления о мире, до сих пор продолжает будоражить умы и сердца людей.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными инерциальными системами отсчета – попросту говоря, объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу.

Эйнштейн объяснил, что когда два объекта двигаются с постоянной скоростью, следует рассматривать их движение друг относительно друга, вместо того чтобы принять один из них в качестве абсолютной системы отсчета.

Так что, если два космонавта, вы и, допустим, Герман, летите на двух космических кораблях и хотите сравнить ваши наблюдения, единственное, что вам нужно знать – это ваша скорость относительно друг друга.

Специальная теория относительности рассматривает лишь один специальный случай (отсюда и название), когда движение прямолинейно и равномерно.

Если материальное тело ускоряется или сворачивает в сторону, законы СТО уже не действуют. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.

Теория Эйнштейна базируется на двух основных принципах:

  • 1. Принцип относительности: физические законы сохраняются даже для тел, являющихся инерциальными системами отсчета, т. е. двигающимися на постоянной скорости относительно друг друга.
  • 2. Принцип скорости света: скорость света остается неизменной для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. (Физики обозначают скорость света буквой с).

Одна из причин успеха Альберта Эйнштейна состоит в том, что он ставил экспериментальные данные выше теоретических. Когда в ряде экспериментов обнаружились результаты, противоречащие общепринятой теории, многие физики решили, что эти эксперименты ошибочны.

Альберт Эйнштейн был одним из первых, кто решил построить новую теорию на базе новых экспериментальных данных .

В конце 19 века физики находились в поиске таинственного эфира – среды, в которой по общепринятым предположениям должны были распространяться световые волны, подобно акустическим, для распространения которых необходим воздух, или же другая среда – твердая, жидкая или газообразная.

Вера в существование эфира привела к убеждению, что скорость света должна меняться в зависимости от скорости наблюдателя по отношению к эфиру.

Альберт Эйнштейн отказался от понятия эфира и предположил, что все физические законы, включая скорость света, остаются неизменными независимо от скорости наблюдателя – как это и показывали эксперименты.

Однородность пространства и времени

В СТО Эйнштейна постулируется фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.

Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения относительно пространства и времени будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью.

На картинке представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею.

Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует.

Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор. Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору

Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.

Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.

Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным.

Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее.

Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.

Эксперименты, проведенные со времени публикации Эйнштейном своей великой теории, подтвердили, что пространство и время действительно воспринимаются по-разному в зависимости от скорости движения объектов.

Объединение массы и энергии

В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc2.

Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными.

Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.

До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.

Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю.

Другие статьи:

Источник: //nlo-mir.ru/chudesa-nauki/28894-teorija-otnositelnosti-dlja-chajnikov.html

Искусственная гравитация в Sci-Fi — Бородокаст

5. Сепаратор и космический корабль. Общая  теория  относительности. В мире больших скоростей

Вы можете не интересоваться космосом, но наверняка читали о нем в книгах, видели в фильмах и играх. В большинстве произведений, как правило, присутствует гравитация — мы не обращаем на нее внимания и воспринимаем как данность. Вот только это не так.

Если не углубляться в физику дальше школьного курса, то гравитация — фундаментальное взаимодействие тел, благодаря которому все они притягивают друг друга.

Массивные притягивают сильнее, меньшие — слабее.

Земля это как раз такой массивный объект. Поэтому люди, животные, здания, деревья, травинки, смартфон или компьютер — все притягивается к Земле. Мы к этому привыкли и никогда не задумываемся о такой мелочи.

Главное следствие притяжения Земли для нас — ускорение свободного падения, также известное как g. Оно равно 9,8 м/с². Любое тело при отсутствии опоры будет одинаково ускоряться к центру Земли, набирая 9,8 метров скорости каждую секунду.

Благодаря этому эффекту мы ровно стоим на ногах, различаем «верх» и «низ», роняем вещи, и так далее. Убери притяжение Земли — и все привычные действия перевернутся с ног на голову.

Лучше всего это знают космонавты, которые проводят существенную часть своей жизни на МКС. Они заново учатся пить, ходить, справлять базовые нужды.

Вот несколько примеров.

При этом в упомянутых фильмах, сериалах, играх и прочей фантастике гравитация на космических кораблях «просто есть». Создатели даже не объясняют, откуда она там появилась — а если и объясняют, то неубедительно. Какие-то «генераторы гравитации», принцип работы которых неизвестен. Это никак не отличается от «просто есть» — лучше вообще не объяснять в таком случае. Так честнее.

Теоретические модели искусственной гравитации

Создать искусственную гравитацию можно несколькими способами.

Много массы

Первый (и самый «правильный») вариант — увеличить корабль, сделать его очень массивным. Тогда гравитационное взаимодействие будет обеспечивать требуемый эффект.

Но нереальность данного способа очевидна: для такого корабля нужно очень много материи. Да и с равномерностью распределения гравитационного поля нужно что-то делать.

Постоянное ускорение

Так как нам нужно достичь постоянного ускорения свободного падения в 9,8 м/с², то почему бы не сделать космический корабль в виде платформы, которая будет ускоряться перпендикулярно своей плоскости с этим самым g?

Таким образом нужный эффект будет достигнут — но есть несколько проблем.

Во-первых, нужно откуда-то брать топливо для обеспечения постоянного ускорения. И даже если кто-то вдруг придумает двигатель, который не требует выброса материи, закон сохранения энергии никуда не пропадет.

Во-вторых, проблема заключается в самой природе постоянного ускорения. Наши физические законы гласят: ускоряться вечно нельзя. Теория относительности же говорит обратное.

Даже если корабль периодически будет менять направление, для обеспечения искусственной гравитации он должен постоянно куда-то лететь. Никаких зависаний вблизи планет. Если корабль остановится, то гравитация пропадет.

Так что и такой вариант нам не подходит.

Карусель-карусель

А вот тут уже начинается самое интересное. Все знают, как работает карусель — и какие эффекты испытывает человек в ней.

Всё, что находится на ней, стремится выскочить наружу соразмерно скорости вращения. Со стороны карусели же получается, что на все действует сила, направленная вдоль радиуса. Вполне себе «гравитация».

Таким образом, нам нужен корабль в форме бочки, который будет вращаться вокруг продольной оси. Такие варианты довольно часто встречаются в научной фантастике.

При вращении вокруг оси возникает центробежная сила, направленная вдоль радиуса. Поделив силу на массу, мы получим искомое ускорение.

Высчитывается все это по незамысловатой формуле:

a=ω²R,

где a — ускорение, R — радиус вращения, а ω — угловая скорость, измеряемая в радианах в секунду (радиан это примерно 57,3 градуса).

Что нам нужно для нормальной жизни на воображаемом космическом крейсере? Комбинация радиуса корабля и угловой скорости, чье производное выдаст в итоге 9,8 м/с².

Нечто подобное мы видели в ряде произведений: «2001 год: Космическая одиссея» Стэнли Кубрика, сериал «Вавилон 5», «Интерстеллар» Нолана, роман «Мир-Кольцо» Ларри Нивена, вселенная игр Halo.

Во всех них ускорение свободного падения примерно равно g — все логично. Однако и в этих моделях существуют проблемы.

Проблемы «карусели»

Самую явную проблему, пожалуй, проще всего объяснить на примере «Космической одиссеи». Радиус корабля составляет примерно 8 метров — для достижения ускорения, равного g, требуется угловая скорость примерно в 1,1 рад/с. Это примерно 10,5 оборотов в минуту.

При таких параметрах в силу вступает «эффект Кориолиса» — на разной «высоте» от пола на движущиеся тела действует разная сила. И зависит она от угловой скорости.

Так что в нашей виртуальной конструкции мы не можем вращать корабль слишком быстро, поскольку это приведет к внезапным падениям и проблемам с вестибулярным аппаратом. А с учетом формулы ускорения, не можем мы себе позволить и маленький радиус корабля.

Поэтому модель «Космической одиссеи» отпадает. Примерно та же проблема и с кораблями в «Интерстелларе», хотя там с цифрами уже все не так очевидно.

Вторая проблема находится с другой стороны спектра. В романе Ларри Нивена «Мир-Кольцо» корабль представляет собой гигантское кольцо с радиусом, примерно равным радиусу земной орбиты (1 а.е. ≈ 149 млн км). Таким образом он вращается с вполне удовлетворительной скоростью для того, чтобы человек не заметил эффект Кориолиса.

Казалось бы — все сходится, но и тут есть проблема. Один оборот займет 9 дней, что создаст огромные перегрузки при таком диаметре кольца. Для этого нужен очень крепкий материал. На данный момент человечество не может произвести такую прочную конструкцию — не говоря уже о том, что где-то нужно взять столько материи и еще все построить.

В случае с Halo или «Вавилоном 5» все предыдущие проблемы вроде отсутствуют: и скорость вращения достаточная, чтобы эффект Кориолиса не имел негативного воздействия, и построить такой корабль реально (гипотетически).

Но и у этих миров есть свой минус. Имя ему — момент импульса.

Раскручивая корабль вокруг оси, мы превращаем его в гигантский гироскоп. А отклонить гироскоп от своей оси сложно из-за момента импульса, количество которого должно сохраняться в системе. А значит, лететь куда-то в определенном направлении будет тяжело. Но эта проблема решаема.

Как должно быть

Называется это решение «цилиндр О’Нила»: берем два одинаковых корабля-цилиндра, соединенные вдоль оси и вращающиеся каждый в свою сторону. В результате мы имеем нулевой суммарный момент импульса, и проблем с направлением корабля в нужном сторону быть не должно.

При радиусе корабля в 500 метров и более (как в «Вавилоне 5») все должно работать как надо.

Какие мы можем сделать выводы о реализации искусственной гравитации в космических кораблях?

Изо всех вариантов самым реальным выглядит именно вращающаяся конструкция, в которой сила, направленная «вниз», обеспечивается центростремительным ускорением. Создать же искусственную гравитацию на корабле с плоскими параллельными конструкциями вроде палуб, учитывая наше современные понимание законов физики, невозможно.

Радиус вращающегося корабля должен быть достаточным, чтобы эффект Кориолиса был незначительным для человека. Хорошими примерами из придуманных миров могут служить уже упоминавшиеся Halo и «Вавилон 5».

Для управления такими кораблями нужно построить цилиндр О’Нила — две «бочки», вращающиеся в разном направлении для обеспечения нулевого суммарного момента импульса для системы. Это позволит адекватно управлять кораблем — вполне реальный рецепт обеспечения космонавтов комфортными гравитационными условиями.

И до того момента, как мы сможем построить нечто подобное, хотелось бы, чтобы фантасты уделяли больше внимания физической реалистичности в их произведениях.

Источник: //beardycast.com/article/science/iskusstvennaja-gravitacija-v-sci-fi/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.