Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

что разрабатывают столичные исследователи / Новости города / Сайт Москвы

Технологии

11 августа в 11:02

Инновационные проекты московских исследователей могут помочь отечественным компаниям с импортозамещением. О том, что предлагают разработчики, — в материале mos.ru.

Москва живет не только активной культурной и общественной, но и насыщенной научной жизнью: в столице работают сотни технологичных компаний. Они самостоятельно разрабатывают, проектируют и выпускают уникальные изделия, которые востребованы во многих сферах — от медицины и связи до пищевой и автомобильной промышленности.

Резиденты технопарков и особой экономической зоны (ОЭЗ) «Технополис “Москва”» рассказали mos.ru о своих продуктах, их уникальности и о том, как местные разработки помогут отечественным компаниям с импортозамещением.

Титан для человека

Компания «Эластичные титановые имплантаты», резидент технопарка «Строгино» (на площадке «Мосмедпарк»), выпускает уникальные медицинские импланты из титановой микропроволоки. Металл хорошо совместим с тканями человеческого организма, поэтому широко применяется в хирургии.

Эластичные импланты — так называемый титановый шелк — используют во время лечения грыж, гинекологических и стоматологических операций. Сетчатые импланты из титана не производит больше никто в мире.

«В основе продукта — титановая микропроволока диаметром 57–60 микрон. Это немного тоньше, чем человеческий волос. Из этой микропроволоки мы фактически делаем ткань. Такой технологический процесс уникален, и мы его запатентовали», — отмечает генеральный директор компании Антон Овчинников.

Сетчатые материалы используют для лечения грыж с 1960-х годов, однако повсеместно их изготавливают из полипропилена. Это может быть опасно, поскольку пластик подвергается атакам иммунной системы: ткани воспаляются, отторгая чужеродный материал.

«Жизнь полипропилена в организме человека ограниченна. Через пять — семь лет пластик начинает твердеть и крошиться. Сейчас многие заболевания молодеют, и, например, грыжа может появиться уже в 35 лет, а ведь впереди 40 лет активной жизни. Если в человека “зашить” кусок пластика, то он перестанет быть активным через эти пять — семь лет, когда у материала выработается ресурс. А титан не только долговечен, но и “невидим” для иммунной системы, поэтому безопасен», — добавляет Антон Овчинников.

Сетчатые импланты из титана уже используют в клиниках по всей России, но в основном в Москве. В год производство выпускает около 12–15 тысяч имплантов. Сейчас компания занимается получением сертификации, которая позволит продавать медицинские изделия на международном рынке.

Системы управления энергией

Работать на производствах без сбоев даже при перепадах напряжения возможно, если использовать системы на основе суперконденсаторов. Разработкой именно таких систем занимается компания «Тайтэн Пауэр Солюшн», резидент технопарка «Слава».

Суперконденсаторы — накопители электрической энергии, которые работают за счет электростатических процессов. Их главное отличие от аккумуляторов, в которых энергия вырабатывается за счет химической реакции, — большая удельная мощность. За короткий отрезок времени система на основе суперконденсаторов может выдать в сотни и даже тысячи раз большую мощность, чем аккумуляторы.

«Это особенно важно для крупного оборудования, например промышленного (насосы, краны, роботизированные комплексы, электростанции на основе возобновляемых источников энергии), требующего непрерывного питания. Большой плюс в том, что оно продолжит работать даже при кратковременном отключении энергии или сбое в сети. Дополнительный момент — возможность рекуперации электрической энергии. Допустим, кран поднимает предметы и тратит энергию, а когда их опускает — двигатель превращается в генератор и начинает энергию вырабатывать. В подавляющем большинстве случаев эта энергия утилизируется без пользы, а мы можем перенаправить ее обратно в наш накопитель и использовать повторно», — говорит Андрей Корчагин, руководитель проектов по работе с партнерами «Тайтэн Пауэр Солюшн».

В ряде случаев рекуперация позволяет сэкономить до 30–40 процентов используемой электроэнергии на предприятиях. Более того, при своей мощности суперконденсаторы достаточно компактны: самый маленький может быть размером с батарейку для часов. Однако для промышленных систем чаще используют собранные в блоки суперконденсаторы цилиндрической формы, самые крупные из них внешне схожи по форме и размерам с банками для газированных напитков.

Специалисты компании собирают суперконденсаторы в модули и размещают их в специальных корпусах, похожих на аккумуляторные или компьютерные стойки. Подобные установки могут работать при температурах от минус 50 до плюс 50 градусов — это серьезное преимущество по сравнению с обычными аккумуляторами.

В будущем компания планирует наращивать объемы производства и занять на рынке нишу, оставленную зарубежными производителями.

«Несмотря на то что отечественный рынок подобной продукции, по сути, только формируется, мы уже обеспечиваем своими системами большой парк ветрогенераторных установок, автомобильное и пищевое производство, городские системы безопасности и жизнеобеспечения, а также ряд автоматических систем сбора информации», — подчеркивает Андрей Корчагин.

Миллиарды электродвигателей

На площадке «Алабушево» ОЭЗ «Технополис “Москва”» работает инжиниринговая компания «Совэлмаш». Ее специалисты разрабатывают и производят электродвигатели, собранные по уникальной запатентованной технологии «Славянка». В ее основе — совмещение разных принципов обмотки двигателя, которая образует электрическую цепь.

Такая обмотка улучшает характеристики устройства, среди которых на первом месте — энергоэффективность.

«Огромное количество процессов, связанных с движением, перемещением грузов, реализуется с помощью электропривода. Основа его — двигатель, и таких электродвигателей больше, чем людей на Земле. В год, по разным оценкам специалистов, производится от семи до девяти миллиардов электродвигателей разных типов, возможно, даже больше. Эти машины используют повсеместно — в промышленных станках, системах вентиляции и кондиционирования, в подъемных механизмах, электротранспорте, медицинском оборудовании и так далее. В повседневной жизни мы обычно их не видим, но без них были бы невозможны технологические процессы, от которых зависит не только комфорт, но и, по сути, наше жизнеобеспечение. Поддержание их энергоэффективности всегда актуально», — отмечает Яна Теплова, ведущий специалист испытательной лаборатории «Совэлмаш».

В основном у компании заказывают двигатели промышленные предприятия. При разработке индивидуальной модели специалисты делают расчет, затем компьютерное моделирование и опытный образец. Только после качественных испытаний устройство запускают в работу.

Но «Совэлмаш» не только занимается новыми двигателями, но и улучшает уже работающие устройства.

«Можно улучшить серийные двигатели, заменив штатную обмотку на “Славянку” по выбранной или разработанной схеме, и такая практика существует больше 10 лет у лицензированных обмотчиков. Обычно двигатели модернизируют в процессе капитального ремонта, когда они выходят из строя или вырабатывают свой ресурс. Перемотка тоже позволяет улучшать характеристики двигателя», — говорит Яна Теплова.

Сейчас специалисты компании разрабатывают встраиваемый привод для электроинструментов и бытовой техники. В будущем технологию планируют внедрить в серийное производство.

Виртуальные тоннели для данных

Компания «С-Терра СиЭсПи», резидент ОЭЗ «Технополис “Москва”», занимается разработками в одной из самых востребованных сфер современности — информационной безопасности. Для защиты информации и данных клиентов компании часто используют VPN-технологии, то есть зашифрованные тоннели связи для передачи данных между устройствами и подсетями.

Одно из решений, которое предлагает столичный разработчик, — VPN, динамически выстраивающий туннели IPsec с шифрованием ГОСТ. От использования этой технологии особенно выигрывают крупные организации, которые масштабируют бизнес.

«Классический VPN подразумевает ручную настройку каждого туннеля. Например, если к сети банкоматов крупного банка требуется подключить новый аппарат, то надо донастроить и центральный офис, и сам банкомат. В момент, пока центральный сервер принимает новые вводные, связь рушится, работа всей сети останавливается. А представьте, насколько затрудняется работа, если необходимо вводить в эксплуатацию и применять новые настройки, когда таких банкоматов сотни и тысячи. С динамическим VPN при подключении новых банкоматов не требуется перенастройка центрального офиса, соответственно, нет простоя в работе сети», — говорит Владислав Новиков, руководитель отдела интеграционных решений компании «С-Терра СиЭсПи».

Технология обеспечивает безопасную связь не только с центральным офисом, но и между филиалами. Например, для конференц-связи автоматически построится защищенный VPN-тоннель для передачи данных. Вручную настраивать ничего не придется (как было бы при использовании классического VPN).

Саму технологию динамического VPN разработали за рубежом, но московские специалисты смогли перенять опыт и применить ее на своем оборудовании, а главное — адаптировать технологию под требования российского рынка. Сейчас продукцией столичной компании пользуются крупные российские банки, операторы связи и государственные организации.

«Мы делаем VPN, который использует отечественные алгоритмы шифрования. Это позволяет выполнять требования регулирующих органов, которые необходимо соблюдать разным организациям, например банкам, нефтегазовым компаниям, торговым сетям, — говорит Владислав Новиков. — Мы единственные на российском рынке предлагаем подобную технологию, а сейчас планируем заместить и западные компании, чтобы их российские клиенты не потеряли в качестве предоставляемого сервиса».

Теги

технопарки импортозамещение разработки двигатели VPN-сети накопители

Сферы

Технологии, 
Наука и инновации, 
Экономика и предпринимательство

Все новости

AMT Advanced Materials Technology GmbH

Высокая прочность, низкая плотность и превосходная коррозионная стойкость делают титан отличным выбором для легкого автомобильного применения. Несмотря на свои преимущества, титан не мог
найти широкое применение, потому что автомобильная промышленность очень чувствительна к цене. Стоимость титана сопоставима выше, чем для стали или алюминиевых сплавов. Однако для некоторых приложений Титан от
большой интерес. Новые технологические маршруты, уменьшение объема двигателя за счет турбонаддува и повышенные общие требования делают титан более привлекательным.

Титан

— отличный материал для высокопроизводительных шатунов. Обладая такой же прочностью и вдвое меньшим весом, чем сталь, титан очень эффективен для изготовления легких шатунов.
Однако сопоставимый низкий модуль упругости затрудняет замену стали без изменения конструкции. Из-за низкой износостойкости титана и плохих характеристик трения для его изготовления необходимы покрытия.
какое-то приложение. Новые титановые сплавы могут решить эти проблемы. Их также можно было бы легче внедрить в существующие производственные линии. Шатуны, изготовленные из этих новых титановых сплавов, могут расколоться с
Процесс лазерного крекинга.

Шатун из Ti-SB62, растрескивание лазером (AMT)

Титан-MMC (Ti-6Al-4V+12%TiC) Шатун (АМТ).

Оба шатуна
не требуют покрытия. Модуль упругости составляет около 140 ГПа для сплава титан-бор-SB2 и 132 ГПа для сплава титан-MMC. Это на 35 % выше, чем у обычного титана.
сплавы.

Цель состоит в том, чтобы производить недорогие высокопроизводительные титановые шатуны, которые соответствуют текущим производственным маршрутам. С этими шатунами можно добиться дальнейшего снижения веса.
для нового поколения двигателей «Downsizing».

Впускной клапан из гамма TiAl (АМТ) третьего поколения

Титановые клапаны используются в высокопроизводительных двигателях с шестидесятых годов. Высокая цена и недостаточная жаропрочность, особенно для выпускных клапанов, являются основной причиной
почему они не нашли широкого применения. Новые интерметаллические сплавы третьего поколения и новые традиционные высокотемпературные титановые сплавы демонстрируют значительно лучшие свойства и некоторый потенциал для снижения затрат.
снижение. Класс интерметаллических орторомбических сплавов титана также представляет интерес для некоторых специальных применений для экстремальных характеристик.

Компания AMT уже много лет тестирует новейшие титановые сплавы для впуска и выпуска. По этой причине мы можем предложить сегодня лучшие титановые сплавы на рынке.
Они демонстрируют превосходную усталостную прочность при высоких температурах и сопротивление ползучести. В зависимости от требуемой спецификации интерметаллические или обычные сплавы.

Титановые клапаны также интересны для новых двигателей «Downsize» и автомобилей с низким расходом топлива. Они помогают уменьшить поступательную массу толкателя клапана, толкателя или коромысла.
эффективно вооружать высокопроизводительные двигатели.

Несмотря на то, что титановый коленчатый вал является экстремальным применением с точки зрения стоимости, он позволяет изучать новые процессы производства и обработки.
Еще одной причиной для этого проекта была возможность изготовления крупных компонентов почти чистой формы. Этот коленчатый вал демонстрирует полную функциональность при снижении веса на 40%. В рамках данного исследования мы сделали
обширные исследования механической обработки сплавов титан-MMC для снижения износа инструмента и стоимости. Были разработаны новые стратегии обработки, которые позволяют экономично производить большие детали из титана-MMC.
Сплав, использованный для этого проекта, представлял собой сплав титана-MMC, обработанный порошком, Ti-6Al-4V+12%TiC. Этот сплав показывает высокую прочность, высокий модуль и отличную износостойкость.

Титан и другие двигатели двигателей

Комментарий

Титан или Ti — это элемент, который существует уже некоторое время. Английскому священнику, интересующемуся металлами, по имени преподобный Уильям Грегор приписывают его открытие в 1781 году. Название титан происходит от сыновей Богини Земли в греческой мифологии, также известных как Титаны.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Титан или Ti — это элемент, который существует уже некоторое время. Английскому священнику, интересующемуся металлами, по имени преподобный Уильям Грегор приписывают его открытие в 1781 году. Название титан происходит от сыновей Богини Земли в греческой мифологии, также известных как Титаны.

Титан тогда, как и сейчас, был известен своим высоким соотношением прочности и веса. Он не такой твердый, как термообработанная сталь, но все же очень прочный. Титан на 60% плотнее алюминия, но в два раза прочнее наиболее часто используемого алюминия 6061-T6. Титан на 45% легче стали.

Мое первое воспоминание об использовании титана связано с моим Pinto Pro Stocker, который я приобрел в сентябре 1975 года. У готового Pinto был Gapp и Roush 366-дюймовый Cleveland. Все клапана были титановыми. С конца 1975 года и по настоящее время я использовал только титановые клапаны в своих автомобилях Pro Stock, а затем и в трех автомобилях Pro Modified.

Я на себе испытал свойства легких титановых клапанов. Помимо того, что он на 45% легче стали, вы роняете титановый клапан, урон которого намного меньше, чем у любого клапана из стали или нержавеющей стали. Упавший стальной клапан может разрушить весь двигатель. Повреждения титана не такие серьезные.

В 1977 году, в двух случаях, с разными алюминиевыми выхлопными трубами 351 Cleveland Iron с высоким портом, я приобрел несколько подержанных PS, оборванных, но супер трюковых головок. Один набор друг дал мне попробовать. Он был настолько гладким, что я не заметил замены седла выхлопной трубы. Если бы я знал, я бы не запускал их.

Этот набор рассыпался в потоке искр, вылетевших из моего коллектора при первом заходе в новый 342-дюймовый короткий блок. Когда я разобрал двигатель, я был поражен. Титановый клапан не пострадал. А обработанный карман сиденья выглядел так, будто его только что вырезали.

Если бы это был клапан из нержавеющей стали, он был бы искривлен и серьезно повредил двигатель.

Когда это случилось во второй раз, я снова попробовал несколько хорошо подержанных головок Cleveland PS. Это было в среду вечером в Gateway, и мы с Джерри Хаасом были приглашены на гонку с матчем. Весь день шел дождь, и трасса была скользкой. На втором заезде мой Пинто, казалось, завис на высоте 1100 футов. Мне приходилось так много крутить педали, что было трудно быть уверенным. Когда мы вернулись в боксы, я завел двигатель. Блэп! Блэп! Блэп! Мертвая мисс. Мой начальник экипажа Рик Дэвис, член экипажа Клифф Штурм и некоторые фанаты сообщили мне, что вместо того, чтобы увидеть Элвиса, из правого борта на высоте около 1000 футов вырвался дождь искр. Я был почти уверен, что это значит. Мы сняли крышки клапанов и сразу же обнаружили, что рокер выхлопа номер 4 был затянут. Свеча зажигания выглядела так, как будто она была подвергнута дробеструйной обработке.

Мы с Джерри должны были сделать третий заход. Контракт гласил три пробега за 100% согласованного гонорара. Два пробега будут на 25% меньше. У нас было всего 30 минут, чтобы подготовиться к финальному матчу. Было 11 часов вечера, и снова грозил дождь.

Из-за моего предыдущего опыта потери седла без повреждения титанового клапана или полости седла я принял смелое решение. Я отрегулировал коромысло до нужного размера и проверил крепление остальных коромыслов, как обычно, между раундами.

Мы запустили двигатель, и на удивление он зазвучал лучше. В нем все еще был какой-то щелчок, но не такой заметный. Я поднялся и выиграл матчевую гонку. Джерри снова пришлось крутить педали, но отсутствие мощности позволило мне двигаться по трассе более плавно. Никаких рекордов, но мы пришли первыми, и я получил 100% своего гонорара.

Перед погрузкой проверили двигатель. Оказалось, что моя образованная игра окупилась. Зазор на выхлопе номер 4 был по-прежнему 0,035″ — как я и установил. Мы вытащили титановый выпускной клапан номер 4 из головки и не обнаружили никаких повреждений, как и в прошлый раз.

Я снял две головки, которые потеряли свои посадочные места, и отправил их в Indy Cylinder Head, чтобы сварить существующие вырезанные полости и придать им форму постоянных посадочных мест.

Я многому научился в этом году, и все, чему я научился, я передаю в проекты своих клиентов. Всякий раз, когда вы имеете дело с максимально подготовленными железными головками типа Pro Stock Cleveland, особенно со старыми рваными головками, убедитесь, что не были установлены сменные седла.

В другой раз я наткнулся на титановые детали двигателя на 19Выставка 92 PRI в Колумбусе. Молодой восторженный разработчик гоночных стержней обратился ко мне с предложением использовать его новые титановые шатуны. Но я отказался от них, потому что опасался использовать их вместе с закисью. Титановые стержни намного тверже алюминия и выбивают шатунные подшипники, как стальные стержни. Во-вторых, у меня уже был контракт с Биллом Миллером, и я был очень лояльным к спонсорам.

Кажется, титановые стержни все же имеют место быть. Их используют некоторые серийные заводские автомобили хот-род. Но из того, что я исследовал, титановые шатуны не подходят для крупнодюймовых, мощных двигателей с большим оборотом, особенно с добавочными двигателями. Дэвид Реер предпочитает алюминиевые шатуны для своих двигателей для дрэг-рейсинга.

5. Капиллярное притяжение и колеса из губок. Вечное движение. История одной навязчивой идеи

5. Капиллярное притяжение и колеса из губок

Читателю, вероятно, приходилось наблюдать, как намокает полотенце, забытое на краю наполненной водой ванны. Происходит это оттого, что вода под действием так называемого капиллярного притяжения, пропитывая ткань, начинает подниматься вверх. Ряд изобретателей усмотрели в этом явлении возможность построения вечного двигателя.

Но прежде чем рассказать об этих изобретениях, я хотел бы рассмотреть несколько весьма своеобразных схем гидростатических вечных двигателей.

Рис. 26. Схема вечного движения, предложенная Р. Бойлем.

Гидростатический парадокс, который заключается в том, что очень малое количество жидкости уравновешивает очень большое ее количество, неоднократно предлагался в качестве способа построения очередного перпетуум мобиле^{53}. Устройство, описанное физиком Дени Папеном (1647—1712)^{54} в «Философикэл транзекшнс» за 1685 год, по существу ничем не отличается от схемы вечного двигателя, приведенной на рис. 26. Изображенный на рисунке кубок может быть сделан из любого материала, но лучше всего, если он выдут из стекла. Ножка кубка имеет форму сужающейся полой трубки, которая загибается кверху и открытым своим концом нависает над кубком. Гипотеза изобретателя, конечно же наивная с нашей точки зрения, состоит в следующем. Площадь поперечного сечения кубка в любой его плоскости больше площади поперечного сечения трубки. Поэтому под действием силы, создаваемой жидкостью в кубке, последняя будет передавливаться в полую трубку; гидростатическое равновесие в конце концов нарушится и жидкость будет выливаться обратно в кубок. Автор проекта искренне верил в то, что, однажды начавшись, такой круговорот воды никогда не остановится, и жидкость будет течь по замкнутому контуру, пока не испарится. Доводом в пользу этого мнения служило то, что пинта воды в кубке весит больше, чем унция воды в трубке[10]. Естественно, изобретатель был обескуражен результатом эксперимента, показавшего, что уровень воды и в самом кубке, и в его узкой изогнутой ножке одинаков.

Аналогичная схема гидростатического вечного двигателя была предложена аббатом де ла Рок и описана им на страницах парижского «Журналь де Саване» (1686). Устройство представляло собой U-образную трубку, колена которой имели разную длину. Трубка была установлена наклонно так, чтобы жидкость могла перетекать из длинного колена в отверстие более короткого. На этом простота устройства и оканчивалась, потому что короткое колено должно быть сделано из воска, а длинное — из металла. Полагая, что жидкость в металлической трубке «более сгущена», чем в восковой, изобретатель надеялся получить непрерывное, вечное движение жидкости из металлического колена в восковое (и далее по замкнутому контуру).

Неудачи очень многих авторов проектов перпетуум мобиле можно объяснить слабой научной подготовкой, а иногда и отсутствием элементарных знаний по физике. Этого, однако, никак нельзя сказать о знаменитом математике и философе Иоганне Бернулли (1667—1748), который также пытался создать вечно действующее устройство^{55}.

Вот описание схемы вечного двигателя Бернулли в переводе с латыни.

«Прежде всего сформулируем следующие условия:

1. Если имеются две жидкости, отношение плотностей которых выражается дробью вида G/L, то отношение высот равных по весу столбов этих жидкостей, находящихся в цилиндрах равного радиуса, выражается обратной дробью, а именно L/G.

2. Соответственно, если высота столба одной жидкости AC, содержащейся в сосуде ACDB находится в указанном отношении к высоте столба EF другой жидкости, помещенной в открытую с обоих концов трубку, так, как это показано на рисунке, то жидкости будут пребывать в состоянии покоя.

3. Но если отношение AC/EF будет больше отношения L/G, то жидкость в трубке будет подниматься и выливаться через ее край, если длина трубки EF недостаточно велика (это следует из гидростатического принципа).

4. Возможно наличие двух несмешивающихся разноплотных жидкостей.

5. С помощью фильтра, дуршлага или какого-нибудь другого сепаратора можно отделить легкую жидкость, смешанную с более тяжелой».

«Конструкция устройства. Приняв во внимание сформулированные выше условия, я предложил следующий проект вечного двигателя. Возьмем две любые порции разноплотных жидкостей (для определенности — равных объемов) и наполним ими сосуд ACDB до уровня А. Пусть отношение плотностей этих жидкостей будет выражаться отношением G/L. Возьмем затем открытую с обоих концов трубку EF такой длины, что AC/EF > 2L/G+L. Закроем нижнее отверстие F трубки фильтром или каким-либо материалом, отделяющим более легкую жидкость от более тяжелой (см. условие 5). Установим подготовленную таким образом трубку на дно сосуда. Я утверждаю, что жидкость будет непрерывно проходить через фильтр в отверстии F трубки и выливаться через ее край Е обратно в сосуд.

Рис. 27. Схема вечного двигателя Бернулли.

Доказательство. Согласно конструкции устройства отверстие F закрыто фильтром, который отделяет более легкую жидкость от более тяжелой. Поэтому при погружении трубки в сосуд более легкая жидкость должна через фильтр подняться вверх. Уровень жидкости в трубке при этом превысит уровень жидкости в сосуде (см. условие 2) и будет повышаться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство AC/EF = 2L/G+L. Но поскольку конструкция устройства выполнена так, что AC/EF > 2L/G+L, более легкая жидкость непременно должна стекать в сосуд и вновь смешиваться там с более тяжелой жидкостью. Затем она вновь будет просачиваться через фильтр, подымать уровень жидкости в трубке и вновь возвращаться в сосуд. Таким образом движение жидкости будет длиться вечно».

С помощью своей теории Бернулли объяснял непрерывный подъем воды в горы и стекание рек в моря, полагал в противовес «ложной теории капиллярных сил», что истинной причиной круговорота воды в природе является разность плотностей соленой и пресной воды.

Эта замечательная теория, столь искусно изложенная авторитетным ученым, оставляет читателя в недоумении, ибо он должен, с одной стороны, выбирать между стройными и продуманными гипотезами, безупречной логикой доказательств, построенных в духе античности, и с другой стороны, столь важными выводами, основанными на весьма зыбком фундаменте.

В отличие от Бернулли, верившего в возможность создания перпетуум мобиле на основе различия плотностей жидкостей, Роберт Бойль (1627—1691) был убежден, что ключом к решению проблемы вечного движения являются капиллярные силы^{56}. Он считал, что некоторые явления природы могут быть объяснены исключительно действием этих сил. Размышления Бойля о капиллярных силах появились сперва в журнале «Атлас», а затем в 1827 году были перепечатаны журналом «Микэникс мэгэзин». «В природе постоянно имеет место огромное количество явлений, которые заставляют думать, что источником, дающим начало ручьям и рекам на вершинах и склонах гор, является возникающее под действием капиллярных сил скопление воды на возвышениях земного рельефа. Эти капиллярные силы действуют в больших скоплениях пористого материала или слоистых веществ».

Рис. 28. Вечный двигатель Уильяма Конгрева с цепью из губок.

Пропитываясь водой, эти массы со временем становятся источниками, питающими ручьи и дающими начало рекам. В масштабах всей земли непрерывный круговорот поднимающихся вверх и вновь стекающих вниз вод и создает, как считал Бойль, вечное движение в самом прямом понимании этого термина. Однако вполне вероятно, что любая имитация этих явлений в искусственных лабораторных условиях не даст желаемого эффекта. Природа за счет огромного диапазона совершаемых в ней явлений способна создать непрерывный процесс, но простое копирование его человеком с помощью механических средств обречено на неудачу.

Рис. 29. Это устройство с цепью из губок изобрел около 1870 года Уильям Чейпер из Филадельфии. Правая половина замкнутой цепи находится в баке с водой. Предполагается, что трение губок о дно бака отсутствует.

В основу вечного двигателя, предложенного сэром Уильямом Конгревом (1772—1828), также положено капиллярное притяжение. Сэр Уильям, политический деятель и инженер, изобретатель названной его именем ракеты, занимался проблемой вечного движения в 1827 году, набираясь сил после изнурительной болезни^{57}.

Рис. 30. Было предложено множество вариантов «поплавковых» моторов. Наиболее распространенный показан на рисунке. Колесо установлено таким образом, что одна его половина находится вне жидкости, в воздухе или вакуумной камере. Под действием выталкивающей силы на погруженную в жидкость часть колеса последнее приходит во вращение. В проекте не решена проблема создания водонепроницаемого затвора.

В его механизме использовалась соответствующим образом измененная идея Стевина о наклонных плоскостях. В углах вертикально расположенной рамы, имеющей форму прямоугольного треугольника с одним из катетов в основании, на горизонтальных осях установлены три ролика. На ролики насажен ремень, к которому прикреплены губки, а поверх губок надета цепь с равномерно распределенными грузами. Нижняя часть устройства погружена в воду на такую глубину, что губки, находящиеся между нижними роликами, оказываются под водой. Под действием капиллярных явлений в губках ремень должен вращаться в направлении против часовой стрелки. На вертикальном участке замкнутого треугольного контура цепь с грузами не оказывает действия на губки, которые удерживают впитанную ими ранее воду. В то же время губки, находящиеся на наклонном участке рамы, сжимаются под действием грузов и отдают воду. Таким образом, губки вертикального участка имеют больший вес и тянут всю цепь вниз. Этим и обеспечивается непрерывное движение в устройстве.

Сэр Уильям произвел расчет количества работы, которую можно, как он думал, получить с помощью его машины. Согласно подсчетам, хорошая губка способна впитать такое количество воды, что уровень последне понизится на один дюйм. При толщине ремня с губками в один фут и ширине в шесть футов площадь оказавшейся под водой части устройства составит 864 квадратных дюйма. Следовательно, общий вес воды, поднятой под действием капиллярных сил, достигнет тридцати фунтов.

Рис. 31. Уильям Дэвис из Детройта предложил вариант мотора, в котором использованы резиновые мешочки с грузами. Пока рычаги опускаются вниз, грузы сжимают мешочки. Когда же рычаги начинают подниматься, грузы растягивают мешочки. Воздух из сжатого верхнего мешочка по полому стержню поступает в нижний мешочек и раздувает его.

Рис. 32. Еще одна схема с резиновыми мешочками и шарами. В основу ее действия положено вытеснение воздуха в гибкий полый ремень. Предпринята попытка снести к минимуму трение между ремнем и вращающими его шкивами.

Этого, по мнению Конгрева, должно быть достаточно, чтобы превысить потери на трение при движении ремня с губками вдоль рамы.

Хотя Конгреву удалось запатентовать устройства, он так и не смог переубедить своих критиков, утверждавших, что «вечный двигатель» не сдвинется с места.

Рис. 33. В отличие от большинства изобретателей конца XIX века, экспериментировавших с воздухом, нагнетаемым в резервуар с водой, автор этого проекта попытался создать вечный двигатель, используя идеи XVIII века. Он обратился к традиционным элементам — водяному колесу, насосу и кривошипу. Торжество изобретателя было столь же недолгим, сколь и пребывание воды в коллекторе этого «вечного» двигателя.

Что только не испробовали искатели вечного движения: погружаемые в воду губчатые колеса; пневматические механизмы с резиновыми мехами, которые под водой наполнялись воздухом, затем конвейерным ремнем подымались вверх и вновь опускались в воду пустыми; устройства, в которых использовалось изменение давления воздуха и вакуума…

В 1825 году журнал «Микэникс мэгэзин» поместил на своих страницах описание весьма замысловатого, но тем не менее совершенно неосуществимого устройства.

Рис. 34. в 1865 году швейцарец Герман Леонард изобрел этот «поплавковый» мотор, столь же простой, сколь и нереализуемый.

Вот что писал о нем комментатор:

«Я позволю себе предложить вашему вниманию этот прибор. Признаюсь, я не сразу понял, в чем заключалась ошибка автора проекта, хотя она совершенно очевидна. Идея прибора состоит в том, чтобы заставить тело, которое тонет в легкой среде и плавает в тяжелой, последовательно проходить из одной среды в другую, осуществляя это круговое движение постоянно. Сказать, что невозможно сделать такие клапаны, которые позволят телу проникать из одной среды в другую по предложенной автором схеме, значит упустить ту главную причину, по которой вся идея этого прибора является ошибочной. Предполагается, что конструкция имеет форму двуколенной трубки, желательно стеклянной (чтобы можно было наблюдать движение шаров внутри трубки). Эти шары, попадая из воздуха в воду и из воды в воздух, всплывают на поверхность или тонут. Нижний конец трубки помещен в воду, но принцип действия прибора не изменится, если трубку снизу закрыть».

[поменять рисунок!]

Рис. 35. В 1825 году появилась схема вечного двигателя, состоящего из двухколенной трубки с клапанами и маленькими шарами.

«Описание рисунка. Левое колено прибора 1 наполнено водой до отметки A; клапаны 2 и 3 открываются только вверх; правое колено 4 заполнено по всей длине воздухом: клапаны 5, 6 открываются только вниз. Предполагается, что весь аппарат воздухо- и водонепроницаем. Кружки изображают полые шары, которые могут погружаться в воду на четверть своего объема. Вес трех шаров, помещенных в правом колене над четвертым шаром, удерживает последний у самой поверхности воды. Добавление еще одного шара в правое колено вытеснит нижний шар к основанию левого колена С, в результате чего он начнет подниматься. Таким образом, все устройство приходит в движение. Шар 8, поднимающийся вверх по левому колену, доходит до клапана 3, ударяется в него и за счет выталкивающей силы воды открывает его, проходя выше по колену. После прохода шара клапан 3 с помощью соответствующих грузов и пружин закрывается. Дойдя до следующего клапана 2, шар сходным образом проходит и через него и устремляется еще выше. Достигнув точки А, шар 8 всплывает на поверхность воды на три четверти своего объема. Следующий шар, поднимающийся по левому колену следом за шаром 8, полностью вытеснит его из воды. Проходя мимо точки D, шар 8 попадает в правое колено (заполненное воздухом) и падает на клапан 5, который под действием удара открывается и пропускает шар ниже по колену. После этого клапан закроется с помощью пружин и грузов. Далее шар 8 будет катиться по изогнутой части правого колена прибора к клапану 6, который преодолевается уже описанным способом. Изгиб позволяет увеличить время движения шаров по правому колену и делает более наглядными происходящие в приборе процессы. Затем, упав на четыре шара, находящиеся в нижней части правого колена, шар 8 заставляет самый нижний из них сместиться к точке С. На этом цикл работы заканчивается».

Рис. 36. Джон Сатклифф из Хантсвилла, штат Миссури, получил патент на «поплавковый» мотор в 1882 году. Мехи приводились в действие кривошипом и поджимались тяжелым шаром Они нагнетали воздух в резиновый пузырь, когда последний находился под водой.

Все это тяжеловесное описание не оставляет читателю никаких сомнений в том, что автор проекта был не только человеком, далеким от практики, но и в том, что он имел совершенно нелепые представления о физических свойствах воды и воздуха. Как можно было ожидать, чтобы полый шар — «в одну четверть веса воды» — проходил через изогнутую трубку или открывал клапаны в левом колене, преодолевая давление на них столба воды!

Джон Фин в своей книге «Семь заблуждений науки» (Лондон, 1913) приводит описание более простой, но от этого не более реальной схемы, найденной им на страницах журнала «Пауэр» и относящейся к началу нашего столетия. Основным элементом устройства является загнутая на одном конце трубка. Оба конца ее открыты, но нижний сужается на конус. Хорошо промасленная пеньковая веревка проходит через трубку и подвешивается на блоке, который установлен над нею. Загнутая часть трубки выполняет роль нижнего блока или направляющей в этой системе, а ее конусообразный конец так плотно обхватывает веревку, что между трубкой и веревкой образуется герметичный затвор. Затем трубка до краев заполняется водой. Предполагается, что погруженная в воду часть промасленной веревки начнет подниматься вверх, а веревка на другом конце блока под действием силы тяжести и начавшегося движения погруженной в воду части веревки будет двигаться вниз.

Рис. 37.

Описанная схема практически неработоспособна, поскольку основывается на совершенно невыполнимых условиях взаимодействия ее элементов. В частности, вечному движению здесь препятствуют значительные силы трения, возникающие при контакте веревки с сужающимся концом трубки (не говоря уже о трении в подшипниках блока). Понятно, что, для того чтобы воспрепятствовать утечке жидкости из трубки, сужающийся конец последней должен оказывать определенное давление на веревку. Если попытаться увеличить «мощность на поднимание», удлинив прямую часть трубки, то увеличится объем и вес воды, а значит, возрастет вероятность ее утечки из конусообразного сужения. В свою очередь, это вызовет необходимость еще туже зажать веревку в конце трубки, увеличив тем самым трение между веревкой и трубкой… Коэффициент полезного действия такого устройства будет значительно меньше единицы, а ведь вечное движение возможно лишь тогда, когда этот коэффициент, напротив, больше единицы.

Чтобы хоть немного увеличить коэффициент полезного действия губчатых колес, изобретатели испробовали сочетания самых различных жидкостей.

Я уже описал устройство, в котором использованы две разные среды — воздух и вода. Предлагались, однако, и такие сложные системы, основанные на действии капиллярных сил, построить которые было просто невозможно. Приведу описание одной из них. Замкнутый губчатый ремень проходит через два ролика, один из которых погружен в жидкость, находящуюся в баке, а другой находится в воздухе над баком. Бак разделен по вертикали: в одной части находится чистая вода, а в другой — соляной раствор. Губчатый ремень проходит через сальник, в котором отсутствует трение и который каким-то образом зажат между двумя жидкостями. Автор изобретения с большим оптимизмом относился к задаче практической реализации такого двигателя. Более того, он утверждал, что механизм будет работать с большей скоростью, если одна половина бака будет наполнена водой, а вторая — керосином.

Похоже, что в отличие от изобретателей самовращающихся колес, которые, как правило, доискивались до причин постигавших их неудач, большая часть экспериментаторов, занятых капиллярными системами, была несведуща в фундаментальных вопросах физики и механики. Исключение составляет, пожалуй, лишь, сэр Конгрев. Его схема губчатого колеса была, по крайней мере, на йоту более реалистичной, чем все остальные. И хотя неудача есть неудача, независимо от приведших к ней причин, тот путь, пусть ошибочный, который проделал этот изобретатель, снискал ему уважение современников, а нас заставил еще раз задуматься над проблемой.

Колеса

Колеса
Еще одной проблемой для новичков являются колеса. К примеру, начинающие водители частенько забывают проверить состояние колес, прежде чем отправиться в дорогу. Речь даже не идет о проверке давления в шинах! Забывают и об обычном визуальном осмотре. Недавно автору

Все четыре колеса…

Все четыре колеса…
Ни защитная надувная подушка, ни надувные резиновые бамперы для смягчения удара при столкновении, ни надувное запасное ветровое стекло (тоже полезная вещь!) не могут считаться главным применением воздушной подушки на автомобиле. На первое место нужно

3. Самовращающиеся колеса и неуравновешенные грузы

3. Самовращающиеся колеса и неуравновешенные грузы
Можно смело утверждать, что все ранние попытки построить вечный двигатель связывались с созданием такого колеса, которое вращалось бы само по себе. Нетрудно понять, почему именно колесо оказалось в центре внимания

Присоединение ведущего колеса к валу ШД

Присоединение ведущего колеса к валу ШД
Присоединение ведущего колеса к валу ШД может представлять определенную проблему. На рис. 10.9 показан один из вариантов ее простого решения. Найдите пластмассовую шестерню большого диаметра с фиксирующим винтом. Осевое отверстие

§ 1.6 Электрическое притяжение и ареоны

§ 1.6 Электрическое притяжение и ареоны
Мы могли бы попробовать объяснить явления [электродинамики] механическими воздействиями, оказываемыми этими частицами, но трудности, к которым мы придём при этом, кажутся непреодолимыми.
Вальтер Ритц, «Критический анализ общей

Грузовые автомобили. Колеса

Грузовые автомобили. Колеса
Трудно найти в настоящее время человека, который бы не представлял, что обозначает слово «машина». Слово и понятие настолько прочно вошли в наш лексикон, что многие не задумываются над тем, какой глубокий смысл заложен в нем.В политехническом

Изобретение колеса

Изобретение колеса
Современные автомобили в том виде, в котором мы привыкли их видеть, сконструированы несколько десятков лет назад, история их изобретения насчитывает несколько сотен лет, а история изобретения колесных повозок несколько тысячелетий.А до этого прошли

Колеса грузовых автомобилей

Колеса грузовых автомобилей
У грузовых автомобилей устанавливают дисковые и бездисковые (автомобиль КамАЗ) колеса с пневматическими шинами. В результате сцепления ведущих колес с дорожным покрытием их вращательное движение преобразуется в поступательное движение

Читать «Возможен ли вечный двигатель?» — Краснов Александр Иванович — Страница 6

№ 33: Вечный двигатель

Вечная афера

Вечная афера

Изучение истории
сумасшедшие и аферисты, которые сохранили факел вечного
движение, горящее в сердцах доверчивых инвесторов почти
четыре столетия действительно раскрывают широкий спектр.

Есть законные машины
с источниками силы, которые мы склонны принимать как должное, а не
например, вечные часы, разработанные Джеймсом Коксом в
1760-е годы. Эти часы были заведены изменениями в атмосферных
давлением и является вечным двигателем не более, чем
ветряная мельница или водяное колесо. Непрактичные, но функциональные машины
были разработаны, которые питаются от широкого спектра природных
процессов, от химических реакций внутри картофеля до
коробление зеленых деревянных досок под воздействием окружающей среды.

Приступая к истинному «вечному
движение», мы находим много примеров машин с
искусно спрятанные источники силы, такие как Колесо
Орфирей, изображенный Иоганном Бесслером в начале 18 века.
Германии, и замечательные моторы, выставленные Джоном Кили в
конец 19 века в Филадельфии. Колесо Бесслера приводилось в движение
скрытый часовой механизм, в котором держались два хорошо видимых составных
маятники качались, а они в свою очередь вели свое колесо. (Увы,
маленькой наемной девчонкой, одной из работ которой было закручивать спрятанные
часового механизма, убежал от Бесслера и раскрыл свою
секрет для чиновников.) Кили

машины приводились в действие сжатым воздухом, подаваемым по трубам
замаскированные под спицы и опоры. Мощность батареи в настоящее время
самый популярный скрытый источник; Эй, это так же близко, как ближайший
в аптеке, а современные батарейки маленькие и их легко спрятать.

Есть машины, которые
включать замкнутый цикл для воды, аммиака, фреона, воздуха или некоторых
другой жидкости, и предполагается, что машина будет работать на всех
сама, черпая энергию из жидкости и никогда не нуждаясь
что-нибудь еще. Чтобы увидеть проблемы с этим, представьте себе воду
колесо или турбина, которая качает воду, которая вращает его обратно в
свой первоначальный уровень, чтобы он мог снова крутить колесо, как в первый раз.
предложенный еще в 1618 году Робертом Фладдом и до сих пор продаваемый
Техасские инвесторы Арнольда Берка в возрасте 19 лет80.

Когда вода,
или любое другое вещество, проходит цикл такого рода,
кинетическая и потенциальная энергии, которыми он обладает в целом
необратимо уменьшаются, а кинетическая и потенциальная
энергии каждой пары молекул или атомов относительно одной
очередное необратимое увеличение. Короче говоря, вещество
необратимо теряет способность выполнять работу. В результате
жидкость — что бы это ни было, пока это материя —
нельзя заставить циркулировать. .. если ему немного помочь.
В машине Бёрка был обнаружен скрытый водяной насос,
питается от аккумуляторной батареи, спрятанной под соседней кроватью. Следующий
когда вы случайно уроните что-то на пол, держите
руку именно там, где она была, когда объект выпал, и попытаться
уговорить объект самопроизвольно прыгнуть с пола обратно в
твоя рука. Вы получите некоторое представление об универсальном
структура природы, которую, как утверждают эти изобретатели,
как-то отложить.

Представьте, что
изобретатель приходит к вам со следующей отличной идеей. Он
есть машина, которая работает на обычной воде. Секретный катализатор
разбивает воду на отдельные газообразный водород и газообразный кислород,
которые затем сгорают обратно в воду в цилиндрах
поршневой двигатель, а вода бесконечно рециркулируется.
катализатор не подвергается воздействию и может использоваться повторно неограниченное время. Почему,
двигатель может работать тысячу лет на маленькой чашке
вода, сынок! Все, что мне нужно, это 10 000 долларов от вас на запасные
части. Вы бы инвестировали? Около 30 лет назад бывший владелец
крупной сети компаний по аренде автомобилей вложили миллионы именно в такую
схема… вопреки совету каждого эксперта, с которым он консультировался.
Как вы думаете, что случилось с этими миллионами?

С 400 лет
стоит задуматься над минусами, инвесторы до сих пор не усвоили их
уроки. На самом деле они, похоже, не понимают, что — это .
урок. Около двух десятилетий назад британский научный журнал
Новый ученый заказал строительство
классический вечный двигатель с очень хорошо скрытым
обычный источник питания. Машина была выставлена ​​всем
над Британскими островами в рамках конкурса и продвижения
журнал. Зрителям было предложено угадать природу
скрытого источника питания, не позволяя прикасаться к
машина, стоявшая на постаменте, защищенном прозрачным
пластиковый корпус. New Scientist сотрудников были
ужаснулись, смешавшись со зрителями, обнаружив множество
рассказывать своим детям или женам, что вечный двигатель
машина была новым открытием и действительно работала.

На следующей странице мы узнаем, почему
работающий вечный двигатель так же редок, как
24-часовой день, за которым следует 2,4-часовой день, т.
затем день 240 часов.

Для удобной публикации в Интернете
на вечные двигатели и их вообще сумасшедшие или
невежественные изобретатели, кликните Phact, или Джим Лой,
или же
Боб или
Музей неисправных устройств или
Вечный или
Леонардо и Леопольд, или
История вечных двигателей.

создание WARP-двигателя теоретически выполнимо. Ученые NASA обманули скорость света Когда будет создан варп двигатель

В самом начале XX столетия молодой служащий патентного бюро из города Берн потряс своей новой предложенной картиной окружающего мира. Клерка звали Альберт Эйнштейн, а его идея сегодня широко известна как Теория относительности. Дело в том, что на стыке веков в мире физики бытовало популярное мнение, что все секреты природы уже, в общем-то, известны, а ученым осталось всего лишь решить несколько незначительных задач.

Теория относительности буквально перевернула все представления о законах физики. Главным ее достижением стало нахождение точного отношения между пространством и временем. Благодаря Альберту Эйнштейну эти две величины теперь представлялись и представляются физикам, как четко связанные и взаимозависимые. Константой, связывающей время и пространство, стало постоянство скорости распространения света в вакууме. Однако та же самая утверждала, что является максимально возможной скоростью в природе. Поскольку фотоны являются безмассовыми квантовыми частицами, ни одна частица, обладающая положительной массой (а из них состоит окружающая нас материя) не сможет приблизиться к световой скорости. Ведь для этого разгона ей потребовалась бы бесконечная энергия, что по определению невозможно. Но ведь до самых ближайших к нам звезд несколько световых лет. А до многих из них сотни и тысячи Так что же, любой, даже максимально возможно быстрый космический аппарат, обречен тратить века на преодоление

Спасительная «варп-скорость»

Законы физики невозможно нарушить, но, оказывается, они, как и любые юридические законы, оставляют нам лазейки, позволяющие обойти их, перехитрить саму природу. И ответ кроется все в той же Теории относительности. Развивая свои идеи, Эйнштейну и некоторым его современникам удалось также обнаружить связь между пространством-временем и гравитацией. Кратко говоря, эта связь заключается в том, что гравитация искривляет время и пространство.

Так, возле объектов в космосе, обладающих чудовищным гравитационным влиянием, ход времени сильно замедляется, а само пространство буквально сжимается. Этому открытию и обязан своим появлением варп-двигатель — как популярный образ в научной фантастике второй половины XX века, а также в качестве перспективной идеи современных ученых. В пространстве невозможно двигаться быстрее скорости света, однако теоретически само пространство возможно деформировать так, чтобы оно сжималось между двумя объектами. Например, и желанной звездой. Варп-двигатель, таким образом, не смог бы быстро преодолевать далекие расстояния, однако при помощи специально создаваемого поля искривления мог бы сделать эти самые расстояния удивительно близкими. Конечно, пока это всего лишь фантазия, ничего подобного не существует в технологиях людей. Варп-двигатель больше известен благодаря сериалам вроде «Звездного пути», «Звездных врат», «Звездных войн» и подобных им. Ведь там он является важнейшим элементом фантастических историй, объясняющим саму их возможность.

Варп-двигатель НАСА

Однако подобная технология теоретически может быть осуществлена в будущем. Более того, исследования в этой области уже ведутся. Идея была впервые предложена в 1994 году физиком из Мексики Мигелем Алькубьерре. Собственно, именно он и предложил создать своеобразный пузырь, который будет окружать корабль и деформировать вокруг него пространство необходимым образом. Главной проблемой нынешних расчетов остается то, что варп-двигатель может потребовать слишком большую и пока недостижимую энергию для своей работы. Однако уже сегодня НАСА проводится множество экспериментов, призванных разрешить важные проблемы относительно возможностей и физических свойств явления.

Варп-двигатель

Варп-двигатель
(англ. Warp drive
, двигатель искривления) — cобирательный, фантастический научно-теоретический образ технологии или явления из вымышленной вселенной Star Trek , позволяющей попасть из одной точки пространства в другую быстрее, чем это делает свет. Это становится возможным благодаря генерации специального поля искривления (варп-поля), которое окутывает судно и искажает пространственно-временной континуум космического пространства , перемещая его. Двигатель искривления не разгоняет физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства — времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (свет) в вакууме.

В сериале Звёздный путь

Технология

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства перед и позади звездолета, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разворачивается» за ним. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищенным от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остается неподвижным: перемещается само искаженное пространство, в котором он находится.

Использование варп-двигателей требует больших энергетических затрат, поэтому варп-системы Объединенной Федерации Планет приводятся в действие благодаря реакции между материей и антиматерией , разграниченными друг от друга кристаллами дилитиума. В результате реакции создается высоко-энергетичная плазма , называемая электро-плазмой. Электро-плазма направляется специальными электро-магнитными трубопроводами электро-плазменной системы (англ. electro-plasma system, EPS
) в плазменные инжекторы , которые, в свою очередь, создают варп-поле. Разные цивилизации используют разные источники энергии, но в целом процесс происходит аналогично.

Варп-поле, Поле искривления (Warp field)

Поле искривления состоит из множества слоев. Эти слои формируют «субпространственное поле». Это очень походит на «мини-вселенную», которая отделена от нормального пространства. Из-за отличающихся законов в этой мини-вселенной, относительно нормального пространства, мини-вселенная может двигаться со сверх световой скоростью. Чем из большего количества слоев состоит поле искривления, тем более глубоко корабль погружается в субпространство, тем дальше он отделяется от нормального пространства и тем выше скорость. Чтобы достигать более высоких скоростей, необходимо увеличить число субпространственных слоев. Для создания и поддержания последующего слоя требуется все больше энергии. Теоретический предел, наложенный на работу двигателя искривления называется предел Юджина. Согласно которому, фактор деформации 10 никогда не может быть, так как при этом расход энергии, как впрочем и скорость, становились равны бесконечности. Полный оставшийся доступным скоростной диапазон сжат между Warp 9 (9 слоев) и Warp 10 (бесконечная скорость).

На звездолёты класса «Интрепид» устанавливались специальные гондолы с изменяемой геометрией, позволяющее двигаться с еще более высокой скоростью без причинения вреда окружающему пространству и объектам, в нем расположенным. На более новом классе звездолётов «Суверин » устанавливаются более совершенные гондолы искривления, позволяющие двигаться с большими скоростями без изменения геометрии.

Элементы системы

• Контейнер с антивеществом
• Катушка индуктивности антивещества
• Реле антивещества
• Патроны дилитиума
• Электро-плазма
• Механизм экстренной остановки реакции
• Основная магистраль охлаждающего устройства
• Магнитный трубопровод
• Магнитный блок
• Гондолы

Часть двигателя деформации, спереди обычно располагается Вихревой сборщик со своими дополнительными системами, далее идет Плазменный инжектор, фокусирующий поток плазмы точно по центру Катушки искривления и собственно ряд катушек по всей оставшийся длине. Стандартом де-факто среди рас, использующих двигатели искривления, является использование двух гондол искривления слева и справа от корпуса корабля.

• • Коллекторы Буссарда

Устройство, обычно располагаемое (на кораблях Федерации) на переднем конце гондол искривления, и служащее для первичного сбора межзвездного газа (последующей сортировкой и переработкой занимаются уже другие системы). Сборщик обычно включается если запасы материи или антиматерии в баках корабля почти иссякли. Вихревой сборщик состоит из набора катушек, которые создают магнитное поле и подобно воронке затягивающее межзвездный газ.

• • Плазменный инжектор
  • Варп-катушка (катушка деформации)

Тороид, разделенный на несколько частей, который создает поле искривления, будучи активированным проходящим потоком высокоэнергетической плазмы. Ряд катушек деформации располагается в гондоле искривления. Используя плазменный инжектор, корабль может регулировать последовательность активации отдельных катушек искривления во время движения, позволяя кораблю маневрировать на Варп — скоростях.

• Аннулирующее ядро
• Предварительная магистраль охлаждения
• Катушка индуктивности
• Плазменный трубопровод
• Промежуточный охладитель плазмы
  • Смазочно-охлаждающая жидкость
• Регулятор плазмы
• Энергопередающий канал
• Сеть передачи энергии

Сеть распределения энергии, используемая на борту звездолетов Федерации для питания всех источников потребления, за ее работой и распределением энергии от источников к потребителям контролирует офицер ЭПС со своего терминала. Энергия передается в канале питания высокими скоростями движения плазменных частиц. Есть два основных источника питания: это ядро искривления и термоядерные реакторы в импульсных двигателях. Ядро в первую очередь питает гондолы искривления, щиты и фазеры, а импульсные двигатели всех прочих потребителей.

• Космическая матричная катушка восстановления
• Варп-плазменный трубопровод
• Ядро деформации
  
  • Реактор материи/антиматерии
  • Инжектор антиматерии
  • Плата кристаллов дилитиума
    • Кристалл дилитиума

Пожалуй главный компонент ядра искривления, внутри которого потоки вещества и антивещества при управляемом процессе аннигиляции преобразуются в электроплазменный поток. Дилитий — единственный пока известный элемент, который инертен к антивеществу, когда подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля в мегаваттном диапазоне. Эффективность реакции в кристалле зависит от его качества.

• • • Механизм соединения кристаллов
  • Инжектор материи
  • Наборщик тета-матрицы

Разработка варп-двигателей

Каждая космическая цивилизация разработала варп-технологии самостоятельно и в разное время. Так Вулканцы имели варп-двигатели в третьем столетии по земному летоисчислению. В 2151 они преодолели скорость, равную семи варп-факторам. В том же году Клингоны смогли достичь шестой скорости. Следует заметить что сами клингоны не разработали варп-технологий — они были «позаимствованы» у хур’ков, когда-то захвативших родной мир клингонов КроноС (Хронос).

Объединенная Федерация Планет признала создание варп-двигателя важным этапом и фактором, характеризующим развитие какого-либо общества. Директивы Звёздного флота запрещают вступать в контакт с инопланетными расами до тех пор, пока те не войдут в эру варп-технологий.

Варп-технологии Федерации

Первый полет «Феникса»

На Земле варп-двигатель был создан ученым Зефрамом Кокрейном вскоре после окончания Третьей Мировой Войны. Несмотря на недостаток ресурсов, ему удалось переоборудовать для своих экспериментов космическую ракету «Титан V».

Первый испытательный полет варп-судна «Феникс» состоялся 5 апреля 2063 года и стал причиной «первого контакта» — встречи Землян и Вулканцев.

Однако дальнейшее развитие варп-технологий шло очень медленно (это во многом связанно с позицией Вулканцев, считающих человечество не готовым к освоению космоса) и только 80 лет спустя, в 2140-х, новый двигатель, созданный инженером Генри Арчером смог достичь варп-фактора 2. Вскоре сын Генри, Джонатан Арчер , преодолел 2-варп барьер, достигнув скорости варп 2.5.

К 2151 технология была развита настолько, что человечество стало готовым преодолеть барьер в 5 варп-факторов. Первым судном, оборудованным новым двигателем, стал звездолет «Энтерпрайз », который 9 февраля 2152 поставил новый рекорд скорости.

В 2161 была достигнута скорость 7 и новые двигатели начали устанавливаться на звездолеты.

В 2240-х годах скорость в 6 варп-факторов стала крейсерской (максимальная скорость на тот момент составляла варп 8).

Более высокие скорости были достигнуты только благодаря вмешательству других цивилизаций. Так в 2268 году Келвансы внесли изменения в конструкцию звездолета «Энтерпрайз», в результате чего тот смог добиться скорости варп 10 . В том же году из-за саботажа Лосира звездолет «разогнался» до варп 14.1.

В то же время на звездолеты стали устанавливаться новые гондолы, сделавшие скорость варп 8 обыденной («Звёздный путь: Фильм »). В 2280-х была разработана технология «трансварп», которая должна была позволить двигаться с ещё большей скоростью, однако неудача испытаний новых двигателей вынудила инженеров отказаться от их практического применения.

Ко времени появления класса «Галактика » в 2360-х успехи инженеров позволили звездолетам двигаться со скоростью варп 9.6 в течение двенадцати

Еще в 2012 году физик Гарольд Уайт, возглавляющий исследовательскую группу Eagleworks из Advanced Propulsion Physics Laboratory (лаборатория исследования продвинутых форм движения) в центре NASA имени Линдона Джонсона, представил проект по созданию космического корабля на варп- двигателе. Согласно теоретическим выкладкам, он когда-нибудь сделает реальными перемещения в космосе быстрее скорости света, что позволит людям путешествовать во времени. После многочисленных научных споров об Уайте и его проекте все забыли. Но недавно на научной конференции в Нью-Йорке, посвященной разработкам в сфере космических технологий, физик выступил с докладом, упомянув, в частности, что его лаборатория уже занимается воплощением чудо-двигателя, а попутно разрабатывает все недостающие технологии.

Всем известна теория Эйнштейна, что скорость света в вакууме является величиной постоянной и это предельная скорость движения частиц и передачи взаимодействий. Учитывая величину космических расстояний и ограниченность жизни человека, освоение дальнего космоса становится непреодолимой проблемой. Уже много лет не только писатели-фантасты, но и ученые с мировым именем ищут возможность обойти теорию Эйнштейна. Но, оказалось, двигаться быстрее скорости света можно и не выходя за рамки эйнштейновской модели.

В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре предложил двигатель, основанный на технологии растягивания пространства. Ученый признал, что на разработку его вдохновил популярный фантастический телесериал Star Trek («Звездный путь»). Там был варп-двигатель, позволяющий передвигаться быстрее скорости света на звездном крейсере Enterprise. Теоретическая концепция фантастического устройства совпала с реальной идеей ставшего всемирно известным двигателя Алькубьерре.

Замысел относительно прост: космическое пространство оборачивается вокруг корабля, сам же он остается на месте. Пространство впереди прижимается к кораблю, а то, что позади, наоборот, с такой же силой отодвигается. Таким образом, скорость корабля не ограничена: он не двигается сам, а движется сжимаемое-разжимаемое пространство. Космонавтам внутри корабля будет казаться, что ничего не происходит. То есть, все постулаты теории относительности Эйнштейна сохранены.

Разработка Алькубьерре стала, в свою очередь, основной идеи двигателя Уайта. Три года назад ученым удалось в лабораторных условиях получить некие «пузырьки» внутри которых происходит деформация и искажение пространства, что и было заложено в основу работы нового варианта варп-двигателя. Используя такой «пузырь», можно образовать ту самую червоточину, через которую космический аппарат мгновенно полетит на любые расстояния. В 2012-м, для подтверждения своих изысканий Уайт и его коллеги создали научный прибор White-Juday Warp Field Interferometer, с помощью которого и были открыты «пузырьки» деформирующие ось пространство-время.

Но если в то время ученые не знали, как реализовать эту разработку на практике, то сейчас, благодаря новейшим технологиям, они приближаются к намеченной цели. По словам Уайта, исходя из математических расчетов на его корабле можно будет добраться до Альфа Центавра всего за две недели, отсчитывая время с момента старта с Земли.

На сегодня ученые уже создали прототип космического корабля для путешествий на световых скоростях — IXS Enterprise. Корабль для космических путешествий располагается между двух колец, назначение которых и заключается в образовании «пузыря» деформирующего пространство-время. В действительности, корабль с установленным варп-двигателем не будет лететь в космосе со скоростью быстрее света. Как и в случае с двигателем Алькубьерре, это Вселенная будет перемещаться со скоростью света вокруг корабля находящегося внутри «пузыря» — искусственно созданной червоточине.

Идея деформационного варп-двигателя возникла, кстати, не как безумная фантазия потерявшего связь с реальностью физика: она появилась в процессе разработки вполне «земных» ионных и плазменных двигателей. Кстати, это и является основной целью лаборатории под руководством Уайта.

Для NASA «творческие эксперименты Уайта», включая и варп-двигатель, обходятся относительно недорого — примерно в $50 тыс., что при общем бюджете организации в $18 млрд в год, сумма несущественная. В целом NASA гораздо более сосредоточены на более реальных проектах — строительстве нового поколения космических кораблей серии Orion, на работах Международной космической станции и подготовке к миссии по захвату астероида.

Тем не менее, руководство NASA предоставило в распоряжения группы Уайта технические ресурсы и дополнительный штат специалистов. Также была отремонтирована и предоставлена в распоряжение Уайта лаборатория со специальной пневматической установкой, которая полностью подавляет сейсмические колебания.

В настоящее время команда группа Уайта работает над обнаружением эффекта искривления времени-пространства с помощью интерферометра White-Juday Warp Field Interferometer. Прибор чрезвычайно чувствителен, на него влияют даже шаги проходящих рядом с лабраторией людей, поэтому ученым пришлось переехать в новую лабораторию. Понятно, что до воплощения варп-двигателя еще далеко, но лиха беда начало!

«Результаты новых исследований, полученные моей командой, сделали фантастический проект варп-двигателя вполне вероятным и заслуживающим дальнейших исследований», — говорит Уарп, не вдаваясь пока в подробности текущих инноваций.

Понятие варп-драйва (warp drive), космического двигателя, работающего за счет деформации пространства-времени, пришедшее к нам из научной фантастики, в частности из сериала «Star Trek», недавно сочли «теоретически выполнимым и стоящим дальнейших исследований» понятием некоторые умные и, возможно, немного сумасшедшие ученые НАСА. Даже более того, эти ученые пошли немного дальше предположений и создали в своей лаборатории научный прибор внутри которого им удалось получить, пусть и крошечные, но все же, «пузырьки» деформации пространства.

Принцип варп-драйва, двигателя, работающего на деформации пространства, достаточно прост. Согласно теории Эйнштейна, ничто существующее во Вселенной, не может двигаться быстрее скорости света. Но, используя искусственно созданную деформацию пространства, своеобразную червоточину, можно проложить прямой и короткий путь из одной точки космоса в другую, независимо от расстояния, разделяющего эти точки.

Такая методика позволяет, по крайней мере, героям из «Star Trek» избежать массы парадоксов, проблем и ограничений, связанных с полетами на световых и околосветовых скоростях.

По мнению ученых НАСА для того, что бы полететь быстрее скорости света, необходимо с помощью кольца из некоего экзотического материала создать область деформации пространства, заключив космический корабль в отдельный «пузырь» нормального пространства, и каким-то образом заставить всю Вселенную двигаться быстрее скорости света. Как бы такое безумно ни звучало, это – обход теории Эйнштейна, и это должно сработать, по крайней мере еще не доказано, что это не должно сработать.

С точки зрения космического корабля, находящегося в изолированном пузыре, это будет выглядеть так, будто бы весь космос перед кораблем будет сжат и затем расширен позади корабля, почти моментально перемещая корабль на немыслимые расстояния.

В то время, как описанный выше «мысленный эксперимент» кажется достаточно простым, его реализация является невероятно сложной проблемой, так как здесь затрагиваются такие фундаментальные понятия, как время и пространство, являющиеся «тканью» Вселенной. Реализация принципа варп-драйва может потребовать изобретения и создания некоторых совершенно невероятных вещей, таких как отрицательная энергия и некие экзотические материалы, которые не могут существовать в нормальных условиях, иначе для этого потребуется целый океан обычной энергии.

Кстати об этой энергии, ученые-физики ориентировочно подсчитали, что для перемещения нескольких атомов вещества описанным выше способом, потребуется энергия, превышающая в три раза энергию, заключенную в Солнце. А для перемещения космического корабля потребуются энергии, на несколько порядков превышающие энергию, вырабатываемую во всей Вселенной.

На симпозиуме 100 Year Starship Symposium, проходившем совсем недавно, Гарольд Вайт (Harold White), ученый из НАСА, предоставил результаты некоторых своих исследований, которые указывают на то, что создание варп-драйва является делом не столь уж безнадежным. С его точки зрения,

Космический корабль в форме мяча для регби, можно окружить кольцом экзотического вещества, обладающего совсем невероятными свойствами. Влияние этого вещества позволит реализовать принципы работы варп-драйва с намного и намного меньшими энергетическими затратами, чем те, которые были озвучены выше.

«Наши математические расчеты показывают то, что с помощью варп-драйва мы сможем добраться к Алфа Центавра за две недели времени с момента старта от Земли» – заявляет Вайт. – «При этом время бортовых часов космического корабля не будет разниться с временем в наземном центре управления. Полностью отсутствуют всевозможные временные парадоксы, а ускорение, с которым будет двигаться космический корабль, не размажет экипаж тонким слоем по переборкам».

Используя лабораторный научный прибор White-Juday Warp Field Interferometer, созданный для подтверждения своих догадок, Гарольд Вайт и его коллеги оказались способны создать крошечные «пузырьки» деформации пространства-времени.

Степень полученной деформации была очень мала, где-то в районе одной миллионной доли процента, этого, конечно, недостаточно для того, что бы доставить нас к далеким звездам, но это является практическим подтверждением того, что когда-нибудь это станет вполне возможным.

В прошлом сентябре несколько сотен ученых, инженеров и любителей космоса собрались под одной крышей в отеле Hyatt в центре города Хьюстон. Причина собрания — второе открытое заседание 100 Year Starship
. Финансирует эту высокотехнологичную тусовку само агентство DARPA
, а руководит бывший астронавт Мэй Джемисон
. Цель проста: «воплотить в реальность полет человека за пределы нашей Солнечной системы к другой звезде в ближайшие 100 лет». Интригует? Вас ждет увлекательный рассказ.

Большинство присутствующих на конференции сходятся во мнении, что развитие пилотируемой космонавтики происходит удручающе медленно. Несмотря на миллиарды долларов, которые были потрачены за последние 20-30 лет, космические агентства не особо продвинулись с точки, заложенной еще в 60-х годах. Чем, кстати, Элон Маск, основав собственное космическое агентство SpaceX. 100 Year Starship планирует ускорить процесс полета к другой звезде, форсировав развитие перспективных технологий. Что ж, пристегиваемся.

Среди самых долгожданных презентаций на конференции была и такая: «Механика варп-поля 102» («Warp Field Mechanics 102»), которую представил Гарольд «Сынок» Уайт из NASA. Ветеран космического агентства работает над особой двигательной программой в Космическом центре Джонсона (JSC) недалеко от Hyatt. С командой в шесть человек Уайт недавно излагал на будущее космических путешествий. В новой презентации было многое: от всевозможных проектов полетов и улучшения химических ракет до мощных двигателей на базе антиматерии и энергии ядра. Однако самое интересное было вот что: . Или двигатель деформации. Называйте как угодно, но варп остается варпом для многих — от любителей Star Trek до любителей Star Craft.

Прольем немного света: варп-двигатель может сделать возможными путешествия быстрее скорости света. Вы, конечно же, скажете, что это невозможно, поскольку противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Уайт считает, что нет. За полчаса, которые ему были отведены на симпозиуме, он рассказал о физике потенциального варп-движения, используя такие понятия, как пузыри Алькубьерре
и гиперпространственные колебания
. Также он отметил, что его теоретические вычисления позволили проложить дорогу к варп-движению, и он начинает физические испытания в своей лаборатории NASA, которую он назвал Eagleworks
.

Как вы уже начали подозревать, работающий варп-двигатель станет словом номер один в истории космических путешествий. Мы не только сможем долететь до Марса быстрее, чем за полтора года, как , но и выйти за пределы Солнечной системы, а может даже заменить источник питания на « ». Поездка на современном космическом корабле к ближайшей к нам звезде — Альфе Центавра — займет 75 000 лет. Но если корабль будет оборудован варп-двигателем, на всё про всё уйдет две недели, если верить Уайту.

В связи с прекращением работы шаттлов и возрастающей деятельностью частных сегментов в области околоземных полетов, NASA сообщает, что будет ориентироваться на смелые вылазки подальше в космос, куда дальше, чем порядком надоевшее копание Луны. Но без принципиально новых двигателей толку от таких вылазок будет мало. Спустя пару дней после собрания 100 Year Starship глава NASA Чарльз Болден эхом повторил слова Уайта:

«Однажды мы хотим набрать варп-скорость. Мы хотим двигаться быстрее скорости света и не останавливаться на Марсе».

Физик Мигель Алькубьерре разработал модель варп-двигателя после просмотра эпизода «Звездного пути».

Первое употребление выражения «варп-движение» датируется 1966 годом, когда Джин Родденберри запустил «Звездный путь». В течение последующих тридцати лет варп существовал только в виде одной из самых устойчивых концепций научных фантастов. Но однажды эпизод попался на глаза физику по имени Мигель Алькубьерре. Тогда он работал в области общей теории относительности и задался вопросом: что нужно, чтобы создать варп-двигатель
? Свою работу он опубликовал в 1994 году.

Алькубьерре представил пузырь в пространстве. В передней части пузыря пространство-время сжимается, в то время как в задней части пузыря — расширяется (как во время ). Деформация будет слабо влиять на корабль, как обычная волна, несмотря на суматоху за пределами пузыря. В принципе, варп-пузырь может двигаться сколь угодно быстро: ограничение скорости света, предсказанное в рамках теории Эйнштейна, работает только с пространством-временем, а не с искажениями самого пространства-времени. В пузыре, как предсказал Алькубьерре, пространство-время останется неизменным, а сами космические путешественники — целыми и невредимыми.

Варп-двигатель сможет отправить путешественников не только за пределы земной орбиты, но и целой Солнечной системы. Уравнения общей теории относительности Эйнштейна очень сложны в одностороннем решении — вычислении того, как материя искривляет пространство-время, — но в обратную достаточно просты. Используя их, Алькубьерре выяснил, какое распределение материи необходимо для создания варп-пузыря. Но проблема в том, что решение выявило странную форму материи — отрицательную энергию
.

В примитивном объяснении гравитация — это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект, вне зависимости от своей величины, притягивает окружающую его материю. В понимании Эйнштейна эта сила является кривизной пространства-времени. Отрицательная энергия, однако, является отталкивающей гравитацией. Вместо того, чтобы стягивать пространство-время, отрицательная энергия будет его расталкивать. Грубо говоря, для работы двигателя Алькубьерре нужна отрицательная энергия, чтобы заставить пространство-время позади корабля расширяться.

И хотя никто никогда не измерял отрицательную энергию, квантовая механика (добавим к списку парадоксов) предсказывает ее существование, а значит, ученые вполне могут создать ее в лаборатории. Одним из способов ее создания мог бы стать эффект Казимира
: две параллельные проводящие пластины, расположенные достаточно близко друг к другу, должны создавать небольшое количество отрицательной энергии. Модель Алькубьерре рухнула в тот момент, когда потребовалось огромное количество отрицательной энергии, куда большее, чем можно создать — если верить ученым.

Уайт говорит, что нашел способ обойти это ограничение. В компьютерной симуляции Уайт изменял силу и геометрию варп-поля. Выяснилось, что в теории можно создать варп-пузырь, используя в миллион раз меньше отрицательной энергии, чем предполагал Алькубьерре, и достаточно для того, чтобы космический корабль мог сам ее производить.

«Из невозможного всё стало правдоподобным».

«Сынок»

Гарольд «Сынок» Уайт, инженер
NASA
, разрабатывающий варп-двинатель в лаборатории
Eagleworks
.

Дальнейшее повествование — от лица Константина Какаэса с
PopSci
.

Космический центр Джонсона раскинулся рядом с лагунами, где Хьюстон уступает дорогу порту Галвестона. В воздухе витает запах кампусов, в которых тренируются будущие космонавты. В день моего визита Уайт встретил меня в пятнадцатом здании, малоэтажке с лабиринтами коридоров, офисов и лаборатории, которые вместе составляют Eagleworks. Он был одет в поло с вышитой на нем эмблемой Eagleworks: орел, раскинувший крылья над футуристическим звездолетом.

Уайт начал свою карьеру не с лаборатории движения. Он изучал машиностроение и присоединился к агентству в 2004 году к группе робототехники в качестве подрядчика, которым и работал с 2000 года. В итоге, он взял на себя управление манипулятором на МКС, параллельно работая над кандидатской степенью в области физики плазмы. Только в 2009 году Уайт занялся изучением двигателей, которыми давно интересовался, а за рабочим местом в NASA дело не стало.

«Сынок — уникальная личность», — рассказал его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий подразделение двигательных систем в центре Джонсона. — «Он определенно фантазер, но при этом инженер. Он может превратить свое воображение в полезный технический продукт».

После присоединения к группе Эпплуайта, Уайт испросил разрешения на открытие собственной лаборатории, посвященной передовой двигателей. Выбрал себе логотип и приступил к работе.

Уайт привел меня в свой кабинет, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне (), а после повел в Eagleworks. Пока мы шли, он рассказывал мне о сложностях, связанных с открытием лаборатории, которые он обозначил как «долгий и муторный процесс поиска продвинутых двигателей, которые помогут людям освоить космос». Он говорит, слегка растягивая слова — результат многих лет, проведенных на юге, сначала в колледже Алабамы, а после — 13 лет в Техасе.

Уайт показывает мне аппаратуру и обращает мое внимание на ее центральный элемент — квантово-вакуумный плазменный двигатель (КВПД). Устройство похоже на большой красный бархатный пончик с проводами, туго закрученными вокруг ядра. Это одна из двух основных разработок Eagleworks, наряду с варп-двигателем. Конечно же, засекреченная. Когда я спросил об этом устройстве, Уайт сказал, что не может разглашать детали, кроме того, что разработка этой технологии будет тянуться дольше, чем создание варп-двигателя. В докладе, опубликованном NASA в 2011 году, говорилось, что она использует квантовые флуктуации пустого пространства в качестве источника топлива (о которых, судя по всему, говорил еще Тесла), поэтому космическому кораблю на базе КВПД не понадобится «бензин».

Уайтовские эксперименты с варпом сосредоточились в углу комнаты. Гелий-неоновый лазер крепится на небольшом столике за решеткой с дырочками, вместе с разделителем лучей и черно-белой камерой CCD. Это интерферометр варп-поля Уайта-Джуди, названный в честь самого Уайта и Ричарда Джуди, отставного сотрудника центра Джонсона, который помогал Уайту анализировать данные с CCD. Половина лазерного света проходит через кольцо — экспериментальное приспособление Уайта. Другая половина — нет. Если кольцо никак не меняется, Уайт заметит это по данным с CCD. Если пространство искажается, то «интерференционная картинка будет совершенно другой».

Когда устройство активируется, установка Уайта работает, как в фильме: лазер светится красным, а два луча пересекаются, как лазерные мечи. Внутри кольца четыре керамических конденсатора из титаната бария, которые Уайт заряжает до 23 000 вольт. Последние полтора года он моделировал этот эксперимент, и если верить инженеру, «конденсаторы набирают мощный энергетический потенциал».

Однако когда я спросил, каким образом все это будет генерировать отрицательную энергию, необходимую для искажения пространства времени, ответ Уайта стал уклончивым: «Оно работает так… я могу сказать вам то, что могу сказать. Я не могу сказать вам то, чего не могу». Он сослался на подписку о неразглашении, поэтому детали остались под покровом тайны. Я спросил, с кем он подписал такое соглашение, на что последовал ответ:

«Приходят люди и спрашивают о всяких вещах. Я просто не могу вдаваться в подробности больше, чем сейчас».

Варп-двигатель

Уайт работает в тени ракеты «Сатурн-5» в Космическом центре Джонсона (JSC).

Теория варп-путешествий интуитивно понятна — деформировать пространство-время и создать движущийся пузырь. Но на практике у нее есть несколько существенных препятствий. Даже если Уайту удастся существенно снизить требуемое количество отрицательной энергии, чем было нужно Алькубьерре, все равно ее останется гораздо больше, чем могут создать ученые. Об этом говорит физик-теоретик из университета Тафтса Лоуренс Форд, написавший десятки статей об отрицательной энергии за последние 30 лет. Форд и другие физики говорят, что существуют фундаментальные физические ограничения — а не только инженерные проблемы — относительно того, сколько отрицательной энергии может быть сосредоточено в одном месте в течение длительного времени.

Другая проблема заключается в том, что для создания варп-пузыря, который движется быстрее скорости света, ученым придется распространить отрицательную энергию вокруг корабля, в том числе и перед ним. Уайт не считает это проблемой. Когда я поинтересовался у него, он ответил достаточно туманно, мол, варп-двигатель будет работать, поскольку «все, что нужно, это аппарат, который создаст все необходимые условия». Но создание этих условий перед кораблем будет означать распределение отрицательной энергии, которая движется быстрее света, чем нарушает общую теорию относительности.

Наконец, варп-двигатель — это концептуальная проблема. В рамках общей теории относительности путешествие быстрее скорости света эквивалентно движению сквозь время. Мы уже на тему, возможны ли в принципе такие путешествия. Говоря о том, что варп-двигатель возможен, Уайт фактически утверждает, что может создать машину времени.

Сомнения расползаются, как ночь по земле.

«Не думаю, что любое из привычных пониманий физики предполагает то, что он хочет увидеть в своих экспериментах», — говорит Кен Олум, физик из университета Тафтса, принимавший участие в собрании 100 Year Starship 2011 года. Ной Грэм, физик колледжа Миддлбери, читавший две работы Уайта по моей просьбе, ответил следующим замечанием:

«Не вижу ничего научного в этих бумагах, кроме резюмирования старых работ».

Сам Алькубьерре, ныне физик Национального автономного университета Мексики тоже сомневается:

«Даже если я сижу в корабле и у меня есть отрицательная энергия, нет никакой возможности доставить его куда мне нужно», — сказал он по телефону. — «Это отличная идея. Мне нравится она, потому что я сам ее написал. Но у нее есть ряд ограничений, с которыми я столкнулся на протяжении многих лет, и я не знаю, как их обойти».

Слева от главных ворот центра Джонсона лежит перевернутая на бок ракета «Сатурн-5». Все ступени разъединены, чтобы можно было любоваться кишками ракеты. Только один из многочисленных двигателей носителя размером с небольшой автомобиль, а лежащая на боку ракета на пару метров длиннее футбольного поля. Это красноречиво говорит о сложности космических путешествий. Ракете уже сорок лет, и время, когда она была представлена — и когда NASA было частью большой американской мечты отправить человека на Луну — давно минуло. Сегодня Космический центр Джонсона похож на место, где когда-то гостило величие, но исчезло.

Прорыв в разработке двигателей может ознаменовать новую эру в JSC и NASA, которая продлится долгие годы и конца которой мы уже не увидим. Зонд «Рассвет», запущенный в 2007 году, исследует пояс астероидов на ионных двигателях. В 2010 году японцы представили «Икарус», первый межпланетный проект солнечного паруса, еще один вариант экспериментального двигателя. В 2016 году на МКС начнется эксперимент VASIMR, плазменной системы с высокой двигательной тягой. И хотя эти системы в один прекрасный день смогут возить астронавтов на Марс, за пределы Солнечной системы им точно не выбраться. Вот почему, по мнению Уайта, NASA нужно браться за рискованные проекты.

Варп-двигатель — это, наверное, самый невероятный проект NASA в области двигателей. Самые светлые умы научного сообщества утверждают, что Уайт не может его построить. Эксперты говорят, что он работает вопреки законам природы и физики. Несмотря на все это, NASA поддерживает эту разработку.

«То, что он пытается сделать, не нуждается в большом финансировании», — говорит Эпплуайт. — «Думаю, начальство очень заинтересовано в том, чтобы он продолжал работать. Пока это просто теория, но если она воплотится в реальность, правила игры кардинально изменятся».

В январе Уайт собрал свой варп-интерферометр и отнес его в новое помещение. Eagleworks переехала в новый дом, который больше и «сейсмически изолирован» — с энтузиазмом отмечает Уайт. То есть защищен от вибраций. Но самое лучшее в новой лаборатории то, что NASA выделило Уайту помещение, в котором разрабатывалась программа «Аполлон», та самая, которая однажды доставила Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луну.

И стала таким невероятным прорывом, что многие до сих пор в то, что американцы высаживались на Луну.

разработка и испытания. NASA в шаге от создания варп-двигателя

На днях специалисты NASA осуществили успешное тестирование нового революционного метода космических путешествий, позволяющего достичь нереально высоких скоростей. Эксперименты впервые проводились в глубоком вакууме, что соответствует условиям космического пространства.

Команда ученых из США, Китая и Великобритании занималась разработкой варп-двигателя для космических ракет более 15 лет, однако перспектива исследований была спорной, так как законы его работы не вписывались в существующие физические теории. Однако тесты, проведенные в лабораториях NASA, установили, что новый способ осуществления электромагнитного движения в космосе всё же реализовать возможно.

Технология основывается на применении электромагнитного привода. Основная идея – преобразование электрической энергии в тягу без использования пропеллента (ракетного топлива). Однако в реалиях классической физики это невозможно, так как в данном случае нарушается фундаментальный закон сохранения импульса.

Если теория, выдвинутая учеными, действительно имеет право на жизнь, то её можно будет внедрить в разработке космических аппаратов уже в ближайшем будущем. Варп-двигатели обеспечат снижение стоимости космических полетов и повышение их скорости, дадут возможность путешествовать не только по Солнечной системе, но и за её пределы.

Представьте себе автомобиль, который способен доставить на Луну четырех пассажиров и их багаж примерно за четыре часа, или космическое путешествие нескольких поколений на скорости, составляющей всего одну десятую скорости света – достичь Альфы Центавра при этом можно менее чем за столетие. Варп-двигатели, без сомнения, изменят мир космических путешествий. Именно они сегодня являются главным козырем американской космической программы.

Пол Марч (Paul March), инженер, работающий над созданием варп-двигателей, отмечает:

«Моя работа в Eagleworks [лаборатории, занимающейся проведением испытаний варп-двигателей] является продолжением исследования фундаментальных проблем, препятствующих развитию пилотируемой космонавтики и ставших причиной приостановления лунной программы Аполлон. Если результаты исследований будут успешными, то мы получим эффективную технологию, которая позволит избавиться от ограничений, налагаемых ракетным уравнением [формула Циолковского, определяющая взаимосвязь между скоростью летательного аппарата и тягой ракетного двигателя]».

По мнению Марча, технология по-прежнему требует проведения значительного количества испытаний, которые убедят ученых в том, что она действительно не является результатом ошибки или совпадения. В настоящее время варп-двигатели проходят тестирование в Космическом центре Джонсона. Предполагается, что если такой двигатель будет создан, его можно будет установить на любом космическом корабле, причем энергию электромагнитный привод будет получать от компактной атомной электростанции, созданной специально для таких целей.

«Мистер Сулу, установите курс, скорость варп два» — эти слова, пожалуй, известны каждому поклоннику научной фантастики. Они принадлежат Джеймсу Кирку, капитану звездолета «Энтерпрайз» из легендарного сериала «Звездный путь»
. По сюжету, герои перемещаются по Галактике в сотни раз быстрее света благодаря варп-двигателю
, который искривляет окружающее пространство.

В далекие 1960-е годы, когда сериал вышел на экраны, это воспринималось как неосуществимая фантазия. Но сегодня многие ученые и инженеры всерьез говорят о возможности создания такого двигателя, и более того, уже есть конкретные предложения.

Скоростной лимит Вселенной

Наша Солнечная система расположена на довольно разреженном участке Млечного Пути, с невысокой плотностью звездных скоплений. Ближайшая к нам звездная система альфа Центавра находится от Солнца в 4,36 светового года. На современных ракетах, развивающих скорость 10-15 километров в секунду, космонавтам пришлось бы лететь к ней более 70 000 лет!

И это при том, что общий диаметр нашей Галактики составляет 100 000 световых лет. Если мы не можем преодолеть даже такое ничтожное по меркам Вселенной расстояние, то не стоит и заикаться о колонизации и освоении дальнего космоса.

Есть и другая, более серьезная преграда на пути к звездам. Она отражена в теории относительности Эйнштейна. До появления теории в 1905 году в физике безраздельно властвовала небесная механика Ньютона. По ней, скорость света зависела от скорости движения наблюдателя. То есть если бы вам удалось догнать свет и двигаться вместе с ним, то он для вас просто остановился бы. Позже Максвелл дал этой теории математическое обоснование.

Еще будучи студентом, Альберт Эйнштейн не мог принять этот постулат — чувствовал, что где-то здесь кроется ошибка. В конце концов, он нашел ответ на мучивший его вопрос. Он доказал, что скорость света постоянна и никоим образом не зависит от постороннего наблюдателя.

Получалось, что свет догнать невозможно. Как бы быстро вы ни передвигались, свет все равно будет впереди. Знаменитая эйнштейновская формула Е = мс², где энергия тела равна его массе, помноженной на скорость света в квадрате, гласит буквально следующее: для того чтобы разогнать объект до световой скорости, потребуется бесконечное количество энергии, а это значит, что объект должен иметь бесконечную массу. По сути, ракета, которая хочет разогнаться до скорости света, будет весить как вся Вселенная!

Разумеется, в реальной жизни это сделать абсолютно невозможно, скорость света — своего рода вселенский инспектор ДПС, раз и навсегда поставивший скоростное ограничение.

Казалось бы, это ставит крест на мечте человечества о полете к далеким звездам. Однако через десять лет после публикации специальной теории относительности появилась общая теория относительности, где давались более расширенные комментарии и дополнения.

В общей теории относительности Эйнштейн объединил пространство и время. До этого они считались разными физическими понятиями. Для лучшей иллюстрации он сравнил пространство-время с полотном. При определенных условиях это полотно может двигаться гораздо быстрее света. Однако это не давало ответа на главный вопрос: как же все-таки обогнать свет?

Почти 70 лет множество исследователей ломали голову над этой загадкой. И в один прекрасный день один молодой ученый включил телевизор и, переключая каналы, наткнулся на фантастический сериал. Во время просмотра его вдруг осенило, и он понял, как можно развить сверхсветовую скорость, не нарушая при этом законов физики. Этого ученого зовут Мигель Алькубьерре.

Варп-драйв

Тогда, в 1994 году, Алькубьерре изучал теорию относительности в Университете в Кардиффе (Уэльс, Великобритания). По телевизору он увидел сериал «Звездный путь». Ученый обратил внимание на то, что для перемещения в космосе герои используют двигатель деформации пространства, или варп-драйв.

Как когда-то яблоко, упавшее на голову Ньютону, подвигло его на создание небесной механики, так и телешоу вдохновило Мигеля на рождение теории, которая, возможно, раз и навсегда покончит со скоростной «дискриминацией» Вселенной.

Алькубьерре принялся за расчеты и вскоре опубликовал полученные результаты. За основу он взял общую теорию относительности, в которой говорится, что если приложить определенное количество энергии или массы, то можно заставить пространство двигаться быстрее света.

Для этого необходимо создать вокруг корабля специальный пузырь, или поле деформации. Это варп-поле будет сжимать пространство впереди корабля и расширять позади. Получается, что корабль фактически никуда не движется, сам космос искривляется и толкает корабль в заданном направлении.

Внутри пузыря время и пространство не подвергаются деформации и искривлению. Поэтому экипаж судна не испытывает каких-либо дополнительных перегрузок, и может показаться, будто бы ничего и не менялось. В таком случае в космос смогут летать не только астронавты, прошедшие специальный медицинский отбор и подготовку, но и обычные люди.

Если бы вы оказались на мостике корабля во время его движения со сверхсветовой скоростью и взглянули на окружающий вас космос, звезды превратились бы в длинные штрихи. Но если вы посмотрите назад, то не увидите ничего, кроме непроглядной тьмы, так как свет не может догнать вас.

Алькубьерре подсчитал, что варп-двигатель позволит развивать скорость в 10 раз быстрее света, однако, по его же мнению, ничто не мешает увеличить мощность двигателя и разгоняться до более высоких показателей.

Однако при ознакомлении с теорией Алькубьерре Сергей Красников из Главной астрономической обсерватории в Пулково выявил одну особенность. Дело в том, что пилот не сможет произвольно менять траекторию движения судна. То есть если вы, к примеру, летите от Земли к Сириусу и вдруг вспоминаете, что не выключили дома утюг, то вернуться назад уже не получится. Придется сначала долететь до пункта назначения, а потом возвращаться назад.

Более того, у вас также не получится связаться с кем-либо, поскольку варп-поле полностью изолирует корабль от внешнего мира и блокирует любые сигналы. Поэтому Красников сравнил путешествие на таком корабле с поездкой в подземке. Он так и назвал это «сверхсветовым метро».

Но это не главная проблема. Само поле деформации должно обладать отрицательным зарядом. Для его создания нужна отрицательная энергия, о существовании которой уже долгие годы идут споры.

То, чего не может быть

Если гравитация — это энергия притяжения, то отрицательная энергия должна обладать противоположными свойствами и отталкивать от себя посторонние объекты. Но как же получить такую энергию?

В 1933 году голландский физик Хендрик Казимир выдвинул предположение, что если взять две идентичные металлические пластины и расположить их идеально параллельно друг другу на минимально возможном расстоянии, то они начнут притягиваться. Как будто незримая сила толкает их навстречу друг другу.

Согласно квантовой механике, вакуум не является абсолютно пустым местом, в нем постоянно возникают пары частиц вещества и антивещества, которые мгновенно сталкиваются и аннигилируют. Этот процесс занимает буквально миллиардные доли секунды. При их столкновении выделяется микроскопическое количество энергии, что создает в «пустом» вакууме ненулевое суммарное давление.

Важно приблизить пластинки друг к другу как можно ближе, тогда объем частиц снаружи будет намного превышать их количество в промежутке между пластинами. Как результат, давление снаружи будет сдавливать пластины, а их энергия будет, в свою очередь, становиться меньше нуля, то есть отрицательной. В 1948 году в ходе эксперимента удалось измерить отрицательную энергию. В историю это вошло под названием «эффект Казимира».

В 1996 году после 15 лет опытов и исследований Стиву Ламоро из Лос-Аламосской национальной лаборатории совместно с Умаром Мохидином и Анушри Роем из Университета Калифорнии в Риверсайде удалось точно измерить эффект Казимира. Он равнялся заряду эритроцита — красного кровяного тельца.

Увы, но это просто чудовищно мало для создания поля деформации, нужно в миллиарды раз больше. До тех пор пока не получится вырабатывать отрицательную энергию в промышленных масштабах, варп-двигатель так и останется на бумаге.

Через тернии к звездам

Несмотря на все сложности в создании, варп-двигатель является наиболее вероятным кандидатом для осуществления первого межзвездного полета. Альтернативные проекты, такие как солнечный парус или термоядерный двигатель, могут развить лишь субсветовые скорости, а такие как кротовые норы или звездные врата, чересчур сложны, и их реализация — вопрос тысяч лет.

Сегодня наиболее активно разработкой прототипа варп-двигателя занимается NASA, чьи специалисты уверены, что это скорее техническая проблема, нежели теоретическая. И команда инженеров уже занимается этим в Космическом центре имени Джонсона, где когда-то готовили первый полет человека на Луну.
По мнению многих экспертов, скорее всего первые образцы технологии деформации пространства появятся не ранее чем через 100 лет, при условии наличия постоянного финансирования.

Скажете, фантастика? Но, может, стоит вспомнить, что за несколько лет до того как братья Райт подняли в воздух свой самолет, выдающийся английский физик Уильям Томсон сказал, что ничто тяжелее воздуха не способно летать. А 60 лет спустя первый космонавт Земли улыбнулся и сказал: «Поехали!..»

Адилет УРАИМОВ

Таинственный доклад США о варп-двигателях May 30th, 2018

Научная фантастика, похоже, вскоре может стать реальностью. Во всяком случае, так считает американская армия.

Во второй половине 2008 года Министерство обороны США связалось с десятками ученых для изучения продвинутых аэрокосмических технологий, среди которых — невиданные ранее методы движения, подъема и стелс-технологии.

В итоге два исследователя представили 34-страничный доклад «Варп-двигатель, темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями». Он датирован 2 апреля 2010 года, но был опубликован Разведывательным управлением совсем недавно.

«Наблюдения за пространством этого высшего измерения могут стать источником технологического контроля над плотностью темной энергии и в итоге могут сыграть важную роль в развитии экзотических технологий движения, — говорится в докладе. — Полеты к планетам Солнечной системы не будут занимать целые годы, а путешествия к соседней звездной системе будут измеряться неделями, нежели сотнями и тысячами лет».

Тем не менее физик-теоретик из Калифорнийского технологического университета Шон Кэрролл, изучающий темы, затронутые в докладе, считает, что оптимизм исследователей пока неуместен.

«Это обрывки теоретической физики, оформленные так, будто их можно применить в реальном мире, но это не совсем верно, — уверен Кэрролл. — Это не безумие, не гуру, утверждающий, что мы будем использовать духовную энергию, чтобы парить над землей, а настоящая физика. Однако в ближайшее время это нельзя будет связать современной инженерией, может, и вообще никогда».
Следует разобраться, с чего стартовало изучение варп-двигателя. Насколько известно, начало оно берет из документа о «Поддержке поиска угроз», который помогает армии США предугадывать или описывать новые вражеские технологии. Также на него повлияла крупная работа, известная как Программа применения продвинутых аэрокосмических оружейных систем (Advanced Aerospace Weapon System Applications Program), включавшая в себя Программу продвинутого определения авиационных угроз (Advanced Aviation Threat Identification Program, или AATIP).

The New York Times и Politico раскрыли существование AATIP в декабре 2017-го. Источники утверждали, что бывший сенатор Невады Гарри Рид помог с организацией и финансированием программы. Большая часть денег была направлена магнату недвижимости и другу Рида Роберту Бигелоу, строящему приватные космические станции посредством Bigelow Aerospace. Он также годами лично финансировал исследование и поиск НЛО.

Миллиардер создал отдельную организацию — Bigelow Aerospace Advanced Space Studies, — чтобы получить финансирование от правительства, и нанял 46 исследователей и много других сотрудников.

Анонимный представитель разведки сообщил Politico, что AATIP изначально запущена для выявления неизвестных китайских и российских технологий. Но спустя несколько лет управление пришло к выводу, что программа не приносит существенных плодов. В итоге финансирование прекратилось в 2011-м или 2012 году.

Все «свидетельства» НЛО, добытые в ходе AATIP, также были встречены скепсисом со стороны ученых. Старший астроном Института поиска внеземных цивилизаций (SETI) Сет Шостак в интервью заявлял, что после 50 лет сообщений о визитах инопланетян не было выявлено ни одного достоверного свидетельства.

«Это довольно странно, что пришельцы путешествуют за сотни и сотни световых лет и просто ничего не делают», — сказал Шостак.

Потому и более крупная программа, исследовавшая возможности осуществления варп-двигателей и

Еще не появилась эта новость, но, возможно, ученые из NASA создали варп-двигатель!

Группа ученых из NASA провели серию оптических тестов посредством пропуска через камеру резонатора двигателя лазерных лучей, и оказалось, что скорость проходящих лучей разная, чего быть не должно, так как скорость света постоянна.Поведение лучей полностью соответствует тому, как если бы они проходили через варп–поле. Однако есть вероятность того, что полученные данные есть следствие искажений из–за земной атмосферы, поэтому ученые сейчас хотят повторить тест в вакууме, а в идеале — в космосе.

Если вы еще не знаете, что такое варп-двигатель, вот выдержка из Википедии:
Варп-двигатель
(англ. Warp drive, двигатель искривления
) — гипотетическая технология, которая согласно гипотезе позволит кораблю, оснащённому таким двигателем, преодолевать межзвёздные расстояния со скоростями, превышающими скорость света. Это возможно, как ожидают некоторые физики, благодаря генерации специального поля искривления — варп-поля, — которое, окутывая судно, искажает пространственно-временной континуум, перемещая его. Двигатель искривления не будет разгонять физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства-времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (светом) в вакууме.

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства впереди и позади звездолёта, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разбухает» позади судна. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищённым от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остаётся неподвижным: перемещается само искажённое пространство, в котором он находится. Например, вымышленный варп-двигатель в Звездном пути работает именно так.

Не так давно в средствах массовой информации появились слухи о том, что создали, наконец, в NASA варп-двигатель. Официальным представителям организации приходилось открещиваться от вброса, объясняя, что на самом деле проводились тесты совсем другого устройства, EmDrive. Но интерес к фантастическому прибору, искривляющему пространство, не утихает. Футуристы верят: где-то в секретных лабораториях разрабатывается варп-двигатель. НАСА испытания, однако, не проводило, так как на практике не создано ничего подобного. По крайней мере, официальные источники никакой информации об этом не представляют. Остается довольствоваться теоретической информацией.

Американские исследования

Некоторые ученые полагают, что на космических кораблях возможны полеты, со скоростью в разы больше скорости света. На практике исследования нисколько не приблизили двигатель к его фактическому воплощению. Но, так или иначе, подобные высказывания приятны слуху фантастов и юных романтиков, мечтающих бороздить космические пространства.

Техасские ученые Джеральд Кливер и Ричард Обоуси, опубликовавшие свою работу в Интернете, считают создание гиперскоростного корабля возможным, так как оно не противоречит теориям относительности Эйнштейна и струн.

Последняя находит подтверждение в некоторых недавних открытиях (например, обнаружение непостоянства мировых констант или наличия дополнительных пространственных измерений).

В своих исследованиях американцы отталкивались от работы мексиканского физика, Мигеля Алькубиерре, который написал ее еще в 1994 году и назвал «Двигатель деформации пространства».

Как работает

Принцип его действия заключается в следующем. Варп-двигатель образует замкнутый пузырь вокруг космического корабля, отделяя часть пространства-времени. Привод заставляет его расширяться сзади, а впереди — сжиматься. Благодаря этому пузырь приобретает способность перемещаться вперед со скоростью, превышающей скорость света.

При этом заявляется, что условие, при котором скорость света невозможно превысить, выполняется. Ведь луч рядом с кораблем улетит вперед вместе с ним.

Но пузырь с частью пространства-времени прибудет на какую-либо звезду гораздо быстрее другого корабля, как если бы он стартовал одновременно с тем, на котором установлен варп-двигатель.

По природным законам получается, что он вообще будет оставаться неподвижным в течение всего путешествия, а его кинетическая энергия останется той же, что и до старта.

Вместе с развитием Вселенной

Можно ли в реальности допустить расширение пространства-времени? Физики ссылаются на начало развития Вселенной, когда расширялась не только материя, но и пространственная ткань.

Кливер утверждает, что позади корабля они как бы воссоздают процессы молодой Вселенной. Чтобы космический корабль оказался в таком пузыре, необходимо действие экзотической отрицательной энергии (той же, что нужна и для машины времени). И исследователи даже знают, как ее получить.

«Эффект Казимира»

Они считают, что надо полагаться на «эффект Казимира». Утверждается, что между двумя телами, которые расположены друг от друга на близком расстоянии в вакууме, возникает притяжение. Оно образуется в результате разности виртуальных фотонов, создающихся в вакууме. Между телами их будет значительно меньше, чем в остальном вакууме. Ученые считают, что этот эффект способен помочь путешественникам в космосе. Ведь, переводя на физические понятия, между телами возникает та самая отрицательная энергия, которая и требуется.

Источник — в «темной» энергии

Кроме того, считают, что отрицательная находится и в так называемой «темной» энергии, которая в наши дни обуславливает расширение Вселенной. Ученые уверены, что варп-двигатель станет реальностью как раз тогда, когда поймут эту энергию.

Но как заставить пространство расшириться позади образованного пузыря? Предлагается воспользоваться дополнительными измерениями пространства, существование которых вытекает из теории струн.

Теория струн

Для более легкого их понимания можно мысленно провести сквозь пространство линию. Мы представляем, что она состоит из точек. Но если каждую из них очень сильно увеличить, то они превратятся в кольца, которые и являются проявлением этих измерений.

Ученые полагают, что там рождаются и виртуальные фотоны, имеющие длину волны, способную резонировать с длиной окружности. Кольца здесь играют ту же роль, что и тела-пластины, понятие о которых присутствует в теории об «эффекте Казимира».

А как же все будет воплощено на практике?

Предполагают, что изменяя размер дополнительных измерений, можно вычислить часть пространства-времени в пузыре. Логика здесь проста: при расширении дополнительных измерений происходит сжатие нашего пространства-времени и наоборот.

Чтобы создание варп-двигателя увенчалось успехом, необходима энергия порядка 10 45 джоулей. Для сравнения: столько ее содержится во всей массе Юпитера, если посчитать по общеизвестной формуле Эйнштейна. Раньше считалось, что необходимо еще более колоссальное количество энергии, сопоставимой с массой всей Вселенной.

Кливер также теоретически вычислил, какую должен иметь варп-двигатель скорость. Она превышает скорость света в 10 32 раз. Ученый тут же добавляет, что величина является недостижимой ни с уже имеющимися, ни со всеми, которые только можно себе представить, технологиями.

Практической реализации ожидать отсюда, в общем-то, и не стоит. Ведь всем известно, что американцы летают в космос на российских двигателях. Кстати, из этого следует, что и на Луну они на советском двигателе летали? Что ж, исходя из таких данных, представляется, что если и будет создан когда-либо варп-двигатель, Россия, по крайней мере, примет самое активное участие в его разработке.

Варп двигатель испытания. Варп-двигатель — недостижимая роскошь или реальное средство передвижения

Еще не появилась эта новость, но, возможно, ученые из NASA создали варп-двигатель!

Группа ученых из NASA провели серию оптических тестов посредством пропуска через камеру резонатора двигателя лазерных лучей, и оказалось, что скорость проходящих лучей разная, чего быть не должно, так как скорость света постоянна. Поведение лучей полностью соответствует тому, как если бы они проходили через варп–поле. Однако есть вероятность того, что полученные данные есть следствие искажений из–за земной атмосферы, поэтому ученые сейчас хотят повторить тест в вакууме, а в идеале — в космосе.

Если вы еще не знаете, что такое варп-двигатель, вот выдержка из Википедии:
Варп-двигатель
(англ. Warp drive, двигатель искривления
) — гипотетическая технология, которая согласно гипотезе позволит кораблю, оснащённому таким двигателем, преодолевать межзвёздные расстояния со скоростями, превышающими скорость света. Это возможно, как ожидают некоторые физики, благодаря генерации специального поля искривления — варп-поля, — которое, окутывая судно, искажает пространственно-временной континуум, перемещая его. Двигатель искривления не будет разгонять физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства-времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (светом) в вакууме.

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства впереди и позади звездолёта, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разбухает» позади судна. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищённым от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остаётся неподвижным: перемещается само искажённое пространство, в котором он находится. Например, вымышленный варп-двигатель в Звездном пути работает именно так.

Разведывательное управление Министерства обороны США опубликовало документ о возможности использования темной энергии и манипуляции дополнительными измерениями для создания варп-двигателя.

Такие технологии позволят перемещаться со скоростью выше скорости света, однако, по словам скептически настроенных ученых, их создание на настоящий момент и в обозримом будущем невозможно.

Ученые сообщили, что темная энергия используется для создания разработки. Двигатель сможет преодолеть скорость света.

Новость о создании опубликовали в Разведывательном управлении Пентагона. Конкретно сооружение прозвали варп-двигатель. В Пентагоне разработку расценивают на перспективном уровне, так как благодаря ему эксперты создадут корабль, который позволит обогнать даже движение света. Многие астрофизики полагают, что технологии не имеют таких перспектив, которые видят авторы двигателя будущего. Несмотря на критику, Пентагон верит, что путешествовать быстрее чем скорость света реально. Изначально ученые намерены изучить тайну разгонного усиления Вселенной. Астрофизики сообщают о том, что если существуют помимо нашей еще какие-либо измерения, то перемещения на
гипербыстрой скорости не будет чудом.

Как пишут авторы документа, человечество приблизилось к разгадке тайн скрытых измерений и темной энергии, которая служит причиной ускоренного расширения Вселенной. Использование дополнительных измерений, которые вводятся М-теорией, может помочь создать экзотическую материю, необходимую для сверхсветового движения. Такая материя обладает отрицательной плотностью.

Однако некоторые ученые скептически относятся к таким утверждениям. Например, физик Шон Кэрролл (Sean Carroll) считает, что в докладе используются отдельные фрагменты теоретической физики, которые собраны вместе для создания видимости, что у них может быть практическое применение. Однако технология варп-двигателя, возможно, никогда не будет изобретена.

Ещё в 1994 году физик-теоретик Мигель Алькубьерре предложил метод искривления пространства-времени с помощью волны, которая сжимает его впереди и расширяет сзади, создавая «пузырь». Хотя внутри «пузыря» гипотетический корабль не может двигаться со сверхсветовой скоростью, сама волна может преодолеть предел, установленный специальной теорией относительности Эйнштейна.

По словам Кэрролла, хотя теоретически искривить пространство возможно, неизвестно, как для этого получить и использовать материю с отрицательной энергией. Для путешествия к альфе Центавра, удаленной от Земли на 4,367 светового года, потребуется астрономическое количество такой материи, сравнимое с тем, что выделится при полной аннигиляции целой планеты. Хотя ученый не исключает, что в далеком будущем будут разработаны технологии сверхсветового движения, он склоняется к мысли, что они невозможны в принципе.

Иллюстрация варп-поля, создаваемого теоретическим устройством «Двигатель Алькубьерре». Находящийся внутри поля космический корабль сможет двигаться быстрее скорости света за счет «сжатия» ткани пространства перед ним и «разворачиванием» пространства позади

В докладе его авторы затрагивают сразу несколько вопросов, интересующих современную физику. Среди обсуждаемых концептов говорится о темной энергии (предсказал, но не доказал существование которой отец ОТО Альберт Эйнштейн), об искривляющих пространство-время гравитационных волнах, об эффекте Казимира, заключающемся во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме, а также об М-теории, в которой говорится о возможном существовании нескольких дополнительных измерений, освоение которых определенно понадобится для работы варп-двигателя.

«Этот документ рассматривает возможность, даже высокую вероятность того, что будущие разработки в области передовых аэрокосмических технологий будут связаны с воздействиями, искажающими пространственно-временные структуры, лежащие в основе пространства вакуума. Это можно назвать вакуумной или метрической инженерией».

«Это далеко не просто причудливая концепция. Существует специализированная литература в рецензируемых публикациях по физике, тема в которых подробно изучается».

«Идея в том, что достаточно продвинутая технология может взаимодействовать и получать прямой контроль над пространственно-временными измерениями. Эта дразнящая своими перспективами возможность, безусловно, заслуживает более глубокого изучения», — говорится в документе.

«Конечно, еще очень долго мы, возможно, будем не в состоянии достичь таких технологических высот, но уже сейчас, на раннем этапе 21 века, мы можем рассмотреть множество впечатляющих физических явлений, которые мы считаем истинными
».

В этом же документе приводится инфографика, объясняющая, насколько быстрыми смогут стать космические путешествия, если человечество сможет передвигаться в космосе со скоростью, в сотню раз превосходящей скорость света

В документе также приводится общий принцип, согласно которому эти путешествия можно будет осуществлять. Так, согласно документу, использование достаточного объема темной энергии позволит «сжимать» перед космическим аппаратом и «разворачивать» позади него пространство. Находясь в своеобразном пузыре, корабль будет защищен от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически будет оставаться неподвижным, — перемещаться будет само искаженное пространство, в котором он находится. Это по сути и позволит кораблю двигаться быстрее скорости света, технически не нарушая физический принцип Эйнштейна.

Кэрролл отмечает, что концепт «не является абсолютным бредом», поскольку его математическая модель была разработана еще в 1994 году мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре.

«Вы действительно не можете двигаться быстрее скорости света, однако вполне можете себе представить возможность эффективного искривления пространства-времени, которое позволит преодолеть вам этот барьер»,
— говорит Кэрролл.

«
То есть если вы, например, захотите посетить Альфу Центавра, то вполне сможете прибегнуть к принципу искривления пространства-времени, чтобы Альфа Центавра оказалась совсем рядом с вами. Достаточно близко, чтобы можно было добраться туда за день, а не за десятки тысяч лет. Поможет ли вам в этом искривление пространства-времени? Конечно поможет. Но сможете ли вы это сделать? Сомневаюсь
».

По мнению Кэрролла, доклад DIA слишком глубоко закапывается в аналитику.

«
В нем обсуждаются варп-двигатель, дополнительные измерения, эффект Казимира и темная энергия. Все эти вещи действительно, возможно, когда-нибудь нам откроются. Но я убежден, что никто не сможет разобраться во всем этом в течение ближайшего тысячелетия, не говоря уже о том, как все это использовать»,
— комментирует ученый.

Кэрролл считает, что мы очень далеки от реальности с варп-двигателями потому, что пока никто толком не знает, что вообще представляет собой темная энергия (отсюда и название «темная», то есть непонятная), не говоря уже о том, откуда она берется, как ее хранить и уж тем более использовать.

Более того, по мнению ученого, чтобы долететь до Альфы Центавра – ближайшей к нам звездной системе, расположенной в 4,367 светового года – за пару лет с помощью, скажем, космического аппарата объемом в сотню кубических метров, нам придется говорить об астрономических объемах отрицательной энергии.

«Возьмите Землю и превратите весь ее объем в энергию – именно столько вам ее потребуется. Только следует понимать, что именно отрицательной энергии. Сейчас никто понятия не имеет, как это сделать
», — говорит Кэрролл.

«
И мы не говорим об обычных атомах, из которых состоит Земля, и их рассеивании, как это делось с помощью «Звезды Смерти». Нам придется придумать способ, позволяющий стереть их из этой реальности
».

После этого эту энергию необходимо как-то собрать, сохранить и использовать со 100-процентной эффективностью.

«
Это нереальная задача. Здесь вопрос не в том, что «у нас просто нет подходящих транзисторов» для работы. Речь идет о чем-то, что не вписывается в пределы возможности в принципе
».

К слову, в самом докладе и говорится, что все его выводы являются умозрительными; признается факт необходимости использования «огромного объема отрицательной энергии», а также отмечается, что на «полное понимание природы темной энергии может потребоваться очень много времени».

В то же время в документе авторы предполагают, что «экспериментальные научные прорывы в исследованиях с Большим адронным коллайдером, а также дальнейшее развитие М-теории могут привести к квантовому скачку в нашем понимании этой необычной формы энергии и, возможно, новым прямых технологическим инновациям».

Спустя почти десять лет работы БАК так и не нашел хоть какого-нибудь доказательства существования частиц, которые позволили бы приоткрыть завесу тайны
вокруг темной энергии. Проводимые эксперименты также не поспособствовали дальнейшему развитию М-теории.

Даже если предположить, что каким-то образом будет обнаружен способ получения темной энергии, а также способ скормить ее планетарный объем варп-двигателям корабля, выбрать подходящее направление для путешествия и даже отправиться в него, мы, а точнее те, кто полетят, столкнутся с не менее важными проблемами, решить которые будет жизненно необходимо еще до начала такого путешествия.

Из-за самого искривления пространства межзвездные путешественники могут утратить контроль над кораблем еще в момент начала полета. На пути следования к своей цели люди также могут столкнуться с проблемами. Есть вероятность, что излучение Хокинга, предположительно находящееся на границах черных дыр и других очень искривленных гравитацией областях космоса, может не только создать помехи в работе варп-поля, но и убить пассажиров корабля, пролетающего мимо.

Замедление космического аппарата также может оказаться смертельным для его команды. Аппарат, выходящий из варпа, может превратить космический газ и пыль, протяженностью в несколько световых лет от места отправки до места назначения, в смертоносную ударную волну из высокозаряженных частиц.

«Наука не позволяет мне одномоментно исключить возможность варп-путешествий, но все-таки я считаю, что это невозможно. Я думаю, что если бы мы лучше понимали физику, то уже бы без всяких сомнений сказали, что это сделать просто невозможно»,
— подытожил Кэрролл.

Варп-двигатель, или двигатель Алькубьерре, это гипотетическая технология, которая позволит кораблю, оснащённому таким двигателем, преодолевать межзвёздные расстояния со скоростями, превышающими скорость света. Хорошо известен в научной фантастике. Работа двигателя Алькубьерре возможа, как ожидают некоторые физики, благодаря общерелятивистским эффектам. Пространство перед кораблем сжимается, а позади него — расширяется, что позволяет ему буквально «пронзать» пространство, оставаясь на месте. Корабль не разгоняется — локально — даже до околосветовых скоростей, но тем не менее движется быстрее, чем плоская электромагнитная волна в вакууме. Например, вымышленный варп-двигатель в «Звёздном пути» работает именно так.

В августе 2008 года Министерство обороны США предложило десяткам научных групп заняться рассмотрением вопросов перспектив исследования совершенно новых аэрокосмических технологий, включая новые методы движения, взлета и скрытности. Среди представленных работ наиболее интересной значился 34-страничный доклад, подготовленный двумя учеными под заголовком « , темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями». Документ был представлен перед военными 2 апреля 2010 года и лишь недавно был открыто опубликован Разведывательным управлением Министерства обороны США (DIA), сообщает издание Business Insider.

Доктор Гарольд «Сынок» Уайт продолжает свою работу в Космическом центре Джонсона, где он пытается . по-прежнему находится лишь на экспериментальной стадии, однако это совсем не означает, что мы с вами не можем представить то, как, вполне вероятно, будет выглядеть настоящий космический корабль «Энтерпрайз». Ниже предлагаем ознакомиться с концептами и набросками корабля, на котором человечество в далеком, а может и не совсем далеком будущем будет исследовать просторы нашей галактики, и, кто знает, возможно, и всей Вселенной.

На днях специалисты NASA осуществили успешное тестирование нового революционного метода космических путешествий, позволяющего достичь нереально высоких скоростей. Эксперименты впервые проводились в глубоком вакууме, что соответствует условиям космического пространства.

Команда ученых из США, Китая и Великобритании занималась разработкой варп-двигателя для космических ракет более 15 лет, однако перспектива исследований была спорной, так как законы его работы не вписывались в существующие физические теории. Однако тесты, проведенные в лабораториях NASA, установили, что новый способ осуществления электромагнитного движения в космосе всё же реализовать возможно.

Технология основывается на применении электромагнитного привода. Основная идея – преобразование электрической энергии в тягу без использования пропеллента (ракетного топлива). Однако в реалиях классической физики это невозможно, так как в данном случае нарушается фундаментальный закон сохранения импульса.

Если теория, выдвинутая учеными, действительно имеет право на жизнь, то её можно будет внедрить в разработке космических аппаратов уже в ближайшем будущем. Варп-двигатели обеспечат снижение стоимости космических полетов и повышение их скорости, дадут возможность путешествовать не только по Солнечной системе, но и за её пределы.

Представьте себе автомобиль, который способен доставить на Луну четырех пассажиров и их багаж примерно за четыре часа, или космическое путешествие нескольких поколений на скорости, составляющей всего одну десятую скорости света – достичь Альфы Центавра при этом можно менее чем за столетие. Варп-двигатели, без сомнения, изменят мир космических путешествий. Именно они сегодня являются главным козырем американской космической программы.

Пол Марч (Paul March), инженер, работающий над созданием варп-двигателей, отмечает:

«Моя работа в Eagleworks [лаборатории, занимающейся проведением испытаний варп-двигателей] является продолжением исследования фундаментальных проблем, препятствующих развитию пилотируемой космонавтики и ставших причиной приостановления лунной программы Аполлон. Если результаты исследований будут успешными, то мы получим эффективную технологию, которая позволит избавиться от ограничений, налагаемых ракетным уравнением [формула Циолковского, определяющая взаимосвязь между скоростью летательного аппарата и тягой ракетного двигателя]».

По мнению Марча, технология по-прежнему требует проведения значительного количества испытаний, которые убедят ученых в том, что она действительно не является результатом ошибки или совпадения. В настоящее время варп-двигатели проходят тестирование в Космическом центре Джонсона. Предполагается, что если такой двигатель будет создан, его можно будет установить на любом космическом корабле, причем энергию электромагнитный привод будет получать от компактной атомной электростанции, созданной специально для таких целей.

Не так давно в средствах массовой информации появились слухи о том, что создали, наконец, в NASA варп-двигатель. Официальным представителям организации приходилось открещиваться от вброса, объясняя, что на самом деле проводились тесты совсем другого устройства, EmDrive. Но интерес к фантастическому прибору, искривляющему пространство, не утихает. Футуристы верят: где-то в секретных лабораториях разрабатывается варп-двигатель. НАСА испытания, однако, не проводило, так как на практике не создано ничего подобного. По крайней мере, официальные источники никакой информации об этом не представляют. Остается довольствоваться теоретической информацией.

Американские исследования

Некоторые ученые полагают, что на космических кораблях возможны полеты, со скоростью в разы больше скорости света. На практике исследования нисколько не приблизили двигатель к его фактическому воплощению. Но, так или иначе, подобные высказывания приятны слуху фантастов и юных романтиков, мечтающих бороздить космические пространства.

Техасские ученые Джеральд Кливер и Ричард Обоуси, опубликовавшие свою работу в Интернете, считают создание гиперскоростного корабля возможным, так как оно не противоречит теориям относительности Эйнштейна и струн.

Последняя находит подтверждение в некоторых недавних открытиях (например, обнаружение непостоянства мировых констант или наличия дополнительных пространственных измерений).

В своих исследованиях американцы отталкивались от работы мексиканского физика, Мигеля Алькубиерре, который написал ее еще в 1994 году и назвал «Двигатель деформации пространства».

Как работает

Принцип его действия заключается в следующем. Варп-двигатель образует замкнутый пузырь вокруг космического корабля, отделяя часть пространства-времени. Привод заставляет его расширяться сзади, а впереди — сжиматься. Благодаря этому пузырь приобретает способность перемещаться вперед со скоростью, превышающей скорость света.

При этом заявляется, что условие, при котором скорость света невозможно превысить, выполняется. Ведь луч рядом с кораблем улетит вперед вместе с ним.

Но пузырь с частью пространства-времени прибудет на какую-либо звезду гораздо быстрее другого корабля, как если бы он стартовал одновременно с тем, на котором установлен варп-двигатель.

По природным законам получается, что он вообще будет оставаться неподвижным в течение всего путешествия, а его кинетическая энергия останется той же, что и до старта.

Вместе с развитием Вселенной

Можно ли в реальности допустить расширение пространства-времени? Физики ссылаются на начало развития Вселенной, когда расширялась не только материя, но и пространственная ткань.

Кливер утверждает, что позади корабля они как бы воссоздают процессы молодой Вселенной. Чтобы космический корабль оказался в таком пузыре, необходимо действие экзотической отрицательной энергии (той же, что нужна и для машины времени). И исследователи даже знают, как ее получить.

«Эффект Казимира»

Они считают, что надо полагаться на «эффект Казимира». Утверждается, что между двумя телами, которые расположены друг от друга на близком расстоянии в вакууме, возникает притяжение. Оно образуется в результате разности виртуальных фотонов, создающихся в вакууме. Между телами их будет значительно меньше, чем в остальном вакууме. Ученые считают, что этот эффект способен помочь путешественникам в космосе. Ведь, переводя на физические понятия, между телами возникает та самая отрицательная энергия, которая и требуется.

Источник — в «темной» энергии

Кроме того, считают, что отрицательная находится и в так называемой «темной» энергии, которая в наши дни обуславливает расширение Вселенной. Ученые уверены, что варп-двигатель станет реальностью как раз тогда, когда поймут эту энергию.

Но как заставить пространство расшириться позади образованного пузыря? Предлагается воспользоваться дополнительными измерениями пространства, существование которых вытекает из теории струн.

Теория струн

Для более легкого их понимания можно мысленно провести сквозь пространство линию. Мы представляем, что она состоит из точек. Но если каждую из них очень сильно увеличить, то они превратятся в кольца, которые и являются проявлением этих измерений.

Ученые полагают, что там рождаются и виртуальные фотоны, имеющие длину волны, способную резонировать с длиной окружности. Кольца здесь играют ту же роль, что и тела-пластины, понятие о которых присутствует в теории об «эффекте Казимира».

А как же все будет воплощено на практике?

Предполагают, что изменяя размер дополнительных измерений, можно вычислить часть пространства-времени в пузыре. Логика здесь проста: при расширении дополнительных измерений происходит сжатие нашего пространства-времени и наоборот.

Чтобы создание варп-двигателя увенчалось успехом, необходима энергия порядка 10 45 джоулей. Для сравнения: столько ее содержится во всей массе Юпитера, если посчитать по общеизвестной формуле Эйнштейна. Раньше считалось, что необходимо еще более колоссальное количество энергии, сопоставимой с массой всей Вселенной.

Кливер также теоретически вычислил, какую должен иметь варп-двигатель скорость. Она превышает скорость света в 10 32 раз. Ученый тут же добавляет, что величина является недостижимой ни с уже имеющимися, ни со всеми, которые только можно себе представить, технологиями.

Практической реализации ожидать отсюда, в общем-то, и не стоит. Ведь всем известно, что американцы летают в космос на российских двигателях. Кстати, из этого следует, что и на Луну они на советском двигателе летали? Что ж, исходя из таких данных, представляется, что если и будет создан когда-либо варп-двигатель, Россия, по крайней мере, примет самое активное участие в его разработке.

двигатель — недостижимая роскошь или реальное средство передвижения? Совершенно секретно: NASA разрабатывает варп-двигатель Как работает варп двигатель.

Не так давно в средствах массовой информации появились слухи о том, что создали, наконец, в NASA варп-двигатель. Официальным представителям организации приходилось открещиваться от вброса, объясняя, что на самом деле проводились тесты совсем другого устройства, EmDrive. Но интерес к фантастическому прибору, искривляющему пространство, не утихает. Футуристы верят: где-то в секретных лабораториях разрабатывается варп-двигатель. НАСА испытания, однако, не проводило, так как на практике не создано ничего подобного. По крайней мере, официальные источники никакой информации об этом не представляют. Остается довольствоваться теоретической информацией.

Американские исследования

Некоторые ученые полагают, что на космических кораблях возможны полеты, со скоростью в разы больше скорости света. На практике исследования нисколько не приблизили двигатель к его фактическому воплощению. Но, так или иначе, подобные высказывания приятны слуху фантастов и юных романтиков, мечтающих бороздить космические пространства.

Техасские ученые Джеральд Кливер и Ричард Обоуси, опубликовавшие свою работу в Интернете, считают создание гиперскоростного корабля возможным, так как оно не противоречит теориям относительности Эйнштейна и струн.

Последняя находит подтверждение в некоторых недавних открытиях (например, обнаружение непостоянства мировых констант или наличия дополнительных пространственных измерений).

В своих исследованиях американцы отталкивались от работы мексиканского физика, Мигеля Алькубиерре, который написал ее еще в 1994 году и назвал «Двигатель деформации пространства».

Как работает

Принцип его действия заключается в следующем. Варп-двигатель образует замкнутый пузырь вокруг космического корабля, отделяя часть пространства-времени. Привод заставляет его расширяться сзади, а впереди — сжиматься. Благодаря этому пузырь приобретает способность перемещаться вперед со скоростью, превышающей скорость света.

При этом заявляется, что условие, при котором скорость света невозможно превысить, выполняется. Ведь луч рядом с кораблем улетит вперед вместе с ним.

Но пузырь с частью пространства-времени прибудет на какую-либо звезду гораздо быстрее другого корабля, как если бы он стартовал одновременно с тем, на котором установлен варп-двигатель.

По природным законам получается, что он вообще будет оставаться неподвижным в течение всего путешествия, а его кинетическая энергия останется той же, что и до старта.

Вместе с развитием Вселенной

Можно ли в реальности допустить расширение пространства-времени? Физики ссылаются на начало развития Вселенной, когда расширялась не только материя, но и пространственная ткань.

Кливер утверждает, что позади корабля они как бы воссоздают процессы молодой Вселенной. Чтобы космический корабль оказался в таком пузыре, необходимо действие экзотической отрицательной энергии (той же, что нужна и для машины времени). И исследователи даже знают, как ее получить.

«Эффект Казимира»

Они считают, что надо полагаться на «эффект Казимира». Утверждается, что между двумя телами, которые расположены друг от друга на близком расстоянии в вакууме, возникает притяжение. Оно образуется в результате разности виртуальных фотонов, создающихся в вакууме. Между телами их будет значительно меньше, чем в остальном вакууме. Ученые считают, что этот эффект способен помочь путешественникам в космосе. Ведь, переводя на физические понятия, между телами возникает та самая отрицательная энергия, которая и требуется.

Источник — в «темной» энергии

Кроме того, считают, что отрицательная находится и в так называемой «темной» энергии, которая в наши дни обуславливает расширение Вселенной. Ученые уверены, что варп-двигатель станет реальностью как раз тогда, когда поймут эту энергию.

Но как заставить пространство расшириться позади образованного пузыря? Предлагается воспользоваться дополнительными измерениями пространства, существование которых вытекает из теории струн.

Теория струн

Для более легкого их понимания можно мысленно провести сквозь пространство линию. Мы представляем, что она состоит из точек. Но если каждую из них очень сильно увеличить, то они превратятся в кольца, которые и являются проявлением этих измерений.

Ученые полагают, что там рождаются и виртуальные фотоны, имеющие длину волны, способную резонировать с длиной окружности. Кольца здесь играют ту же роль, что и тела-пластины, понятие о которых присутствует в теории об «эффекте Казимира».

А как же все будет воплощено на практике?

Предполагают, что изменяя размер дополнительных измерений, можно вычислить часть пространства-времени в пузыре. Логика здесь проста: при расширении дополнительных измерений происходит сжатие нашего пространства-времени и наоборот.

Чтобы создание варп-двигателя увенчалось успехом, необходима энергия порядка 10 45 джоулей. Для сравнения: столько ее содержится во всей массе Юпитера, если посчитать по общеизвестной формуле Эйнштейна. Раньше считалось, что необходимо еще более колоссальное количество энергии, сопоставимой с массой всей Вселенной.

Кливер также теоретически вычислил, какую должен иметь варп-двигатель скорость. Она превышает скорость света в 10 32 раз. Ученый тут же добавляет, что величина является недостижимой ни с уже имеющимися, ни со всеми, которые только можно себе представить, технологиями.

Практической реализации ожидать отсюда, в общем-то, и не стоит. Ведь всем известно, что американцы летают в космос на российских двигателях. Кстати, из этого следует, что и на Луну они на советском двигателе летали? Что ж, исходя из таких данных, представляется, что если и будет создан когда-либо варп-двигатель, Россия, по крайней мере, примет самое активное участие в его разработке.

Варп-двигатель

Варп-двигатель
(англ. Warp drive
, двигатель искривления) — cобирательный, фантастический научно-теоретический образ технологии или явления из вымышленной вселенной Star Trek , позволяющей попасть из одной точки пространства в другую быстрее, чем это делает свет. Это становится возможным благодаря генерации специального поля искривления (варп-поля), которое окутывает судно и искажает пространственно-временной континуум космического пространства , перемещая его. Двигатель искривления не разгоняет физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства — времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (свет) в вакууме.

В сериале Звёздный путь

Технология

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства перед и позади звездолета, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разворачивается» за ним. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищенным от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остается неподвижным: перемещается само искаженное пространство, в котором он находится.

Использование варп-двигателей требует больших энергетических затрат, поэтому варп-системы Объединенной Федерации Планет приводятся в действие благодаря реакции между материей и антиматерией , разграниченными друг от друга кристаллами дилитиума. В результате реакции создается высоко-энергетичная плазма , называемая электро-плазмой. Электро-плазма направляется специальными электро-магнитными трубопроводами электро-плазменной системы (англ. electro-plasma system, EPS
) в плазменные инжекторы , которые, в свою очередь, создают варп-поле. Разные цивилизации используют разные источники энергии, но в целом процесс происходит аналогично.

Варп-поле, Поле искривления (Warp field)

Поле искривления состоит из множества слоев. Эти слои формируют «субпространственное поле». Это очень походит на «мини-вселенную», которая отделена от нормального пространства. Из-за отличающихся законов в этой мини-вселенной, относительно нормального пространства, мини-вселенная может двигаться со сверх световой скоростью. Чем из большего количества слоев состоит поле искривления, тем более глубоко корабль погружается в субпространство, тем дальше он отделяется от нормального пространства и тем выше скорость. Чтобы достигать более высоких скоростей, необходимо увеличить число субпространственных слоев. Для создания и поддержания последующего слоя требуется все больше энергии. Теоретический предел, наложенный на работу двигателя искривления называется предел Юджина. Согласно которому, фактор деформации 10 никогда не может быть, так как при этом расход энергии, как впрочем и скорость, становились равны бесконечности. Полный оставшийся доступным скоростной диапазон сжат между Warp 9 (9 слоев) и Warp 10 (бесконечная скорость).

На звездолёты класса «Интрепид» устанавливались специальные гондолы с изменяемой геометрией, позволяющее двигаться с еще более высокой скоростью без причинения вреда окружающему пространству и объектам, в нем расположенным. На более новом классе звездолётов «Суверин » устанавливаются более совершенные гондолы искривления, позволяющие двигаться с большими скоростями без изменения геометрии.

Элементы системы

• Контейнер с антивеществом
• Катушка индуктивности антивещества
• Реле антивещества
• Патроны дилитиума
• Электро-плазма
• Механизм экстренной остановки реакции
• Основная магистраль охлаждающего устройства
• Магнитный трубопровод
• Магнитный блок
• Гондолы

Часть двигателя деформации, спереди обычно располагается Вихревой сборщик со своими дополнительными системами, далее идет Плазменный инжектор, фокусирующий поток плазмы точно по центру Катушки искривления и собственно ряд катушек по всей оставшийся длине. Стандартом де-факто среди рас, использующих двигатели искривления, является использование двух гондол искривления слева и справа от корпуса корабля.

• • Коллекторы Буссарда

Устройство, обычно располагаемое (на кораблях Федерации) на переднем конце гондол искривления, и служащее для первичного сбора межзвездного газа (последующей сортировкой и переработкой занимаются уже другие системы). Сборщик обычно включается если запасы материи или антиматерии в баках корабля почти иссякли. Вихревой сборщик состоит из набора катушек, которые создают магнитное поле и подобно воронке затягивающее межзвездный газ.

• • Плазменный инжектор
  • Варп-катушка (катушка деформации)

Тороид, разделенный на несколько частей, который создает поле искривления, будучи активированным проходящим потоком высокоэнергетической плазмы. Ряд катушек деформации располагается в гондоле искривления. Используя плазменный инжектор, корабль может регулировать последовательность активации отдельных катушек искривления во время движения, позволяя кораблю маневрировать на Варп — скоростях.

• Аннулирующее ядро
• Предварительная магистраль охлаждения
• Катушка индуктивности
• Плазменный трубопровод
• Промежуточный охладитель плазмы
  • Смазочно-охлаждающая жидкость
• Регулятор плазмы
• Энергопередающий канал
• Сеть передачи энергии

Сеть распределения энергии, используемая на борту звездолетов Федерации для питания всех источников потребления, за ее работой и распределением энергии от источников к потребителям контролирует офицер ЭПС со своего терминала. Энергия передается в канале питания высокими скоростями движения плазменных частиц. Есть два основных источника питания: это ядро искривления и термоядерные реакторы в импульсных двигателях. Ядро в первую очередь питает гондолы искривления, щиты и фазеры, а импульсные двигатели всех прочих потребителей.

• Космическая матричная катушка восстановления
• Варп-плазменный трубопровод
• Ядро деформации
  
  • Реактор материи/антиматерии
  • Инжектор антиматерии
  • Плата кристаллов дилитиума
    • Кристалл дилитиума

Пожалуй главный компонент ядра искривления, внутри которого потоки вещества и антивещества при управляемом процессе аннигиляции преобразуются в электроплазменный поток. Дилитий — единственный пока известный элемент, который инертен к антивеществу, когда подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля в мегаваттном диапазоне. Эффективность реакции в кристалле зависит от его качества.

• • • Механизм соединения кристаллов
  • Инжектор материи
  • Наборщик тета-матрицы

Разработка варп-двигателей

Каждая космическая цивилизация разработала варп-технологии самостоятельно и в разное время. Так Вулканцы имели варп-двигатели в третьем столетии по земному летоисчислению. В 2151 они преодолели скорость, равную семи варп-факторам. В том же году Клингоны смогли достичь шестой скорости. Следует заметить что сами клингоны не разработали варп-технологий — они были «позаимствованы» у хур’ков, когда-то захвативших родной мир клингонов КроноС (Хронос).

Объединенная Федерация Планет признала создание варп-двигателя важным этапом и фактором, характеризующим развитие какого-либо общества. Директивы Звёздного флота запрещают вступать в контакт с инопланетными расами до тех пор, пока те не войдут в эру варп-технологий.

Варп-технологии Федерации

Первый полет «Феникса»

На Земле варп-двигатель был создан ученым Зефрамом Кокрейном вскоре после окончания Третьей Мировой Войны. Несмотря на недостаток ресурсов, ему удалось переоборудовать для своих экспериментов космическую ракету «Титан V».

Первый испытательный полет варп-судна «Феникс» состоялся 5 апреля 2063 года и стал причиной «первого контакта» — встречи Землян и Вулканцев.

Однако дальнейшее развитие варп-технологий шло очень медленно (это во многом связанно с позицией Вулканцев, считающих человечество не готовым к освоению космоса) и только 80 лет спустя, в 2140-х, новый двигатель, созданный инженером Генри Арчером смог достичь варп-фактора 2. Вскоре сын Генри, Джонатан Арчер , преодолел 2-варп барьер, достигнув скорости варп 2.5.

К 2151 технология была развита настолько, что человечество стало готовым преодолеть барьер в 5 варп-факторов. Первым судном, оборудованным новым двигателем, стал звездолет «Энтерпрайз », который 9 февраля 2152 поставил новый рекорд скорости.

В 2161 была достигнута скорость 7 и новые двигатели начали устанавливаться на звездолеты.

В 2240-х годах скорость в 6 варп-факторов стала крейсерской (максимальная скорость на тот момент составляла варп 8).

Более высокие скорости были достигнуты только благодаря вмешательству других цивилизаций. Так в 2268 году Келвансы внесли изменения в конструкцию звездолета «Энтерпрайз», в результате чего тот смог добиться скорости варп 10 . В том же году из-за саботажа Лосира звездолет «разогнался» до варп 14.1.

В то же время на звездолеты стали устанавливаться новые гондолы, сделавшие скорость варп 8 обыденной («Звёздный путь: Фильм »). В 2280-х была разработана технология «трансварп», которая должна была позволить двигаться с ещё большей скоростью, однако неудача испытаний новых двигателей вынудила инженеров отказаться от их практического применения.

Ко времени появления класса «Галактика » в 2360-х успехи инженеров позволили звездолетам двигаться со скоростью варп 9.6 в течение двенадцати

На днях специалисты NASA осуществили успешное тестирование нового революционного метода космических путешествий, позволяющего достичь нереально высоких скоростей. Эксперименты впервые проводились в глубоком вакууме, что соответствует условиям космического пространства.

Команда ученых из США, Китая и Великобритании занималась разработкой варп-двигателя для космических ракет более 15 лет, однако перспектива исследований была спорной, так как законы его работы не вписывались в существующие физические теории. Однако тесты, проведенные в лабораториях NASA, установили, что новый способ осуществления электромагнитного движения в космосе всё же реализовать возможно.

Технология основывается на применении электромагнитного привода. Основная идея – преобразование электрической энергии в тягу без использования пропеллента (ракетного топлива). Однако в реалиях классической физики это невозможно, так как в данном случае нарушается фундаментальный закон сохранения импульса.

Если теория, выдвинутая учеными, действительно имеет право на жизнь, то её можно будет внедрить в разработке космических аппаратов уже в ближайшем будущем. Варп-двигатели обеспечат снижение стоимости космических полетов и повышение их скорости, дадут возможность путешествовать не только по Солнечной системе, но и за её пределы.

Представьте себе автомобиль, который способен доставить на Луну четырех пассажиров и их багаж примерно за четыре часа, или космическое путешествие нескольких поколений на скорости, составляющей всего одну десятую скорости света – достичь Альфы Центавра при этом можно менее чем за столетие. Варп-двигатели, без сомнения, изменят мир космических путешествий. Именно они сегодня являются главным козырем американской космической программы.

Пол Марч (Paul March), инженер, работающий над созданием варп-двигателей, отмечает:

«Моя работа в Eagleworks [лаборатории, занимающейся проведением испытаний варп-двигателей] является продолжением исследования фундаментальных проблем, препятствующих развитию пилотируемой космонавтики и ставших причиной приостановления лунной программы Аполлон. Если результаты исследований будут успешными, то мы получим эффективную технологию, которая позволит избавиться от ограничений, налагаемых ракетным уравнением [формула Циолковского, определяющая взаимосвязь между скоростью летательного аппарата и тягой ракетного двигателя]».

По мнению Марча, технология по-прежнему требует проведения значительного количества испытаний, которые убедят ученых в том, что она действительно не является результатом ошибки или совпадения. В настоящее время варп-двигатели проходят тестирование в Космическом центре Джонсона. Предполагается, что если такой двигатель будет создан, его можно будет установить на любом космическом корабле, причем энергию электромагнитный привод будет получать от компактной атомной электростанции, созданной специально для таких целей.

Таинственный доклад США о варп-двигателях May 30th, 2018

Научная фантастика, похоже, вскоре может стать реальностью. Во всяком случае, так считает американская армия.

Во второй половине 2008 года Министерство обороны США связалось с десятками ученых для изучения продвинутых аэрокосмических технологий, среди которых — невиданные ранее методы движения, подъема и стелс-технологии.

В итоге два исследователя представили 34-страничный доклад «Варп-двигатель, темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями». Он датирован 2 апреля 2010 года, но был опубликован Разведывательным управлением совсем недавно.

«Наблюдения за пространством этого высшего измерения могут стать источником технологического контроля над плотностью темной энергии и в итоге могут сыграть важную роль в развитии экзотических технологий движения, — говорится в докладе. — Полеты к планетам Солнечной системы не будут занимать целые годы, а путешествия к соседней звездной системе будут измеряться неделями, нежели сотнями и тысячами лет».

Тем не менее физик-теоретик из Калифорнийского технологического университета Шон Кэрролл, изучающий темы, затронутые в докладе, считает, что оптимизм исследователей пока неуместен.

«Это обрывки теоретической физики, оформленные так, будто их можно применить в реальном мире, но это не совсем верно, — уверен Кэрролл. — Это не безумие, не гуру, утверждающий, что мы будем использовать духовную энергию, чтобы парить над землей, а настоящая физика. Однако в ближайшее время это нельзя будет связать современной инженерией, может, и вообще никогда».
Следует разобраться, с чего стартовало изучение варп-двигателя. Насколько известно, начало оно берет из документа о «Поддержке поиска угроз», который помогает армии США предугадывать или описывать новые вражеские технологии. Также на него повлияла крупная работа, известная как Программа применения продвинутых аэрокосмических оружейных систем (Advanced Aerospace Weapon System Applications Program), включавшая в себя Программу продвинутого определения авиационных угроз (Advanced Aviation Threat Identification Program, или AATIP).

The New York Times и Politico раскрыли существование AATIP в декабре 2017-го. Источники утверждали, что бывший сенатор Невады Гарри Рид помог с организацией и финансированием программы. Большая часть денег была направлена магнату недвижимости и другу Рида Роберту Бигелоу, строящему приватные космические станции посредством Bigelow Aerospace. Он также годами лично финансировал исследование и поиск НЛО.

Миллиардер создал отдельную организацию — Bigelow Aerospace Advanced Space Studies, — чтобы получить финансирование от правительства, и нанял 46 исследователей и много других сотрудников.

Анонимный представитель разведки сообщил Politico, что AATIP изначально запущена для выявления неизвестных китайских и российских технологий. Но спустя несколько лет управление пришло к выводу, что программа не приносит существенных плодов. В итоге финансирование прекратилось в 2011-м или 2012 году.

Все «свидетельства» НЛО, добытые в ходе AATIP, также были встречены скепсисом со стороны ученых. Старший астроном Института поиска внеземных цивилизаций (SETI) Сет Шостак в интервью заявлял, что после 50 лет сообщений о визитах инопланетян не было выявлено ни одного достоверного свидетельства.

«Это довольно странно, что пришельцы путешествуют за сотни и сотни световых лет и просто ничего не делают», — сказал Шостак.

Потому и более крупная программа, исследовавшая возможности осуществления варп-двигателей и

В самом начале XX столетия молодой служащий патентного бюро из города Берн потряс своей новой предложенной картиной окружающего мира. Клерка звали Альберт Эйнштейн, а его идея сегодня широко известна как Теория относительности. Дело в том, что на стыке веков в мире физики бытовало популярное мнение, что все секреты природы уже, в общем-то, известны, а ученым осталось всего лишь решить несколько незначительных задач.

Теория относительности буквально перевернула все представления о законах физики. Главным ее достижением стало нахождение точного отношения между пространством и временем. Благодаря Альберту Эйнштейну эти две величины теперь представлялись и представляются физикам, как четко связанные и взаимозависимые. Константой, связывающей время и пространство, стало постоянство скорости распространения света в вакууме. Однако та же самая утверждала, что является максимально возможной скоростью в природе. Поскольку фотоны являются безмассовыми квантовыми частицами, ни одна частица, обладающая положительной массой (а из них состоит окружающая нас материя) не сможет приблизиться к световой скорости. Ведь для этого разгона ей потребовалась бы бесконечная энергия, что по определению невозможно. Но ведь до самых ближайших к нам звезд несколько световых лет. А до многих из них сотни и тысячи Так что же, любой, даже максимально возможно быстрый космический аппарат, обречен тратить века на преодоление

Спасительная «варп-скорость»

Законы физики невозможно нарушить, но, оказывается, они, как и любые юридические законы, оставляют нам лазейки, позволяющие обойти их, перехитрить саму природу. И ответ кроется все в той же Теории относительности. Развивая свои идеи, Эйнштейну и некоторым его современникам удалось также обнаружить связь между пространством-временем и гравитацией. Кратко говоря, эта связь заключается в том, что гравитация искривляет время и пространство.

Так, возле объектов в космосе, обладающих чудовищным гравитационным влиянием, ход времени сильно замедляется, а само пространство буквально сжимается. Этому открытию и обязан своим появлением варп-двигатель — как популярный образ в научной фантастике второй половины XX века, а также в качестве перспективной идеи современных ученых. В пространстве невозможно двигаться быстрее скорости света, однако теоретически само пространство возможно деформировать так, чтобы оно сжималось между двумя объектами. Например, и желанной звездой. Варп-двигатель, таким образом, не смог бы быстро преодолевать далекие расстояния, однако при помощи специально создаваемого поля искривления мог бы сделать эти самые расстояния удивительно близкими. Конечно, пока это всего лишь фантазия, ничего подобного не существует в технологиях людей. Варп-двигатель больше известен благодаря сериалам вроде «Звездного пути», «Звездных врат», «Звездных войн» и подобных им. Ведь там он является важнейшим элементом фантастических историй, объясняющим саму их возможность.

Варп-двигатель НАСА

Однако подобная технология теоретически может быть осуществлена в будущем. Более того, исследования в этой области уже ведутся. Идея была впервые предложена в 1994 году физиком из Мексики Мигелем Алькубьерре. Собственно, именно он и предложил создать своеобразный пузырь, который будет окружать корабль и деформировать вокруг него пространство необходимым образом. Главной проблемой нынешних расчетов остается то, что варп-двигатель может потребовать слишком большую и пока недостижимую энергию для своей работы. Однако уже сегодня НАСА проводится множество экспериментов, призванных разрешить важные проблемы относительно возможностей и физических свойств явления.

разработка и испытания. Как создать двигатель корабля из «звездного пути»

Варп-двигатель

Варп-двигатель
(англ. Warp drive
, двигатель искривления) — cобирательный, фантастический научно-теоретический образ технологии или явления из вымышленной вселенной Star Trek , позволяющей попасть из одной точки пространства в другую быстрее, чем это делает свет. Это становится возможным благодаря генерации специального поля искривления (варп-поля), которое окутывает судно и искажает пространственно-временной континуум космического пространства , перемещая его. Двигатель искривления не разгоняет физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства — времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (свет) в вакууме.

Технология

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства перед и позади звездолета, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разворачивается» за ним. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищенным от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остается неподвижным: перемещается само искаженное пространство, в котором он находится.

Использование варп-двигателей требует больших энергетических затрат, поэтому варп-системы Объединенной Федерации Планет приводятся в действие благодаря реакции между материей и антиматерией , разграниченными друг от друга кристаллами дилитиума. В результате реакции создается высоко-энергетичная плазма , называемая электро-плазмой. Электро-плазма направляется специальными электро-магнитными трубопроводами электро-плазменной системы (англ. electro-plasma system, EPS
) в плазменные инжекторы , которые, в свою очередь, создают варп-поле. Разные цивилизации используют разные источники энергии, но в целом процесс происходит аналогично.

Варп-поле, Поле искривления (Warp field)

Поле искривления состоит из множества слоев. Эти слои формируют «субпространственное поле». Это очень походит на «мини-вселенную», которая отделена от нормального пространства. Из-за отличающихся законов в этой мини-вселенной, относительно нормального пространства, мини-вселенная может двигаться со сверх световой скоростью. Чем из большего количества слоев состоит поле искривления, тем более глубоко корабль погружается в субпространство, тем дальше он отделяется от нормального пространства и тем выше скорость. Чтобы достигать более высоких скоростей, необходимо увеличить число субпространственных слоев. Для создания и поддержания последующего слоя требуется все больше энергии. Теоретический предел, наложенный на работу двигателя искривления называется предел Юджина. Согласно которому, фактор деформации 10 никогда не может быть, так как при этом расход энергии, как впрочем и скорость, становились равны бесконечности. Полный оставшийся доступным скоростной диапазон сжат между Warp 9 (9 слоев) и Warp 10 (бесконечная скорость).

На звездолёты класса «Интрепид» устанавливались специальные гондолы с изменяемой геометрией, позволяющее двигаться с еще более высокой скоростью без причинения вреда окружающему пространству и объектам, в нем расположенным. На более новом классе звездолётов «Суверин » устанавливаются более совершенные гондолы искривления, позволяющие двигаться с большими скоростями без изменения геометрии.

Элементы системы

• Контейнер с антивеществом
• Катушка индуктивности антивещества
• Реле антивещества
• Патроны дилитиума
• Электро-плазма
• Механизм экстренной остановки реакции
• Основная магистраль охлаждающего устройства
• Магнитный трубопровод
• Магнитный блок
• Гондолы

Часть двигателя деформации, спереди обычно располагается Вихревой сборщик со своими дополнительными системами, далее идет Плазменный инжектор, фокусирующий поток плазмы точно по центру Катушки искривления и собственно ряд катушек по всей оставшийся длине. Стандартом де-факто среди рас, использующих двигатели искривления, является использование двух гондол искривления слева и справа от корпуса корабля.

• • Коллекторы Буссарда

Устройство, обычно располагаемое (на кораблях Федерации) на переднем конце гондол искривления, и служащее для первичного сбора межзвездного газа (последующей сортировкой и переработкой занимаются уже другие системы). Сборщик обычно включается если запасы материи или антиматерии в баках корабля почти иссякли. Вихревой сборщик состоит из набора катушек, которые создают магнитное поле и подобно воронке затягивающее межзвездный газ.

• • Плазменный инжектор
  • Варп-катушка (катушка деформации)

Тороид, разделенный на несколько частей, который создает поле искривления, будучи активированным проходящим потоком высокоэнергетической плазмы. Ряд катушек деформации располагается в гондоле искривления. Используя плазменный инжектор, корабль может регулировать последовательность активации отдельных катушек искривления во время движения, позволяя кораблю маневрировать на Варп — скоростях.

• Аннулирующее ядро
• Предварительная магистраль охлаждения
• Катушка индуктивности
• Плазменный трубопровод
• Промежуточный охладитель плазмы
  • Смазочно-охлаждающая жидкость
• Регулятор плазмы
• Энергопередающий канал
• Сеть передачи энергии

Сеть распределения энергии, используемая на борту звездолетов Федерации для питания всех источников потребления, за ее работой и распределением энергии от источников к потребителям контролирует офицер ЭПС со своего терминала. Энергия передается в канале питания высокими скоростями движения плазменных частиц. Есть два основных источника питания: это ядро искривления и термоядерные реакторы в импульсных двигателях. Ядро в первую очередь питает гондолы искривления, щиты и фазеры, а импульсные двигатели всех прочих потребителей.

• Космическая матричная катушка восстановления
• Варп-плазменный трубопровод
• Ядро деформации
  
  • Реактор материи/антиматерии
  • Инжектор антиматерии
  • Плата кристаллов дилитиума
    • Кристалл дилитиума

Пожалуй главный компонент ядра искривления, внутри которого потоки вещества и антивещества при управляемом процессе аннигиляции преобразуются в электроплазменный поток. Дилитий — единственный пока известный элемент, который инертен к антивеществу, когда подвергается воздействию высокочастотного электромагнитного поля в мегаваттном диапазоне. Эффективность реакции в кристалле зависит от его качества.

• • • Механизм соединения кристаллов
  • Инжектор материи
  • Наборщик тета-матрицы

Разработка варп-двигателей

Каждая космическая цивилизация разработала варп-технологии самостоятельно и в разное время. Так Вулканцы имели варп-двигатели в третьем столетии по земному летоисчислению. В 2151 они преодолели скорость, равную семи варп-факторам. В том же году Клингоны смогли достичь шестой скорости. Следует заметить что сами клингоны не разработали варп-технологий — они были «позаимствованы» у хур’ков, когда-то захвативших родной мир клингонов КроноС (Хронос).

Объединенная Федерация Планет признала создание варп-двигателя важным этапом и фактором, характеризующим развитие какого-либо общества. Директивы Звёздного флота запрещают вступать в контакт с инопланетными расами до тех пор, пока те не войдут в эру варп-технологий.

Варп-технологии Федерации

Первый полет «Феникса»

На Земле варп-двигатель был создан ученым Зефрамом Кокрейном вскоре после окончания Третьей Мировой Войны. Несмотря на недостаток ресурсов, ему удалось переоборудовать для своих экспериментов космическую ракету «Титан V».

Первый испытательный полет варп-судна «Феникс» состоялся 5 апреля 2063 года и стал причиной «первого контакта» — встречи Землян и Вулканцев.

Однако дальнейшее развитие варп-технологий шло очень медленно (это во многом связанно с позицией Вулканцев, считающих человечество не готовым к освоению космоса) и только 80 лет спустя, в 2140-х, новый двигатель, созданный инженером Генри Арчером смог достичь варп-фактора 2. Вскоре сын Генри, Джонатан Арчер , преодолел 2-варп барьер, достигнув скорости варп 2.5.

К 2151 технология была развита настолько, что человечество стало готовым преодолеть барьер в 5 варп-факторов. Первым судном, оборудованным новым двигателем, стал звездолет «Энтерпрайз », который 9 февраля 2152 поставил новый рекорд скорости.

В 2161 была достигнута скорость 7 и новые двигатели начали устанавливаться на звездолеты.

В 2240-х годах скорость в 6 варп-факторов стала крейсерской (максимальная скорость на тот момент составляла варп 8).

Более высокие скорости были достигнуты только благодаря вмешательству других цивилизаций. Так в 2268 году Келвансы внесли изменения в конструкцию звездолета «Энтерпрайз», в результате чего тот смог добиться скорости варп 10 . В том же году из-за саботажа Лосира звездолет «разогнался» до варп 14.1.

В то же время на звездолеты стали устанавливаться новые гондолы, сделавшие скорость варп 8 обыденной («Звёздный путь: Фильм »). В 2280-х была разработана технология «трансварп», которая должна была позволить двигаться с ещё большей скоростью, однако неудача испытаний новых двигателей вынудила инженеров отказаться от их практического применения.

Ко времени появления класса «Галактика » в 2360-х успехи инженеров позволили звездолетам двигаться со скоростью варп 9.6 в течение двенадцати

Путешествие через кротовую нору в представлении художника

Изображение: Wikimedia Commons

Официальные представители NASA открестились от создания
варп-двигателя . На слухи, которые в течение последних недель
появлялись в средствах массовой информации, сотрудники агентства ответили в письме изданию Space. com . Ознакомиться с мнением инженеров Космического центра имени Линдона Джонсона, а также ряда независимых экспертов можно в материале издания.

Как ранее сообщил отраслевой наблюдатель, NASASpaceFlight.com, инженеры лаборатории NASA Eagleworks успешно протестировали новый электромагнитный двигатель EmDrive в вакууме и даже смогли измерить его тягу. Особенностью этого устройства, которое многие новостные агенства назвали варп-двигателем, является отсутствии каких либо подвижных частей или камеры сгорания. По словам физиков-теоретиков, разработавших концепцию, функционирование двигателя происходит лишь благодаря взаимодействию порожденных им электромагнитных волн с концевыми пластинками волновода, в котором они распространяются. Важно отметить, что сам механизм возникновения тяги неизвестен.

Внешний вид двигателя EmDrive

SPR, Ltd., of the EM Drive

CNET сообщает , что EmDrive позволит реализовать быстрые перелеты внутри солнечной системы, в частности, что перелет между Землей и Луной может занять всего четыре часа, а путешествие до ближайшей к нам звезды, Альфы Центавра, займет менее 100 лет.

Но подобные заявления являются преждевременными, утверждают представители NASA, отвечая на запрос портала Space.com. Несмотря на то, что инженеры показали возможность создания прототипа EmDrive, поставленный ими эксперимент еще не принес каких-либо значимых результатов. «NASA не занимается разработкой варп-двигателя» — добавляют представители агенства.

По словам Итана Зигеля, профессора физики и астрономии в колледже Льюиса и Кларка (Портленд), значения тяги, наблюдавшиеся в эксперименте (порядка 30-50 микроньютонов), всего лишь в 3 раза превышают погрешность измерения прибора. Это не позволяет рассматривать данные измерения как достаточно надежные, однако эксперт отмечает, что важным моментом было тестирование устройства в различных направлениях, чтобы нивелировать возможное взаимодействие с магнитным полем Земли. Не менее важным он считает факт того, что устройство было испытано в вакууме — в условиях атмосферы могло наблюдаться отталкивание от молекул газа, известное физике. К тому же Зигель отмечает, что детали экспериментов и их результаты еще не прошли рецензирование и не были опубликованы в научном журнале — это условие необходимо для того, чтобы научная общественность признала открытие.

Таинственный доклад США о варп-двигателях May 30th, 2018

Научная фантастика, похоже, вскоре может стать реальностью. Во всяком случае, так считает американская армия.

Во второй половине 2008 года Министерство обороны США связалось с десятками ученых для изучения продвинутых аэрокосмических технологий, среди которых — невиданные ранее методы движения, подъема и стелс-технологии.

В итоге два исследователя представили 34-страничный доклад «Варп-двигатель, темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями». Он датирован 2 апреля 2010 года, но был опубликован Разведывательным управлением совсем недавно.

«Наблюдения за пространством этого высшего измерения могут стать источником технологического контроля над плотностью темной энергии и в итоге могут сыграть важную роль в развитии экзотических технологий движения, — говорится в докладе. — Полеты к планетам Солнечной системы не будут занимать целые годы, а путешествия к соседней звездной системе будут измеряться неделями, нежели сотнями и тысячами лет».

Тем не менее физик-теоретик из Калифорнийского технологического университета Шон Кэрролл, изучающий темы, затронутые в докладе, считает, что оптимизм исследователей пока неуместен.

«Это обрывки теоретической физики, оформленные так, будто их можно применить в реальном мире, но это не совсем верно, — уверен Кэрролл. — Это не безумие, не гуру, утверждающий, что мы будем использовать духовную энергию, чтобы парить над землей, а настоящая физика. Однако в ближайшее время это нельзя будет связать современной инженерией, может, и вообще никогда».
Следует разобраться, с чего стартовало изучение варп-двигателя. Насколько известно, начало оно берет из документа о «Поддержке поиска угроз», который помогает армии США предугадывать или описывать новые вражеские технологии. Также на него повлияла крупная работа, известная как Программа применения продвинутых аэрокосмических оружейных систем (Advanced Aerospace Weapon System Applications Program), включавшая в себя Программу продвинутого определения авиационных угроз (Advanced Aviation Threat Identification Program, или AATIP).

The New York Times и Politico раскрыли существование AATIP в декабре 2017-го. Источники утверждали, что бывший сенатор Невады Гарри Рид помог с организацией и финансированием программы. Большая часть денег была направлена магнату недвижимости и другу Рида Роберту Бигелоу, строящему приватные космические станции посредством Bigelow Aerospace. Он также годами лично финансировал исследование и поиск НЛО.

Миллиардер создал отдельную организацию — Bigelow Aerospace Advanced Space Studies, — чтобы получить финансирование от правительства, и нанял 46 исследователей и много других сотрудников.

Анонимный представитель разведки сообщил Politico, что AATIP изначально запущена для выявления неизвестных китайских и российских технологий. Но спустя несколько лет управление пришло к выводу, что программа не приносит существенных плодов. В итоге финансирование прекратилось в 2011-м или 2012 году.

Все «свидетельства» НЛО, добытые в ходе AATIP, также были встречены скепсисом со стороны ученых. Старший астроном Института поиска внеземных цивилизаций (SETI) Сет Шостак в интервью заявлял, что после 50 лет сообщений о визитах инопланетян не было выявлено ни одного достоверного свидетельства.

«Это довольно странно, что пришельцы путешествуют за сотни и сотни световых лет и просто ничего не делают», — сказал Шостак.

Потому и более крупная программа, исследовавшая возможности осуществления варп-двигателей и

Еще не появилась эта новость, но, возможно, ученые из NASA создали варп-двигатель!

Группа ученых из NASA провели серию оптических тестов посредством пропуска через камеру резонатора двигателя лазерных лучей, и оказалось, что скорость проходящих лучей разная, чего быть не должно, так как скорость света постоянна.Поведение лучей полностью соответствует тому, как если бы они проходили через варп–поле. Однако есть вероятность того, что полученные данные есть следствие искажений из–за земной атмосферы, поэтому ученые сейчас хотят повторить тест в вакууме, а в идеале — в космосе.

Если вы еще не знаете, что такое варп-двигатель, вот выдержка из Википедии:
Варп-двигатель
(англ. Warp drive, двигатель искривления
) — гипотетическая технология, которая согласно гипотезе позволит кораблю, оснащённому таким двигателем, преодолевать межзвёздные расстояния со скоростями, превышающими скорость света. Это возможно, как ожидают некоторые физики, благодаря генерации специального поля искривления — варп-поля, — которое, окутывая судно, искажает пространственно-временной континуум, перемещая его. Двигатель искривления не будет разгонять физическое тело быстрее скорости света в обычном пространстве, но использует свойства пространства-времени для перемещения быстрее, нежели это происходит с плоской электромагнитной волной (светом) в вакууме.

В общих чертах принцип работы варп-двигателей заключается в деформации пространства впереди и позади звездолёта, позволяя тому двигаться быстрее скорости света. Пространство «сжимается» перед судном и «разбухает» позади судна. При этом само судно находится в своеобразном «пузыре», оставаясь защищённым от деформаций. Сам корабль внутри поля искажения фактически остаётся неподвижным: перемещается само искажённое пространство, в котором он находится. Например, вымышленный варп-двигатель в Звездном пути работает именно так.

«Мистер Сулу, установите курс, скорость варп два» — эти слова, пожалуй, известны каждому поклоннику научной фантастики. Они принадлежат Джеймсу Кирку, капитану звездолета «Энтерпрайз» из легендарного сериала «Звездный путь»
. По сюжету, герои перемещаются по Галактике в сотни раз быстрее света благодаря варп-двигателю
, который искривляет окружающее пространство.

В далекие 1960-е годы, когда сериал вышел на экраны, это воспринималось как неосуществимая фантазия. Но сегодня многие ученые и инженеры всерьез говорят о возможности создания такого двигателя, и более того, уже есть конкретные предложения.

Скоростной лимит Вселенной

Наша Солнечная система расположена на довольно разреженном участке Млечного Пути, с невысокой плотностью звездных скоплений. Ближайшая к нам звездная система альфа Центавра находится от Солнца в 4,36 светового года. На современных ракетах, развивающих скорость 10-15 километров в секунду, космонавтам пришлось бы лететь к ней более 70 000 лет!

И это при том, что общий диаметр нашей Галактики составляет 100 000 световых лет. Если мы не можем преодолеть даже такое ничтожное по меркам Вселенной расстояние, то не стоит и заикаться о колонизации и освоении дальнего космоса.

Есть и другая, более серьезная преграда на пути к звездам. Она отражена в теории относительности Эйнштейна. До появления теории в 1905 году в физике безраздельно властвовала небесная механика Ньютона. По ней, скорость света зависела от скорости движения наблюдателя. То есть если бы вам удалось догнать свет и двигаться вместе с ним, то он для вас просто остановился бы. Позже Максвелл дал этой теории математическое обоснование.

Еще будучи студентом, Альберт Эйнштейн не мог принять этот постулат — чувствовал, что где-то здесь кроется ошибка. В конце концов, он нашел ответ на мучивший его вопрос. Он доказал, что скорость света постоянна и никоим образом не зависит от постороннего наблюдателя.

Получалось, что свет догнать невозможно. Как бы быстро вы ни передвигались, свет все равно будет впереди. Знаменитая эйнштейновская формула Е = мс², где энергия тела равна его массе, помноженной на скорость света в квадрате, гласит буквально следующее: для того чтобы разогнать объект до световой скорости, потребуется бесконечное количество энергии, а это значит, что объект должен иметь бесконечную массу. По сути, ракета, которая хочет разогнаться до скорости света, будет весить как вся Вселенная!

Разумеется, в реальной жизни это сделать абсолютно невозможно, скорость света — своего рода вселенский инспектор ДПС, раз и навсегда поставивший скоростное ограничение.

Казалось бы, это ставит крест на мечте человечества о полете к далеким звездам. Однако через десять лет после публикации специальной теории относительности появилась общая теория относительности, где давались более расширенные комментарии и дополнения.

В общей теории относительности Эйнштейн объединил пространство и время. До этого они считались разными физическими понятиями. Для лучшей иллюстрации он сравнил пространство-время с полотном. При определенных условиях это полотно может двигаться гораздо быстрее света. Однако это не давало ответа на главный вопрос: как же все-таки обогнать свет?

Почти 70 лет множество исследователей ломали голову над этой загадкой. И в один прекрасный день один молодой ученый включил телевизор и, переключая каналы, наткнулся на фантастический сериал. Во время просмотра его вдруг осенило, и он понял, как можно развить сверхсветовую скорость, не нарушая при этом законов физики. Этого ученого зовут Мигель Алькубьерре.

Варп-драйв

Тогда, в 1994 году, Алькубьерре изучал теорию относительности в Университете в Кардиффе (Уэльс, Великобритания). По телевизору он увидел сериал «Звездный путь». Ученый обратил внимание на то, что для перемещения в космосе герои используют двигатель деформации пространства, или варп-драйв.

Как когда-то яблоко, упавшее на голову Ньютону, подвигло его на создание небесной механики, так и телешоу вдохновило Мигеля на рождение теории, которая, возможно, раз и навсегда покончит со скоростной «дискриминацией» Вселенной.

Алькубьерре принялся за расчеты и вскоре опубликовал полученные результаты. За основу он взял общую теорию относительности, в которой говорится, что если приложить определенное количество энергии или массы, то можно заставить пространство двигаться быстрее света.

Для этого необходимо создать вокруг корабля специальный пузырь, или поле деформации. Это варп-поле будет сжимать пространство впереди корабля и расширять позади. Получается, что корабль фактически никуда не движется, сам космос искривляется и толкает корабль в заданном направлении.

Внутри пузыря время и пространство не подвергаются деформации и искривлению. Поэтому экипаж судна не испытывает каких-либо дополнительных перегрузок, и может показаться, будто бы ничего и не менялось. В таком случае в космос смогут летать не только астронавты, прошедшие специальный медицинский отбор и подготовку, но и обычные люди.

Если бы вы оказались на мостике корабля во время его движения со сверхсветовой скоростью и взглянули на окружающий вас космос, звезды превратились бы в длинные штрихи. Но если вы посмотрите назад, то не увидите ничего, кроме непроглядной тьмы, так как свет не может догнать вас.

Алькубьерре подсчитал, что варп-двигатель позволит развивать скорость в 10 раз быстрее света, однако, по его же мнению, ничто не мешает увеличить мощность двигателя и разгоняться до более высоких показателей.

Однако при ознакомлении с теорией Алькубьерре Сергей Красников из Главной астрономической обсерватории в Пулково выявил одну особенность. Дело в том, что пилот не сможет произвольно менять траекторию движения судна. То есть если вы, к примеру, летите от Земли к Сириусу и вдруг вспоминаете, что не выключили дома утюг, то вернуться назад уже не получится. Придется сначала долететь до пункта назначения, а потом возвращаться назад.

Более того, у вас также не получится связаться с кем-либо, поскольку варп-поле полностью изолирует корабль от внешнего мира и блокирует любые сигналы. Поэтому Красников сравнил путешествие на таком корабле с поездкой в подземке. Он так и назвал это «сверхсветовым метро».

Но это не главная проблема. Само поле деформации должно обладать отрицательным зарядом. Для его создания нужна отрицательная энергия, о существовании которой уже долгие годы идут споры.

То, чего не может быть

Если гравитация — это энергия притяжения, то отрицательная энергия должна обладать противоположными свойствами и отталкивать от себя посторонние объекты. Но как же получить такую энергию?

В 1933 году голландский физик Хендрик Казимир выдвинул предположение, что если взять две идентичные металлические пластины и расположить их идеально параллельно друг другу на минимально возможном расстоянии, то они начнут притягиваться. Как будто незримая сила толкает их навстречу друг другу.

Согласно квантовой механике, вакуум не является абсолютно пустым местом, в нем постоянно возникают пары частиц вещества и антивещества, которые мгновенно сталкиваются и аннигилируют. Этот процесс занимает буквально миллиардные доли секунды. При их столкновении выделяется микроскопическое количество энергии, что создает в «пустом» вакууме ненулевое суммарное давление.

Важно приблизить пластинки друг к другу как можно ближе, тогда объем частиц снаружи будет намного превышать их количество в промежутке между пластинами. Как результат, давление снаружи будет сдавливать пластины, а их энергия будет, в свою очередь, становиться меньше нуля, то есть отрицательной. В 1948 году в ходе эксперимента удалось измерить отрицательную энергию. В историю это вошло под названием «эффект Казимира».

В 1996 году после 15 лет опытов и исследований Стиву Ламоро из Лос-Аламосской национальной лаборатории совместно с Умаром Мохидином и Анушри Роем из Университета Калифорнии в Риверсайде удалось точно измерить эффект Казимира. Он равнялся заряду эритроцита — красного кровяного тельца.

Увы, но это просто чудовищно мало для создания поля деформации, нужно в миллиарды раз больше. До тех пор пока не получится вырабатывать отрицательную энергию в промышленных масштабах, варп-двигатель так и останется на бумаге.

Через тернии к звездам

Несмотря на все сложности в создании, варп-двигатель является наиболее вероятным кандидатом для осуществления первого межзвездного полета. Альтернативные проекты, такие как солнечный парус или термоядерный двигатель, могут развить лишь субсветовые скорости, а такие как кротовые норы или звездные врата, чересчур сложны, и их реализация — вопрос тысяч лет.

Сегодня наиболее активно разработкой прототипа варп-двигателя занимается NASA, чьи специалисты уверены, что это скорее техническая проблема, нежели теоретическая. И команда инженеров уже занимается этим в Космическом центре имени Джонсона, где когда-то готовили первый полет человека на Луну.
По мнению многих экспертов, скорее всего первые образцы технологии деформации пространства появятся не ранее чем через 100 лет, при условии наличия постоянного финансирования.

Скажете, фантастика? Но, может, стоит вспомнить, что за несколько лет до того как братья Райт подняли в воздух свой самолет, выдающийся английский физик Уильям Томсон сказал, что ничто тяжелее воздуха не способно летать. А 60 лет спустя первый космонавт Земли улыбнулся и сказал: «Поехали!..»

Адилет УРАИМОВ

Фактор искривления | 18.01.2022, ИноСМИ

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ

Теория путешествия со сверхсветовой скоростью интуитивно понятна. Пространство-время деформируется, и создается движущийся пузырь. Но на этом пути есть существенные препятствия. Проблема заключается в том, что для создания варп-пузыря, который перемещается быстрее света, ученым понадобится распределить отрицательную энергию вокруг корабля, разместив часть такой энергии перед ним.

В сентябре прошлого года несколько сотен ученых, инженеров и энтузиастов космоса собрались в центре Хьюстона в отеле Hyatt на вторую публичную встречу в рамках проекта «Столетний космический корабль» (100 Year Starship). Эту группу возглавляет женщина-астронавт Мэй Кэрол Джемисон (Mae Carol Jemison), а финансирует Управление перспективных исследований и разработок Министерства обороны DARPA. Цель проекта – «превратить за сто лет в реальность полеты человека за пределы Солнечной системы к другим звездам».

По мнению большинства участников этой конференции, прогресс в деле пилотируемых полетов в космос и освоение космического пространства человеком идут очень медленно, что вызывает глубокое разочарование. Несмотря на то, что за последние десятилетия на эти цели были потрачены миллиарды долларов, космические агентства ненамного продвинулись вперед по сравнению с 1960-ми годами. Проект «Столетний космический корабль» призван ускорить процесс межзвездных перелетов за счет поисков и разработок новых многообещающих технологий.

На протяжении нескольких дней работы конференции присутствующие могли участвовать в симпозиумах по таким экзотическим темам, как регенерация органов и организованная религия на борту космического корабля. Одна из наиболее ожидаемых презентаций была озаглавлена «Прикладная механика искривления времени и пространства 102». С ней выступил представитель НАСА Гарольд Уайт (Harold White). Проработавший в НАСА девять лет и ставший ветераном агентства Уайт руководит программой передовых двигательных установок в Космическом центре Джонсона, находящемся от отеля Hyatt прямо через дорогу. Вместе с пятью коллегами он недавно подготовил «Дорожную карту космических двигательных установок» НАСА на 16 предстоящих лет, в которой излагаются цели агентства по перспективным космическим полетам. Этот план предусматривает разработку самых разнообразных проектов силовых установок, от усовершенствованных ракетных двигателей на химическом топливе до таких футуристических систем, как двигатели на антивеществе и на ядерном топливе. Но специализация Уайта, пожалуй, самая продвинутая: это варп-двигатели, или двигатели искривления.

Читайте также: Обама испортил праздник

Если говорить простым языком, то варп-двигатель позволяет передвигаться со сверхсветовой скоростью. Большинство людей считает, что это невозможно, что это явное нарушение теории относительности Эйнштейна. Но Уайт думает иначе. Во время симпозиума он за полчаса изложил физические принципы действия варп-двигателя, объяснив участникам такие понятия, как пузыри Алькубьерре и гиперпространственные колебания. Уайт рассказал, как недавно ему удалось рассчитать теоретические результаты, которые могут проложить путь к созданию настоящего варп-двигателя, и сообщил, что начинает физические испытания в своей лаборатории в НАСА, которую он называет Eagleworks.

Само собой разумеется, работающий варп-двигатель будет иметь колоссальное значение для полетов в космос. Он даст космическим исследователям возможность выходить за пределы не только земной орбиты, но и всей Солнечной системы. Как говорит Уайт, сейчас на полет до ближайшей к нам звездной системы Альфа Центавра может уйти 75000 лет. Но имеющие в своем распоряжении варп-двигатель астронавты смогут совершить это путешествие за две недели.

После остановки программы шатлов и в связи с возрастанием роли частного сектора в полетах на низкую околоземную орбиту агентство НАСА намерено сосредоточиться на смелых и дерзких полетах в отдаленные уголки космоса, не ограничиваясь ставшими уже провинциальными границами Луны. Однако достичь этих целей НАСА сможет лишь в одном случае – если спроектирует и создаст новые силовые установки. И чем быстрее это будет сделано, тем лучше. Спустя несколько дней после хьюстонской конференции руководитель НАСА Чарльз Болден (Charles Bolden) подтвердил высказывания Уайта. «Когда-нибудь мы выйдем на варп-скорости, — сказал он. – Мы хотим передвигаться быстрее света, и мы не намерены ограничиваться Марсом».

Также по теме: Сверхсветовая скорость — насколько это реально

Впервые выражение «варп-двигатель» было использовано в 1966 году, когда Джин Родденберри (Gene Roddenberry) выпустил на экраны свой сериал «Звездный путь». Следующие 30 лет слово «варп» (искривление) существовало исключительно как конструкт одного из самых долговечных научно-фантастических сериалов. Затем физик по имени Мигель Алькубьерре (Miguel Alcubierre) посмотрел один из фильмов этого сериала. В то время он писал работу по общей теории относительности и задал себе вопрос: как сделать так, чтобы варп-двигатель превратился в физическую реальность? В 1994 году он написал работу, в которой изложил физические принципы работы такого двигателя.

Алькубьерре предложил использовать для сверхсветового движения пузырь. Пространство «сжимается» перед таким пузырем и «разворачивается» за ним. Пространственно-временной континуум, соответственно, тоже разворачивается (наподобие «большого взрыва»). Деформации плавно толкают корабль вперед, как будто он скользит по волне, хотя вокруг него возникают возмущения. В принципе, варп-пузырь может перемещаться сколь угодно быстро, поскольку ограничения теории Эйнштейна по скорости света применимы лишь в рамках пространства-времени, но не искажений пространственно-временного континуума. Алькубьерре предсказал, что в самом пузыре пространство и время меняться не будут, и космические путешественники никак не пострадают.

Уравнения общей теории относительности Эйнштейна очень трудно решать в одном направлении, учитывая то, как материя искривляет пространство – но в обратном направлении оно решается довольно легко. Используя эту особенность, Алькубьерре рассчитал распределение материи, необходимое для создания такого варп-пузыря. Но проблема заключается в необходимости создания малопонятных областей пространства с отрицательной плотностью энергии.

Читайте также: Обнаружен бозон Хиггса

Согласно самому простому определению, гравитация это сила притяжения двух объектов. Каждый объект, даже самый маленький, обладает силой притяжения, которая воздействует на окружающую материю. Эйнштейн предположил, что эта сила является искривлением пространственно-временного континуума. Однако отрицательная энергия обладает отталкивающим действием. Вместо сведения пространства-времени воедино, она разводит их в стороны. Грубо говоря, чтобы модель Алькубьерре заработала, отрицательная энергия должна разворачивать пространство-время позади корабля.

Хотя измерить отрицательную энергию пока никому не удалось, квантовые механики предсказывают, что она существует, и что ученые смогут создать ее в лаборатории. Один из способов выработки такой энергии предусматривает использование вакуума Казимира. Две параллельные токопроводящие пластины, размещенные очень близко одна к другой, должны создавать такую отрицательную энергию в малых количествах. Но, как считает большинство ученых, недостаток модели Алькубьерре состоит в том, что негативной энергии требуется очень много, гораздо больше, чем ее можно создать.

Уайт говорит, что он нашел возможность обойти это препятствие стороной. В своей компьютерной модели он варьировал силу и геометрию поля искривления. Ученый определил, что теоретически он может создать варп-пузырь, используя в миллионы раз меньше отрицательной энергии, чем говорил Алькубьерре. Возможно, ее понадобится настолько мало, что средства выработки такой энергии можно будет разместить на борту космического корабля. «Благодаря моим выводам, — заявляет он, — невозможное стало вероятным».

Космический центр Джонсона расположился рядом с лагунами, где Хьюстон уступает место заливу Галвестона. Он похож на загородный университетский кампус, хотя там ведется подготовка астронавтов. Когда я приехал туда, Уайт встретился со мной в корпусе №15. Это малоэтажное строение состоит из коридоров, кабинетов и лабораторий, среди которых находится Eagleworks. Уайт надел тенниску с эмблемой своей лаборатории, на которой изображен орел, парящий над футуристического вида звездолетом.

Также по теме: NASA защищает надежность космических кораблей России

Свою карьеру Уайт начинал не с силовых установок. Он изучал общее машиностроение и инженерную механику, а в НАСА пришел в 2004 году, чтобы создавать робототехническое оборудование, проработав с 2000 года в качестве подрядчика космического центра. Со временем он возглавил робототехническое подразделение МКС, одновременно работая над докторской диссертацией по плазменной физике. И лишь в 2009 году он переключил свое внимание на двигатели, поскольку давно уже ими интересовался, и потому что именно они заставили его прийти на работу в НАСА.

«Санни (кличка Уайта – прим. перев.) человек уникальный, — говорит его начальник Джон Эплуайт (John Applewhite), возглавляющий отдел силовых установок в инженерно-техническом управлении космического центра. – Он определенно фантазер и провидец, но он также инженер. Он может взять возникшую у него идею и превратить ее в полезный инженерный продукт». Примерно в то время, когда Уайт пришел в отдел к Эплуайту, он попросил разрешения на открытие собственной лаборатории, чтобы заниматься в ней передовыми силовыми установками. Они придумал для нее патриотическое название Eagleworks по аналогии с легендарным отделением фирмы Lockheed Martin Skunk Works, занимавшимся проектированием секретных самолетов; а НАСА создало для лаборатории логотип в соответствии с его указаниями. Затем Уайт приступил к работе.

Уайт провел меня в свой кабинет, который он делит с коллегой, ищущим воду на Луне, затем повел по коридору в лабораторию. Пока мы шли туда, ученый рассказал мне о своих усилиях по ее созданию, назвав это «долгим и тяжелым процессом поиска путей для создания передовых силовых установок, которые помогут человеку в освоении космоса». Он говорил, растягивая слова,  с легким южным  акцентом, который приобрел за долгие годы жизни на юге – сначала в колледже в Алабаме, а затем 13 лет в Техасе.

Читайте также: Обновление камеры для тестирования телескопа Вебба

Уайт провел меня в лабораторию и показал ее главную достопримечательность, которая носит название Квантовый вакуумный плазменный ракетный двигатель малой тяги (КВПД). Это устройство похоже на гигантский красный пончик из бархата, прочно сидящий на сердечнике. Это один из двух проектов, осуществляемых лабораторией Уайта наряду с варп-двигателем. Он тоже секретный. Когда я спросил о нем, ученый заявил, что не может раскрыть никаких деталей, а может лишь сказать, что это более передовая технология по сравнению с  варп-двигателем. В написанном им в 2011 году для НАСА докладе говорится, что в качестве топлива в открытом космосе в используются квантовые колебания, а поэтому космическому кораблю с КВПД реактивное топливо не нужно.

Эксперимент Уайта с варп-двигателем проходит в заднем углу помещения лаборатории. К маленькому столику болтами прикреплен гелиево-неоновый лазер с дырчатой решеткой, расщепителем пучка и черно-белой видеокамерой на основе устройства с зарядовой связью. Это интерферометр Уайта-Джудая для искривляющего поля, который Уайт назвал своим именем и именем Ричарда Джудая (Richard Juday) – вышедшего на пенсию сотрудника космического центра, который помогает ему анализировать данные с видеокамеры. Половина лазерного пучка проходит через кольцо – это проверочное устройство Уайта. Другая половина через него не проходит. Если кольцо не оказывает никакого воздействия, Уайт ждет появления в камере сигнала одного вида. Если пучок искривляет пространство, он говорит, что «картина интерференции будет резко отличаться».

Когда устройство включено, установка Уайта выглядит очень киногенично. Лазер ярко-красного цвета, а два луча пересекаются как световые мечи джедая. Внутри кольца есть два керамических конденсатора из титаната бария, которые Уайт заряжает до 23000 вольт. Уайт потратил на подготовку эксперимента полтора года, и говорит теперь, что конденсаторы создадут «очень мощную потенциальную энергию». Но когда я спрашиваю его, как будет создаваться отрицательная энергия, необходимая для искривления пространственно-временного континуума, он отвечает уклончиво. «Ну, это происходит … Я могу вам сказать лишь то, что могу сказать, а чего не могу – не скажу», — заявляет он. Уайт объясняет, что подписал ряд соглашений о неразглашении, и поэтому не может поделиться подробностями. Я спрашиваю, с кем он подписал эти соглашения. Он отвечает: «Люди приходят, желая поговорить о некоторых вещах. А я просто не могу больше вдаваться ни в какие подробности».

Также по теме: Экзопланета по соседству

Теория путешествия со сверхсветовой скоростью интуитивно понятна. Пространство-время деформируется, и создается движущийся пузырь. Но на этом пути есть существенные препятствия. Даже если Уайту удастся радикально уменьшить количество отрицательной энергии, о которой говорил Алькубьерре, ее все равно может понадобиться гораздо больше, чем смогут произвести ученые. Об этом говорит специалист по теоретической физике из Университета Тафтса Лоуренс Форд (Lawrence Ford), который за последние 30 лет опубликовал десятки научных статей на тему отрицательной энергии. Форд и прочие физики отмечают наличие фундаментальных физических ограничений, а не только инженерных проблем, связанных с выработкой нужного количества отрицательной энергии, которая может существовать в одном месте сколь угодно длительное время.

Еще одна проблема заключается в  том, что для создания варп-пузыря, который перемещается быстрее света, ученым понадобится распределить отрицательную энергию вокруг корабля, разместив часть такой энергии перед ним. Уайт говорит, что не считает это особой проблемой, когда я спрашиваю его об этом. Он довольно невнятно объясняет, что варп-двигатель будет работать «благодаря имеющемуся аппарату, который создает необходимые условия». Но чтобы создать требуемые условия впереди корабля, надо распределить отрицательную энергию, которая будет двигаться быстрее света. А это противоречит теории относительности.

И наконец, варп-двигатель создает концептуальную проблему. В теории относительности перемещение быстрее света эквивалентно перемещению во времени. Говоря о том, что создание варп-двигателя возможно, Уайт фактически заявляет, что может создать машину времени.

Читайте также: Древняя галактика — самая далекая

Такого рода препятствия вызывают серьезные сомнения. «Думаю, что любое нормальное представление о физике говорит о том, что ничего из его экспериментов не получится», — заявляет физик из Университета Тафтса Кен Олум (Ken Olum), который участвовал в обсуждении экзотических двигательных установок на конференции по проекту «Столетний космический корабль» в 2011 году. Физик из Миддлбери-колледжа Ноа Грэм (Noah Graham), прочитавший по моей просьбе две работы Уайта, написал мне следующее сообщение: «Я не вижу никакой научной ценности в этих статьях, если не считать краткого изложения предыдущей работы».

Алькубьерре, работающий сегодня физиком в Национальном автономном университете Мексики, также выражает сомнения. «Даже если я нахожусь в космическом корабле в самой середине, и у меня есть отрицательная энергия, то я никак не смогу разместить ее там, где это нужно, — сказал он мне по телефону из своего дома в Мехико. – Идея прекрасная. Мне она нравится, потому что  я сам о ней написал. Но есть целый ряд ограничений, которые я увидел с годами, и я не понимаю, как можно решить эти проблемы».

Слева от главного входа в Космический центр Джонсона лежит на боку ракета Saturn V. Ее ступени отсоединены друг от друга, чтобы можно было увидеть внутренности. Она огромна. Даже один из ее многочисленных двигателей размером никак не меньше маленького автомобиля, а если измерить ракету от носа до хвоста, то она будет по своим размерам на несколько метров больше футбольного поля. Это свидетельство того, насколько трудны полеты в космос. Кроме того, ей сорок лет, и те времена, которые представляет эта ракета, когда НАСА была частью грандиозной национальной программы по отправке человека на Луну, давно уже прошли. Сегодня Космический центр Джонсона напоминает место былого величия, но он уже сошел со своей горделивой орбиты.

Также по теме: Телескоп «Хаббл» помог разгадать тайну галактик-призраков

Революционные достижения в области двигательных установок могут стать предвестниками новой эпохи как для центра, так и для НАСА. И в определенной степени эта эпоха уже наступила. Запущенный в 2007 году исследовательский зонд Dawn изучает кольцо астероидов, используя для этого свои ионные двигатели. В 2010 году группа японских исследователей запустила первый межпланетный корабль Ikaros, который передвигается под солнечным парусом. Это другой тип экспериментальной силовой установки. А в 2016 году ученые планируют провести испытания плазменной системы VASIMR, которая предназначена для двигателей большой тяги на МКС. С помощью этих двигателей астронавты могут в один прекрасный день полететь на Марс, но отправить их за пределы Солнечной системы не удастся. По словам Уайта, чтобы добиться этого, НАСА придется браться за более рискованные проекты.

Варп-двигатель это, пожалуй, самый отдаленный и трудноосуществимый из всех проектов НАСА по созданию силовых установок. Научное сообщество утверждает, что создать его Уайту не удастся. Эксперты говорят, что он работает вопреки законам природы и физики. И тем не менее, НАСА его поддерживает. «Его финансируют не на том уровне, учитывая то, чего он намерен добиться, — говорит Эплуайт. – Думаю, управление проявляет немалый интерес к его работе и хочет ее продолжения. Это такие теоретические концепции, которые в случае их практической реализации могут стать переломным моментом».

В январе Уайт упаковал свой интерферометр и перевез его в новое помещение. Лаборатория Eagleworks выросла, и в своем первом доме ей стало тесно. Новая лаборатория больше, и он с энтузиазмом говорит о том, что она сейсмически изолирована, то есть, защищена от вибраций. Но пожалуй, самое лучшее в лаборатории также является самым многозначительным и симвличным. НАСА перевело Уайта в помещение, которое было построено для программы «Аполлон», той самой, в рамках которой Нил Армстронг и Базз Олдрин полетели на Луну.

Константин Кейкес – научный сотрудник фонда «Новая Америка» (New America Foundation).

Читайте также: В нашей галактике много планет, подобных Земле

——

Комментарии читателей:

SciBolt
Читая статью, я понял, что это первоапрельский розыгрыш. Чем больше я ее читал, тем больше понимал, что это лишь хитрая попытка нас одурачить.

Vanderleun
Реальная проблема заключается в том, что наука всегда предлагала свои услуги исключительно за деньги. Много или мало в этой статье науки, популярна она или нет, но все же это – шутка.

Revtim
Зачем в статье рассказывают о запрете на раскрытие информации в НАСА, которое существует на деньги налогоплательщика? Это проект военного назначения?
Для вашей информации: те, кто считают, что это первоапрельская шутка, обратите внимание: я читал об этом парне и о его работе по пузырю Алькубьерре еще несколько недель назад. Возможно, поискав в Google Search, вы найдете ссылку на вышедшие ранее статьи.

cfs3corsair
Забавная статья с намеком на истинность, дабы ввести читателей в заблуждение относительно правдивости (серьезности) информации. Это шутка по случаю Дня дураков, а четыре комментария к статье, появившиеся до 1 апреля, пришли к нам через портал времени. Ха-ха!

НАСА только что случайно обнаружило варп-двигатель/ЭМ-двигатель? (Внимание, спойлер: нет.)

Прорыв НАСА?

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта статья обновлялась по мере развития сюжета. Были включены дополнительные заявления средств массовой информации, а запутанная метафора в отношении того, как функционируют варп-двигатели, была удалена.

Множество сайтов утверждают, что НАСА, возможно, только что открыло технологию деформации и даже электромагнитный двигатель. Некоторые утверждали, что «ученые НАСА предварительно заявляют, что они, возможно, преодолели скорость света».

Нажмите, чтобы просмотреть полную инфографику

Мало что в науке так волнует людей, как варп-двигатель, и не без оснований. И варп-двигатель, и электромагнитный двигатель могут позволить нам исследовать и понимать нашу вселенную способами, о которых сегодня мы можем только мечтать — если технология когда-либо будет разработана.

В настоящее время нам потребуются десятки тысяч лет, чтобы добраться даже до ближайших звезд (и это по самым скромным оценкам). Однако с помощью варп-двигателя мы могли бы путешествовать к далеким звездам, исследовать инопланетные миры, посещать черные дыры, прыгать через космос, чтобы увидеть взрыв сверхновой… и все это в мгновение ока (или почти) .

Несмотря на то, что технология кажется прочно отнесенной к области научной фантастики, у нас есть некоторые очень реальные идеи о том, как она может работать.

Физика сверхсветовых путешествий

Теория варп-двигателя на самом деле очень похожа на то, что мы видим в Звездный путь . Короче говоря, в одних областях пространство сжимается, а в других расширяется (вот тут-то и возникает «деформация»). В конечном счете, эти изменения в ткани пространства-времени позволяют людям перемещаться из одной точки в другую быстрее скорости света. Однако важно отметить, что с технологией деформации вы на самом деле не путешествуете 9От 0005 до космических быстрее скорости света.

Первая научная реализация функционального варп-двигателя, первоначально разработанного физиком Мигелем Алькубьерре, появилась в 1994 году. В своем предложении он предположил, что общая теория относительности позволит такому устройству, если оно когда-либо будет построено, двигаться быстрее, чем света. Двигатель Алькубьерре, как его позже назвали, использует деформацию пространства-времени, допускаемую общей теорией относительности, для искривления Вселенной вокруг корабля.

По сути, когда (или если) активируется двигатель, пространство-время позади корабля расширяется, а пространство-время перед ним сжимается. В этом отношении выбранный путь станет «временным свободным падением». Корабль гудит в маленьком космическом пузыре, и ни пассажиры, ни судно не сталкиваются с эффектами инерции.

Когда Алькубьерре пришла в голову эта идея, это был в основном просто мысленный эксперимент, а не то, что, по его мнению, могло (или могло бы) быть создано. Тем не менее, похоже, что многие люди думают, что НАСА совершило этот выдающийся подвиг — разработало работающий варп-двигатель.

Настоящий варп-двигатель?

Ряд сайтов утверждали, что из-за сообщений, появившихся на форуме космических полетов НАСА (и последующих комментариев, сделанных инженерами, связанными с НАСА), у нас есть все основания полагать, что варп-двигатель мог быть обнаружен, поскольку исследователи, работающие над система электромагнитного привода заявила, что, когда лазеры были запущены в резонансную камеру электромагнитного привода, было обнаружено, что некоторые лучи движутся со скоростью, превышающей скорость, достигаемую светом.

И СМИ взяли эти утверждения и побежали, и побежали, и побежали к точке, где казалось, что они не просто сообщали о сообщении на форуме (или даже утверждениях, сделанных независимыми исследователями), но официальное объявление НАСА: «НАСА говорит, что EmDrive действительно работает, и, возможно, оно также создало варп-двигатель Star Trek ». Нет, НАСА такого не говорило.

Итак, что НАСА на самом деле может сказать обо всем этом? О том, что вы ожидаете:

Писатели-фантасты подарили нам множество изображений межзвездных путешествий, но путешествия со скоростью света в настоящее время просто плод воображения… Существует множество «абсурдных» теорий, ставших реальностью в течение лет научных исследований. Но в ближайшем будущем варп-двигатель останется мечтой.

Это не похоже на «предварительное объявление». Звучит как полное и безоговорочное опровержение идеи. Да, они признают, что такие технологии когда-то могут быть возможны, но варп-двигатель — это не ЭМ-двигатель, и варп-двигатель в ближайшем будущем не появится. По крайней мере, не согласно НАСА, поэтому названия, подобные вышеупомянутым, довольно преувеличены и вводят в заблуждение.

Астрофизик Брайан Коберляйн дает гораздо более детализированную разбивку:

Около года назад эксперимент с электромагнитным двигателем обнаружил тягу около 50 микроньютонов. Это необычайно малая сила, меньше веса маленькой снежинки, но она не равна нулю. Этот эксперимент проводился при атмосферном давлении, поэтому эффект вполне мог быть связан с экспериментальной ошибкой. Например, неравномерный нагрев устройства может привести к тому, что воздух вокруг него будет отталкиваться с разной энергией, вызывая результирующую тягу. Аналогичный эффект мы наблюдаем с радиометром Крукса.

В этом году аналогичный эксперимент был проведен в вакууме (около 5 микроторр) и снова была измерена тяга около 50 микроньютонов. Это в основном устраняет атмосферные эффекты, но есть и другие технические эффекты, которые все еще могут давать ложные срабатывания. Эксперимент также проводился в разных ориентациях, и, похоже, тяга имеет направленность. Казалось бы, это противоречит идее о том, что устройство каким-то образом связано с магнитным полем Земли…

На первый взгляд это может показаться многообещающим. Наблюдается тяга, кажется, что она работает в вакууме, и есть намеки на эффект варпа. Вот почему нам пока не следует планировать вечеринку. Начнем с того, что человек не просто нарушает фундаментальный закон физики. Есть несколько идей, предложенных для объяснения тяги как реального эффекта, но все они связаны с нарушением основных законов физики. Если это устройство реально, то третий закон Ньютона придется либо выкинуть, либо серьезно пересмотреть. Это само по себе не означает, что эффект ложный, так как в конце концов доказательства побеждают. Но история показывает, что давно установленные научные принципы очень надежны.

Я не сомневаюсь, что команды, работающие над этими устройствами, настроены серьезно, но удручающе сложно учесть все посторонние эффекты, особенно при таком небольшом результате. Не один ученый думал, что они наткнулись на что-то, что не сработало.

Пожалуйста, смотрите пост Брайана для полной разбивки, но вкратце, нет рецензируемого документа, связанного с этим утверждением, и ряд альтернатив гораздо более вероятны.

Плохая отчетность

Наконец, ученые проведут ряд тестов, чтобы определить, что происходит на самом деле. Это ключ к науке, и именно на это указывает НАСА. Когда происходит что-то неожиданное, вы сначала обращаетесь к логическим (и вероятным) выводам.

Нажмите, чтобы просмотреть полную инфографику

Вы не увидите свет в небе и не скажете: «НЛО! Это должны быть инопланетяне!» И если кто-то делает это, как научный репортер, вы не можете просто взять идею и следовать ей. Скорее вы, скорее всего, подумаете: «О, самолет», и вы точно сообщаете о правдоподобности предложения. Это означает, что вы не просто бросаете фразу «неучтенные явления могут быть имитацией тяги» в конце своей статьи. Вы это ясно даете с самого начала.

Точно так же вы не получите совершенно неожиданный и очень маловероятный результат (например, быстрее, чем скорость света) и скажете: «О, круто. Мы только что случайно изобрели варп-двигатель». Скорее всего, вы, скорее всего, подумаете: «Интересно, что помешало данным».

И да, вы заметили, что результаты, возможно, гораздо, гораздо более захватывающие, чем мы ожидаем, но мы обязаны отметить, насколько вероятны эти результаты, и попытаться очень сложно чтобы не преувеличивать.

Если окажется, что это что-то неожиданное — что физика перевернута с ног на голову — отлично! Наука всегда открыта для изменений и новых идей. Но пока это не подтверждено на самом деле, нам нужно четко отделять «вероятное» от «крайне спекулятивного».

Мы должны были усвоить этот урок со сверхсветовыми нейтрино, о которых все бредили несколько лет назад и которые должны были разоблачаться учеными снова, и снова, и снова. В конце концов, это особенно печально, потому что исследования уже возбуждает , так что ему не нужна наша сенсация.

Поделиться этой статьей

Ученые объявляют, что двигатель Space Warp теперь возможен: НАСА может применить его для исследования космоса
Луис Смит, Tech Times

05 марта 2021 г., 07:03

Пара исследователей из Applied Physics создала то, что они называют первой общей моделью варп-двигателя, моделью космического корабля, который может двигаться быстрее скорости света, фактически не нарушение законов физики. Варп-двигатель бросает вызов тому, что мы долгое время считали безумной концепцией путешествия на варп-скорости: для этого требуются экзотические отрицательные силы.

Технология варп-двигателя для использования в НАСА

PhysOrg сообщает, что ученые Алексей Бобрик и Джанни Мартире написали статью, описывающую свои идеи варп-двигателя, и опубликовали ее в журнале IOPs «Классическая и квантовая гравитация». Бобрик и Мартир начинают с концепции варп-двигателя Алькубьерре, концепции, разработанной Мигелем Алькубьерре в 1994 году.

Алькубьерре представил его как космический корабль, который может сжимать пространство-время перед транспортным средством и расширять его позади корабля. Но для такого корабля потребуется огромное количество отрицательной энергии, что невозможно для настоящего космического корабля.

Теоретически, варп-двигатель изгибает и изменяет форму пространства-времени, чтобы преувеличить разницу во времени и расстоянии, что при некоторых обстоятельствах может привести к тому, что путешественники будут двигаться в пространстве со скоростью, превышающей скорость света.

Читайте также: Твердотельная батарея Hitachi Zosen дебютирует в Японии — ответ для космических кораблей с батарейным питанием?

Бобрик и Мартир вместо этого предполагают, что для искривления пространства-времени можно использовать мощную гравитационную силу. Хитрость заключается в том, чтобы найти способ сжать массу размером с планету до управляемого размера модуля космического корабля, чтобы использовать ее гравитацию. Из-за подразумеваемых трудностей варп-двигатель, созданный на основе модели исследователей, не может быть построен сегодня, но предполагается, что когда-нибудь это может быть возможно.

Popular Mechanics сообщает, что ученые десятилетиями изучали и теоретизировали космические путешествия со скоростью, превышающей скорость света. Одной из основных причин такого интереса является чистый прагматизм: без варп-двигателя космические путешествия человека, вероятно, никогда не доберутся до соседних звездных систем.

Космические технологии, вдохновленные «Звездным путем»

Чтобы лучше понять термин «варп-двигатель», некоторые могут быть знакомы с научно-фантастическим сериалом 60-х годов «Звездный путь», где экипажу нужно было куда-то быстро отправиться, капитан Кирк отдал свою знаменитую команду («Мистер, Сулу, Казнить»). Корабль быстро оттолкнул к другому удаленному пункту назначения. Физики высмеивали идею настоящего варп-двигателя, потому что он предполагает движение со скоростью, превышающей скорость света.0007

Однако, как следует из названия привода, такой двигатель не разгонял космический корабль быстрее скорости света; вместо этого он просто искажал пространство-время таким образом, чтобы можно было использовать ярлык.

Но у нового исследования есть обходной путь. Согласно исследованиям независимой исследовательской группы Applied Physics из Нью-Йорка, можно отказаться от вымысла об отрицательной энергии и при этом создать варп-двигатель, хотя и медленнее, чем в «Звездном пути», сообщает ScienceAlert.