Скорость ракеты для выхода в космос: все, что вы хотели знать

все, что вы хотели знать

Космос издавна привлекает жителей Земли, ведь так интересно знать, что находится там, в этом необозримом пространстве?

По мнению великого Циолковского, будущее человечества именно в космосе. Действительно, именно там сокрыты неограниченные возможности человеческого развития.

К счастью, сегодня космическое пространство исследуется и используется очень активно. От ракет, исследующих это пространство, зависит во многом наше общее будущее. Космические корабли передвигаются на огромных скоростях и способны добраться до множества космических тел.

Скорость взлета ракеты

Однозначно ответить на вопрос, какова взлетная скорость ракеты, практически невозможно: к полетам в космос традиционные единицы измерения неприменимы.

Очевидно следующее: грузовые ракеты летают быстрее, чем космические аппараты, применяемые для вывода на орбиту космонавтов. Дело в том, что людей сильно ограничивают перегрузки.

Это интересно!

Одной из самых высокоскоростных грузовых ракет является Falcon Heavy – сверхтяжелое воздушное судно.

Подробнее о скорости ракеты

Взлетная скорость ракеты рассчитывается непросто. В частности, поскольку этот показатель напрямую зависит от полезной нагрузки этого космического аппарата. Полупустая ракета взлетает в разы быстрее, чем аппарат с полной нагрузкой.

Однако все ракеты стремятся к единой общей величине – космической скорости. Она бывает:

• первой;
• второй;
• третьей.

Первая скорость – необходимая, она позволяет ракете следовать по орбите и не сваливаться на землю. Ее показатель – 7,9 км/сек.

Вторая скорость ракеты требуется, чтобы аппарат вышел за пределы орбиты Земли и проследовал к орбите иного небесного тела.

Третья скорость ракеты требуется, чтобы космический аппарат преодолел притяжение Солнечной системы (СС) и вышел за ее пределы. Такую скорость способны развивать «Вояджеры», 1 и 2. Однако покинуть пределы Солнечной системы им все же еще не удалось. Чтобы достичь облака Оорта – гипотетической сферической области СС, потребуется порядка 30 000 земных лет.

Скорость ракеты для полета на Луну

С какой скоростью должна лететь ракета, чтобы добраться до Луны? Примерно 40 тысяч км/ч, то есть 11,2 км/сек. Попасть на единственный естественный спутник нашей планеты можно, преодолев земное притяжение.

Для выхода на околоземную орбиту аппарат должен разогнаться до 29 000 км/ч, то есть 7,9 км/сек. Орбитальная стартовая скорость ракеты для путешествия на Луну – 29 000 км/ч.

Если корабль разгонится до 40 000 км/ч, притяжение Луны будет сильнее земного. Однако двигатели ракеты должны работать, в противном случае она попросту свалится на поверхность земного спутника и развалится на части. При приближении к небесному телу двигатель гасит набранную скорость, и аппарат благополучно совершает посадку.

Это интересно!

Поскольку на Луне воздух отсутствует, на ней можно находиться только в скафандре.

Первым человеком, высадившимся на Луне, был Нил Армстронг, американский астронавт NASA. Знаменательное событие произошло в 1969 году. Благодаря ему человечество познакомилось с лунным грунтом, что позволило в дальнейшем получить более полное представление о Солнечной системе.

Это интересно!

Масса Луны в разы меньше земной. Поэтому взлетать с ночного светила намного проще. Ученые полагают, что в будущем человечество обязательно воспользуется этой возможностью. Для вылета на орбиту скорость ракеты составит 6120 км/ч (то есть 1,7 км/сек.).

Путешествие на ракете на Марс

Расстояние от Земли до Марса – порядка 56 000 000 км. Лететь до красной планеты придется 210 дней как минимум. А значит, космический аппарат должен преодолевать 266 666 км за день и разгоняться до 3 км/с (111 111 км/ч).

Следует отметить, что Марс – ближайшая к нам планета, после Венеры, 4-я по счету от Солнца. Теоретически климат Марса делает возможным визит человека. А вот на Венере у нас нет никаких шансов: давление на планете огромное, как и температура. К тому же, там постоянно идут кислотные дожди.

Скорость ракеты и двигатель

Скорость космического аппарата напрямую зависит от двигателя. Ракета летит быстрее, если газы вырываются быстро из сопла мотора. Образующийся при сгорании топлива газ разгоняется до 3 и даже 4 километров в секунду, то есть до 10 800 – 14 400 километров в час.

В ускорителях содержатся ионы и электроны, развивающие скорость, сопоставимую со скоростью света – 300 000 км/сек. Однако эти ускорители в наши дни представляют собой громоздкие конструкции, установка которых на летательных аппаратах пока невозможна.

Тем не менее, на ракетах можно разместить заряженные приборы, скорость истечения особых заряженных частиц у которых равна 100 км/сек. Увы, сила тяги таких двигателей на сегодняшний день слишком мала, поэтому они не могут вывести ракету с кораблем, которая весит огромное количество тонн, на орбиту. Сегодня главная задача разработчиков ионных двигателей для космических аппаратов – приспособить их для путешествий к другим планетам.

Скорость полета космической ракеты: фото, видео

Космос – это таинственное пространство, которое не может не завораживать. Циолковский считал, что именно в космосе заключается будущее человечества. Пока нет никаких серьезных оснований спорить с этим ученым. Космос предлагает безграничные возможности для развития человечества и расширения жизненного пространства. К тому же, он скрывает в себе ответы на многочисленные вопросы. Сегодня человек стал активно использовать космическое пространство. Поэтому от того, как взлетают ракеты, во многом зависит наше будущее. Не менее важным является и понимание этого процесса людьми. Ниже мы расскажем вам о том, какую скорость может развивать полета космической ракеты и сколько времени уйдет на то, чтобы добраться до тех или иных космических тел.

Сразу стоит сказать, что вопрос: «С какой скоростью взлетает ракета?», не совсем правильный. Да, и вообще, приравнивать космические полеты к классическим единицам измерения не корректно. Ведь абсолютно не важно с какой скоростью взлетают ракеты, их много и все они имеет разные характеристики. Те, которые используются для вывода космонавтов на орбиту, летят не так быстро, как грузовые. В отличие от груза, человек, ограничен перегрузками. Такие грузовые ракеты, как, к примеру, сверхтяжелая Falcon Heavy может взлетать довольно быстро.

Рассчитать точные единицы скорости – непросто. В первую очередь потому, что они во многом зависят от полезной нагрузки ракеты-носителя. Не исключено, что ракета-носитель с полной загрузкой взлетает намного медленнее, чем полупустая. Но есть еще одна общая величина, к которой стремятся все ракеты – космическая скорость.

Существует первая, вторая и третья космические скорости. Первая – необходимая скорость, позволяющая двигаться по орбите и не падать на планету – это 7,9 километров в секунду. Вторая требуется для того, чтобы покинуть земную орбиту и направится к орбите другого небесного тела. Третья – позволяет космическому аппарату преодолевать притяжение Солнечной системы (СС), а также покинуть ее. На сегодняшний день с такой скоростью летят аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Но вопреки словам журналистов, они еще не покинули границы СС. В плане астрономии им понадобится не меньше 30 тыс. лет, дабы добраться к облаку Орта. Гелиопауза же не считается границей звездной системы. Это всего лишь место, в котором солнечный ветер сталкивается с межсистемной средой.

Человечество не прекращает путешествия вокруг Земли. Чтобы долететь до Луны, нужно было преодолеть притяжение Земли, для этого ракета должна развивать скорость 40 000 км в час или 11,2 км в секунду.

Чтобы попасть на околоземную орбиту скорость ракеты должна быть 29 тыс. км в час или 7,9 км в секунду. Если же нужно отправить космический корабль в межпланетное путешествие, то скорость должна быть 40 тыс. км в час (11,2 км в секунду),

Какой должна быть скорость корабля для полета на Луну?

Для полета корабля на Луну он должен стартовать до орбитальной скорости в 29. тыс. км в час, а потом нарастать примерно до 40 тыс. км в час.

Космический корабль при такой скорости может удалиться на расстоянии, на котором на него уже будет сильнее притяжение Луны, нежели Земли. Современная техника позволяет разрабатывать корабли, которые соответствуют вышеупомянутой скорости перемещения. Но если двигатели корабля не будут действовать, он разгонится притяжением Луны и просто упадет на нее с большой силой, разрушив корабль. По этой причине, если в самом начале пути реактивные двигатели ускоряли космический корабль в направлении к Луне, то когда лунное притяжение сравнивалось с земным, двигатели начинали действовать в противоположном направлении. Таким образом, обеспечивалась мягкая посадка на Луну, при которой все люди на корабле оставались невредимыми.

На Луне нет воздуха, поэтому находится на ней можно исключительно в специальных скафандрах. Первым человеком, который спустился на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, и это произошло в 1969 году. Тогда произошло первое знакомство человечества с составом лунного грунта. Его изучение позволило лучше понять историю образования Солнечной системы. Тогда геологи надеялись найти на Луне какие-то ценные вещества, которые можно было бы добывать.

Масса Земли существенно превышает массу Луны. Значит, взлететь с последней будет проще и дорога в дальний космос тоже осуществится легче. Не исключено, что в дальнейшем человечество будет использовать эту возможность. Скорость вылета на орбиту намного меньше и составляет 6120 км в час или 1,7 км в секунду.

Сколько лететь на Марс и другие планеты?

Расстояние до планеты Марс около 56 млн км. С учетом возможностей последних технологий лететь до Марса придется минимум 210 дней. Получается это 266 666 километров в день со скоростью 3 км в секунду или 11 111 км в час. Одна из главных проблем при полете на другие планеты – скорость ракеты в космосе километров в час будет недостаточно. На данный момент более реальным покажется полет на Марс за марсианскими образцами.

Если до ближней планеты Марс лететь около 210 дней, что сложно физически, но достижимо для человека, то полеты на другие планеты просто невозможны в результате физических возможностей людей.

Стоит отметить, что скорость ракеты зависит от двигателя. Чем быстрее будут вырываться газы из сопла двигателя, тем быстрее летит ракета. Газ, который образуется при сгорании современного химического топлива, развивает скорость 3-4 км в секунду (10 800 – 14 400 км в час). При этом максимальная быстрота перемещения, которую могут сообщить ракете с космическим кораблем, сокращается.

Специальные ионные двигатели для космических кораблей

Электроны и ионы в специальных ускорителях могут разгоняться до быстроты, приближенной к скорости света, а именно 300 тыс. км в секунду. Но такие ускорители – это пока ее массивные сооружения, которые не подходят для летательных аппаратов. Однако установки, у которых скорость истечения заряженных частиц примерно 100 км в секунду, могут быть установлены на ракетах. В результате, они могут сообщить соединенному с ними телу большую быстроту перемещения, чем способна достигнуть ракета с химическим топливом. К сожалению, у разработанных к настоящему времени ионных космических двигателях мала сила тяги, и вывести на орбиту многотонную ракету с кораблем они пока не могут.

Но их есть смысл устанавливать на корабле с тем, чтобы они работали, как только корабль летает по орбите. Располагаясь на корпусе корабля, они могут постоянно поддерживать его ориентацию и постепенно незначительным воздействием увеличить скорость корабля выше той, которую ему сообщили посредством химического горючего.

Разработка таких электрореактивных двигателей, действующих на орбите, ведется, применяя разные физические явления. Одна из главных задач, стоящих перед создателями ионных космических двигателей – адаптировать их для полетов на другие планеты.

Возможность достижения значительных скоростей полета ракеты в космосе с такими двигателями, чем с химическим топливом, делает более реальной разработку кораблей для полетов на ближайшие планеты.

С какой скоростью люди могут безопасно путешествовать в космосе?

Загрузка

Предельные пределы | Космос

С какой скоростью люди могут безопасно путешествовать в космосе?

(Изображение предоставлено НАСА)

Адам Хадхази, 10 августа 2015 г.

Текущий рекорд скорости держится 46 лет. Когда он будет побит, спрашивает Адам Хадхази.

W

Мы, люди, одержимы скоростью. Последние месяцы, например, принесли новости о том, что студенты в Германии побили рекорд скорости электромобиля, и что ВВС США планируют разработать гиперзвуковые реактивные самолеты, которые будут двигаться со скоростью, более чем в пять раз превышающей скорость звука — это скорости в превышение 3,790 миль в час (6100 км/ч).

На этих самолетах не будет экипажа, но не потому, что люди не могут летать на таких высоких скоростях. На самом деле, люди уже путешествовали во много раз быстрее, чем 5 Маха. Однако существует ли какой-то предел, за которым летящие тела больше не могут выдерживать напряжение скорости?

Нынешний рекорд скорости человека принадлежит трем астронавтам, участвовавшим в миссии НАСА «Аполлон-10». На обратном пути с круга вокруг Луны в 1969 году капсула астронавтов достигла пика 24,79.0 миль в час (39 897 км/ч) относительно планеты Земля. «Я думаю, сто лет назад мы, вероятно, и представить себе не могли, что человек может путешествовать в космосе со скоростью почти 40 000 километров в час», — говорит Джим Брей из аэрокосмической фирмы Lockheed Martin.

Даже экологически чистые автомобили быстро проходят гоночные трассы; но человечеству придется стать намного быстрее, чтобы исследовать Вселенную. Брей — директор проекта пилотируемого модуля «Орион» в американском космическом агентстве НАСА. Космический корабль «Орион» предназначен для доставки астронавтов на низкую околоземную орбиту и является хорошей ставкой для корабля, который побьет 46-летний рекорд скорости, на которой мы когда-либо путешествовали.

Система космического запуска, новая ракета, которая доставит космический корабль «Орион» ввысь, должна совершить свою первую пилотируемую миссию в 2021 году — облет астероида, захваченного на лунной орбите — с многомесячной миссией на Марс, затем в ближайшем будущем. В настоящее время конструкторы предполагают типичную максимальную скорость Orion около 19 900 миль в час (32 000 км/ч). Но рекорд скорости «Аполлона-10» можно было бы превзойти, даже если придерживаться базовой конфигурации «Ориона». «Орион предназначен для многих различных направлений в течение всего срока службы», — говорит Брей. «Его скорость вполне может быть намного выше, чем мы планируем сейчас».

Тем не менее, даже Орион не будет представлять собой пик нашего скоростного потенциала. «Нет реального практического предела скорости, с которой мы можем путешествовать, кроме скорости света», — говорит Брей. Свет мчится со скоростью около миллиарда километров в час. Можем ли мы надеяться безопасно преодолеть разрыв от 40 000 км/ч до этих скоростей?

Удивительно, но скорость, определяемая как скорость движения, сама по себе не представляет для нас физической проблемы, если она относительно постоянна и направлена ​​в одном направлении. Следовательно, люди должны — теоретически — иметь возможность путешествовать со скоростью, чуть меньшей «предела скорости Вселенной»: скорости света.

Но если предположить, что мы сможем преодолеть значительные технологические препятствия в создании более быстрых космических кораблей, нашим хрупким, состоящим в основном из воды телам придется столкнуться с серьезными новыми опасностями, возникающими при таком скоростном полете. Также могут возникнуть спекулятивные опасности, если люди достигнут скорости, превышающей скорость света, либо путем использования лазеек в известной физике, либо посредством открытий, разрушающих парадигму.

Выдерживая перегрузки

Как бы мы ни разгонялись до скорости более 40 000 км/ч, нам придется терпеливо набирать ее (и снижать). Быстрое ускорение и замедление могут быть смертельными для человеческого организма: посмотрите на телесные повреждения в автомобильных авариях, когда мы переходим от десятикилометровой скорости к нулю за несколько секунд. Причина? Свойство Вселенной, известное как инерция, при котором любой объект с массой сопротивляется изменению своего состояния движения. Эта концепция классно выражена в первом законе движения Ньютона: «объект в состоянии покоя остается в покое, а объект в движении остается в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на него не действует внешняя сила».

«Для человеческого организма постоянство полезно, — объясняет Брей. «Мы должны беспокоиться об ускорении».

Пилоты испытываются в подобных центрифугах, чтобы узнать, какие перегрузки могут выдержать их тела (Фото: Science Photo Library) к скорости и направленным изменениям. К ним относятся временная потеря зрения и ощущение свинца или невесомости. Причиной являются перегрузки, иначе называемые гравитационными силами или даже просто перегрузками. Это единицы ускоряющей силы, действующей на массу, например человеческое тело. Один G равен силе притяжения Земли к центру планеты на 9 градусов.0,8 метра в секунду в квадрате (на уровне моря).

Перегрузки по вертикали, с головы до ног или наоборот, могут быть действительно плохими новостями для пилотов и пассажиров. Кровь скапливается в головах тех, кто подвергается отрицательной перегрузке, от пальцев ног до головы, вызывая ощущение переполнения, как при стойке на руках. «Покраснение» наступает, когда опухшие от крови полупрозрачные нижние веки поднимаются вверх, закрывая зрачки. И наоборот, когда ускорение положительное, от головы до ног, глаза и мозг испытывают кислородное голодание, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях. Сначала возникает затуманенное зрение, называемое «серым оттенком», за которым следует полная потеря зрения или «потемнение». Эти высокие G могут прогрессировать до полных обмороков, называемых G-индуцированной потерей сознания (GLOC). Многие авиационные смерти происходят из-за того, что пилоты теряют сознание и разбиваются.

Обычный человек может выдержать длительную нагрузку примерно в пять g с головы до пят, прежде чем потерять сознание. Пилоты, одетые в специальные костюмы с высокой перегрузкой и обученные напрягать мышцы туловища, чтобы кровь не хлестала из головы, все еще могут управлять своим самолетом при скорости около девяти g. «В короткие промежутки времени человеческое тело может выдержать намного больше, чем девять G», — говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Аэрокосмической медицинской ассоциации из Александрии, штат Вирджиния. «Но чтобы поддерживать это в течение длительного периода времени, не так уж много людей могут это сделать».

Мы, люди, можем терпеть гораздо более сильные перегрузки без тяжких телесных повреждений хотя бы на мгновение. Рекорд по мгновенным перегрузкам принадлежит Эли Бидингу-младшему, капитану американских ВВС. В 1958 году он проехал на ракетных санях задом наперёд и зафиксировал 82,6g на нагрудном акселерометре, когда сани разогнались примерно до 55 км/ч за одну десятую секунды. Бидинг потерял сознание, но пострадал лишь от синяков на спине, что является замечательной демонстрацией гибкости тела.

В космос

Астронавты, в зависимости от их транспортного средства, также испытывают довольно большие перегрузки — от трех до восьми при взлете и входе в атмосферу соответственно. Эти G-силы в основном являются мягкими перегрузками спереди назад благодаря умной практике привязывать космонавтов к сиденьям, обращенным в направлении их движения. Достигнув постоянной крейсерской скорости около 16 150 миль в час (26 000 км/ч) на орбите, астронавты чувствуют свою скорость не больше, чем пассажиры коммерческого самолета.

Космический корабль «Орион» должен иметь защиту толщиной в фут из-за опасности миниметеоридов. (Фото: НАСА) быть. Эти биты размером с зерно могут развивать впечатляющую скорость почти 186 000 миль в час (300 000 км/ч). Для защиты корабля и его экипажа «Орион» имеет защитный внешний слой толщиной от 18 до 30 см, а также другие экраны и продуманное размещение оборудования. «Чтобы мы не потеряли критически важную систему полета, для всего космического корабля мы должны смотреть, под каким углом может прилететь микрометеороид», — говорит Брей.

Безусловно, микрометеороиды — не единственное препятствие для будущих космических миссий, в которых, вероятно, будет задействована более высокая скорость передвижения человека. В миссии на Марс необходимо будет решить другие практические вопросы, в том числе снабжение экипажа продовольствием и повышенный риск развития рака в течение всей жизни из-за воздействия космического излучения. Однако сокращение времени в пути смягчило бы эти проблемы, что сделало бы очень желательным более быстрый подход.

Космические путешествия, следующее поколение

Потребность в скорости создаст новые препятствия. Новые корабли НАСА, которые могут поставить под угрозу рекорд скорости «Аполлона-10», по-прежнему будут полагаться на проверенные химические ракетные двигательные установки, используемые с самых первых космических миссий. Но такие системы имеют серьезные ограничения скорости из-за небольшого количества энергии, которую они выделяют на единицу топлива.

Итак, ученые признают, что для достижения значительно более высоких скоростей передвижения людей, направляющихся на Марс и дальше, потребуются новые подходы. «Системы, которые у нас есть сегодня, будут достаточно хороши, чтобы доставить нас туда, — говорит Брэй, — но вы хотели бы увидеть революцию в двигателях».

Эрик Дэвис, старший физик-исследователь Института перспективных исследований в Остине и участник программы НАСА «Прорыв в физике двигателей», шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, описывает три наиболее многообещающих средства — при условии, что традиционная физика — за доведение человечества до разумных скоростей межпланетных путешествий. Короче говоря, это высвобождающие энергию явления деления, слияния и аннигиляции антиматерии.

Первый метод — расщепление атомов, как это делается в коммерческих ядерных реакторах. Второй, термоядерный синтез, объединяет атомы в более тяжелые атомы — реакция, которая питает Солнце, и технология, которая остается заманчиво недосягаемой; «Всегда на расстоянии 50 лет», как гласит старый девиз отрасли.

«Эти технологии продвинуты, — говорит Дэвис, — но они представляют собой обычную физику и хорошо зарекомендовали себя с самого начала атомной эры». Оптимистично, что различные силовые установки, основанные на концепциях деления и термоядерного синтеза, теоретически могут разогнать судно до 10% скорости света — крутая скорость 62 000 000 миль в час (100 000 000 км/ч).

Полет со скоростью 5 Маха не проблема, но 60 миллионов в час представляют другую проблему (Фото: ВВС США)

Бесспорно лучший вариант для питания быстрых космических кораблей — это антиматерия, двойник обычной материи. Когда две материи вступают в контакт, они уничтожают друг друга как чистая энергия. Технологии производства и хранения (по общему признанию, незначительных) количеств антиматерии существуют уже сегодня. Тем не менее, для производства антивещества в полезных количествах потребуются специальные установки следующего поколения, и перед предполагаемым космическим кораблем возникнет множество инженерных проблем. Но Дэвис говорит, что на чертежной доске много хороших идей.

С двигателями, работающими на антивеществе, космический корабль может разгоняться в течение нескольких месяцев или лет до очень высоких процентов от скорости света, поддерживая G на допустимом для пассажиров уровне. Однако эти фантастические новые скорости чреваты новыми опасностями для человеческого организма.

Энергичный град

На скорости в несколько сотен миллионов километров в час каждая пылинка в космосе, от случайных атомов газообразного водорода до микрометеороидов, становится мощной пулей, врезающейся в корпус корабля. «Когда вы движетесь на высокой скорости, это эквивалентно частице, движущейся на вас с высокой скоростью», — говорит Артур Эдельштейн. Он работал со своим покойным отцом Уильямом Эдельштейном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса, над статьей 2012 года, посвященной изучению влияния атомов космического водорода на сверхбыстрый космический полет.

Несмотря на плотность всего около одного атома на кубический сантиметр, водород, окружающий космос, превратился бы в бомбардировку интенсивным излучением. Водород рассыплется на субатомные частицы, которые попадут в корабль, облучая экипаж и оборудование. При скоростях около 95% света облучение было бы почти мгновенным смертельным. Звездный корабль также нагревался бы до температуры плавления практически любого мыслимого материала, а вода в телах экипажа мгновенно закипала бы. «Все это неприятные проблемы», — шутит Эдельштейн.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что, если не использовать какое-то гипотетическое магнитное экранирование для отвода смертоносного водородного дождя, звездолеты не смогут двигаться со скоростью не более половины скорости света, не убивая людей, находящихся на борту.

Марк Миллис, физик-двигатель и бывший руководитель программы НАСА «Прорыв в физике движения», предупреждает, что это потенциальное ограничение скорости движения человека остается далекой проблемой. «Исходя из уже накопленных физических данных, скоростей, превышающих 10% скорости света, будет очень трудно достичь», — говорит Миллис. «Нам пока ничего не угрожает. Если использовать аналогию, нам не нужно беспокоиться о том, что мы утонем, если мы еще даже не можем добраться до воды».

Быстрее света?

Если предположить, что мы научимся плавать, так сказать, сможем ли мы когда-нибудь научиться бороздить пространство-время, расширяя аналогию, и путешествовать со сверхсветовыми (сверхсветовыми) скоростями?

Астронавты Аполлона-10, вероятно, самые быстрые люди в истории, но как долго? (НАСА)

Неотъемлемая живучесть сверхсветового царства, хотя и спекулятивная, не обходится без некоторых грамотных выстрелов в темноте. Один интригующий сценарий сверхсветовой скорости работает как «варп-двигатель» из «Звездного пути». Названный двигателем Алькубьерре, он включает в себя сжатие нормального пространства-времени, описанного эйнштейновской физикой, перед космическим кораблем и его расширение позади. По сути, корабль находится внутри куска пространства-времени — «варп-пузыря», который движется быстрее скорости света. Корабль, однако, остается в покое в своем кармане нормального пространства-времени, избегая любого нарушения универсального предела скорости света. «Вместо того, чтобы плыть по воде» обычного пространства-времени, говорит Дэвис, двигатель Алькубьерре «будет нести вас, как серфера, едущего по гребню волны на доске для серфинга».

Загвоздка: концепция требует экзотической формы материи, обладающей отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время. «Физика не запрещает отрицательную массу, — говорит Дэвис, — но ее примеров нет, и мы никогда не видели ее в природе». Еще одна загвоздка: в статье 2012 года, проведенной исследователями из Сиднейского университета, предполагается, что варп-пузырь будет собирать высокоэнергетические космические частицы, поскольку он неизбежно взаимодействует с содержимым Вселенной. Некоторые частицы попадут в сам пузырь, обрушив на корабль радиацию.

Застряли на субсвете?

Мы навсегда застряли на субсветовых скоростях из-за нашей хрупкой биологии? Ответ важен не только для установления нового рекорда скорости человеческого мира (галактического?), но и для перспективы того, что наш вид когда-либо станет межзвездным обществом. При ограничении скорости в полсвета, которое исследование Эдельштейна устанавливает для наших тел, путешествие к ближайшей звезде занимает больше, чем 16-летнее путешествие туда и обратно. (Эффект замедления времени, при котором для летящего экипажа звездного корабля в их системе отсчета пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся дома на Земле в другой системе отсчета, не будет драматическим эффектом при полусветовой скорости.)

Миллис не терпит надежды. Видя, как человечество изобрело скафандры с высокой перегрузкой и защиту от микрометеороидов, чтобы обеспечить безопасное путешествие на ужасных скоростях в великой синеве и усыпанной звездами черноте космоса, он думает, что мы изобретем способы выжить на любых скоростях, с которыми мы столкнемся в следующий раз.

«Технологии, которые могут обеспечить непредвиденные новые скорости перемещения, если физики будущего обнаружат, что такие технологии возможны, — говорит Миллис, — также дадут нам новые, непредвиденные возможности для защиты экипажей».

Follow us on   Facebook , Twitter , Google+ and LinkedIn .

Как мы запускаем вещи в космос?

Краткий ответ:

Мы запускаем вещи в космос, помещая их на ракеты с достаточным количеством топлива — называемого пропеллентом — чтобы поднять их над большей частью земной атмосферы. Как только ракета достигает нужного расстояния от Земли, она выпускает спутник или космический корабль.

Посмотрите это видео о том, как мы запускаем вещи в космос! Нажмите здесь, чтобы загрузить это видео (1920×1080, 48 МБ, видео/mp4).

Мы запускаем спутники и космические корабли в космос, размещая их на ракетах, несущих тонны топлива. Топливо дает ракете достаточно энергии, чтобы оторваться от поверхности Земли. Из-за притяжения Земли самым большим и тяжелым космическим кораблям нужны самые большие ракеты и самое топливо.

Как стартует ракета?

Более 300 лет назад ученый Исаак Ньютон сформулировал три основных закона, описывающих движение вещей. Один из законов гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Это самая важная идея, лежащая в основе работы ракет.

Если вы посмотрите фотографии или видео запуска, вы увидите выхлопные газы, выходящие из нижней части ракеты. Выхлоп — это пламя, горячие газы и дым, образующиеся при сгорании ракетного топлива.

Выхлоп выталкивается из двигателя ракеты вниз к земле. Это сил действия . В ответ ракета начинает двигаться в обратном направлении, отрываясь от земли. Это сила реакции .

После запуска ракета продолжит движение?

Это не так просто. Земная гравитация все еще притягивает ракету. Когда ракета сжигает топливо и выбрасывает выхлопные газы, это создает восходящую силу, называемую тягой 9.0037 . Для запуска ракете требуется достаточное количество топлива, чтобы тяга, толкающая ракету вверх, была больше, чем сила тяжести, тянущая ракету вниз.

Ракета должна развивать скорость не менее 17 800 миль в час и лететь над большей частью атмосферы по дуге вокруг Земли. Это гарантирует, что он не будет сброшен обратно на землю. Но то, что происходит дальше, зависит от того, куда вы хотите пойти.

Как выйти на орбиту Земли:

Допустим, вы хотите запустить спутник на орбиту Земли. Ракета запустится, и когда она достигнет определенного расстояния от Земли, она выпустит спутник.

Спутник остается на орбите, потому что у него все еще есть импульс — энергия, которую он получил от ракеты — тянущая его в одном направлении. Земная гравитация тянет ее в другом направлении. Этот баланс между гравитацией и импульсом удерживает спутник на орбите вокруг Земли.

Спутники, находящиеся на близкой к Земле орбите, ощущают более сильное притяжение Земли. Чтобы оставаться на орбите, они должны двигаться быстрее, чем спутник, вращающийся дальше.

Международная космическая станция вращается на высоте около 250 миль над Землей и движется со скоростью около 17 150 миль в час. Сравните это со спутниками слежения и ретрансляции данных, которые помогают нам получать информацию от других миссий НАСА. Эти спутники вращаются на высоте более 22 000 миль и движутся гораздо медленнее — около 6 700 миль в час — чтобы поддерживать свою высокую орбиту.

Как добраться до других планет:

Если вы пытаетесь добраться до другой планеты, вам понадобится быстроходная ракета, чтобы преодолеть земное притяжение. Для этого вам нужно разогнаться примерно до 25 000 миль в час. Но вам также нужно выяснить, когда лучше всего покинуть Землю, чтобы добраться до этой планеты.

Например, Марс и Земля приближаются друг к другу примерно каждые два года. Это лучшее время для полета на Марс, так как для этого требуется наименьшее количество топлива и времени. Но вам все равно нужно запустить ракету в нужное время, чтобы космический корабль и Марс прибыли в одно и то же место в одно и то же время.