Пространство в котором летит наш корабль
Обновлено: 06.07.2024
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Нет аккаунта? ЗарегистрироватьсяТеория относительности в картинках
В своей статье я хотел бы рассказать о теории относительности. Эта теория не требуется в представлении. С самого своего создания она была окутана ореолом тайны, поскольку полностью подрывает наши привычные представления о пространстве и времени. Все мы в школе учили формулы теории относительности, но мало кто действительно понимал их. И это не удивительно, ведь человеку, чтобы по-настоящему понять какую-то теорию во всей её красоте, полноте и непротиворечивости, не достаточно знать формулы. Нужно иметь какой-то визуальный ориентир, нужна динамика, чтобы было что-то, что можно повертеть в руках. Я решил восполнить этот пробел и написал небольшую программку, в которой можно «повертеть в руках» пространство-время. Мы, как настоящие исследователи, с помощью небольших экспериментов попытаемся выяснить основные свойства этой загадочной материи.
Под катом много картинок (и ни одной формулы).
Сразу следует прояснить, что существует две теории относительности:
— специальная теория относительности (СТО) рассматривает механику движения тел в пустом (не искривленном) пространстве-времени.
— общая теория относительности (ОТО) изучает явления гравитации и искривление пространства-времени объектами, обладающими массой.
Все описанное ниже относится к первой из них.
Евклидово пространство и пространство Минковского
Прежде, чем рассматривать пространство-время, давайте вспомним, что такое обычное евклидово пространство.
И так, у нас имеется плоскость. В этой плоскости имеются некоторые геометрические фигуры: точки, отрезки. Так же у нас имеются две операции: параллельный перенос, и поворот. Давайте внимательно рассмотрим эти две операции.
Далее перейдем к рассмотрению так называемого пространства Минковского. В нем мы оставили параллельный перенос, но операцию поворота заменили на другую операцию. Как видите, при «повороте» каждая точка движется вдоль сереньких кривых. В результате все точки вытягиваются либо вдоль одной желтой прямой, либо вдоль другой.
При таком «повороте» отрезки сохраняют свою форму и переходят в отрезки.
Собственно, это и есть пространство-время. Давайте, будем считать, что горизонтальная ось — это пространство, а вертикальная — время. Будем считать, что время идет снизу вверх. Точка в пространстве-времени — это некоторое событие, которое произошло в некотором месте в некоторое время. А отрезок — это некоторый процесс. Например, если объект движется, то будем обозначать его движение отрезком.
Чтобы Вы немного сориентировались, поставим первый эксперимент.
Эксперимент 1. Ньютоновская механика.
Первым делом будем рассматривать объекты движущиеся с небольшими скоростями (много меньше скорости света).
Допустим, имеется некоторый неподвижный объект, например дерево. Нарисуем его с помощью вертикального отрезка.
Так же у нас имеется некоторый движущийся объект — автомобиль. Мы видим, что автомобиль едет навстречу дереву.
Нарисуем еще один движущийся объект. В результате получаем картину:
Обратите внимание, что чем сильнее наклон, тем скорость объекта больше.
Так выглядит наша картина из неподвижной системы отсчета. А что мы увидим, если будем сидеть в автомобиле? Для этого нам нужно немножко «перекосить» нашу плоскость.
Все правильно. Автомобиль теперь неподвижен, а дерево и человек движутся нам навстречу.
Точно так же мы можем перейти в систему отсчета, связанную с человеком. Для этого нам нужно «перекосить» пространство-время в другую сторону. В целом процесс перехода от одной системы отсчета в другую выглядит следующим образом:
Такое преобразование называется «преобразованием Галилея». При этом каждая точка движется вдоль горизонтальной прямой. Это значит, что время одинаково во всех системах отсчета (время абсолютно).
Давайте теперь перейдем к бОльшим масштабам, «сжав» нашу ось X.
На самом деле, переход от одной системы отсчета в другую есть ни что иное, как «поворот» в пространстве Минковского, а преобразования Галилея — это всего лишь предельный случай для маленьких скоростей.
Мы видим, что точки теперь движутся не горизонтально. Т.е. время не является абсолютной величиной, а зависит от выбранной системы отсчета.
Эксперимент 2. Замедление времени.
Допустим имеются два наблюдателя, один неподвижный, другой летит на своем космическом корабле от него с некоторой скоростью.
Отметки на отрезке показывают, как идет время внутри объекта. Мы видим, что время неподвижного наблюдателя движется быстрее, чем у подвижного (один час у движущегося наблюдателя наступает позже, чем у неподвижного).
Но точно такую же картину видит и второй наблюдатель.
Вот так одна система отсчета переходит в другую
Получается странная ситуация — два наблюдателя смотрят друг на друга, и они друг другу кажутся «заторможенными».
Чтобы выяснить, кто же из них на самом деле «тормоз», второй наблюдатель разворачивает свой космический корабль и летит обратно.
Вместе они сверяют часы и выясняют, что у неподвижного наблюдателя прошло 5 единиц времени, а у подвижного — чуть больше 4. Т.е. наблюдатель, который «сделал крюк» в пространстве-времени потратил меньше своего внутреннего времени, чем неподвижный наблюдатель.
Но то же самое, только с точностью до наоборот, произошло бы, если бы первый наблюдатель полетел на встречу второму.
Вывод: у неподвижного наблюдателя время всегда идет быстрее, чем у движущегося.
Эксперимент 3. Скорость света.
Допустим, у нас имеется неподвижная космическая станция. От неё отстыковался некоторый корабль.
Перейдем в систему отсчета этого корабля. Далее от этого корабля отстыковался другой корабль.
Затем от второго корабля отстыковался третий.
и так далее.
Таким образом я пытался изобразить процесс ускорения. Очевидно, что каждый следующий корабль будет двигаться с большей скоростью, чем предыдущий. Давайте теперь вернемся к первому кораблю и посмотрим.
Напомню Вам, что наклон определяет скорость. Желтая линия, а точнее её наклон, показывает скорость света.
По картинке видно, что каждый следующий корабль приближается к скорости света, но не может превысить её. Так же видно, что внутреннее время с увеличением скорости все больше замедляется. Из этого мы делаем вывод, что ничто не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света.
Пусть теперь каждый корабль выпускает луч света.
Мы видим, что свет в любой системе отсчета движется со скоростью света.
Эксперимент 4. Световой конус.
Две желтые линии очерчивают фигуру, называемую «световой конус». Световой конус разделяет пространство-время на две области, которые я отметил красным и зеленым цветами.
Если какое-то событие находится в красной области, то мы будем говорить, что событие находится в пределах светового конуса. Это означает, что свет из начала координат успевает долететь до нашей точки.
Если событие находится в зеленой области, то мы говорим, что событие находится за пределами светового конуса, и свет из начала координат не успевает долететь до этого события.
Рассмотрим следующий пример. Имеется три одновременных события
Давайте посмотрим, что произойдет, если мы будем менять систему отсчета.
Мы видим, что в другой системе отсчета события вовсе не являются одновременными. Теперь события не просто смещаются во времени, они еще меняют свой хронологический порядок. Событие, которое произошло раньше некоторого события, в другой системе отсчета может произойти позже. Но как такое может быть? Не является ли это нарушением причинно-следственных связей?
Напомню, что если событие находится за пределами светового конуса, это значит, что свет не может долететь до этого события за отведенное время. А поскольку ничто (никакой объект или сигнал) не может двигаться быстрее скорости света, получается, что событие, произошедшее в точке А, никак не может повлиять на событие в точке Б.
То же самое справедливо и в обратную сторону. Событие в точке Б никак не может повлиять на событие в точке А.
Про такие события говорят, что они не связаны причинно-следственными связями. Получается, что событие, находящееся за пределом светового конуса относительно данного, не связано с ним причинно-следственными связями.
Эксперимент 5. Движение со сверх-световой скоростью.
Все космические объекты: солнечные системы, галактики — находятся на гигантских расстояниях друг от друга. И даже двигаясь со скоростью света, нам потребуется очень много времени, чтобы преодолеть эти расстояния. Например, ближайшая к нам звезда (альфа-Центавра) находится на расстоянии 4 световых года, а ближайшая галактика (Большое Магелланово Облако) — уже 160 тысяч световых лет. Если до альфа-Центавра мы еще можем слетать «туда и обратно», то слетать «туда и обратно» в соседнюю галактику уже не получится. Точнее, улететь-то мы сможем, а вот когда вернемся, на Земле пройдет уже 320 тысяч лет (напомню, что внутри объекта, движущегося со скоростью света, время практически стоит на месте). Что же делать?
Писатели-фантасты в своих произведениях очень ловко обходят это ограничение. Чего-только они не напридумывали: сверхскоростные двигатели, гипер-пространства, мультиплексы, искривление пространства-времени, прыжки через червоточины, черные дыры и т.д. На самом деле, проблема гораздо глубже, чем может показаться. Заключается она в том, что за пределами светового конуса НЕ МОГУТ существовать причинно-следственные связи. Иначе мы неизбежно придем к противоречиям.
Рассмотрим пример. Мы сидим на своей планете. В один прекрасный момент наши ученые изобретают «супер-телепортатор» способный телепортировать нас на любое расстояние за минимальное количество времени. Ну мы взяли и телепортировались в соседнюю галактику. Посидев в другой галактике, мы отправились на дальнейшее исследование космоса.
Если мы теперь перейдем в систему отсчета, связанную с нашим кораблем, то увидим следующее.
Мы видим, что наша исходная точка (планета Земля) сместилась в будущее. А поскольку законы природы во всех системах отсчета работают одинаково, то мы можем снова воспользоваться нашим «супер-телепортатором» и вернуться в собственное прошлое.
Получается, что движение со сверх-световой скоростью, эквивалентно перемещению во времени, а оно тянет за собой кучу парадоксов. Таким образом, проблема космических путешествий не в том, что мы не умеем искривлять пространство-время или строить сверх-световые двигатели, а в том, что даже теоретическая возможность таких перемещений подрывает все причинно-следственные связи.
Самый сок!
всё то интересное в сети, что попало в мои сети
Частые заблуждения о космосе
Космос не океан
Чего бы они там не рисовали в "звёздных войнах" и сериале "стартрек", космос не океан. Слишком многие шоу оперируют научно неточными предположениями, отображая перемещение в космосе похожим на плавание по морю. Это не так
Вообще, космос не двухмерный, в нём нет трения, и у космолёта палубы не такие, как у корабля.
Более спорные пункты - космические аппараты не будут называться согласно морской классификации (например "крейсер", "линкор", "эсминец" или "фрегат", структура армейских званий будет похожа на звания ВВС, а не флота, а пиратов, скорей всего, вообще не будет.
Космос трёхмерен
Космос трёхмерен, он не двухмерный. Двухмерность - последствие заблуждения "космос это океан". Космические аппараты движутся не как лодки, для них доступно перемещение "вверх" и "вниз" Это нельзя сравнивать даже с полётом самолёта, поскольку у космического аппарата нет "потолка", его маневр теоретически никак не ограничен
Ориентация в пространстве тоже не имеет значения. Если вы видите как космические корабли "Энтерпрайз" и "Интрепид" проходят мимо друг друга "вверх ногами" - тут нет ничего странного, в реальности такое их положение ничем не запрещено. Больше того: нос корабля может быть направлен совсем не туда, куда в данный момент летит корабль.
Это значит, что атака противника с выгодного направления с максимальной плотностью огня "бортовым залпом" затруднена. Космические корабли могут приближаться к вам с любого направления, совсем не так, как в двухмерном пространстве
Ракеты не корабли
Плевать на то, как выглядит планировка корабля "Энтерпрайз" или "Боевой Звезды Галактика". В научно правильной ракете "вниз" - это в сторону выхлопа ракетных двигателей. Другими словами, планировка космического корабля куда больше похожа на небоскрёб, чем на самолёт. Этажи расположены перпендикулярно оси ускорения, и "верх" - направление, в котором ускоряется в данный момент ваш корабль. Думать иначе - одна из самых назойливых ошибок, крайне популярная в НФ-произведениях. Это я ПРО ВАС Звёздные войны, Стартрек и Боевая звезда Галактика!
Это заблуждение выросло из ошибки "космос двухмерен". Некоторые произведения и вовсе превращают космические ракеты в что-то вроде лодок. Даже с точки зрения обычной глупости, торчащий из корпуса "мостик" будет отстрелен вражеским огнём куда быстрее, чем размещённый в глубине корабля, где у него будет хоть какая-то защита (тут немедленно вспоминаются Star Trek и "Uchuu Senkan Yamato").
(Энтони Джексон указал два исключения. Первое: если космический аппарат действует как атмосферный самолёт, в атмосфере "вниз" будет перпендикулярен крыльям, противоположно подъёмной силе, но в космосе "вниз" станет направлением выхлопа двигателей. Второе: ионный двигатель или иной двигатель малого ускорения может придать кораблю некоторое центростремительное ускорение, и "вниз" окажется направлен по радиусу от оси вращения. )
Ракеты не истребители
Крестокрыл и "вайпер" могут маневрировать на экране как им вздумается, но без атмосферы и крыльев атмосферных маневров не бывает.
Да, развернуться "на пятачке" тоже не удастся. Чем быстрее движется космический аппарат, тем труднее маневрировать. Он НЕ БУДЕТ двигаться как самолёт. Более удачной аналогией будет поведение разогнанного на большой скорости полностью загруженого тягача с прицепом на голом льду.
Также под вопросом сама оправданность истребителей с военной, научной и экономической точки зрения.
Ракеты не стрелы
Космический аппарат вовсе не обязательно летит туда, куда указывает его нос. Пока двигатель работает, ускорение направлено туда, куда смотрит нос корабля. Но если отключить двигатель, корабль можно свободно вращать в желаемом направлении. При необходимости вполне можно лететь "боком". Это может быть полезным для совершения полного бортового залпа в бою.
Так что все сцены из "звёздных войн" с истребителем, пытающимся стряхнуть врага с хвоста - полная чушь. Им достаточно развернуться вокруг своей оси и расстрелять преследователя (неплохим примером будет эпизод сериала Babylon 5 "Midnight on the Firing Line").
У ракет есть крылья
Если на вашей ракете есть силовая установка на некоторое количество мегаватт, абсурдно мощный тепловой двигатель или энергетическое оружие, ей потребуются огромные радиаторы для теплоотвода. В противном случае, она довольно быстро расплавится, а то и запросто испарится. Радиаторы будут выглядеть как огромные крылья или панели. Это изрядная проблема для боевых кораблей, поскольку радиаторы крайне уязвимы к огню.
У ракет нет окон
Иллюминаторы на космическом корабле нужны примерно в той же мере, что и на подводной лодке. (Нет, Seaview не считается. Строго научная фантастика. Окон панорамного обзора на подводной лодке Trident не бывает). Иллюминаторы - ослабление структурной прочности, да и потом, на что там смотреть? Если корабль не на орбите планеты или не вблизи другого корабля, видны только глубины космоса и ослепительное солнце. А ещё, в отличие от субмарин, на борту космического корабля окна пропускают поток радиации.
Сериалы Star Trek, Star Wars, и Battlestar Galactica ошибочны, поскольку битвы НЕ БУДУТ происходить на дистанциях в считанные метры. Направленное энергетическое оружие будет работать на тех дистанциях, где вражеские корабли видно только в телескоп. Глядя на битву в иллюминатор, вы ничего не увидите. Корабли будут слишком далеко, или же вас ослепит вспышка ядерного взрыва или лазерного огня, отражённого от поверхности цели.
Навигационный отсек может иметь обзорный астрономический купол на экстренный случай, но большая часть окон будет заменена радаром, телескопическими телекамерами и схожего типа сенсорами.
В космосе нет трения
В космосе нет трения. Здесь, на Терре, если вы ведёте машину, достаточно отпустить газ, и машина начнёт тормозиться трением о дорогу. В космосе, отключив двигатели, корабль сохранит свою скорость на весь остаток вечности (или пока не врежется в планету или что-то ещё). В фильме "2001 A Space Odyssey" вы могли заметить, что космический аппарат "Дискавери" летел к Юпитеру без единого облачка выхлопа из двигателей.
Ускорение и торможение симметричны. Час ускорения до скорости в 1000 километров в секунду требует примерно часа торможения чтобы остановиться. Нельзя просто "нажать на тормоза" - как на лодке или автомобиле. (Слово "примерно" использовано потому, что корабль при ускорении теряет массу и его становится легче затормозить. Но эти детали пока можно игнорировать.)
Если вы хотите постигнуть интуитивно принципы движения космических кораблей, рекомендую поиграть в какую-нибудь одну из немногих точных игр-симуляторов. Список включает компьютерную игру Orbiter, компьютерную же (к сожалению не переиздававшуюся) игру Independence War и настольные военные игры Attack Vector: Tactical, Voidstriker, Triplanetary, и Star Fist (эти две больше не издаются, но могут попасться тут).
Топливо не обязательно приводит корабль в движение напрямую
У ракет есть разница между "топливом" (указано красным) и "реакционой массой" (указана голубым). Ракеты соблюдают третий закон Ньютона при движении. Масса выбрасывается, придавая ракете ускорение.
Топливо в данном случае расходуется на то, чтобы выбрасывать эту реакционную массу. В классической атомной ракете уран-235 будет топливом, обычные урановые стержни в ядерном реакторе, но реакционная масса - водород, разогретый в этом самом реакторе и вылетающий из дюз корабля.
Путаница вызвана тем, что в химических ракетах топливо и реакционная масса - одно и то же. Шаттл или ракета Сатурн 5 расходуют химическое топливо, напрямую выбрасывая его из дюз.
Автомобили, самолёты и лодки обходятся сравнительно малыми количествами топлива, но для ракет это не так. Половина ракеты может быть занята реакционной массой, а другая половина - элементами конструкции, экипажем и всем остальным. Но куда вероятнее соотношение в 75% реакционной массы, а то и хуже. Большинство ракет - огромный бак реакционной массы с двигателем на одном конце и крохотным отсеком экипажа на другом.
В космосе нет невидимок
В космосе нет никакого практического способа спрятать корабль от обнаружения.
Прежде чем возмущаться - прочитайте ссылку. Скорей всего вы обнаружите там все аргументы, что придут вам на ум, потому что этот спор повторялся уже миллион раз. В любом случае, сначала прочтите раздел Уважая Науку.
В космосе звука нет
Мне плевать, сколько вы видели фильмов с ревущими двигателями и громыхающими взрывами. Звук передаётся атмосферой. Нет атмосферы - нет звука. Никто не услышит ваш последний "бабах". Правильно этот момент отображался в крайне немногих сериалах, среди которых Babylon 5 и Firefly.
Единственное исключение - взрыв ядерной боеголовки в сотнях метров от корабля, в этом случае поток гамма-лучей заставит корпус издать звук при деформации.
Масса не вес
Есть разница между весом и массой. Масса всегда одинакова для объекта, а вот вес зависит от того, на какой планете объект. Кирпич массой в один килограмм будет весить 9.81 ньютонов (2.2 фунта) на Терре, 1.62 ньютона на Луне (0.36 фунтов), и ноль ньютонов (0 фунтов) на борту Международной Космической Станции. А вот масса везде останется одним килограммом. (Крис Базон указал, что если объект движется на релятивистской скорости относительно вас, то вы обнаружите увеличение массы. Но это нельзя заметить на обычных относительных скоростях.)
Практические последствия этого сводятся к тому, что на борту МКС нельзя двигать что-то тяжёлое, постукивая по предмету одним мизинцем. (Ну, то есть, можно, где-то по миллиметру в неделю или около того.). Шаттл может висеть рядом со станцией, обладая нулевым весом. но сохраняя массу в 90 метрических тонн. Если вы его толкнёте - эффект окажется крайне незначительным. (примерно как если бы вы толкнули его на посадочной полосе на мысе Кеннеди).
И, если шаттл медленно движется к станции, а вы попались между ними, нулевой вес шаттла всё равно не спасёт вас от печальной участи превратиться в лепёшку. Не стоит тормозить движущийся шаттл, упираясь в него руками. На это надо столько же энергии, сколько и на то, чтобы привести его в движение. В человеке столько энергии нет.
Извините, но ваши орбитальные строители не смогут ворочать многотонные стальные балки так, словно это зубочистки.
Другой требующий внимания фактор - третий закон Ньютона. Толчок стальной балки вовлекает в себя действие и противодействие. Поскольку масса балки скорей всего больше, она едва сдвинется. А вот вы, как менее массивный объект, отправитесь в противоположном направлении с куда большим ускорением. Это делает большую часть инструментов (например, молотки и отвёртки) бесполезными для условий свободного падения - приходиться идти на огромные ухищрения, чтобы создать похожие инструменты для условий нулевого тяготения.
Свободное падение не является нулевой силой тяжести
Технически, люди на борту космической станции не находятся в "нулевой гравитации". Она там почти не отличается от гравитации на поверхности Земли (около 93% земной). Причина, по которой все "летают" - состояние "свободного падения". Если вы окажетесь в лифте когда оборвётся кабель, вы тоже переживёте состояние свободного падения и будете "летать". пока не упадёте. (Да, Джонатан указал, что тут игнорируется сопротивление воздуха, но вы поняли основную идею.)
Дело в том, что станция находится на "орбите" - что является хитрым способом падать, постоянно промахиваясь мимо земли. Подробности смотрите тут.
Взрыва не будет
Оказавшись в вакууме без защитного костюма вы не лопнете как шарик. Доктор Джеффри Лэндис провёл достаточно подробный анализ этого вопроса.
Вкратце: Вы останетесь в сознании на протяжении десяти секунд, не взорвётесь, всего проживёте около 90 секунд.
Им не нужна наша вода
Маркус Баур указал, что вторжение инопланетян на Терру ради нашей воды - всё равно что вторжение эскимосов в центральную америку ради кражи льда. Да, да, это про пресловутый сериал V.
Маркус: Нет нужды прилетать на Землю за водой. Это одна из самых распространённых субстанций "там, наверху". так что зачем гнать корабль за несколько световых лет ради того, что можно без труда раздобыть куда дешевле (и без этого назойливого человеческого сопротивления) в своей родной системе, чуть ли не "за углом"?
40 лет полёта «Вояджеров». Скоро они замолчат навсегда
40 лет назад ученые Земли отправили в далекий полет две межпланетные станции, которые получили названия «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти станции идентичны, различает их лишь название и время запуска.
Станцию «Вояджер-2» запустили 20 августа 1977 года, её близнеца — 5 сентября того же года. До сорокалетия «Вояджера-1» осталось подождать еще пару недель. Путаницы с нумерацией зондов нет, поскольку специалисты изначально запланировали, что «Вояджер-1» должен обогнать своего собрата. Так и получилось: зонд с номером один смог вырваться вперед между орбитой Марса и поясом астероидов.
Обе станции направились по разным маршрутам, что позволило им войти в историю. «Вояджер-1» на данный момент — самый удаленный от нашей планеты объект, созданный человеком. А «Вояджер-2» — первый и единственный пока зонд, который смог нанести визит сразу четырем планетам-газовым гигантам Солнечной системы: Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну.
«Вояджер-1» — не только самый удаленный от Земли рукотворный объект, но и самый быстрый. Его скорость составляет 17 км/с. Сейчас он находится на расстоянии в 139 астрономических единиц, это 21 миллиард километров. Данные полета обоих «Вояджеров» постоянно обновляются на специальной странице Лаборатории реактивного движения НАСА.
Границы Солнечной системы
Говорят, что «Вояджер-1» покинул границы Солнечной системы. Это случалось не единожды. Ученые несколько раз анонсировали, что зонд «уже точно» покинул нашу систему, после чего оказывалось, что это все-таки не так.
Над трудностью определения космических рекордов шутил комикс xkcd. Количество раз, которые «Вояджер-1» покинул границы Солнечной системы, xkcd:1189
Границы были нащупаны в 2012 году. В это время аппарат вошел в зону гелиопаузы, где давление солнечного ветра уравновешивает давление межзвездной среды. Сама гелиосфера — это область околосолнечного пространства, где солнечный ветер всё ещё преобладает над “галактическим ветром” — потоком частиц межзвёздной среды.
В 2013 году несколько раз сообщалось, что «Вояджер-1» вышел за границы влияния Солнца, и в сентябре того же года поступило подтверждение.
Таким образом, зонд все же оказался в межзвездном пространстве. Окончательно ученые убедились в этом лишь в 2014 году. Сейчас плазма, которая окружает зонд, примерно в 40 раз более плотная, чем это было в пределах Солнечной системы.
Надо заметить, что ученые, говоря о том, что аппарат покинул систему, говорят именно о гелиосфере. Если же говорить о выходе за пределы орбиты небесных тел, которые вращаются вокруг Солнца, то этого еще не произошло. Зонд не достиг еще орбиты Седны, транснептунового объекта, не говоря об облаке Оорта. Это облако, «населенное» долгопериодическими кометами, считается внешним краем Солнечной системы.
Набор скорости
Для того, чтобы аппараты смогли набрать достаточную скорость, их запускали при помощи тяжелой ракеты Titan 3E с дополнительной четвертой ступенью. Первая и вторая ступень была заправлена азотным тетраоксидом и аэрозином. В третьей ступени использовался жидкий водород и кислород, а в четвертой уже твердое топливо.
Особенности зондов
Ученые учли, что через несколько лет после старта «Вояджерам» не хватит энергии солнечных панелей для работы всех систем. Поэтому каждый из аппаратов оснащен сразу тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, мощность которых на момент запуска составляла 470 Ватт. Сейчас из-за полураспада мощность уже ниже — около 300 Ватт. С течением времени она будет падать. Считается, что уже через несколько лет получаемой зондами энергии будет не хватать для нормальной работы, так что системы продолжат путь в радиомолчании.
Конструкция устройств также предусматривает наличие трех типов компьютеров. Первый служит для управления научными инструментами и приборами, второй — управляет полетами, третий — командный. Для резервирования компьютеров каждого типа установлено по два.
Работа над созданием «Вояджера» продолжается (9 июля 1976), НАСА
Весточка Земли
40 лет назад конструкторы, которые разрабатывали зонды, захотели связаться с инопланетным разумом. Авторы проекта заложили в аппараты весточку от землян.
Длина линий, которые соединяют каждый пульсар с Солнцем (это центральный элемент на карте) показывают, насколько далеко каждый из них находится от нашей звезды. Скорость вращения пульсаров записана в бинарном коде, так что все данные удалось сократить всего до 12 символов. Помимо местоположения Земли, карта способна дать понимание того, когда был запущен зонд.
«Вояджеры» — угроза Земле?
Как уже говорилось выше, все больше людей сейчас склоняется к мысли, что «Вояджеры» представляют собой угрозу для человечества, поскольку они несут информацию о точном местоположении Земли. Эти данные могут быть использованы инопланетным разумом, например, для нападения на нашу планету.
Сейчас, благодаря телескопу «Кеплер», ученые уже знают, что экзопланеты — это правило для Вселенной, а не исключение, причем землеподобных планет тоже много. В итоге вполне может быть, что жизнь в космосе — тоже правило, а не исключение.
Но поскольку мы даже не представляем о том, что может быть «по ту сторону космоса», то отправлять какие-либо данные о себе может быть крайне необдуманным поступком. «В те годы почти все люди, с которыми я общался, были оптимистами, считающими, что если инопланетяне и существуют, то они, скорее всего, дружелюбны», — заявил недавно Дрейк. «Никто не думал о том, что то, чем мы занимаемся, может быть попросту опасным».
Тем не менее, тот же Дрейк считает, что вероятность того, что карты на борту зондов попадут к внеземной цивилизации, крайне мала. «Они движутся со скоростью более 10 километров в секунду. При этой скорости аппараты смогут добраться до ближайшей звезды лишь через полмиллиона лет, затем еще полмиллиона понадобится для того, чтобы прибыть к другой звезде. И понятно, что они не направлены к конкретному светилу. Они просто летят туда, куда их направили».
Если уж инопланетяне и обнаружат Землю, считает ученый, то по радиошуму и другим признакам существования на планете цивилизации. А вот зонды, скорее всего, будут лететь в тишине Вселенной вечно, оставаясь незамеченными в течение миллионов лет.
Пока аппараты продолжают работать, а значит, они до сих пор присылают на Землю ценнейшие данные о том, что представляет собой дальний космос.
Так что «Вояджеры» — все же благо, а не зло. Они принесли огромную пользу, а вред послания человечества вряд ли возможен.
Сможет ли космический корабль лететь в космическом пространстве прямолинейно? Ответ объясните.
НЕТ.Космический корабль в космическом пространстве будет притягиваться различными планетами или звездами, поэтому его траектория всегда будет искривленной: в каждый момент в сторону самого массивного и близкого центра притяжения.
Когда ракета летит она е некуда не поворачивает поэтому можно сказать что она летит прмлинейно
Новые вопросы в Физика
Катер, отходя от пристани, начал равноускоренное движение. Пройдя некоторое расстояние, он достиг скорости 20 м/с. Какова была скорость катера в тот м … омент, когда он проплыл половину этого расстояния?
помогите пожалуйста .
з якої висоти падає вода у водоспаді якщо вона нагріваєтся на 0.1 °C Уважати що 60% механічної енергії води переходить у її внутрішню енергію
помогите пожалуйста..
Автомобиль двигался со скоростью, модуль которой равен: v1=54кмч. Увидев красный свет светофора, водитель на участке пути s=50 м равномерно снизил ско … рость до v2=9кмч. 1. Определи характер движения автомобиля (отметь один вариант ответа): равномерное прямолинейное движение равноускоренное движение 2. Определи модуль ускорения, с которым двигался автомобиль при торможении. (Ответ округли до сотых!) Ответ: |a|= мс2.
Решите пожалуйста эти задачи 1. на сколько изменится температура воды объемом 100 л если считать что вся теплота выделяемая при сжигании древесного уг … ля массой 0.7 кг, пойдет на нагревание воды? 2. Железная заготовка, охлаждаясь от температуры 800 до 0 °С, растопила лед массой 5 кг, взятый при температуре плавления. Какова масса заготовки, если вся энергия, выделенная ею, пошла на плавление льда?
Камаз движется по главной дороге и на участке дороги с ограничением скорости движется равномерно и прямолинейно, соблюдая скоростной режим. Достигнув … перекрестка (конец ограничения скорости), машина начинает ускоряться следующим образом: за 4 с проходит 70 м, а потом за 6 с — 120 м. С точностью до десятых определи: а) начальную скорость грузовика: v0 = м/с. б) ускорение грузовика: a= м/с².
с вертолета поднимающегося вверх с ускорением 4 м/с спустя 10 с после начала подъема выпал предмет найдите время падения предмета на землю.дайте решен … ие, пожалуйста.ответ должен быть 11,7 с
Движение городского автобуса от одной остановки до другой можно разделить на несколько участков. На первом участке (разгон) скорость возрастает до 18 … км/ч за 5 с. На втором участке автобус движется равномерно в течение 25 с. На третьем участке (торможение) автобус за 8 с останавливается. Вычисли путь, пройденный автобусом, между остановками.Ответ: м.
Из состояния покоя при выстреле пуля развивает скорость до 723 м/с с ускорением 600 000 м/с2. Найди время разгона пули. Ответ (округли до пяти знаков … после запятой): t≈ с.
Варп, гиперпрыжки и кротовые норы: 3 способа путешествий в космосе быстрее скорости света!
Человечество вот уже 70 лет осваивает космос. Но дальше, чем на Луну, нога человека до сих пор не ступала. В ближайшие 20-30 лет мы также отправимся на Марс, и за 50-100 лет построим там колонии. Но куда дальше? Ещё сотни лет понадобятся на то, чтобы обжить Луну и Марс, создать базы на спутниках Юпитера и Сатурна, построить добывающие станции на астероидах. Но неужели мы так и не выйдем за края нашей Солнечной Системы?
При нынешних технологиях - нет. 40 лет назад мы отправили космический спутник "Вояджер-1", и он лишь недавно вышел за пояс Койпера - пояс астероидов, располагающийся за газовыми планетами нашей Системы. Он даже не вышел за её пределы! Нам срочно нужно что-то придумывать, чтобы не оставаться на этой планете бесконечно долго.
Учёные из NASA, SpaceX, национальных космических агенств России, Китая и Евросоюза полагают, что мы можем использовать три различных способа путешествий быстрее скорости света: варп-двигатель, перемещения в гиперпространстве и путешествия через червоточины. Вам может показаться, что эти вещи пришли к нам из фантастических фильмов и книг, но это не так - к примеру, NASA официально разрабатывает варп-двигатель, способный перемещать нас за сотни световых лет отсюда! Но обо всём по порядку.
1. Варп-двигатель
Возможно, преодолеть скорость света мы так и не сможем. Но вместо это мы можем манипулировать самой тканью пространственно-временного континуума. Что это значит? Если каким-то образом нам получится сжать пространство перед космическим кораблём, а позади него - расширить, то корабль начнёт сам перемещаться! При этом корабль даже не разгоняется, а пройденное расстояние будет зависеть лишь от степени сжатия и расширения материи и количества затраченной энергии.
Именно так и работает варп-двигатель. Он создаёт некий пузырь вокруг космического корабля, который позволяет ему сжимать тёмную материю впереди и разжимать её сзади. Сам корабль при этом потребляет отрицательную энергию - некий гипотетический вид энергии, похожий на "гравитацию наоборот" - силу, позволяющую объектам не притягиваться друг к другу, а отталкиваться.
Работа варп-двигателя наглядно - впереди материя сжимается, сзади расширяется Работа варп-двигателя наглядно - впереди материя сжимается, сзади расширяетсяКакие недостатки у варп-двигателя? Во-первых , неясно, откуда брать эту отрицательную энергию - мы придумали, как добывать её, но лишь в мизерных количествах - на перемещение до соседней звезды потребуется в миллион раз больше!
Во-вторых , непонятно, как создать защиту для космического корабля, который будет перемещаться в пространстве. Пространство, может, и не будет его деформировать, но астероиды, планеты, кометы и даже маленькие песчинки будут наносить колоссальный урон обшивке корабля.
Наконец , если удастся запустить варп-двигатель, то как его остановить? Как сделать так, чтобы он перестал сжимать пространство? С этим тоже неясно.
Варп-двигатель - наиболее потенциальная технология. Именно над ней работают специалисты из NASA и SpaceX. Посмотрим, что у них выйдет!
2. Перемещения в гиперпространстве
Гипердвигатель известен многим по фильмам "Звёздные Войны" - в Далёкой-далёкой галактике все перемещения осуществляются именно с его помощью. Что же он представляет из себя?
В нашем четырёхмерном пространстве лететь от одной звезды к другой долго. Но что, если существуют и другие измерения? На данный момент кандидатом на Теорию Всего - единый закон Вселенной, позволяющий описывать абсолютно все физические явления - претендует теория струн. Она гласит, что всё в нашем мире состоит из струн - мельчайших вибрирующих "ниточек". Эти струны перемещаются в 11-мерном пространстве!
Главный смысл в том, что если нам удастся взаимодействовать хотя бы с одним из недоступных нам сейчас, то мы сможем "сокращать" расстояние, просто перемещаясь в другом измерении! Нам это будет казаться как прыжок из одной точки космоса в другую, хотя с точки зрения многомерных существ мы переместились по многомерному пространству!
Остаётся одна проблема - надо научиться взаимодействовать с дополнительными измерениями. Как это сделать - пока никто не знает
3. Путешествия сквозь червоточины
Путешествия сквозь червоточины - то есть кротовые норы - было отлично визуализировано в фильме "Интерстеллар": представьте, что ткань пространства-времени свернулась и из плоской стала изогнутой - а туннель между двумя половинками и есть кротовая нора. Многие учёные считают, что чёрные дыры - не что иное, как кротовые норы, позволяющие перемещаться по космосу. Куда они уносят? Неизвестно!
Работа кротовой норы Работа кротовой норыВ теории, червоточину можно построить и самому. "Волшебный мост" необходимо стабилизировать и правильно задать координаты точки назначения - и готово, врата открыты! К сожалению, на практике это сделать вряд ли получится - подобные объекты быстро коллапсируют и либо разрушаются, либо становятся чем-то иным - к примеру, чёрной дырой.
Чем достигается эффект туннеля? Скорее всего, также дополнительными измерениями либо тёмной энергией. Но если в случае гипердвигателя переместиться на далёкие расстояния не получится и придётся много раз прыгать, пока не доберёшься до точки назначения, то червоточины позволяют соединить абсолютно любые точки во Вселенной - вопрос только, что для этого нужно?
К сожалению, нам пока неизвестны способы путешествия быстрее скорости света, и мы вряд ли выйдем в межзвёздное пространство в ближайшие сотни лет. Однако всё может измениться в любую секунду - с прорывным открытием, удачным экспериментом или даже подарком внеземных цивилизаций!
Понравилось? Поставьте, пожалуйста, палец вверх и подпишитесь на мой канал - там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии и изобретения!
Также заглядывайте на канал в Телеграме и в группу во " Вконтакте " - там ещё больше интересного материала!
Сможет ли космический корабль лететь в космическом пространстве прямолинейно?
Остальные ответы
они так и летают)))
нет! из -за силы притяжения земли. а так бы он улетел куда-нить, и опять таки же он притянулся бы к другому косм. телу и вертелся.
А что - далеко собрался?
нет, он летает по определенной орбите.
o kometax sluwal?? ny tak vot esli prymolineino litali po P** nam vsem yze davno :)
Сможет, если будет лететь со скоростью света.
Во всех прочих случаях он летит по некоторой траектории, зависящей от гравитации - либо это гравитационное поле Земли, либо поле Солнца. И только достаточно далеко от массивных тел его полёт можно считать практически прямолинейным (но тогда надо будет учитывать уже гравитационное поле Галактики. ).
Mikhail LevinИскусственный Интеллект (612879) 13 лет назад
А что, луч света уже не отклоняется в грав.поле?
Leonid Высший разум (387825) Отклоняется, но как раз то, как летит луч света, и является прямой (более строго - геодезической).
S.E.A.Гуру (2571) 13 лет назад
А если вектор силы тяжести будет на одной прямой с вектором скорости? Т.е. лететь строго от Солнца?
Leonid Высший разум (387825) А Солнце у навс единственная в галактике звезда?
Ну конечно!
И не только по прямой - но и по любой желаемой кривой.
Только непрерывно двигателями работать придется.
Корабль с выключенным двигателем летит по геодезической, а это и есть (с учетом возможного искривления пространства) прямая. В этом смысле даже спутник, наворачивающий круги вокруг Земли, летит, тем не менее, по прямой!
Читайте также: