?

Log in

No account? Create an account

zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Можем ли мы добраться до звезд?
zelenyikot


Meduza попросила рассказать доступно, что задумали Мильнер и Хокинг, когда объявили свой межзвездный проект. Карточки - классная система подачи информации, самодостаточны даже без иллюстраций. Публикую расширенную версию, которая была немного сокращена редакцией. Тему межзвездных перелетов будем продолжать.

Что случилось?

Просто: Российский миллиардер Юрий Мильнер и британский физик Стивен Хокинг сообщили, что приступили к разработке первого беспилотного звездолета.

Сложнее: На пресс-конференции 12 апреля 2016 года российский бизнесмен Юрий Мильнер и британский физик-теоретик Стивен Хокинг рассказали о старте новой программы Breakthrough Starshot с начальным финансированием в 100 миллионов долларов. В рамках программы планируется разработать концепт микроскопического космического аппарата массой 1 грамм с солнечным парусом, который сможет развить скорость около 0,2 скорости света и в течение человеческой жизни добраться до ближайшей соседней звезды — альфы Центавра. Аппарат должен быть оборудован бортовым компьютером, фотонными двигателями коррекции, фотокамерой, источником питания и системой передачи данных — и все это в пределах 1 грамма. Солнечный парус должен обеспечивать движение за счет давления солнечного света, хотя основной импульс предполагается задавать мощным концентрированным пучком лазерных лучей с Земли.

А это вообще реально? Это же очень далеко

Просто: Мы уже сейчас можем отправить аппарат к другим звездам, но мы не доживем до момента, когда он долетит.

Сложнее: В повседневной жизни нам сложно представить реальные космические расстояния. В сравнении с подсчитанным расстоянием в миллионы и миллиарды световых лет до отдаленных галактик и квазаров расстояние в четыре световых года до ближайшей звезды кажется смехотворно малым. В то же время самый быстрый космический аппарат Voyager-1, летящий с фантастической скоростью почти 17 километров в секунду, за почти 40 лет пролетел меньше одних световых суток. Для того чтобы лучше представить космические масштабы, предположим, что диаметр Земли равняется одному миллиметру. В таком случае расстояние до Луны составит три сантиметра, до Солнца — 11 метров, до Плутона — 386 метров, до Voyager-1 — полтора километра. А до альфы Центавра — 3250 километров.

Как разогнаться быстрее Voyager-1?

Просто: Сесть на бочку с термоядерным порохом.

Сложнее: Еще в 60-е годы XX века, когда человечество осознало всю мощь термоядерной реакции, появились проекты, предполагавшие использование этой силы для путешествий в космосе. Концепций было несколько — от довольно примитивных, когда из-под хвоста корабля время от времени вываливаются и подрываются термоядерные бомбы, до более продвинутых версий с поддерживаемой термоядерной реакцией на борту звездолета. Была даже идея прямоточного термоядерного ракетолета с гигантским раструбом для захвата разреженного межзвездного газа. Все эти разработки не покинули чертежных досок и страниц фантастических книг. Сейчас космонавтика идет классическим путем: например, относительно легкий аппарат New Horizons запускался тяжелой ракетой, благодаря чему получил стартовую скорость больше, чем у Voyager.

Есть что-то реальнее термоядерного двигателя и выгоднее ракетного?

Просто: Есть солнечный парус.

Сложнее: Идея солнечного паруса была теоретически обоснована в 20-е годы ХХ века Фридрихом Цандером. Если мы развернем в космосе достаточно широкое и легкое зеркало, то отраженный от него солнечный свет будет сообщать импульс, который позволит разгоняться вплоть до субсветовых скоростей. Такие концепты на основе сверхтонких металлизированных пленок в космосе уже тестировали, но стартовать с таким парусом выгоднее всего от самого Солнца, так как давление света падает по закону обратных квадратов: при удвоении расстояния давление света падает в четыре раза. Солнечный парус часто путают с электрическим парусом, который состоит из положительно заряженных проводов, вытянутых в космосе, на которые оказывает давление отрицательно заряженный солнечный ветер — потоки ионизированной плазмы от Солнца. Да, солнечный парус не использует солнечный ветер — вот такой парадокс космической терминологии. Если использовать электрический парус и солнечный ветер, в теории можно разогнаться до нескольких сотен километров в секунду, но эта технология больше подходит для относительно быстрого достижения отдаленных регионов Солнечной системы. До ближайших звезд лететь все равно придется сотни или тысячи лет.

В чем ноу-хау проекта Мильнера и Хокинга?

Просто: Никакого ноу-хау нет, они берут маленькие спутники с большим парусом и не ждут помощи от Солнца, а стреляют в парус мощной лазерной пушкой с Земли.

Сложнее: Изложенная концепция фактически опирается на технологии, которых нет, но в теории они должны появиться в ближайшие 10 лет. Starshot полагается на закон Мура, рассчитывая, что если 10 лет назад спутники весили тонну, а сейчас один килограмм, то через 10 лет они дойдут до 1 грамма. Толщину пленки для паруса они считают не в долях миллиметра, а в сотнях атомных слоев. Сейчас более-менее реализуемо выглядит только наземная часть с огромным полем самонаводящихся лазеров.

Это сработает?

Просто: В той концепции, что изложена, — нет. Но у проекта есть 20 лет и 100 миллионов долларов, чтобы исправить ошибки.

Сложно: Предположим, авторам проекта удалось создать однограммовые космические аппараты с фотокамерой, фотонными двигателями, радиоизотопным источником питания и десятиметровым мономолекулярным парусом. На Земле размещена мощная лазерная установка, способная разогнать эти микропарусники (а их будет множество) до 60 тысяч километров в секунду за несколько минут. Какие сложности их ждут впереди? Во-первых, такие мощные лазеры в доли секунды спалят наши микропарусники. Если мы ослабим импульс, то по мере удаления от околоземной орбиты лучи будут рассеиваться и давление будет падать. Но это еще можно обойти, если повысить мощность или добавить новые лазерные лучи.

Во-вторых, межпланетная пыль, сталкиваясь на субсветовой скорости с парусом, имеющим большую площадь, сделает из него решето, отклонит от основной траектории, и любая пылинка превратит при встрече суперсовременный однограммовый космический аппарат в межпланетную соринку.

В-третьих, межзвездная пыль тоже существует, хоть мы пока не знаем, сколько ее, но пылевой датчик на New Horizons должен подсказать через несколько лет.

В-четвертых, нельзя забывать о межгалактических космических частицах, которые относятся к самой жесткой форме космической радиации — такая погубила «Фобос-Грунт». В Солнечной системе от них частично прикрывает гелиосфера, а на межзвездных орбитах защиты не будет.

И, наконец, самое главное — если аппарат каким-то чудом достигнет другой звездной системы и произведет фотосъемку, то он не сможет никак передать снимки на Землю. Например, Voyager практически наполовину состоит из трехметровой спутниковой тарелки — и скорость связи с ним 0,1 кбит/с. Учитывая разницу в расстоянии, даже современные телекоммуникационные спутники не обеспечат связи с соседней звездой. Лазер для связи тоже не вариант: энергии потребуется как от нескольких атомных электростанций. Но это не значит, что проект нереальный, пока лишь обозначена цель и предложена концепция решения задачи. На ее решение предлагается отвести 20 лет, к разработке приглашаются лучшие ученые. Проект обещают сделать полностью открытым — с публикуемой документацией и обсуждением на форуме.

А что это вообще за альфа Центавра?

Просто: Ближайшая к Солнцу звезда.

Сложно: Альфа Центавра — это двойная звездная система, которая содержит две звезды, вращающиеся вокруг одного центра масс в масштабе Солнечной системы. К этой двойной системе гравитационно «прицеплен» третий компонент — красный карлик Проксима Центавра, вращающаяся на расстоянии 0,24 светового года. Проксима Центавра немного ближе к Земле, чем альфа, но красный карлик — это неполноценная звезда, поэтому она менее интересна, в отличие от двух солнцеподобных альф Центавра А и В. Пока в этой двойной системе обнаружена лишь одна планета, которая вращается у звезды так близко, что там, скорее всего, нет даже атмосферы, не то что жизни. Предполагают, что в этой системе могут быть еще планеты, которые перепрыгивают от одной звезды ко второй, но пока четкого подтверждения этому нет — и для обитаемости такая резкая смена условий не особо благоприятна.

Зачем тогда лететь?

Просто: Тут два ответа. Во-первых, такие проекты нужны для расширения наших знаний о Вселенной. Во-вторых, мы изучили уже все у себя под носом, пора посмотреть шире.

Сложнее: В 2015 году мы незаметно вступили в новую эру космонавтики — практически закончили осмотр нашей Солнечной системы. Еще мало что известно о далеком поясе Койпера — и еще меньше об Облаке Оорта. И идут разговоры о еще не открытой девятой планете. Но все известные планеты, несколько комет, несколько астероидов и масса спутников планет уже изучены. И результатом этого изучения стало разочарование. Мы не нашли ни марсиан, ни даже развалин их цивилизации с запасами сверхпроизводительного энергоносителя, не встретили динозавров на Венере, не обнаружили на Луне ни одной летающей тарелки после крушения. Оказалось, что Земля — самое комфортное для проживания место, которое по запасам полезных ископаемых не беднее, а кое-где и богаче всех остальных известных планет. Пока еще остается надежда найти каких-нибудь рыб или кальмаров-убийц в океанах Европы или Энцелада (спутников Юпитера и Сатурна), но сейчас мы уже знаем, что в любой точке Солнечной системы без систем жизнедеятельности человек не проживет дольше полуминуты. Получается, мы либо должны смириться с мыслью, что достигли своего предела и можем расселяться только в Сибири и Антарктиде, либо надо идти дальше. И запускать роботов: сначала к альфе Центавра, потом к Глизе 581, тау Кита — и искать вторую Землю, а если повезет, то и ее обитателей.

meduza.io

А вообще, зачем?

Просто: Да потому, что это просто о...фигенно! Корабль в космос: "Вжжжж", ты такой: "Поехали!".

Сложнее: "Зачем?" - задавайте этот вопрос себе каждое утро при первых звуках будильника, и, я уверен, вы согласитесь, что самый достойный ответ будет "Для расширения границ познания, и увеличения возможностей человека и Человечества".

zelenyikot
Добавляйтесь в друзья, подписывайтесь на Twitter и Facebook
Subscribe to  zelenyikot

promo zelenyikot september 5, 07:45 77
Buy for 800 tokens
Наконец-то я могу официально объявить, что в продаже появилась научно-популярная книга моего авторства об исследовании Солнечной системы автоматическими межпланетными станциями. Здесь можно найти как описание отдельных космических миссий последних лет, так и обобщенные результаты исследований…

  • 1
Это всего лишь один из аргументов. Какого размера эти постоянные магниты? Можно ли их уменьшить до размера сопоставимого со смартфоном, а главное, зачем? Т.е. Вы пошли по частностям, привязавшись к системе охлаждения, как к одному из факторов, чтобы опровергнуть мою точку зрения о невозможности и, главное, нецелесообразности встраивания систем МРТ или КТ в смартфоны, я правильно понимаю?

Вы написали кучу чуши, а в конце сделали правильный вывод.

Мне что теперь, смотреть на эту чушь и молчать? А если её увидят дети?

Вы обычное хамло или в состоянии аргументировать? Чушь про систему охлаждения? Или про то, что излучатель и датчик нужно вращать? Или про то, что все приборы невозможно уменьшать до бесконечности?
Поясните или синдром совкового преподавателя мешает?

Это на хамство не тянет, максимум ирония. А "вы написали кучу чуши" - это возражение. Слабый тип возражения, но не хамство.

То, что Вы написали - в общем и целом верно, но в деталях ошиблись.

> но томограф засунуть в телефон не получиться - большую часть
> аппарата занимает система охлаждения с жидким гелием внутри.
> Если придумают сверхмощный магнит размером с телефон,
> потребляющий разумную мощность и не требующий охлаждения, то тогда может быть.

Большую часть аппарата занимает не система охлаждения, а магнит. Если удаётся отказаться от системы охлаждения - то магнит всё равно остаётся большим. Но не только из-за требований силы поля, но и из-за требований однородности.

Если вдруг сделают маленький сильный магнит - это не поможет, потому что поле будет неоднородное.

Может, научатся работать со слабыми однородными полями, усовершенствовав датчики (о чём говорит unera. В этом случае магнит станет поменьше, но всё равно надо чтобы голова была внутри, т.е. максимум раскладной томограф размером с чемодан, помещающийся в машину скорой.

Может, научатся работать с неоднородными полями. Тогда сильный маленький магнит поможет. Но и обычные сверхпроводящие томографы можно будет сделать поменьше (если только там размер не обусловлен разрушением сверхпроводимости в сильном поле).

Может, появятся комнатные сверхпроводники с высоким критическим значением поля - тогда система охлаждения будет не нужна и сильнопольным томографам, но размер останется большим.

Как-то так. Короче, маленький сильный магнит - это всего лишь один из вариантов. Если он появится - не факт что томографы уменьшатся. А если не появится - не факт, что не уменьшится.

Ваша ошибка состоит в том, что аргументацию Вы начинаете со слов: "у Вас каша в голове" - это не располагает к дальнейшему общению и дискуссии. Попробуйте американцу, ну или англичанину, сказать "you are wrong". Результат будет не таким, каким Вы его ожидаете. Поэтому я и назвал Вас совком. И неважен Ваш год рождения.
Я, например, 78-го года, но совком не был даже в 80-е.
А наша совместная ошибка в том, что я смотрю на вещи в общности, от частного к общему, а Вы наоборот - от общего к частному, привязываетесь к деталям. Понимаю, профессиональная деформация.
В медицине наоборот. Поэтому меня слабо интересуют детали - почему нельзя встроить КТ или МРТ в смартфон, я просто знаю, что это не возможно. Не говоря уж о целесообразности этого действия.
Еще раз, всего хорошего.

Моя работа в-общем и состоит в объяснении американцам, в каком месте они неправы. Говорить что неправы - можно вполне, но только когда совет прошенный. Непрошенные советы - да, полностью исключаются амер. культурой.

Детали вас слабо интересуют, потому что Вы незаинтересованы искать решение. А если надо решать проблему, для которой решения не существует (за это понятно хорошо платят - решить задачу, имеющую решение, может любой дурак) - то надо знать в точности, где проблемы, и рассортировать факторы по степени влияния на конечный результат. Часто оказывается, что нерешаемые подпроблемы можно

Ещё специфика IT в том, что потребители диктуют абсурдные условия производителям. Представьте, что лётчик, у которого самолёт плохо управляется, приходит в конструкторское бюро и требует увеличить число лопаток в компрессоре турбины. Задача конструктора - сделать для лётчика не то, что он хочет, а догадаться, какую исходную проблему он на самом деле имеет ввиду. Т.е. сделать самолёт управляемым. Как догадаться по абсурдному требованию к лопаткам о том, что на самом деле имеется ввиду? Снова - высочайшее внимание к деталям, причинно-следственным связям и точности формулировок.

Да я уже примерно понял.
Детали меня интересуют. Когда найдена общая проблема, тогда наступает время деталей - это специфика медицины, сначала диагноз, потом подбор индивидуального лечения.
А, насчёт "you are wrong" я не просто так написал - для англоязычного это звучит примерно так же, как для русского "ты - мудак и нихера не знаешь, а я знаю". Особенности языка.

  • 1