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.

 

Каких скоростей достигают ракеты и спутники космические аппараты )

содержание

Какова скорость космической ракеты?

Чтобы иметь возможность выйти на орбиту, ракета должна развить скорость около 28.440 7,9 км/ч, чтобы избежать земного притяжения, которое всегда тянет ее вниз. Это скорость, необходимая телу для обращения вокруг Земли: около 28.440 км/с (или XNUMX XNUMX км/ч).

Какой скорости достигают ракеты и спутники?

Ракеты: Средняя скорость 40.320 11047,9 км/ч, чтобы избавиться от гравитационного притяжения Земли, то есть достичь космической скорости. Спутники: Скорость искусственного спутника составит XNUMX км/ч.

Какова скорость спутника в космосе?

Таким образом, с течением времени они остаются в одном и том же положении относительно Земли. Его высота составляет около 35 860 км, расстояние от центра планеты — около 42 230 км, а скорость — около 11 000 км/ч.

Какова скорость ракеты до Луны?

(пилот ML Eagle). «Аполлон-11» стартовал 16 июля в 9:32. Поездка длилась 4 дня, на скорости 38,6 XNUMX км/ч.

Какой максимальной скорости достигает космический корабль?

Согласно информации космического агентства США, в прошлое воскресенье (21) космический корабль совершил свой десятый облет нашей звезды вокруг Солнца, достигнув максимальной скорости 163 км/с, что эквивалентно 586 XNUMX км/ч.

Какой максимальной скорости достигает космический корабль?

Солнечный зонд Parker, принадлежащий НАСА, совершил еще один великий подвиг, который показывает, насколько высок технологический прогресс. Космический корабль развил невероятную скорость 393 XNUMX км/ч, что сделало его самым быстрым объектом, когда-либо созданным человеком.

Какой самый быстрый космический корабль в мире?

Узнайте, где находится зонд «Вояджер-1», который считается самым быстрым космическим кораблем в мире. Зонд «Вояджер-1», который был запущен НАСА в 1977 году и считался самым быстрым космическим кораблем, когда-либо отправленным в миссию, озадачивает ученых Американской космической организации.

Какая самая мощная космическая ракета?

Ракета NASA Space Launch System (SLS), самая мощная в мире, стартовала в среду из Флориды и направилась к Луне в ходе первой беспилотной миссии в рамках программы космического агентства США Artemis.

Какое топливо используют космические ракеты?

Основными видами топлива, используемыми в ракетах и ​​спутниках, являются гидразин, являющийся горючим, и четырехокись азота, вещество, вызывающее реакцию горения. Эти вещества хорошо работают в ракетных топливах, но имеют недостатки.

Какова скорость в космосе?

Согласно общей теории относительности, созданной Альбертом Эйнштейном, пространство и время сливаются воедино и поэтому ничто не может двигаться быстрее скорости света — почти 300 тысяч километров в час.

Какова самая высокая скорость, когда-либо достигнутая?

Но обладателем рекорда самого быстрого полета в истории является не он, а его «брат»: SR-71 Blackbird. Достигнута скорость? Впечатляющие 3,56 Маха, что в 3,56 раза превышает скорость звука или 3.862 км/ч.

Какая скорость в космосе?

«Максимальная скорость для всего в нашей Вселенной имеет значение: 300 XNUMX километров в секунду», — сказал британский физик-теоретик Джим Аль-Халили в радиопрограмме Би-би-си «Любопытные случаи Резерфорда и Фрая», когда его спросили о возможности того, что что-то может двигаться быстрее, чем свет.

Что будет, если ракета упадет на Луну?

Однако удар придется на ту сторону Луны, которая не видна с Земли. Ракета, вероятно, распадется при ударе и создаст воронку диаметром от 10 до 20 метров.

Сколько времени от Земли до Луны на ракете?

Каково время в пути от Земли до Луны? Астронавты были отправлены к Луне третьей ступенью Сатурна V, отделившись от остальной части ракеты и путешествуя в течение трех дней, пока не вышли на орбиту Луны.

Каково расстояние от Земли до Луны?

«Вояджер-1» — американский космический зонд, запущенный в космос 5 сентября 1977 года для изучения Юпитера и Сатурна и далее в межзвездное пространство.

Voyager 1
фото НАСА
Описание
Тип	Облет и сбор данных
Оператор(ы)	НАСА / JPL

Какой самый быстрый объект во Вселенной?

Список астрономических рекордов

	имя	год открытия
Самый старый объект из когда-либо обнаруженных	Галактика UDFj-39546284	2011
Самый старый квазар из когда-либо обнаруженных	J0313–1806	2021
Самый быстрый объект из когда-либо обнаруженных	Суперновый щенок А
Самая древняя из когда-либо обнаруженных планет	PSR B1620-26 b, также известный как Мафусаил	2003

Какой самый быстрый объект в мире?

Запущенный в 2018 году солнечный зонд Parker развил скорость 393.044 XNUMX км/ч. Зонд НАСА Parker Solar Probe недавно побил собственный рекорд как самый быстрый объект, когда-либо созданный людьми.

Какова скорость самолета?

Если в настоящее время крейсерская скорость самолета составляет около 850 км/ч, как у некоторых Boeing 737, то, например, DC-8, производство которого началось в конце 1950-х годов, достигла почти 950 км/ч.

Сколько времени нужно ракете, чтобы покинуть атмосферу?

Сколько времени нужно ракете, чтобы покинуть землю? При нынешних двигательных технологиях такой полет занимает у космического корабля около трех дней. Расстояние от Земли до других планет Солнечной системы колеблется от трех световых минут до примерно пяти световых часов.

Сколько лошадиных сил у космической ракеты?

Это 44. 000.000 XNUMX XNUMX лошадиных сил.

Почему у НАСА нет больше космических челноков?

Космические шаттлы были выведены из эксплуатации после завершения последнего полета Атлантиды 21 июля 2011 г. Транспортное средство и ракетный комплекс, использовавшиеся для его запуска, еще несколько лет назад были самой мощной машиной, созданной людьми. более 7 000 000 фунтов мощности при запуске.

Какова самая высокая скорость в мире?

Tuatara, серийный автомобиль, который SSC считает самым быстрым в мире, побил свой рекорд скорости, достигнув (невероятно) 474,8 км/ч. Модель преодолела собственную январскую отметку в 455 км/ч.

Какова скорость ракеты Сатурн V?

Ракета «Сатурн-XNUMX» состояла из трех ступеней.

Первый этап, названный S-IC, отвечал за начальный набор высоты и преодолел почти 58 км со скоростью до 9. 900 км/ч. У него было пять двигателей F1, которые потребляли керосин и жидкий кислород и обеспечивали общую тягу 7.503.000 XNUMX XNUMX фунтов силы.

Сколько двигателей у ракеты?

мощные двигатели

Каждое из трех ядер ракеты состоит из девяти двигателей Merlin D1, также произведенных SpaceX. Несмотря на свои небольшие размеры (конечно, по сравнению с размером остального космического корабля), эти устройства обладают сверхмощностью.

Какой запас топлива у ракеты?

Основная ступень SLS содержит два топливных бака — один для жидкого кислорода и один для жидкого водорода. Вместе они имеют мощность 2.7 млн ​​литров топлива для двигателей.

Каков вес ракеты?

Сокол 9

Размер
Высота	FT: 70 м (230 футов) v1.1: 68.4 м (224 фута) v1.0: 54.9 м (180 футов)
диаметр	3.7 м (12 футов)
масса	v1.1: 505846 кг v1.0: 333400 кг
Этапы	2 Сокол 9

Сколько литров бензина лететь на Луну?

Количество топлива для достижения Луны составляет более 8 миллиардов литров. По данным НАСА, количество топлива, необходимое космическому шаттлу для достижения Луны, составляет 728 тонн.

Что заставляет ракету взлетать?

Принцип работы ракетных двигателей основан на третьем законе Ньютона. Чтобы двигаться вверх, ракеты выбрасывают вниз огромные струи нагретого газа. Таким образом, по закону действия и противодействия выбрасываемые газы толкают ракету вверх.

Какова скорость обращения вокруг Земли?

Средняя орбитальная скорость Земли составляет 29,78 км/с, максимальная — 30,29 км/с, минимальная — 29,29 км/с.

Какова скорость пространства и времени?

Даже когда исходный референт движется по отношению к другому референту, он продолжает двигаться с той же скоростью 299.792.458 XNUMX XNUMX метров в секунду (м/с), где время, используемое в определении, — секунда.

Какова скорость преодоления гравитации?

Я читал в статье, что «СКОРОСТЬ ПОБЕГА» Земли составляет 40.320 XNUMX км/ч, то есть все, что летит в космос, должно достичь этой скорости, чтобы избежать гравитационной силы, создаваемой землей, верно?

Какие самые высокие скорости достигаются?

Абсолютный рекорд скорости, достигнутый рукотворным объектом, зафиксировал Гелиос-2 (еще один космический зонд). Запущенный в 1976 году с целью изучения солнечных процессов, он может развивать скорость до 252.792 XNUMX км/ч.

Какой самый быстрый от 0 до 100 в мире?

Топ-10: Самые быстрые автомобили с 0 до 100 км/ч (2023 г.)

• 1) Tesla Model S Plaid – 2,1 с.
• 2) Ferrari SF90 Stradale и SF90 Spider – 2,5 с.
• 3) Porsche 911 Turbo S – 2,7 с.
• 4) Lamborghini Aventador SVJ – 2,8 с.
• 5) McLaren 765LT – 2,8 с.
• 6) Porsche Taycan Turbo S – 2,8 с.
• 7) McLaren 720S Spider – 2,9 с.

Какие самые высокие скорости?

Скорость света в вакууме в настоящее время определена как 299.792.458 XNUMX XNUMX м/с. Это, по сути, самое быстрое, что человечество испытало в настоящее время.

Какая самая высокая скорость?

В 1905 году немецкий ученый Альберт Эйнштейн постулировал, что скорость света 299,792,458 XNUMX XNUMX метров в секунду является постоянной и непревзойденной.

Почему Луна никогда не покидает Землю?

Скорость Луны касается ее пути вокруг Земли, поэтому она находится в своего рода вечном нисходящем движении и никогда не достигнет поверхности Земли. Значение его скорости достаточно велико, чтобы оставаться на орбите, следуя кривизне Земли.

Что заставляет Луну парить?

Вы знаете, почему предметы плавают на Луне? На Луне нет атмосферы. Это связано с тем, что сила гравитации там очень низкая, что затрудняет удержание газов, которые обычно образуются вокруг небесного тела. По этой причине мы видим в фильмах, что космонавты как бы «летают».

Сколько времени нужно, чтобы полететь в космос?

Сколько времени нужно, чтобы отправиться в космос? При нынешних двигательных технологиях такое путешествие занимает у космического корабля около трех дней. Расстояние от Земли до других планет Солнечной системы колеблется от трех световых минут до примерно пяти световых часов.

Какая скорость в космосе?

«Максимальная скорость для всего в нашей Вселенной имеет значение: 300 XNUMX километров в секунду», — сказал британский физик-теоретик Джим Аль-Халили в радиопрограмме Би-би-си «Любопытные случаи Резерфорда и Фрая», когда его спросили о возможности того, что что-то может двигаться быстрее, чем свет.

Какая самая мощная космическая ракета?

Ракета NASA Space Launch System (SLS), самая мощная в мире, стартовала в среду из Флориды и направилась к Луне в ходе первой беспилотной миссии в рамках программы космического агентства США Artemis.

Сколько времени нужно ракете, чтобы покинуть атмосферу?

Сколько времени нужно ракете, чтобы покинуть землю? При нынешних двигательных технологиях такой полет занимает у космического корабля около трех дней. Расстояние от Земли до других планет Солнечной системы колеблется от трех световых минут до примерно пяти световых часов.

Какова посадочная скорость космического корабля?

В этом диапазоне высот он мог достигать почти 29 000 км/ч.

Спасательная скорость | Давайте поговорим о науке

В начале 2018 года Илон Маск попал в заголовки газет, запустив свой Tesla Roadster в космос, на повторе включив «Starman» Дэвида Боуи, пока он медленно путешествовал в космосе. Это был забавный пиар-ход. А вот как Roadster попал в космос — еще более крутая история.

Родстер совершил свой первый полет в космос на новейшей ракете SpaceX Falcon Heavy. На момент запуска Falcon Heavy был самым мощным действующим ракета в мире (но не в истории).

Знаете ли вы?

Falcon Heavy весит почти 1,5 миллиона килограммов!

Запуск Falcon Heavy для Starman Дэвида Боуи (2018) от SpaceX (1:53 мин.).

Как запустить что-то в космос?

Вам может быть интересно, как сложно запустить что-то такое большое. Как быстро это нужно сделать? Удивительно, но для запуска чего-либо в дальний космос (за орбиту Земли) с поверхности Земли — Falcon Heavy, родстера или даже бейсбольного мяча — требуется одинаковая скорость запуска. Эта скорость называется скорость убегания , так как этой скорости как раз достаточно, чтобы избежать гравитационного притяжения Земли.

Но почему скорость убегания одинакова, независимо от массы объекта? Причина в том, что масса и скорость убегания не связаны. Например, предположим, что вы хотели проехать 100 км за час. Неважно, едете ли вы на крошечном автомобиле или на большом грузовике. Вам все равно нужно будет ехать со скоростью 100 км/ч, чтобы достичь этой цели.

Так что же такое скорость убегания от поверхности Земли? Это колоссальные 11,2 км/с (километра в секунду). Это более 40 000 км/ч. На такой скорости вы могли бы добраться от Северного полюса до Южного примерно за 21 минуту!

Предупреждение о неправильном представлении

Выход в космос против космической скорости

Большинство спутников и космических кораблей, отправленных в космос, не достигают космической скорости! Обычно считается, что космос начинается на высоте 100 км (это известно как линия Кармана). Если ракета движется достаточно быстро и достаточно высоко, чтобы войти в космос, но не достигает космической скорости, она выйдет на орбиту вокруг Земли. Международная космическая станция и множество спутников вращаются вокруг Земли.

Как рассчитать скорость убегания?

Скорость убегания зависит от ряда факторов. Давайте сделаем шаг назад на мгновение. Ученые определили, что скорость убегания любого крупного объекта (например, планеты или звезды) можно рассчитать по следующему уравнению:

ve = √(2GM/r)

Диаграмма, показывающая связь между космической скоростью и радиусом планеты, массой планеты и универсальной гравитационной постоянной Ньютона (© Let’s Talk Science, 2019).

 

M в уравнении представляет масса планеты. С планет с большей массой сложнее убежать, чем с планет с меньшей массой. Это связано с тем, что чем больше масса планеты, тем сильнее ее гравитация. Например, когда вы смотрите кадры с прыжками астронавтов на Луну, это выглядит непринужденно. Это потому, что масса Луны (и, следовательно, ее гравитация) намного меньше, чем у Земли.

Знаете ли вы?

По состоянию на 2019 год только 24 человека достигли космической скорости. Это были экипажи миссий «Аполлон», которые летали на Луну между 1968 и 1972.

r в уравнении представляет радиус , который является расстоянием между центром планеты и объектом, который пытается убежать. Другими словами, радиус — это расстояние между центром планеты и ее поверхностью. Когда объект удаляется от планеты, гравитационное притяжение планеты будет оказывать на него меньшее влияние. Если объект удаляется достаточно далеко, он почти не чувствует притяжения. Когда это произойдет, скорость убегания практически будет равна нулю!

Наконец, G в уравнении является константой. В частности, это универсальная гравитационная постоянная Ньютона . На данный момент все, что вам нужно знать, это то, что нам нужна эта константа, чтобы уравнение работало. G приблизительно равно 6,67 × 10 ^–11 метров ³ /(кг)(секунда) ² .

Теперь давайте подставим некоторые числа, чтобы определить скорость убегания от поверхности Земли. В качестве М мы используем массу Земли, которая составляет примерно 5,97×10 ²⁴ кг.

Для r, так как мы рассчитываем скорость убегания от поверхности Земли, мы можем использовать радиус Земли, который приблизительно равен 6,37 × 10 ⁶ м.

Теперь мы можем рассчитать скорость убегания Земли:

Инфографика, показывающая, как рассчитать скорость убегания от Земли. Инфографика — текстовая версия

Скорость убегания равна квадратному корню из 2GM относительно r, что равно квадратному корню из 2, умноженного на 6,67, умноженного на десять, на минус одиннадцать, умноженного на 5,9.7 умножить на десять до двадцать четвертого более 6 378 000, что равняется примерно 11,2 километра в секунду.

Вы можете рассчитать скорость убегания любого тела в космосе, если знаете его радиус и массу. Например, используя приведенное выше уравнение, мы можем рассчитать скорость убегания Луны. От экватора Луна имеет радиус 1 738 км. Он также имеет расчетную массу 7,342 × 10 ²² кг. Это означает, что скорость убегания Луны составляет 2,38 км/с. Это намного меньше, чем 11,2 км/с, необходимые для отрыва от Земли. Возможно, в будущем ракеты будут строиться и взлетать с Луны, а не с Земли!

Скорость убегания от планет Солнечной системы (© Let’s Talk Science, 2019). Инфографика — текстовая версия

. Скорость убегания Марса составляет 4,25 км/с. Скорость убегания Земли составляет 11,19 км/с. Скорость убегания Венеры составляет 10,36 км/с. Скорость убегания Марса составляет 5,03 км/с. Скорость убегания Сатурна составляет 36,09 км/с. Скорость убегания Урана составляет 21,38 км/с. Скорость убегания Нептуна составляет 23,56 км/с. Скорость убегания Юпитера составляет 60,20 км/с.

Мы получили первый взгляд на ракетостроение, необходимое для запуска Falcon Heavy (и родстера, играющего Дэвида Боуи) в космос. Все, что нам нужно сделать, это разогнать ракету до 11,2 км/с и направить ее вверх. Как хорошо известно ученым и инженерам SpaceX, ускорение и наведение ракет — это сложная часть!

Знаете ли вы?

По состоянию на 2019 год самой мощной из когда-либо созданных ракет была «Сатурн V» НАСА. Это была ракета, которая использовалась для доставки астронавтов на Луну в 1960-х и 1970-х годах.

С какой скоростью люди могут безопасно путешествовать в космосе?

Загрузка

Предельные пределы | Космос

(Изображение предоставлено НАСА)

Автор 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 3790 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 мчащиеся тела больше не могут выдерживать напряжение скорости?

Текущий рекорд скорости человека принадлежит трем астронавтам, участвовавшим в миссии НАСА «Аполлон-10». На обратном пути после круга вокруг Луны в 1969 году капсула астронавтов достигла максимальной скорости 24 790 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 двигаться намного быстрее, чтобы исследовать Вселенную (Источник: Stuttgart Green Team)

Но относительно скоро мы сможем побить этот рекорд. 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 поднимет космический корабль «Орион», должна совершить свою первую миссию с экипажем 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 Ориона около 19900 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».

Однако 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 серьезные технологические препятствия в создании более быстрых космических кораблей, нашим хрупким, состоящим в основном из воды, телам придется столкнуться с серьезными новыми опасностями, связанными с такими высокоскоростными путешествиями. 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 свыше 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 на своём нагрудном акселерометре 82,6g, 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 людей. 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 примерно подсчитали, что, если не использовать какое-то гипотетическое магнитное экранирование для отвода смертоносного водородного дождя, звездолеты не могут двигаться со скоростью не более половины скорости света, не убивая находящихся в них людей.

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 физики, которая уже была накоплена, 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.