Скорость полета космической ракеты: фото, видео
Космос – это таинственное пространство, которое не может не завораживать. Циолковский считал, что именно в космосе заключается будущее человечества. Пока нет никаких серьезных оснований спорить с этим ученым. Космос предлагает безграничные возможности для развития человечества и расширения жизненного пространства. К тому же, он скрывает в себе ответы на многочисленные вопросы. Сегодня человек стал активно использовать космическое пространство. Поэтому от того, как взлетают ракеты, во многом зависит наше будущее. Не менее важным является и понимание этого процесса людьми. Ниже мы расскажем вам о том, какую скорость может развивать полета космической ракеты и сколько времени уйдет на то, чтобы добраться до тех или иных космических тел.
Сразу стоит сказать, что вопрос: «С какой скоростью взлетает ракета?», не совсем правильный. Да, и вообще, приравнивать космические полеты к классическим единицам измерения не корректно. Ведь абсолютно не важно с какой скоростью взлетают ракеты, их много и все они имеет разные характеристики. Те, которые используются для вывода космонавтов на орбиту, летят не так быстро, как грузовые. В отличие от груза, человек, ограничен перегрузками. Такие грузовые ракеты, как, к примеру, сверхтяжелая Falcon Heavy может взлетать довольно быстро.
Рассчитать точные единицы скорости – непросто. В первую очередь потому, что они во многом зависят от полезной нагрузки ракеты-носителя. Не исключено, что ракета-носитель с полной загрузкой взлетает намного медленнее, чем полупустая. Но есть еще одна общая величина, к которой стремятся все ракеты – космическая скорость.
Существует первая, вторая и третья космические скорости. Первая – необходимая скорость, позволяющая двигаться по орбите и не падать на планету – это 7,9 километров в секунду. Вторая требуется для того, чтобы покинуть земную орбиту и направится к орбите другого небесного тела. Третья – позволяет космическому аппарату преодолевать притяжение Солнечной системы (СС), а также покинуть ее. На сегодняшний день с такой скоростью летят аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Но вопреки словам журналистов, они еще не покинули границы СС. В плане астрономии им понадобится не меньше 30 тыс. лет, дабы добраться к облаку Орта. Гелиопауза же не считается границей звездной системы. Это всего лишь место, в котором солнечный ветер сталкивается с межсистемной средой.
Человечество не прекращает путешествия вокруг Земли. Чтобы долететь до Луны, нужно было преодолеть притяжение Земли, для этого ракета должна развивать скорость 40 000 км в час или 11,2 км в секунду.
Чтобы попасть на околоземную орбиту скорость ракеты должна быть 29 тыс. км в час или 7,9 км в секунду. Если же нужно отправить космический корабль в межпланетное путешествие, то скорость должна быть 40 тыс. км в час (11,2 км в секунду),
Какой должна быть скорость корабля для полета на Луну?
Для полета корабля на Луну он должен стартовать до орбитальной скорости в 29. тыс. км в час, а потом нарастать примерно до 40 тыс. км в час.
Космический корабль при такой скорости может удалиться на расстоянии, на котором на него уже будет сильнее притяжение Луны, нежели Земли. Современная техника позволяет разрабатывать корабли, которые соответствуют вышеупомянутой скорости перемещения. Но если двигатели корабля не будут действовать, он разгонится притяжением Луны и просто упадет на нее с большой силой, разрушив корабль. По этой причине, если в самом начале пути реактивные двигатели ускоряли космический корабль в направлении к Луне, то когда лунное притяжение сравнивалось с земным, двигатели начинали действовать в противоположном направлении. Таким образом, обеспечивалась мягкая посадка на Луну, при которой все люди на корабле оставались невредимыми.
На Луне нет воздуха, поэтому находится на ней можно исключительно в специальных скафандрах. Первым человеком, который спустился на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, и это произошло в 1969 году. Тогда произошло первое знакомство человечества с составом лунного грунта. Его изучение позволило лучше понять историю образования Солнечной системы. Тогда геологи надеялись найти на Луне какие-то ценные вещества, которые можно было бы добывать.
Масса Земли существенно превышает массу Луны. Значит, взлететь с последней будет проще и дорога в дальний космос тоже осуществится легче. Не исключено, что в дальнейшем человечество будет использовать эту возможность. Скорость вылета на орбиту намного меньше и составляет 6120 км в час или 1,7 км в секунду.
Сколько лететь на Марс и другие планеты?
Расстояние до планеты Марс около 56 млн км. С учетом возможностей последних технологий лететь до Марса придется минимум 210 дней. Получается это 266 666 километров в день со скоростью 3 км в секунду или 11 111 км в час. Одна из главных проблем при полете на другие планеты – скорость ракеты в космосе километров в час будет недостаточно. На данный момент более реальным покажется полет на Марс за марсианскими образцами.
Если до ближней планеты Марс лететь около 210 дней, что сложно физически, но достижимо для человека, то полеты на другие планеты просто невозможны в результате физических возможностей людей.
Стоит отметить, что скорость ракеты зависит от двигателя. Чем быстрее будут вырываться газы из сопла двигателя, тем быстрее летит ракета. Газ, который образуется при сгорании современного химического топлива, развивает скорость 3-4 км в секунду (10 800 – 14 400 км в час). При этом максимальная быстрота перемещения, которую могут сообщить ракете с космическим кораблем, сокращается.
Специальные ионные двигатели для космических кораблей
Электроны и ионы в специальных ускорителях могут разгоняться до быстроты, приближенной к скорости света, а именно 300 тыс. км в секунду. Но такие ускорители – это пока ее массивные сооружения, которые не подходят для летательных аппаратов. Однако установки, у которых скорость истечения заряженных частиц примерно 100 км в секунду, могут быть установлены на ракетах. В результате, они могут сообщить соединенному с ними телу большую быстроту перемещения, чем способна достигнуть ракета с химическим топливом. К сожалению, у разработанных к настоящему времени ионных космических двигателях мала сила тяги, и вывести на орбиту многотонную ракету с кораблем они пока не могут.
Но их есть смысл устанавливать на корабле с тем, чтобы они работали, как только корабль летает по орбите. Располагаясь на корпусе корабля, они могут постоянно поддерживать его ориентацию и постепенно незначительным воздействием увеличить скорость корабля выше той, которую ему сообщили посредством химического горючего.
Разработка таких электрореактивных двигателей, действующих на орбите, ведется, применяя разные физические явления. Одна из главных задач, стоящих перед создателями ионных космических двигателей – адаптировать их для полетов на другие планеты.
Возможность достижения значительных скоростей полета ракеты в космосе с такими двигателями, чем с химическим топливом, делает более реальной разработку кораблей для полетов на ближайшие планеты.
«Роскосмос» установил новый рекорд по времени полета к МКС
https://ria.ru/20200723/1574825533.html
«Роскосмос» установил новый рекорд по времени полета к МКС
Грузовой корабль «Прогресс МС-15» установил рекорд по времени полета к Международной космической станции, сообщили РИА Новости в пресс-службе «Роскосмоса». РИА Новости, 23.07.2020
2020-07-23T21:24
2020-07-23T21:24
2020-07-23T22:22
хочу стать космонавтом
международная космическая станция (мкс)
космос — риа наука
роскосмос
в мире
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/07/18/1574840085_0:0:1280:720_1400x0_80_0_0_06e11918c0c5473864b53a03cfd10e42.jpg
<strong>МОСКВА, 23 июл — РИА Новости.</strong> Грузовой корабль «Прогресс МС-15» установил рекорд по времени полета к Международной космической станции, сообщили РИА Новости в пресс-службе «<a href=»http://ria.ru/organization_Roskosmos/» target=»_blank» data-auto=»true»>Роскосмоса</a>».Он добрался до МКС за три часа 18 минут и 31 секунду. Предыдущий рекорд составлял три часа 20 минут и 15 секунд, уточнили в госкорпорации.»Прогресс МС-15″ уже пристыковался к МКС, став пятым кораблем, который долетел до станции менее чем за четыре часа.Он доставил на орбиту топливо, газы и полторы тонны других грузов. Космонавты получили ресурсную аппаратуру, санитарно-гигиенические материалы, предметы одежды, медикаменты, еду и воду.Сейчас на Международной космической станции работают россияне <a href=»http://ria.ru/person_Anatolijj_Ivanishin/» target=»_blank»>Анатолий Иванишин</a> и <a href=»http://ria.ru/person_ivan-vagner/» target=»_blank»>Иван Вагнер</a>, а также американские астронавты <a href=»http://ria.ru/person_kristofer-kessidi/» target=»_blank»>Кристофер Кэссиди</a>, Дуглас Херли и Роберт Бенкен.
https://ria.ru/20200713/1574303075.html
Jurij Boss
Да. И это должно быть противовес китайскому космическому зонду, который сегодня вылетел на Марс. В России нет ни слова об этом. Чистая зависть и доказательство очередного провала путинской России. Он трагикомичен
109
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn24.img.ria.ru/images/07e4/07/18/1574840085_141:0:1280:854_1400x0_80_0_0_493932a304610b30ef1127143f158e1f.jpgРИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4
7 495 645-6601
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
международная космическая станция (мкс), космос — риа наука, роскосмос, в мире
Достижение околоземной орбиты требует много времени
Мы все наслышаны о полетах в космос и не обращаем особенного внимания на сообщение об очередном успешном космическом запуске. Но при этом мы почти ничего не знаем о том, как происходит полет ракеты и космического аппарата.Конечно, несложно в общих чертах представить старт ракеты-носителя, однако почти никто из нас не сможет назвать время, которое требуется ракете для достижения высоты, например, в 200 км. Может показаться, что ракете для вывода космического аппарата на околоземную орбиту необходимо очень много времени; на самом же деле достижение нужной высоты требует всего-навсего нескольких минут.
Еще основоположник космонавтики Константин Эдуардович Циолковский говорил о том, что наибольшую опасность в космических полетах представляет именно старт ракеты с Земли. Судьба миссии длиной в годы всецело зависит от успеха в первые десять минут: если на этом этапе с ракетой ничего не произойдет, то за дальнейший полет, пусть он будет длиться хоть тысячу лет, можно особенно не переживать.
Понятно, что для достижения различных высот ракете необходимо разное время, однако оно лежит в пределах 8-12 минут. Продолжительность полета зависит как от высоты, которую должна достичь последняя ступень ракеты с космическим аппаратом, так и от ускорения, с которым ракета будет подниматься с поверхности нашей планеты. Именно в ускорении (или, как принято говорить в космонавтике, в перегрузках) лежит основная причина того, что достижение космических высот не может быть меньше пяти минут.
Все дело в неспособности человека и приборов переносить перегрузки выше определенного уровня. Установлено, что не стоит отправлять космонавтов на орбиту с ускорением, превышающим 3-4 g(g — ускорение свободного падения у поверхности Земли, 9,8 м/с 2). Если перегрузки будут превышать данные значения, то ничем хорошим это не кончится — люди могут просто-напросто погибнуть. Техника способна переносить гораздо большие нагрузки, однако многим приборам также «противопоказаны» значительные ускорения.
Отечественные ракеты-носители «Союз» и «Протон» поднимаются в пространство с перегрузками, не превышающими 3, иногда 4 единицы (то есть с ускорением не более 30-40 м/с2). С таким ускорением те же «Союзы» достигают высот в 180-190 км примерно за 580 секунд, то есть почти за 10 минут. Именно на этих высотах они набирают первую космическую скорость (около 8 км/с), достаточную для стабильного орбитального полета.
Потратив около десятка минут на самый опасный этап полета, космический аппарат может подниматься на более высокие орбиты. А это требует уже гораздо больших временных затрат — от нескольких минут до нескольких часов. Дальнейшие же перемещения космического аппарата могут занять дни (до Луны можно добраться за 4-6 дней), месяцы, годы (полет к Юпитеру займет около 2 лет, до Нептуна —12 лет) и десятилетия (знаменитые «Вояджеры» и «Пионеры» достигли границы Солнечной системы, и это заняло у них чуть более 30 лет).
Итак, ракеты достигают космоса примерно через 10 минут. А набирающие известность и популярность суборбитальные полеты проходят в гораздо меньшие сроки. Суборбитальный полет в космическое пространство происходит без достижения первой космической скорости. Это значит, что аппарат наберет определенную высоту, однако не выйдет на орбиту Земли, а начнет спускаться под действием силы притяжения.
В настоящее время пилотируемые суборбитальные полеты — крайняя редкость, обычно их совершают научно-исследовательские ракеты, несущие разнообразные приборы. Аппараты для суборбитальных полетов достигают высот от 100 до 180 км — фактически это уже космическое пространство, ведь даже корабль Ю. А. Гагарина «Восток-1» был на высоте в 120 км. Однако полет 12 апреля 1961 года был «полноценным» космическим — Гагарин за 108 минут облетел вокруг Земли по круговой орбите. А вот первый американский астронавт Алан Шепард 5 мая 1961 года совершил именно суборбитальный полет продолжительностью всего 15 минут — его корабль буквально совершил «прыжок» в космос на высоту 186,5 км, после чего успешно приземлился.
Как видно из этого примера, весь суборбитальный полет от взлета до посадки длится весьма короткое время, не превышающее 10-15 минут. Для достижения высоты в 100 км аппарату требуется 5 с небольшим минут, пребывание на этой отметке исчисляется секундами, после чего на протяжении нескольких минут происходят падение и посадка с помощью парашютов или крыльев.
Так что космос ближе, чем кажется. Ракете, выводящей на орбиту пилотируемый корабль, требуется не больше 10 минут для достижения нужной высоты. А на короткий «прыжок» в космос — суборбитальный полет — требуется еще меньше времени.
«Союз ТМА-08М» долетит до орбиты так быстро, что космонавты не успеют переодеться
Вместо 50 часов космической корабль «Союз ТМА-08М», стартующий в ночь на пятницу, должен довезти членов нового экипажа до Международной космической станции всего за 5,5 часов. «Это все равно, что долететь до Нью-Йорка не за 9 часов, а за один», — сравнил новую схему пилотируемого полета замначальника лётно-испытательного отдела РКК «Энергия» Марк СЕРОВ. Специалисты-баллистики корпорации говорят, что кроме удобства для самих покорителей небес, эта схема приносит большую экономию топлива — по 20 кг при запуске каждого корабля. Если умножить 20 кг на 6 грузовых кораблей и 4 «Союза», получаем 200 кг экономии в год. В общем, резон лететь по «быстрой» схеме есть. Корреспондент «МК» разбиралась, что пришлось изменить специалистам для ее осуществления и с чем придется впервые встретиться космонавтам во время настоящей гонки по вертикали.
Как говорят сотрудники отрасли, вопрос с «быстрой» стыковкой встал еще года четыре назад, когда на наших кораблях к МКС летали космические туристы.
«Представляете, как тяжело было выдержать двое суток в тесном отсеке корабля «Союз» людям неподготовленным, — говорит заместитель начальника отдела баллистики РКК, кандидат технических наук Рафаил Муртазин. — Вспоминается, были некоторые проблемы у Анюши Ансари, ей было очень тяжело выдержать этот полет».
Кроме тесноты, примерно на пятом витке, после первоначальной эйфории у космонавтов начиналась так называемая острая фаза адаптации к полету, то есть, наваливались дикая слабость, усталость, тошнота.
В общем, посоветовавшись с опытными космонавтами, баллистики решили разработать быструю схему сближения — за четыре витка, которая кроме облегчения участи членов экипажей позволяла еще и прилично экономить финансы.
Справка «МК». Первая «быстрая» схема сближения космических аппаратов в СССР была произведена в 1968 году за 47 минут. В практике пилотируемых полетов рекордсменами по времени сближения (за 94 минуты) считаются американцы, осуществившие это в 1966 году.
Первый грузовой корабль был отправлен по скоростной траектории 1 августа 2012 года. За ним — еще три. После того, как специалисты убедились в безопасности такой схемы, решено было готовить к ней космонавтов. Своего рода первопроходцами этой схемы были выбраны Павел Виноградов Александр Мисуркин и американец Кристофер Кэссиди.
Александр Мисуркин, Павел Виноградов и Кристофер Кэссиди. Фото ЦПК им. Ю.А.Гагарина.Первая тренировка по отработке быстрой схемы полета у них состоялась еще 22 февраля. К чему же надо быть готовыми космонавтам? Давайте вспомним прежнюю 2-суточную схему полета корабля «Союз» к МКС. После взлета корабль проводил первые 2 манёвра, потом экипаж пережидал длительную закрутку корабля, — это почти 30 часов безделья. Скука в этот период постепенно осложняется недомоганием, «морской болезнью». В новой же схеме скучать космонавтам некогда: только взлетели и через каких-нибудь 5-6 часов — уже стыковка.
— Как изменится обычный распорядок дня космонавтов в связи с переходом на 4-витковую схему сближения с МКС? Будет ли у них время поесть, переодеться, размять косточки?- спрашиваю я Марка Серова.
-При 2-суточном полете необходимо было питаться, привыкать к невесомости, обеспечивать собственную жизнедеятельность, контролировать полетную ситуацию и готовиться к операциям по сближению и стыковке с орбитальной станцией. При «быстрой» схеме всё примерно так же, только 2-суточная работа уплотняется до 6 часов. После выхода корабля на орбиту экипаж совместно со специалистами Главной оперативной группы управления подмосковного Центра управления полетами не только выполняет тесты и проверки, но и сразу же приступает к выполнению операций по маневрированию и сближению с орбитальной станцией. График работы сжатый, времени на «раскачку» или плохое самочувствие нет. Понятно, что в этом случае у космонавтов не остается времени снять скафандры, полноценно пообедать или поспать. Но это не значит, что они всё время полёта к станции сидят «привязанными» в кресле. Есть периоды времени (они могут достигать до 50 минут), когда космонавты могут открыть люк в бытовой отсек, перейти в него, сходить в туалет, попить воды или даже перекусить.
— Перед полетом Павел Виноградов, говорил об одном существенном минусе быстрого полета — организм, особенно у новичков, не успевает за короткое время привыкнуть к невесомости. Как будет решена эта проблема, ведь Александр Мисуркин летит впервые?
— Конечно, у космонавтов остается меньше времени на адаптацию к невесомости. Однако, время адаптации – вещь индивидуальная. У одних она занимает дни, у других часы. Для того, чтобы период острой адаптации проходил гладко, на Земле перед полетом космонавты тренируют вестибулярный аппарат, сердечно-сосудистую систему. Немаловажен и тот факт, что при 2-суточной схеме основное время полета корабль вращается вокруг поперечной оси, ориентированной на Солнце для обеспечения его стабилизации и требуемого температурного режима. В результате получается, что космонавты оказываются одновременно и в невесомости, и на «карусели».
В «быстрой» схеме такая «закрутка» не требуется, корабль совершает полет в заданной ориентации относительно орбитальной системы координат, например, так, чтобы его продольная ось была постоянно направлена по вектору скорости полёта.
Вместе с тем, 2-суточная программа сближения менее динамичная, менее напряжённая для наземного центра управления полетом, имеет запасы времени для принятия решений в случае возникновения нештатной ситуации.
-Предусмотрены ли резервные варианты полёта на случай возникновения непредвиденной ситуации?
-Прелесть этого нововведения в том и состоит, что в случае возникновения нештатной ситуации на «быстрой» схеме, мы безболезненно переключимся на привычную и хорошо отработанную 2-суточную схему.
-Требует ли «быстрая» схема каких-то особых навыков у космонавтов?
— Космонавтам нет необходимости переучиваться под новую схему. Все знания и навыки по пилотированию космического корабля в основном одинаковы для любой схемы. Поэтому программа наземной подготовки экипажа изменена незначительно, введено только дополнительное ознакомление с особенностями работы экипажа на борту корабля при реализации «быстрой» схемы, в том числе по переходу на продолжение полета по 2-суточной схеме в случае нештатной ситуации.
Как попасть в космос — Записки сумасшедшего ракетчика — ЖЖ
Космос находится не так уж и далеко от нас: достаточно поднять аппарат всего на 100 км, — и он будет в космосе. Однако, не все так просто: попасть в космос легко, а вот остаться там очень сложно. Именно об этом и пойдет речь в этой статье.
На самом деле ракеты долетали до космоса задолго до запуска первого искусственного спутника Земли. Еще в 1944 году немецкая боевая ракета Фау-2 достигла высоты 188 км, став первым в истории искусственным объектом, побывавшем в космосе. Вот кинозапись с различных испытаний этой ракеты:
А 21 ноября 1946 года эта ракета была запущена с территории США с установленной на борту кинокамерой. Ракета поднялась на высоту 104,6 км, и таким образом было получено первое в истории изображение Земли из космоса:
Однако, в космосе таким образом можно побывать всего несколько минут, так как земля неумолимо притягивает ракету к себе, что вызывает падение ее скорости по мере набора высоты, в результате чего, едва достигнув высшей точки траектории. ракета падает обратно на землю. Именно по такой траектории, получившей название суборбитальной совершил полет первый американский астронавт Алан Шепард 5 мая 1961 года. Именно по такой траектории летают боевые баллистические ракеты. И такая траектория используется сейчас для тех научных миссий, которые не требуют нахождения оборудования в космосе более нескольких минут. Например, 6 ноября 2015 года была запущена суборбитальная легкая ракета для испытаний систем разделения ракеты на отдельные блоки. На ракете было установлено множество камер Go-pro, благодаря чему мы можем насладиться красивыми видеозаписями работы системы с разных ракурсов:
Но как же остаться в космосе надолго? Самое очевидное и «тупое» решение — удерживать набранную высоту засчет постоянно работающего двигателя. Но это лишь ненадолго продлит срок существования ракеты в космосе: как только кончится топливо, ракета упадет. К счастью, на помощь приходит первый и второй законы Ньютона и шарообразность Земли. Первый закон Ньютона описывает движение тела по инерции, а второй — движение с постоянно приложенной неизменной силой (например, силой притяжения Земли).
Встаньте в поле и бросьте камень в горизонтальном направлении. В момент броска вы придаете камню некую скорость, которую камень сохраняет на всем своем пути согласно первому закону Ньютона (сопротивлением воздуха пренебрежем). Но согласно второму закону Ньютона камень будет терять высоту под действием земного притяжения и пролетев некоторое расстояние коснется поверхности Земли, то есть упадет. Но если вы бросите камень сильнее, то есть придадите ему большую горизонтальную скорость, он, прежде чем упасть, пролетит большее расстояние. Если бросить его очень сильно (из мощной пушки, например), он полетит с такой скоростью, что по мере того, как он будет снижаться, земная поверхность будет уходить от него вниз из-за шарообразности Земли. Поскольку под действием силы тяжести скорость снижения камня будет расти, он через некоторое время «догонит» земную поверхность.
Но есть определенное значение горизонтальной скорости, при которой земная поверхность будет все время успевать «уйти» из-под камня до того, как он ее коснется. Тогда камень будет вечно падать на Землю, постоянно «промахиваясь» мимо нее. Разумеется, если сопротивление воздуха не будет его тормозить. Но в космосе воздуха нет, значит там объект, летящий горизонтально с этой скоростью, будет вечно вращаться вокруг Земли и никогда на нее не упадет. Такая траектория называется орбитальной, и это единственный способ остаться в космосе на сколько угодно долгое время.
Скорость, при которой объект остается на орбите Земли называется первой космической и составляет 7,9 км/с. Для других планет она будет другая: зависит от силы притяжения этих планет.
Если разогнать аппарат до скорости 11,2 км/с, то он навсегда улетит от Земли, выйдя на орбиту вокруг Солнца. Такая скорость называется второй космической.
Третья космическая скорость — 16,7 км/с позволит аппарату покинуть Солнечную систему и выйти на орбиту вокруг центра галактики.
Четвертая космическая скорость, позволяющая объекту навсегда покинуть галактику не постоянна для всех точек галактики, а зависит от удаления от ее центра. По оценкам, в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с.
Так что для того, чтобы остаться в космосе нужно набрать скорость как минимум 7,9 км/с. Это очень большая скорость и для ее набора требуется колоссальное количество топлива. Вот почему космические ракеты такие большие.
Существует два способа придать космическому аппарату первую космическую скорость на нужной высоте. Эти способы называются схемами выведения аппарата на орбиту.
Первый способ — прямой. Нижние плотные слои атмосферы ракета проходит относительно медленно, чтобы не тратить много топлива на борьбу с сопротивлением воздуха. По мере того, как с набором высоты воздух становится разреженнее, ракета отклоняется от вертикальной траектории и вместе с набором высоты набирает горизонтальную скорость. По достижении заданной высоты ракета полностью переходит в горизонтальный полет и, набрав первую космическую скорость, отключает двигатели.
Иллюстрация кликабельна:
Прямой способ хорош тем, что двигатели работают только один раз, что было актуально на заре космонавтики, когда еще не придумали, как запускать их в невесомости. Сейчас прямой способ также используется, поскольку для низких орбит он самый экономичный.
Второй способ — баллистический. Он отличается тем, что двигатели работают два раза. Сначала ракета разгоняется в вертикальном направлении, а в верхних слоях атмосферы под углом к горизонту. При этом набирается часть необходимой горизонтальной скорости и такая вертикальная скорость, при которой ракета по инерции долетит до нужной высоты. Потом двигатели отключаются, и ракета летит по суборбитальной траектории до тех пор, пока не доберется до высшей ее точки (апогей). В апогее двигатели включаются повторно, разгоняют ракету до первой космической скорости и отключаются.
Иллюстрация кликабельна:
Схема баллистического выведения эффективна для высоких орбит.
Также для экономии топлива применяется многоступенчатая конструкция ракеты. По мере расхода топлива логично сбрасывать пустые баки, чтобы не тратить топливо на то, чтобы тащить на орбиту лишнюю массу. Также на больших высотах нет необходимости в мощных и тяжелых двигателях, можно обойтись менее мощными и легкими, поэтому тяжелые двигатели также сбрасываются вместе с пустыми баками, и облегченной ракете становится проще разгоняться. Система «баки + двигатели», отделяемая от ракеты в процессе полета, называется ступенью. В зависимости от количества ступеней бывают двух и трехступенчатые ракеты. Также на ракету нередко устанавливают дополнительный разгонный блок в качестве четвертой ступени.
На этом видео с запуска ракеты Союз на 1 минуте 48 секунде виден сброс четырех блоков первой ступени:
Кроме ступеней ракета сбрасывает и другие элементы, которые становятся ей не нужными в полете. Например, после выхода из атмосферы нет нужды тащить с собой тяжелый головной обтекатель, и он сбрасывается. А на этом видео с бортовой камеры ракеты Сатурн-5 видно, что после отделения первой ступени сбрасывается кольцо, к которому ступень крепилась (с 1.36):
Так что не так уж и сложно добраться до космоса, а вот для того, чтобы там остаться, приходится идти на различные ухищрения.
Время в космосе и на Земле: разница во времени
В 20 в. было доказано, почему отличается время в космосе и на Земле. Разница создается благодаря действию гравитационного поля.
До научных открытий, совершенных ученым Альбертом Эйнштейном, время считалось неизменной величиной. Люди думали, что оно всегда и везде протекает одинаково.
Все изменила Общая теория относительности — согласно данному научному труду, пространство и время связаны друг с другом, а минуты и секунды отсчитываются неодинаково для тел движущихся и находящихся в состоянии покоя.
Учёные США провели исследования изменения пространства. Эксперимент заключался в запуске спутника, который благодаря наличию специального оборудования измерял и высчитывал влияние нашей планеты на пространство, которое ее окружает. Действительно, Земля как бы деформирует пространство, находящееся рядом с ней. Credit: rutvet.ru.
Важность теории Эйнштейна
Вначале Эйнштейн назвал свою работу «К электродинамике движущихся тел». Теорией относительности она стала позже — когда научный мир, ознакомившийся с ней, сделал выводы, касающиеся «относительного» положения тел в пространстве.
Так, человек, находящийся на борту судна, к примеру на его палубе, бросающий камень по направлению к носовой части, не заметит разницы для себя, если корабль плывет или остается неподвижным. Объясняется феномен тем, что по отношению к кораблю местоположение человека всегда остается неизменным.
За десятилетний период с 1905 по 1915 год Эйнштейн разработал Общую теорию относительности, которая является одной из самых важных теорий в современной физике. Credit: shorts.ru.
Основные выводы
Существует 2 основополагающих принципа, вытекающих из Общей теории относительности:
- Гравитационные поля создают пространственно-временное искривление.
- Для каждого объекта, находящегося в движении, время идет медленнее, чем для того, который остается в покое.
Благодаря релятивистскому замедлению времени для движущихся с ненулевой скоростью объектов любые физические процессы в нем происходят не так быстро, как в статическом положении.
Одним из принципов Теории относительности является пространственно-временное искривление. На схеме видно, как Солнце и другие планеты своей массой, как бы продавливают пространство вокруг себя, изменяя его. Credit: spacetime.ws.
Практический пример
Существует доказательство того, что для человека, летящего самолетом, время течет медленнее, чем для людей, которые находятся на Земле в состоянии покоя. Но этой разницы никто не почувствует, ведь она составит не более миллиардной доли секунды.
Ситуация меняется, когда скорость движущегося объекта многократно увеличивается.
Так, ракета, летящая со скоростью света, способна за 1 год преодолеть расстояние, составляющее 100 и более лет по земным меркам. Для самого космонавта, находящегося внутри такой ракеты, минутные стрелки двигались бы так же, как и всегда, — замедление заметили бы только земляне, каким-либо образом увидевшие часы, установленные в кабине корабля.
С другой стороны, космонавт, в этот момент посмотревший из иллюминатора на Землю и увидевший на ее поверхности часы, обратил бы внимание на их замедленный ход.
Несмотря на это, в действительности замедление возникает только у космонавта. Это связано с большой скоростью летящей ракеты и тем, что точки отсчета для корабля и планеты остаются неравноправными, ведь Земля постепенно передвигается по прямой траектории, а летательный аппарат перемещается с ускорением.
Искривление пространства и времени как причина относительности
Любой физический предмет, обладающий ненулевым весом, изменяет вокруг себя пространственно-временные показатели.
Рядом с таким небольшим объектом, как яблоко, искривление минимально, а явные изменения происходят только в пространстве, окружающем массивные тела.
На фотографии — изображение одного квазара. Его свет, искривляется пространством вблизи массивной черной дыры (посередине) и доходит до нас в виде четырех отдельных пятен. Время рядом с черной дырой будет сильно замедлено. Credit: телескоп «Хаббл», NASA.
Земля своей массой создает гравитационное поле такой силы, что для объектов, находящихся на земной орбите, время проходит медленнее, чем на поверхности планеты.
Наличие временного несоответствия было выявлено при отправке сообщений со спутников на Землю.
Ощутимое пространственно-временное искривление возникает вблизи любых массивных тел — планет, звезд. Это было доказано опытным путем.
Свет квазара, расположенного неподалеку от мощной черной дыры, искривляется, время в той области также замедляется.
Это видно по тем пятнам, которые проявляются для земного наблюдателя через неравные временные периоды.
Уничтожение стереотипов
Из всего вышесказанного можно сделать вывод: время в космосе протекает по-разному.
Рядом с крупными объектами оно идет медленнее, а вдали от них, в пространстве без звезд и черных дыр, — быстрее.
Все это в корне рушит стереотип, согласно которому время представляется константой, некой постоянной величиной.
Когда скорость объекта приближается к скорости света, внутреннее время объекта, согласно расчётам, замедляется. Credit: spacetime.ws./v-kosmose.com.
Интересные факты
Согласно теории относительности, любой предмет, на который действует гравитация, падает прямолинейно и равномерно.
Мяч, по которому ударили, движется не по дугообразной, а по прямой траектории. Он летит вверх и падает обратно на Землю из-за пространственно-временного искривления, поскольку траектории подброшенного предмета и планеты в установленный момент сходятся в 1 точке.
Атомные часы на Земле и в космосе
Чтобы доказать, что время на орбите проходит медленнее, чем на земной поверхности — достаточно выдать космонавту, готовящемуся к полету в космос, атомные часы и в точности такие же оставить на Земле.
Если сверить время на часах космонавта, вернувшегося с МКС с местным временем, окажется, что они отстают. Это означает, что космическое время на станции проходило медленнее.
Для определения того, какая разница во времени в космосе и на Земле в 1967 году появились атомные часы. Они определяли время с такой точностью, что ученые смогли высчитать, что Земля вращается все медленнее (на доли секунд!). Credit: NPL/SPL/Corbis.
Сколько стоит космическое путешествие?
Космические полеты традиционно проводились под руководством правительства — и они никогда не были дешевыми. Но стратосферные затраты на отправку людей и полезных грузов в космос наконец начинают падать, отчасти благодаря росту SpaceX и других частных космических компаний.
Вот посмотрите, во что обходится полет в космос, будь то еще один спутник, который нужно вывести на орбиту, или предприимчивый миллиардер, ищущий радость вокруг Луны.
Отправка спутника
Используя свой Falcon 9 высотой 230 футов, SpaceX взимает 62 миллиона долларов за отправку на орбиту коммерческих спутников весом до 50 000 фунтов. Ближайшим американским конкурентом является United Launch Alliance Atlas V, стоимость которого начинается от 73 миллионов долларов за полезную нагрузку в 41 000 фунтов.
Сопутствующие
Это только начальные цены; государственные учреждения обычно платят больше за длинный список дополнительных услуг. Например, ВВС платят SpaceX 96,5 миллиона долларов за запуск спутника GPS в 2019 году.
Полет на Международную космическую станцию
С тех пор, как НАСА законсервировало свои космические шаттлы в 2011 году, НАСА полагалось на российский космический корабль «Союз» для доставки астронавтов на МКС. Россия неуклонно поднимает цены на кресла «Союз», достигнув 82 миллионов долларов каждое в 2015 году. В последний раз агентство покупало кресла «Союз» по 75 миллионов долларов за штуку в 2017 году.
НАСА надеется положить конец своей зависимости от России в 2019 году, когда SpaceX Crew Dragon и Boeing Капсулы Starliner начинают «рулежные» полеты к МКС.Ожидается, что места на этих космических кораблях будут стоить около 58 миллионов долларов.
Сколько мне придется заплатить за полет в космос?
В зависимости от того, куда вы собираетесь, билет может стоить от 250 000 долларов до десятков миллионов долларов.
Если вы хотите просто пересечь линию Кармана высотой 62 мили, которая отмечает границу между верхними слоями атмосферы и космическим пространством, Virgin Galactic заявляет, что вас туда доставят за 250 000 долларов. Компания заявляет, что около 650 человек уже имеют билеты на суборбитальные полеты на борту крылатого корабля SpaceShipTwo.Дата полетов клиентов еще не объявлена.
Поездка на космическом корабле Virgin Galactic Two обходится пассажирам примерно в 250 000 долларов за поездку. Ракетная компания Virgin GalacticBlue Origin, созданная Джеффом Безосом, планирует нечто подобное — отправку космических туристов в короткие суборбитальные полеты с использованием своей ракетной системы New Shepard. Компания еще не установила цены на билеты и не сообщила, когда могут начаться платные рейсы.
Пассажиры Virgin Galactic и Blue Origin присоединятся к менее чем дюжине частных лиц, которые профинансировали свои собственные поездки в космос.С 2001 по 2009 год компания Space Adventures из Вены, штат Вирджиния, работала с космическим агентством России над отправкой восьми человек на МКС для полетов продолжительностью 10 и более дней.
Связанные
Первый в мире частный космонавт, богатый американский инженер по имени Деннис Тито, как сообщается, заплатил 20 миллионов долларов за восемь дней в космосе в 2001 году. Совсем недавно Ги Лалиберте, соучредитель Cirque du Soleil, выложил 35 долларов. миллионов на полет на МКС в 2009 году. Space Adventures по-прежнему рекламирует полеты «Союза» и планирует начать бронирование полетов на МКС на борту Starliner компании Boeing.
В сентябре 2018 года генеральный директор SpaceX Илон Маск объявил, что японский миллиардер Юсаку Маэдзава совершит кругосветное путешествие на еще не построенной ракете Big Falcon компании. Ни Маск, ни Маэдзава, заявившие, что возьмут с собой семь артистов, не стали обсуждать стоимость миссии.
А как насчет других ракет?
Малые спутники могут претендовать на бесплатный полет в космос в рамках образовательной программы НАСА по запуску наноспутников, которая помогает университетам и исследовательским группам запускать стандартные спутники, называемые CubeSats, на борту ракет в качестве дополнительной полезной нагрузки.
Если ваш спутник не может путешествовать бесплатно, вы можете заказать зондированную ракету НАСА на краю космоса всего за 1 миллион долларов. Для орбитальных полетов полезных грузов весом менее 500 фунтов Лос-Анджелесская Rocket Lab предлагает запуск своей ракеты Electron из Новой Зеландии примерно за 5 миллионов долларов.
Оттуда цена резко растет. Ракета «Пегас» от Northrop Grumman, запускаемая с воздуха из брюшка гигантского реактивного самолета, может вывести на орбиту 1000 фунтов за 40 миллионов долларов.Stratolaunch, новое предприятие, финансируемое соучредителем Microsoft Полом Алленом, планирует запускать ракеты Pegasus с собственного колоссального самолета, прежде чем предложить расширенную линейку ракет, способных нести до 13 000 фунтов стерлингов. Компания пока не разглашает цены.
НАСА разрабатывает систему космического запуска, которая доставит астронавтов на Луну и Марс. Стоимость запуска ракеты не разглашается, но теперь агентство тратит на проект не менее 2 миллиардов долларов в год. Первый полет не ожидается раньше 2020 года.
ХОТИТЕ БОЛЬШЕ ИСТОРИЙ О КОСМИЧЕСКИХ ПУТЕШЕСТВИЯХ?
ПОДПИСАТЬСЯ НА NBC NEWS MACH В TWITTER, FACEBOOK И INSTAGRAM.
.Как запустить ракету в космос за 5 (… 4 … 3 … 2 … 1) шагов | Живая наука
После того, как космический шаттл был официально выведен из эксплуатации во Флориде, астронавты НАСА смогли подняться на Международную космическую станцию на лифте. Хотите запустить свой собственный сервис межзвездной ливреи? Мы попросили Джона Малинзака, ученого-ракетолога из Pratt & Whitney Rocketdyne, дать несколько советов о том, как попасть с Земли на орбиту. Что касается того, как получить ракету, ну, вы сами по себе.
1. Познакомьтесь со своей ракетой
По своей сути, космическая ракета — это все, что сверхбыстро перемещает что-то еще с Земли в космос.Культовый вид — длинная белая труба, как у ракет-носителей Boeing Delta. Корпус из листового металла, почти такой же тонкий, как жестяная банка, но под давлением и под нагрузкой он становится достаточно жестким, чтобы выдерживать огромные силы при запуске и во время полета.
Внутри корпуса находится блок управления двигателем, мозг операции, который управляет потоком топлива и моментом зажигания. Серия насосов и клапанов всасывает топливо из резервуаров и впрыскивает его в газогенератор. Они сердце ракеты.Большинство двигателей заключено в каналы и небольшие магистрали — артерии, по которым топливо направляется туда, куда им нужно.
При воспламенении эти пороховые вещества превращаются в горячий газ в основной камере сгорания, которую вы можете представить как пищеварительную систему ракеты. Эти горячие газы выстреливают из камеры тяги или сопла (представьте три большие круглые трубы на конце космического шаттла), толкая газ назад, а ракету вперед.
2. Заправка
Ракеты обычно приводятся в движение за счет смешивания жидкого кислорода (окислитель) и жидкого водорода (пропеллент), которые хранятся в баках при температуре -300 градусов по Фаренгейту и -423 по Фаренгейту, соответственно. .RP1, очищенная форма керосина, является обычным заменителем водорода. Заправка баков непосредственно перед запуском осуществляется на стартовой площадке через шланги, космическая заправка. Для космического корабля «Шаттл» процесс занял около шести часов с большим количеством долек. Многие ракеты с большой полезной нагрузкой нуждаются в дополнительном ускорении от земли, поэтому у них есть дополнительные твердотопливные двигатели, которые сжигают мутную смесь горючих веществ.
3. Light It
Зажигание в ракете более или менее похоже на поворот ключа в вашем ’95 Civic, за исключением того, что там нет ключа и вместо четырех свечей зажигания, зажигающих бензин один раз в секунду, есть много (для избыточности) искр 100 раз в секунду.
Перед зажиганием блок управления двигателем дает команду насосам забрать кислород и водород из своих баллонов и направить их в двигатели. Они смешиваются в инжекторе, где возникают искры зажигания, превращая холодные жидкости в газ при температуре от 5000 до 6000 F. (Некоторые точки зрения: это мгновенное изменение температуры эквивалентно примерно половине температуры поверхности Солнца). Жидкое топливо может быть дросселируется вверх или вниз по мере необходимости, и последовательность зажигания может повторяться, пока судно не выйдет на орбиту.Однако твердое топливо в ускорителе зажигается один раз при запуске, горит пару минут, как огромная римская свеча, а затем отваливается.
4. Watch It Fly
Очень сильно , в отличие от вашего Civic, ракета может похвастаться довольно впечатляющим разгоном до шестидесяти. Космический шаттл может достичь «убегающей скорости» 17 500 миль в час, необходимой для выхода из гравитационного поля Земли, и вывести корабль на орбиту за восемь минут. (Delta II может сэкономить минуту или две.) Переход от дозвуковой к сверхзвуковой скорости, 1 Мах, или около 760 миль в час, создает огромную нагрузку на ракету, поэтому возможность управлять дроссельной заслонкой оказывается кстати.Дросселирование жидкостных двигателей временно снимает силу ускорения, чтобы помочь ракете преодолеть звуковой барьер, и как только это произойдет, вы можете снова открыть дроссель, чтобы выйти на орбиту.
5. Wave Buh-Bye
На этом этапе вы можете вызвать MECO, или «главный двигатель выключен». Ракета успешно преодолела гравитацию и выпустила полезную нагрузку на орбиту. Миссия выполнена, часть ракеты отваливается. Большинство ракет одноразового использования, то есть они предназначены для сброса и запуска.Одна из причин, по которой космический шаттл имел такое большое значение, заключалась в том, что он был универсальным, предназначенным для запуска, орбиты и возвращения на Землю. Шаттл «Атлантис» совершил последнюю посадку рано утром 21 июля 2011 года. Особого прощания вам.
Следите за «Маленькими загадками жизни» в Twitter @llmysteries, а затем присоединяйтесь к нам на Facebook.
.Путешествие во времени: теории, парадоксы и возможности
Путешествие во времени теоретически возможно, но это выходит за рамки наших нынешних технологических возможностей. (Изображение предоставлено: argus Shutterstock)Путешествие во времени — перемещение между разными точками времени — было популярной темой в научной фантастике на протяжении десятилетий. Во франшизах от «Доктора Кто» до «Звездного пути» и «Назад в будущее» люди садились в какой-то автомобиль и прибывали в прошлое или будущее, готовые к новым приключениям.У каждого свои теории путешествий во времени.
Реальность, однако, более запутана. Не все ученые считают, что путешествия во времени возможны. Некоторые даже говорят, что попытка будет фатальной для любого человека, который решит ее предпринять.
Понимание времени
Что такое время? Хотя большинство людей считают время постоянной величиной, физик Альберт Эйнштейн показал, что время — это иллюзия; она относительна — она может различаться для разных наблюдателей в зависимости от вашей скорости в пространстве. Для Эйнштейна время — это «четвертое измерение».«Пространство описывается как трехмерная арена, которая предоставляет путешественнику координаты — такие как длина, ширина и высота — с указанием местоположения. Время обеспечивает другую координату — направление — хотя обычно оно движется только вперед (напротив, новая теория утверждает, что время «реально».)
Большинство физиков думают, что время — это субъективная иллюзия, но что, если время реально? (Изображение предоставлено Shutterstock / Ким Д. Френч)Специальная теория относительности Эйнштейна утверждает, что время замедляется или ускоряется в зависимости от того, насколько быстро вы двигаетесь относительно чего-то другого.Приближаясь к скорости света, человек внутри космического корабля будет стареть намного медленнее, чем его близнец дома. Кроме того, согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация может изменять время.
Представьте себе четырехмерную ткань, называемую пространством-временем. Когда что-либо, имеющее массу, садится на этот кусок ткани, это вызывает ямочку или искривление пространства-времени. Искривление пространства-времени заставляет объекты двигаться по кривой траектории, и это искривление пространства — это то, что мы называем гравитацией.
Как общая, так и специальная теории относительности были подтверждены с помощью спутниковой технологии GPS, которая позволяет использовать очень точные часы.Влияние силы тяжести, а также увеличение скорости спутников над Землей относительно наблюдателей на земле, заставляют неотрегулированные часы набирать 38 микросекунд в день. (Инженеры проводят калибровку, чтобы учесть разницу.)
В некотором смысле этот эффект, называемый замедлением времени, означает, что астронавты путешествуют во времени, поскольку они возвращаются на Землю очень, очень немного моложе своих однояйцевых близнецов, оставшихся на планете.
Сквозь червоточину
Общая теория относительности также предоставляет сценарии, которые могут позволить путешественникам вернуться во времени, согласно НАСА.Уравнения, однако, может быть трудно достичь физически.
Одна из возможностей — двигаться быстрее света, который движется со скоростью 186 282 мили в секунду (299 792 километра в секунду) в вакууме. Однако уравнения Эйнштейна показывают, что объект, движущийся со скоростью света, будет иметь как бесконечную массу, так и длину 0. Это кажется физически невозможным, хотя некоторые ученые расширили его уравнения и заявили, что это возможно.
Связанная возможность, как заявило НАСА, будет состоять в создании «червоточин» между точками пространства-времени.Хотя уравнения Эйнштейна предусматривают их, они схлопываются очень быстро и подходят только для очень маленьких частиц. Кроме того, ученые еще не наблюдали эти червоточины. Кроме того, технологии, необходимые для создания червоточин, намного превосходят все, что мы имеем сегодня.
Альтернативные теории путешествий во времени
Хотя теории Эйнштейна, кажется, затрудняют путешествия во времени, некоторые группы предложили альтернативные решения для прыжков вперед и назад во времени.
Бесконечный цилиндр
Астроном Фрэнк Типлер предложил механизм (иногда известный как цилиндр Типлера), в котором нужно взять вещество, которое в 10 раз больше массы Солнца, а затем свернуть его в очень длинный, но очень плотный цилиндр.
После вращения на несколько миллиардов оборотов в минуту, космический корабль поблизости — следуя очень точной спирали вокруг этого цилиндра — мог бы попасть на «замкнутую временную кривую», согласно Институту Андерсона. Однако у этого метода есть ограничения, включая тот факт, что цилиндр должен быть бесконечно длинным, чтобы он работал.
Художник представил черную дыру, подобную той, что изображена на этой работе, находящуюся в ядре дисковой галактики. Черная дыра в NGC4526 весит в 450 000 000 раз больше, чем наше собственное Солнце.(Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech)Черные дыры
Другой возможностью было бы быстро переместить корабль вокруг черной дыры или искусственно создать это состояние с помощью огромной вращающейся конструкции.
«Они будут ходить вокруг и вокруг, испытывая только половину времени, чем все, кто находится далеко от черной дыры. Корабль и его команда будут путешествовать во времени», — написал физик Стивен Хокинг в Daily Mail в 2010 году.
«Представьте, что они пять лет кружили над черной дырой.В другом месте прошло бы десять лет. Когда они вернулись домой, все на Земле были бы старше на пять лет ».
Однако, добавил он, экипажу необходимо будет двигаться со скоростью света, чтобы это сработало. Физик Амос Айрон из Техниона в Израиле Технологический институт в Хайфе, Израиль, указал на еще одно ограничение, связанное с использованием машины: она может развалиться, прежде чем сможет так быстро вращаться.
Космические струны
Другая теория для потенциальных путешественников во времени включает нечто, называемое космическими струнами — узкие трубки энергии протянулись по всей длине постоянно расширяющейся Вселенной.Эти тонкие области, оставшиеся от раннего космоса, предположительно содержат огромное количество массы и, следовательно, могут искривлять пространство-время вокруг них.
Космические струны либо бесконечны, либо образуют петли без концов, говорят ученые. Приближение двух таких струн, параллельных друг другу, могло бы исказить пространство-время настолько сильно и в такой конкретной конфигурации, что теоретически могло бы сделать путешествие во времени возможным.
Машины времени
Обычно считается, что путешествие вперед или назад во времени потребует устройства — машины времени — чтобы доставить вас туда.Исследования машины времени часто включают в себя искривление пространства-времени настолько, что линии времени поворачиваются назад сами по себе, образуя петлю, технически известную как «замкнутая временная кривая».
Машина времени Доктора — это ТАРДИС, что означает время и относительные измерения в пространстве. (Изображение предоставлено BBCAmerica)Часто считается, что для этого машинам времени нужна экзотическая форма материи с так называемой «отрицательной плотностью энергии». Такая экзотическая материя обладает причудливыми свойствами, в том числе движется в направлении, противоположном направлению нормальной материи, когда ее толкают.Такая материя теоретически могла существовать, но если бы и существовала, она могла бы присутствовать только в количествах, слишком малых для создания машины времени.
Однако исследования путешествий во времени показывают, что машины времени возможны и без экзотики. Работа начинается с отверстия в форме пончика, заключенного в сферу из обычной материи. Внутри этого вакуума, имеющего форму пончика, пространство-время могло бы искривляться само по себе, используя сфокусированные гравитационные поля, чтобы сформировать замкнутую временную кривую. Чтобы вернуться в прошлое, путешественник мчался внутри пончика, с каждым кругом возвращаясь в прошлое.Однако эта теория имеет ряд препятствий. Гравитационные поля, необходимые для создания такой замкнутой временной кривой, должны быть очень сильными, и манипулирование ими должно быть очень точным. [Связано: Скорость деформации, Скотти? Сверхсветовой привод из «Звездного пути» может действительно сработать]
Парадокс дедушки
Помимо физических проблем, путешествия во времени могут также сопровождаться некоторыми уникальными ситуациями. Классическим примером является парадокс дедушки, в котором путешественник во времени возвращается и убивает своих родителей или дедушку — основная сюжетная линия в фильмах «Терминатор» — или иным образом вмешивается в их отношения — подумайте «Назад в будущее» — так что что он никогда не родился или его жизнь изменилась навсегда.
Если бы это произошло, говорят некоторые физики, вы бы не родились в одной параллельной вселенной, но все же родились бы в другой. Другие говорят, что фотоны, из которых состоит свет, предпочитают постоянство во времени, что может помешать вашему злому, суицидальному плану.
Некоторые ученые не согласны с упомянутыми выше вариантами и говорят, что путешествие во времени невозможно, независимо от вашего метода. Астрофизик из Американского музея естествознания Чарльз Лу, в частности, высмеял сверхсветовой.
Это «просто математически не работает», — сказал он в прошлом интервью сайту-партнеру LiveScience.
Кроме того, люди могут вообще не выдержать путешествия во времени. Чтобы путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, потребовалась бы только центрифуга, но это было бы смертельным исходом, сказал Джефф Толлаксен, профессор физики в Университете Чепмена, в 2012 году.
Использование гравитации также было бы смертельным. Чтобы испытать замедление времени, можно встать на нейтронную звезду, но силы, которые может испытать человек, сначала разорвут вас на части.
Путешествие во времени в художественной литературе
В двух статьях 2015 года на Space.com были описаны различные способы, которыми путешествия во времени работают в художественной литературе, а также лучшие машины для путешествий во времени. Некоторые методы, используемые в художественной литературе, включают:
Путешествие в один конец в будущее: Путешественник уходит из дома, но люди, которых он или она оставил, могут состариться или умереть к тому времени, когда путешественник вернется. Примеры: «Интерстеллар» (2014 г.), «Икари ХВ-1» (1963 г.)
Путешествие во времени путем перемещения через более высокие измерения: В «Интерстеллар» (2014 г.) доступны «тессеракты», в которых астронавты могут путешествовать, потому что сосуд представляет время как измерение пространства.Похожая концепция выражена в книге Мадлен Л’Энгл «Морщинка во времени» (2018, основанная на серии книг, начатой в 1963 году), где время сворачивается с помощью тессеракта. В книге, однако, используются сверхъестественные существа, чтобы сделать путешествие возможным.
Путешествие по пространственно-временному вихрю: Знаменитый «Доктор Кто» (с 1963 г. по настоящее время) ТАРДИС («Время и относительное измерение в космосе») использует сверхмерный вихрь, чтобы перемещаться во времени, в то время как путешественники внутри ощущают время проходит нормально.
Мгновенный прыжок во времени: Примеры включают «Девушка, которая прыгнула во времени» (2006), ДеЛориан из «Назад в будущее» (1985) и машину WABAC мистера Пибоди из «Шоу Рокки и Буллвинкла» (1959-64).
Путешествие во времени стоя на месте: И «Машина времени» (книга 1895 г.), и Маховик времени Гермионы Грейнджер из «Гарри Поттера» удерживают путешественника неподвижным, пока он движется во времени.
Медленное путешествие во времени: В «Букваре» (2004) путешественник остается в коробке, путешествуя во времени.Каждую минуту, когда они хотят вернуться в прошлое, им нужно оставаться в коробке на минуту. Если они хотят вернуться на день назад, они должны оставаться там на 24 часа.
Путешествие быстрее света: В «Супермене: Фильм» (1979) Супермен летит быстрее света, чтобы вернуться во времени и спасти Лоис Лейн, прежде чем ее убьют. Эта концепция также использовалась в романе 1980 года Грегори Бенфорда «Временной пейзаж», в котором главный герой отправляет (гипотетические) тахионные частицы быстрее света на Землю в 1962 году, чтобы предупредить о катастрофе.В нескольких эпизодах и фильмах «Звездного пути» «Энтерпрайз» путешествует во времени, двигаясь быстрее света. В комиксе и сериале «Вспышка» суперспидстер использует космическую беговую дорожку, чтобы путешествовать во времени.
Сложные методы категоризации: В «Timecop» (1994) есть ракетные сани, которые появляются и исчезают из поля зрения при использовании, что привело к множеству предположений о том, что происходит. В сериале «Терминатор» также есть смещение во времени, в котором показано, как вести войну в четырех измерениях (включая время).
Так возможно ли путешествие во времени?
Хотя путешествие во времени кажется невозможным — по крайней мере, возможным в том смысле, что люди его переживут — с физикой, которую мы используем сегодня, поле постоянно меняется. Достижения квантовых теорий, возможно, помогут понять, как преодолеть парадоксы путешествий во времени.
Одна из возможностей, хотя она не обязательно приведет к путешествию во времени, — это решение загадки того, как определенные частицы могут мгновенно общаться друг с другом со скоростью, превышающей скорость света.
А пока заинтересованные путешественники во времени могут, по крайней мере, испытать это косвенно через фильмы, телевидение и книги.
.Вот график полета на Марс и создания колонии.
У Илона Маска есть грандиозный план по вывозу человечества за пределы Земли, к Луне, Марсу и даже дальше за пределы Солнечной системы. Маск регулярно подсчитывал, что люди могут основать город на Марсе уже в 2050 году.
Как генеральный директор SpaceX, он руководил разработкой звездолета. Ракета предназначена для дозаправки и перезапуска с использованием жидкого водорода и метана, в отличие от ракетного топлива, используемого в Falcon 9 и Falcon Heavy.Это означает, что астронавты смогут создавать заправочные станции по всей Солнечной системе, перепрыгивая с планеты на планету. Все еще находящийся в стадии разработки, Starship может совершить свой первый коммерческий полет уже в 2021 году.
Многие планы поселения на Марсе предполагают, что сообщество будет готово в течение десятилетий. Объединенные Арабские Эмираты нацелены на создание города с населением 600 000 человек к 2117 году. Астробиолог Льюис Дартнелл сказал в октябре Inverse , что «хотя первая миссия человека на Марс, вероятно, состоится в следующие два десятилетия, она, вероятно, будет больше 50. -100 лет до того, как значительное количество людей перебралось на Марс, чтобы жить в самоокупаемых городах.
SpaceX стремится к гораздо, намного более быстрым временным рамкам, с серией из 10 запусков, чтобы запустить город к 2050 году. Вот как это выглядит:
Марсианский план SpaceX: 2019
Компания собирается провести первый « прыжковые испытания »для своего летящего на Марс корабля Starship в этом году, чтобы проверить, сможет ли ракета прыгнуть на несколько сотен километров. SpaceX разрабатывает испытательный центр в Бока-Чика, штат Техас, для отгрузки более 300 000 кубических ярдов почвы местного происхождения. В июле 2018 года компания осуществила поставку цистерны с жидким кислородом емкостью 95000 галлонов, примерно такой же емкости, как 20 автоцистерн.Он также завершил строительство солнечной батареи мощностью 600 киловатт и двух антенн наземных станций, которые также могут оказаться полезными для миссий Crew Dragon. В октябре 2018 года потребовалась отгрузка последней крупной наземной танковой системы для поддержки первых полетов.
Генеральный директорИлон Маск ранее описывал эти испытания как «взлетайте, разворачивайтесь, ускоряйтесь назад очень сильно и приходите горячим, чтобы проверить тепловой экран, потому что мы хотим иметь многоразовый тепловой экран, способный поглощать тепло от межпланетных скоростей входа. .«Изначально испытания планировалось провести в первые несколько недель 2019 года, но над испытательным автомобилем« хоппер »налетела буря.
Фирма завершила свои первые пробные стрельбы в апреле, достигнув высоты нескольких сантиметров от земли. В конце этого года ожидается больше.
Последний звездолет SpaceX Hopper Twitter / Илон Маск
Если все пойдет хорошо, мы перейдем к следующему этапу. В январе Маск заявил, что первый прототип орбитального звездолета может прибыть уже в июне, что может помочь ускорить испытания и перенести отдельные планы на более ранний этап графика.
План SpaceX на Марс: 2020 год
Пока в Соединенных Штатах проходят следующие президентские выборы, SpaceX будет работать над следующим этапом испытаний Starship. В этом году проводятся испытания ракеты-носителя, а также полеты на большой высоте и с большой скоростью. Ожидается, что команда проведет ряд тестовых полетов, прежде чем фактически посадит кого-либо на борт. В это время может дебютировать орбитальный звездолет.
План SpaceX на Марс: 2021 год
Starship готовится к своему первому коммерческому полету.Джонатан Хофеллер, вице-президент SpaceX по коммерческим продажам, сообщил на конференции в Индонезии, что примерно в это время планируется провести первый полет.
Во время первого полета Starship он мог отправить в космос коммерческий спутник для одной из трех телекоммуникационных компаний. Звучит как работа для Falcon 9 и Falcon Heavy, но если все пойдет хорошо, это может доказать жизнеспособность звездолета для будущих миссий и помочь профинансировать его дальнейшее развитие.
«Вы потенциально можете снова захватить спутник и сбить его, если захотите», — сказал Хофеллер.«В этом отношении он очень похож на отсек [космического] шаттла. Итак, у нас есть этот инструмент, и мы бросаем вызов отрасли: что бы вы с ним сделали? »
План SpaceX на Марс: 2022 год
Это может быть первый год, когда SpaceX достигнет Марса. На Международном астронавтическом конгрессе в Аделаиде, Австралия, в сентябре 2017 года Маск предложил этот год как точку, в которой как минимум два беспилотных корабля смогут добраться до Марса. Две планеты будут в идеальной точке для запуска ракеты в 2022 году — явление, которое происходит примерно каждые два года.
SpaceX ранее выпустила концепт-арт звездолета на пути к далеким планетам, основанный на более старом дизайне, а не на более поздней версии из нержавеющей стали, изображенной выше:
The Starship. SpaceX / Instagram
«Я совершенно уверен, что мы сможем завершить строительство корабля и подготовить его к запуску примерно за пять лет», — сказал он. «Для меня пять лет — это долгий срок».
На кораблях будет размещена инфраструктура энергоснабжения, добычи полезных ископаемых и жизнеобеспечения для будущих полетов.Они также подтвердят наличие водных ресурсов и выявят опасности. На каждом корабле будет около 100 тонн грузов.
Однако в феврале Маск предположил, что у SpaceX есть более неотложные миссии:
План SpaceX на Марс: 2023 год
Это год, когда SpaceX, как ожидается, отправит японского миллиардера Юказу Маэдзава вместе с шестью-восемью художниками в путешествие. Луна с помощью звездолета. Хотя эта миссия не связана конкретно с Марсом, ее успех будет хорошим предзнаменованием для будущей пилотируемой миссии.Судя по февральским комментариям Маска, это может быть первая крупная миссия Starship.
Путь, по которому Starship пойдет в Лунной миссии. SpaceX
План SpaceX на Марс: 2024 год
Пришло время для очередных выборов президента США. Это также следующий раз, когда Земля и Марс будут выровнены соответствующим образом для запуска ракеты.
Существует большая вероятность, что, исходя из предыдущих комментариев Маска, SpaceX не отправит два грузовых корабля на Марс в 2022 году, как предполагалось ранее.Если это предсказание подтвердится, это будет следующий идеальный момент, когда SpaceX сможет отправить грузовые корабли и заложить основу для следующей миссии.
Если к этому этапу SpaceX отправила два грузовых корабля, следующим шагом будет пилотируемая миссия. План
.