Космос таит в себе множество загадок, и мы лишь начали изучать его. И одной из проблем, которые предстоит решить в будущем, является гравитация.
А что с ней не так, спросите вы? А её нет! Вернее, не так. Гравитация есть всегда, мы испытываем её от Земли, Луны, Солнца, других звёзд и даже центра нашей галактики. Но сила притяжения, которая подходит нам, есть только на Земле. И когда мы полетим на другие планеты или будем бороздить космос, как быть с гравитацией? Нужно создавать её искусственно.
Почему нам нужна определённая сила гравитации?
На Земле все организмы приспособились к силе притяжения, равной 9.8 м/с^2. Если она будет больше, то растения не смогут расти вверх, а мы постоянно будем испытывать давление, из-за чего наши кости будут ломаться, а органы разрушаться. А если она будет меньше, то у нас начнутся проблемы с доставкой питательных веществ в крови, ростом мышц и т.д.
Когда мы будем осваивать колонии на Марсе и Луне, то столкнёмся с проблемой пониженной гравитации. Наши мышцы частично атрофируются, приспособившись к местной силе притяжения. Но по возвращении на Землю у нас начнутся проблемы с хождением, перетаскиванием предметов и даже с дыханием. Именно настолько всё зависит от гравитации.
И у нас уже есть пример того, как это происходит - Международная Космическая Станция.
Космонавты на МКС и почему там нет гравитации
Те, кто посещает МКС, должны тренироваться на беговых дорожках и тренажёрах каждый день. Всё потому, что за время пребывания их мышцы теряют "хватку". В условиях невесомости не надо поднимать своё тело, можно расслабиться. Именно так думает организм. На МКС нет гравитации не потому, что она находится в космосе.
Расстояние от неё до Земли всего 400 километров, и сила притяжения на таком расстоянии лишь чуть-чуть меньше, чем на поверхности планеты. Но МКС не стоит на месте - она вращается по земной орбите. Она буквально постоянно падает на Землю, но её скорость настолько высока, что не даёт ей упасть.
Именно поэтому космонавты и находятся в состоянии невесомости. И всё же. Почему на МКС нельзя создать гравитацию? Это бы облегчило жизнь космонавтов в разы. Ведь они вынуждены тратить по несколько часов в день на физические упражнения только для поддержания формы.
Как создать искусственную гравитацию?
В научной фантастике давно создан концепт подобного космического корабля. Это огромное кольцо, которое должно постоянно вращаться вокруг своей оси. В результате этого центробежная сила "выталкивает" космонавта в сторону от центра вращения, и он будет воспринимать это как гравитацию. Но проблемы возникают, когда мы сталкиваемся с этим на практике.
Во-первых, нужно учесть силу Кориолиса - силу, возникающую при движении по кругу. Без этого нашего космонавта будет постоянно укачивать, а это не очень весело. В таком случае нужно ускорить вращение кольца на корабле до 2 оборотов в секунду, а это очень много, космонавту будет очень нехорошо. Чтобы решить эту проблему, нужно увеличить радиус кольца до 224 метров.
Корабль размером в полкилометра! Мы уже недалеко от Звёздных Войн. Вместо создания земной гравитации сначала мы создадим корабль с пониженной гравитацией, в котором останутся тренажёры. И лишь потом мы будем строить корабли с огроменными кольцами для сохранения гравитации. Кстати, на МКС как раз собираются строить модули для создания гравитации.
Сегодня учёные из Роскосмоса и NASA готовятся к отправке центрифуг на МКС, необходимых для создания искусственной гравитации там. Космонавтам больше не придётся тратить много времени на физические упражнения!
Проблема с гравитацией при больших ускорениях
Если мы хотим полететь к звёздам, то для путешествия к ближайшей Альфа Центавра А со скоростью в 99% от скорости света займёт 4.2 года. Но чтобы разогнаться до этой скорости, потребуется огромное ускорение. А значит, и огромные перегрузки, примерно в 1000-4000 тысячи раз больше земного притяжения. Такое не выдержать никому, и космический корабль с вращающимся кольцом должен быть просто гигантским, в сотни километров. Построить такое можно, но нужно ли?
К сожалению, мы до сих пор не до конца понимаем, как работает гравитация. И пока не придумали, как избежать эффекта таких перегрузок. Будем исследовать, проверять, изучать.
Ни для кого не секрет, что за космическими путешествиями будущее человечества, но всем нам ближе романтика далеких миров, чем неприглядная действительность, связанная с тем, что на корабле ожидает любого, кто отправится на миссию. Наверняка все вы слышали про челнок «Аполлон-11» и Нила Армстронга, первого человека, высадившегося на Луну, но мало кто знает, как именно он ходил в туалет в течение легендарного 3-дневного полета.
На самом деле космос и орбитальные станции – не такое уж и возвышенное пространство, как мы привыкли о них думать. От вездесущего пота до жутко неудобных туалетных приспособлений, в космосе человеческое тело ждет множество неприятных испытаний. Если мы хотим попасть на Марс, нам придется придумать, как справляться с огромным количеством неудобств.
Вы готовы открыть глаза на неприглядную правду о космических полетах? Если да, то впереди вас ждет список из 25 отвратительных фактов про жизнь космонавтов за пределами земной атмосферы.
25. Бактерии
Возможно, вы думаете, что на космических станциях или космолетах уж точно должно быть ну очень чисто, но все далеко не так. Там также грязно, как и у вас дома, если не делать уборку неделями. Ученые выяснили, что примерно около 4 тысяч видов бактерий и микробов живут в космосе вместе с участниками экспедиций на постоянной основе.
24. Космическая болезнь
Фото: WikipediaCommons.com
Учитывая, сколько энергии необходимо для запуска космонавтов на орбитальную станцию, и не забывая о том, что там люди попадают в условия микрогравитации, неудивительно, что в полете члены экипажа испытывают огромную нагрузку. Именно поэтому космонавты постоянно страдают от так называемого синдрома космической адаптации. Симптомами этой болезни обычно бывают диарея, тошнота, рвота и головокружения.
23. Слизь
Фото: Pixabay.com
На Земле слизь из нашего организма выводится через нос или мигрирует вниз по горлу, причем чаще всего вы этого даже не замечаете. Однако в космосе микрогравитация не позволяет происходить всем этим процессом по привычной схеме, и все выделения попросту скапливаются в местах их выработки. Единственный способ избавиться от слизи на борту орбитальной станции – это выдувать сопли в носовой платок. Впрочем, космонавты нередко прибегают к помощи очень острых специй, чтобы упростить себе жизнь.
22. Мозги
Фото: WikipediaCommons.com
Как вы уже заметили, микрогравитация связана с целым рядом очень неприятных явлений. Когда человек попадает в космос, его кровеносная система начинает работать иначе, не как на Земле. Вместо того чтобы наше сердце закачивало кровь в ноги, оно принимается в большей степени снабжать кровью именно верхнюю часть тела и голову. Примерно первые 4 дня в космосе лица космонавтов буквально отекают из-за всей той крови, которая приливает к мозгу, вместо того чтобы снабжать питательными веществами и кислородом наши конечности. К счастью, впоследствии тело приспосабливается к новым условиям, и здоровое кровообращение все-таки восстанавливается.
21. Специи
Фото: Tbuckley89
В условиях микрогравитации вы бы не смогли посолить или поперчить свою еду привычным способом. Только представьте себе частицы молотого перца и кристаллики соли, парящие по всему кораблю… Именно поэтому все необходимые приправы для орбитальной станции поставляются строго в жидкой форме.
20. Мертвая кожа
Фото: Rjelves
На Земле мертвая кожа опадает маленькими частичками прямо на пол, и ее постоянно сдувает потоками воздуха или смывает водой. На космических кораблях, как вы уже помните, микрогравитация, и поэтому ничто там никогда не может просто упасть и лежать на своем месте в ожидании уборки или ветра. В результате космонавты нередко сталкиваются с целыми облаками омертвевшей кожи, когда кто-то из их товарищей, переодевается.
19. Жижа из тюбиков
Фото: WikipediaCommons.com
На заре космических путешествий вкусный и приятный глазу рацион не был в списке главных приоритетов космических агентств. В результате первое время с аппетитом у космонавтов были большие проблемы, ведь им приходилось буквально давиться непонятными смесями из тюбиков.
18. Запах космоса
Фото: WikipediaCommons.com
А вы когда-нибудь пытались себе представить, как пахнет космос? Когда космонавты возвращаются на борт станции после вылазок в открытый космос и снимают свои скафандры, они чувствуют необычные запахи. Чаще всего эти ароматы сравнивают с непрожаренным стейком, раскаленным железом или даже серой. Другими словами космос скорее воняет, чем пахнет.
17. Запахи на космической станции
Фото: WikipediaCommons.com
Если вас смутило описание запаха открытого космоса, готовьтесь к кое-чему похуже – к ароматам, царящим внутри космических станций. Неудивительно, что пахнет там далеко не лучшим образом, ведь на борту постоянно находятся очень разные люди, а форточку в этом случае не откроешь. Члены экипажа, естественно, постоянно дышат и потеют, в том числе, из-за своих ежедневных двухчасовых тренировок, поэтому NASA даже установило на борту станции специальные дезодорирующие устройства. Впрочем, знаменитый астронавт Скотти Келли (Scotty Kelly) как-то сказал, что на МКС все равно пахнет, как в тюрьме…
16. Специальные трусики с повышенной впитываемостью «Maximum Absorbency Garment»
Фото: Headlock0225
Белье под названием «Maximum Absorbency Garment» звучит очень серьезно, но по сути это всего лишь специальные подгузники для космонавтов. Во время запуска челнока и по пути к МКС у членов экипажа физически нет возможности в любой момент просто снять скафандр и сбегать в , так что на выручку им приходят вот такие трусики. Первым этот американский подгузник использовал по назначению астронавт Алан Шепард (Alan Shepard).
15. Неконтролируемое мочеиспускание
Фото: WikipediaCommons.com
В условиях микрогравитации нервы, которые сообщают вам, когда время помочиться, работают совсем не так, как на Земле. Все дело в том, что жидкость в мочевом пузыре на МКС наполняется по другим законам, и не всегда она заполняет его именно снизу доверху. Мочевой пузырь просто постепенно наполняется до своего предела, а потом внезапно вы понимаете, что бежать в туалет уже слишком поздно.
14. Питьевая вода из собственной мочи
Фото: NASA.gov
В космосе не так уж и много воды. Чтобы решить проблему водоснабжения на борту МКС, космонавты начали пить переработанную и очищенную воду, произведенную, в том числе, и из их мочи. Устройство, преобразующее всевозможные жидкости и мочу в пригодную для питья воду, стоит около 250 миллионов долларов! Наверняка за этим аппаратом исправно следят, ведь никому из участников полета не хотелось бы, чтобы что-то пошло не так…
13. Вздутия
Фото: Pixabay.com
В процессе переваривания еды в теле образуются газы. В привычных условиях земной атмосферы эти газы без проблем находят способ покинуть организм, но в космосе они так и остаются внутри тела еще долгое время. Если постараться пукнуть специально, от этого может начаться рвота. Говорят, что космонавты придумали особенную технику, как правильно пускать газы на борту космических кораблей.
12. Запор
Фото: James Heilman, MD
Мы уже знаем, что из-за микрогравитации космонавты отекают, и у них вздуваются животы. Однако это не самое неприятное, что может случиться. Например, в космосе бывают запоры. Теперь понятно, почему во время полетных миссий космонавты питаются преимущественно полужидкой жижей из тюбиков...
11. Рвота в космосе
Фото: Dirk Schoellner / NASA Blueshift / flickr
Как мы уже говорили, у членов экипажа регулярно бывает космическая болезнь, которая иногда приводит к рвоте. Представьте, что вы находитесь в микрогравитации, и вас при этом тошнит. Рвотные массы будут летать по всему кораблю! Обычно космонавты стараются использовать блевательные мешочки, которые потом сохраняются на станции до прибытия нового челнока.
10. Дефекация в космосе
Фото: WikipediaCommons.com
Быт на космических кораблях – очень занимательная тема. Во времена первых полетов справление нужды было крайне дискомфортным процессом, и космонавтам приходилось пользоваться специальными пакетами. К счастью, с тех пор многое изменилось в лучшую сторону. В наши дни участники экспедиций уже могут садиться на почти обычный унитаз, но сначала они проходят целый отдельный курс, чтобы научиться делать это в максимально правильной позе, иначе фекальные массы попадут совсем не туда, куда надо.
9. Диарея
Фото: WikipediaCommons.com
На космолете «Аполлон-8», отправившемся на Луну под началом Фрэнка Бормана (Frank Borman), все пошло не по плану почти в самом начале миссии. В какой-то момент Борман проснулся от расстройства желудка – у него началась жуткая диарея, и его рвало. Рвотные массы и понос разлетелись по тесной капсуле, доставив членам экипажа немало неудобств. Капитан Борман не хотел докладывать об инциденте на Землю, но его коллеги Джим Ловелл и Уильям Андерс (Jim Lovell, William Anders) вынудили своего начальника все-таки сообщить центру управления о столь неприятном происшествии.
8. Проверки состояния кишечника
Фото: Jason7825 / en.wikipedia
Было время, когда космонавты на своих космических заданиях носили в области живота специальные устройства, наблюдающие за перистальтикой кишечника. Все показания этих датчиков записывались и анализировались специалистами на Земле, которые следили за тем, чтобы у космонавтов все было в порядке.
7. Засор унитаза
Фото: WikipediaCommons.com
Дома на Земле засорившийся унитаз – это достаточно неприятная проблема, а уж в космосе… В 1981 году именно это и случилось. Дело было на борту космического челнока «Колумбия» (Space Shuttle Columbia) – фекальные массы тогда попали из вентиляционной системы прямо в главную кабину корабля. Похоже, что участники программы полетов «Аполлон» тоже периодически сталкивались с парящими по шаттлу экскрементами.
6. Чихание
Фото: WikipediaCommons.com
Пока космонавт находится в своем скафандре, он не может прикрыть рот или нос во время чихания. Если чихнуть все же пришлось, это может стать серьезной проблемой. Например, дворники шлема может залепить слюнями и соплями, что пагубно скажется на возможности видеть происходящее вокруг и ориентироваться в пространстве. Вы бы точно не захотели почувствовать себя в открытом космосе слепым котенком, поверьте. Чтобы избежать таких осложнений, космонавты всегда стараются чихать вниз, а не перед собой.
5. Смерть в космосе
Фото: Claus Ableiter
Долгое время ни у кого толком не было нормального плана на случай смерти одного из участников экспедиции прямо на борту космической станции. Вряд ли космонавтам понравилось бы разбираться с трупом на МКС. В итоге NASA совместно с похоронным бюро Promessa разработало концепцию «Body Back». По задумке исследователей тело усопшего укладывается в чехол, напоминающий спальный мешок, и прикрепляется снаружи космического корабля. По плану американцев тело в спальнике должно будет сгореть дотла в атмосфере Земли, когда челнок будет входить в ее верхние слои.
4. Ванная комната на МКС
Фото: WikipediaCommons.com
Многие наверняка знают, что такое постоянные ссоры из-за очереди в ванную или туалет в большой семье. А теперь представьте себе эту же ситуацию в космосе, и вы поймете, что ваши проблемы – ничто. МКС была запущена на орбиту Земли еще в 1998 году, и с тех пор там постоянно работают русские и американские ученые. За все это время на борту случалось немало конфликтов. Например, русские космонавты любят холодец, из-за чего иногда засоряются туалеты. Западных космонавтов это так сильно злило, что они попросту запретили русским пользоваться туалетами NASA.
3. Капельки пота
Фото: Minghong
Как мы уже рассказывали, космонавты обязаны тренироваться по 2 часа в день, чтобы поддерживать свое тело в форме и не терять мышечную массу. Во время физических нагрузок они, конечно же, потеют. В условиях микрогравитации пот не стекает с тела, как на Земле, а просто прилипает к коже в виде маленьких капелек округлой формы. Если вы сами не вытрете этот пот полотенцем, он еще долго от вас никуда не денется. Если вам все еще не противно, знайте – космонавты собирают собственный пот, чтобы потом использовать его для производства питьевой воды.
2. В космосе очень сложно мыться, поэтому душ там принимают крайне редко
Фото: WikipediaCommons.com
Во время экспедиций у космонавтов обычно очень много работы, и при этом они не моются неделями. В самые первые миссии все заходило даже слишком далеко… А если вспомнить, что жили космонавты в очень тесных капсулах, то лучше даже и не напрягать фантазию.
1. Мозоли на ногах
Фото: Quinn Dombrowski
Помните, мы говорили об омертвевшей коже? Бывает и кое-что хуже. По словам космонавтов, в космосе кончики их пальцев ног становятся до боли чувствительными, и у них постоянно появляются новые мозоли, которые то и дело отваливаются и летают потом по МКС.
Вино на Луне… Виски на космической станции… Читая в детстве не самые детские книжки про космических пиратов, рейнджеров и прочих сорвиголов, я и не думал, что пить в космосе не положено. И действительно, у космических путешествий длинные и сложные отношения с выпивкой. Отправиться за тысячи километров от Земли в серую бездну неизвестности не так-то просто. Страшно. Тяжело. Почему бы астронавтам не расслабиться в конце рабочего дня, пропустив стаканчик-другой?
Увы, для любителей космоса и смочить губы крепким, потребление алкогольных напитков запрещено государственными органами, которые посылают космонавтов, например, на Международную космическую станцию. Но в скором времени отправиться на последний рубеж сможет и обычный человек - например, для колонизации Марса. Очевидно, бухлишко должно быть разрешено для такой длительной и мучительной поездки в один конец, которая растянется на годы? Или хотя бы оборудование для самостоятельного изготовления алкоголя на планете?
Выпивка и космическое пространство имеют долгие и сложные отношения. Давайте посмотрим, что может произойти с обычным пьющим, но астронавтом, и что может произойти, если мы начнем посылать в космос обычных пьющих людей.
Широко распространено мнение, что на большой высоте кружит голову и до состояния тошноты доходишь быстрее. Таким образом, было бы логично предположить, что алкоголь на орбите будет оказывать весьма сильные эффекты на организм человека. Но это не совсем правда.
Этот миф был развенчан еще в 1980-х годах. В 1985 году Федеральное авиационное управление США провело исследование, в котором изучалось поведение людей, выпивших алкоголь на смоделированных высотах, в процессе выполнения сложных задач и замеров алкометра.
В рамках исследования 17 мужчин попросили выпить немного водки на уровне земли и в камере, моделирующей высоту 3,7 километра. Затем попросили выполнить ряд задач, включая расчеты в уме, отслеживание света на осциллографе при помощи джойстика и другие. Исследователи заключили, что «никакого интерактивного эффекта алкоголя и высоты ни алкометр, ни оценка производительности не показали».
Выходит, это миф, что во время полета становишься пьяным быстрее? Дэйв Хэнсон, заслуженный профессор социологии в Университете штата Нью-Йорк в Потсдаме, исследовавший алкоголь и попивающий его в течение 40 лет, думает, что да. «Не могу представить, что в космосе напиваешься как-то по-другому», говорит он.
Впрочем, он также думает, что болезнь высоты может имитировать похмелье, а также имитировать интоксикацию. «Если люди неадекватно чувствуют себя под давлением, они могут чувствовать себя так и в состоянии алкогольного опьянения». И наоборот, люди, которые утверждают, что напиваются в самолете быстрее, чем обычно, могут просто проявлять особое поведение. Такие люди демонстрируют поведение пьяных сильнее, когда думают, что пьяны, а не потому, что на самом деле потребляли алкоголь.
«Если люди летят на самолете и думают, что по какой-то причине алкоголь окажет на них необычный эффект, они будут думать, что он оказывает на них необычный эффект», говорит Хэнсон.
Получается, если никакого дополнительного эффекта нет, можно пригубить немного крепкого на борту МКС? Нет, нельзя.
«Алкоголь на борту Международной космической станции запрещен для употребления», говорит Дэниел Хуот, представитель Космического центра им. Джонсона. «Использование алкоголя и других летучих компонентов контролируется на МКС из-за воздействия, которое их компоненты могут оказать на систему восстановления воды на станции».
По этой причине астронавты на космической станции не получают даже продуктов, которые содержат алкоголь вроде жидкости для полоскания рта, духов, лосьонов для бритья. Разлитое пиво на борту тоже может стать нешуточным риском повредить оборудование.
Остается также вопрос ответственности. Мы не позволяем водителям или пилотам реактивных истребителей напиваться и садиться за руль, так что неудивительно, что те же правила применяются к астронавтам внутри космической станции за 150 миллиардов долларов, плавающей вокруг Земли с гигантской скоростью.
Тем не менее в 2007 году независимая группа, созданная NASA, изучила здоровье астронавтов и пришла к выводу, что в истории агентства было по меньшей мере два астронавта, которые принимали большое количество алкоголя непосредственно перед полетом, но которым все-таки разрешили летать. Последующий обзор главы безопасности NASA не выявил никаких доказательств для обоснования претензий. Астронавтам строго запрещено пить за 12 часов перед полетом, поскольку от них требуют полного присутствия мысли и тела.
Причина этих правил ясна. В том же исследовании FAA от 1985 года на тему эффектов алкоголя на высоте ученые пришли к выводу, что важен каждый миллиграмм. Вне зависимости от высоты, на которой пили испытуемые, показатели алкотестера были одинаковыми. Их производительность тоже пострадала одинаково, но те, кто принимал плацебо на высоте, показывал результаты хуже, чем тот, кто принимал плацебо на уровне суши. Это позволяет предположить, что высота, независимо от потребления алкоголя, может оказывать незначительное влияние на умственную работоспособность. В исследовании заключается, что это служит поводом для дальнейшего ограничения употребление алкоголя на высоте.
Есть и другая причина избегать пенистые напитки вроде пива - без помощи гравитации жидкости и газы накапливаются в желудке астронавта, приводя к не самым приятным эффектам.
Тем не менее, несмотря на строгие правила, это не значит, что люди в космосе никогда не будут вступать в контакт с ферментированными жидкостями. На борту МКС проводилось много экспериментов с участием алкоголя, но не с чрезмерным его употреблением, поэтому никто на самом деле точно не знает, как будет реагировать человеческое тело.
«Мы изучаем все возможные процессы изменения тел космонавтов в космосе, в том числе и на уровне микробов», говорит Стефани Ширхольц, пресс-секретарь NASA. «И у нас есть очень надежная программа питания, которая гарантирует, что тела космонавтов получают все, чтобы оставаться здоровыми».
В рамках программы «Скайлэб» астронавтам с собой давали херес, но он плохо показал себя в полетах в условиях микрогравитации.
И самое, наверное, удивительное то, что первой жидкостью, которую пили на поверхности Луны, было вино. Базз Олдрин сказал в интервью, что выпил немного вина, причащаясь, прежде чем вышел из лунного модуля в 1969 году. Церемония проходила во время паузы в режиме связи, поэтому ее не передавали на Землю.
И хотя NASA давно наложило строгие ограничения на прием алкоголя в космосе, русские космонавты в прошлом могли позволить себе расслабиться. Космонавты на борту орбитальной станции «Мир» могли позволить себе немного коньяка и водки. Интересно, как они согласились лететь на МКС с ее сухим законом.
В 2015 году японская компания «Сантори» отправила на космическую станцию немного своего лучшего виски. Сделано это было в рамках эксперимента по наблюдению «проявления вкуса в алкогольных напитках в процессе использования в микрогравитации». Другими словами, раз в условиях микрогравитации выпивка набирается сил по-другому, то и вкус у нее будет лучше и проявится быстрее.
А несколько лет назад, с сентября 2011 года по сентябрь 2014 года, NASA проводило эксперимент по изучению влияния микрогравитации на виски и обугленную древесину дуба, которая помогает напитку в процессе. Через 1000 дней в космосе танины в виски остались неизменными - но космическая щепа выдала более высокие концентрации своего аромата.
Так что хотя астронавтам и запретили пить алкоголь, даже в космосе они продолжают работать над улучшением вкуса алкогольных напитков, которые мы пьем здесь, на Земле. Что касается марсианских миссий, которые растянутся на годы, без алкоголя там точно будет не обойтись.
Эксперты вроде Хэнсона, впрочем, не видят никакого вреда в дальнейшем ограничении алкоголя. Помимо практических соображений безопасности, могут быть и другие проблемы. Хэнсон считает, что множество социально-культурных различий землян, живущих в ограниченном пространстве много лет подряд, существенно усложнят пьянство.
«Это политика. Это культура. Но это не наука», говорит он. Что будет, если вы окажетесь среди мусульман, мормонов или трезвенников? Гармонизация культурных точек зрения в условиях ограниченного пространства будет приоритетной уже с самого начала.
Поэтому космонавтам, которые захотят приободриться духом, придется наслаждаться видом с окна, а не видом на дне стакана. Но мы оставим для них немного шампанского, когда они будут возвращаться.
Будет ли Вселенная расширяться вечно или в итоге рухнет обратно в крошечное пятнышко? Опубликованное в июне исследование считает, что в соответствии с основной теорией физики бесконечная экспансия невозможна. Однако появились новые доказательства того, что постоянно расширяющуюся Вселенную пока нельзя исключить.
Темная энергия и космическое расширение
Наша Вселенная пронизана масштабной и невидимой силой, которая кажется вступает в противовес с силой тяжести. Физики прозвали ее темной энергией. Полагают, что именно она толкает пространство наружу. Но июньская статья подразумевает, что темная энергия со временем меняется. То есть, Вселенная не будет расширяться вечность и способна рухнуть до размера точки Большого Взрыва.
Физики сразу нашли проблемы в теории. Они считают, что исходная теория не может быть истинной, так как не объясняет существование бозона Хиггса, выявленного в большом адроном коллайдере. Однако гипотеза может быть жизнеспособной.
Как объяснить существование всего?
Теория струн (теория всего) считается математические изящной, но экспериментально недоказанной основой объединения общей теории относительности Эйнштейна с квантовой механикой. Теория струн предполагает, что все частицы во Вселенной не являются точками, а представлены вибрирующими одномерными струнами. Различия в вибрациях позволяют видеть одну частицу как фотон, а другую – электрон.
Однако, чтобы оставаться жизнеспособной, теория струн должна включать темную энергию. Представьте последнюю в качестве шара в ландшафте гор и долин. Если шарик стоит на вершине горы, то может оставаться неподвижным или скатиться при малейшем возмущении, так как лишен стабильности. Если остается неизменным, то наделен низкой энергией и расположен в стабильной Вселенной.
Консервативные теоретики долго считали, что темная энергия остается постоянной и неизменной во Вселенной. То есть, мячик застыл между горами в долине и не катится с вершины. Однако июньская гипотеза предполагает, что теория струн не учитывает пейзаж с горами и долинами над уровнем моря. Скорее это небольшой уклон, где шар темной энергии скатывается вниз. Пока он катится, темная энергия становится все меньше и меньше. Все может закончиться тем, что темная энергия начнет тянуть Вселенную обратно к точке Большого Взрыва.
Но есть проблема. Ученые показали, что подобные неустойчивые горные вершины должны существовать, ведь есть бозон Хиггса. Также экспериментально удалось подтвердить, что эти частицы могут находиться в неустойчивых Вселенных.
Сложности со стабильностью вселенных
Исходная гипотеза сталкивается с проблемами в неустойчивых вселенных. Пересмотренная версия указывает на возможность существования горных вершин, но отказывается от устойчивых долин. То есть, шарик должен начать скатываться, а темная энергия меняться. Но если гипотеза неверна, то темная энергия останется постоянной, мы останемся в долине между горами, а Вселенная продолжит расширяться.
Исследователи надеются, что в течение 10-15 лет спутники, измеряющие расширения Вселенной, помогут разобраться в постоянной или меняющейся природе Вселенной.
Прочитало: 0
Кажется мы стали забывать что такое освоение космоса October 16th, 2018
Бесконечная череда проблем отечественной космической отрасли и попытки найти выход из кризиса уводят наше внимание от главной цели, ради которой всё затевалось — освоения космоса. Смена руководства космических агентств и предприятий, бесконечные дискуссии о полетах на астероиды, Луну или Марс, размышления о судьбе МКС, коррупционные скандалы, споры о многоразовости и перспективах частной космонавтики — это, конечно, важно. Но не стоит за деревьями терять из виду лес, и стоит всегда помнить зачем мы полезли в этот бурелом.
Сразу оговорюсь, говоря в заголовке «мы» я прежде всего имею в виду себя, но думаю, я такой не один.
К этим мыслям меня подтолкнул просмотр фильма «Марсианин», хотя должны были драматичные в небе Байконура, где риску для жизни оказались подвергнуты реальные люди, а не выдуманные. Но в кино удалось лучше передать настроение покорения космоса, чем лентам информагентств или твиттера.
Если посмотреть «Марсианин» или «Гравитацию» или просто последние новости о работе космонавтов на орбите, то возникает логичный вопрос: зачем это всё? Зачем постоянное превозмогание, постоянный риск и борьба с бездушным, молчаливым и безучастным космосом, который методично убивает тебя? Зачем люди забираются в алюминиевые банки и стремятся в какой-то вакуум, Луну или Марс, где их никто не ждет кроме смерти, притаившейся за каждым углом? Не проще ли остаться на теплой твердой Земле, дышать полной грудью и любоваться звездным небом в комфорте и безопасности?
Но с другой стороны, так ли комфортна наша земная жизнь? Здесь точно так же одно неосторожное движение или фраза может погубить результат многолетних трудов. Точно так же здоровье и жизнь зависит от реакции, внимания, и соблюдения инструкций. Точно так же приходится справляться с постоянной нехваткой ресурсов, дефицитом энергии и несоответствием целей и возможностей. Космонавтика — это концентрированная жизнь, которая обостряет все те проблемы, которые сопутствуют каждому из нас. И как любой человек «пробует на прочность этот мир каждый миг» в учебе, карьере или личностных отношениях, так и человечество пробует на прочность космос — шаг за шагом продвигаясь дальше, расширяя свое присутствие и свои возможности.
Космонавтика — это не выкидывание денег в космос, а дополнительные усилия в расширении зоны комфорта, в которой может жить и развиваться человек. Даже если сейчас там не очень комфортно, то теперь мы знаем, что нас ждет и к чему надо быть готовым. Точно также когда-то люди шагали под темные своды пещер, отталкивались от берега в на плотах из соломы, поднимали в воздух конструкции из фанеры и парусины. И рисковали.
Космонавтика — это постоянное движение по краю, постоянное напряжение, высокая вероятность ошибки и ее высокая цена. Оказываясь на краю, надо понимать и помнить зачем мы совершили этот выход. Выход на край нужен с одной целью — узнать, что за ним, и отодвинуть край чуть дальше.
Когда я начинал рассказывать о путешествии марсохода Curiosity именно эта возможность заглянуть за край привлекала меня. Каждый шаг по Марсу — это открытие нового, возможность увидеть то, что никто не видел до тебя. Оказалось, что там одни камни, пыль и песок, и чувство восторга стало замыливаться. То же самое происходит во всей космонавтике: сначала каждый шаг — полет в космос, выход из корабля, след на Луне — вызывал восторг, а потом полеты на МКС превратились в рутину.
Однако ничего не изменилось: полеты в космос — это движение по краю чтобы заглянуть за край. Это движение нужно для каждого человека на Земле чтобы у каждого было больше возможностей, больше выбора и больше простора для маневра в своей собственной ходьбе по своему собственному краю. Не будем об этом забывать.
Советский Союз, а затем Россия предприняла немалые усилия в продвижении человечества в космос. И сегодня, когда обсуждается судьба и предназначение нашей космонавтики, нужно понимать, что ракеты летают в космос не для того чтобы загрузить работой трудяг в Королёве, Воронеже, Перми и Самаре, не для того чтобы победить всех в длине и количестве своих ракет, а для того чтобы стоять в авангарде всего мира, расширяя обитаемые пределы Вселенной. Это высокая цель была провозглашена нашим соотечественником Циолковским, реализована нашим соотечественником Королёвым, и нашему поколению доверена высокая ответственность продолжать их стремление и развивать достигнутые успехи.
Роскосмос — это авангард Человечества. Наш вклад в расширение ареала обитания человеческого вида, а значит повышения комфорта и безопасности всего мира. Непросто осознавать этот факт, когда в популярных новостях только взрывы ракет, дырки в обшивке, и пустоты под стартовым столом. Уж какой авангард есть, хотя где-то за кадром трудятся десятки тысяч человек чтобы сделать возможным шаг за пределы, заглянуть за которые могли только мечтать наши предки.
Космонавтика — дорогое дело, поэтому перед государством всегда стоит выбор: продолжать вкладывать средства в сохранение места в первых рядах идущих за край или перебраться в зрительские ряды, направив ресурсы на какие-либо более насущные задачи. Да и самому Роскосмосу не стоит забывать зачем он здесь: зачем каждый чиновник или сотрудник ракетно-космического предприятия утром встает на работу.
Зачем рискуют космонавты, зачем «РадиоАстрон» всматривается в ядра активных галактик за миллионы световых лет, зачем «ЭкзоМарс» ловит редкие нейтроны вылетающие из поверхности Красной планеты? За краем. Мы идем туда где еще никто не был и смотрим, что там есть. Ищем возможности для следующего шага.
У частной космонавтики другие задачи, но цель у всех общая. Государство расширяет возможности, создает технологии и инфраструктуру, финансирует фундаментальные исследования, а частники нужны чтобы сделать эти возможности доступными для всех, и улучшать жизнь живущих на Земле. Не всегда это получается, но успехи в навигации, картографии, спутниковой связи наглядно показывают, что это вполне реально. Пилотируемая космонавтика пока отстает, и не приносит всеобщего блага, но это стимул для дальнейшего развития.
Я постараюсь чтобы моя работа популяризатора космонавтики в блоге,
