Всё о космических путешествиях за 60 минут - Пол Парсонс

элементов «Звездного пути» и других научно-фантастических сюжетов, в сфере космических путешествий антиматерия привлекательна из-за большого количества энергии, упакованного в небольшую массу вещества. Частица антивещества похожа на частицу обычной материи, но ее электрический заряд, а также другие ключевые свойства противоположны. Когда материя и антиматерия встречаются, они взаимно уничтожают друг друга, причем масса обеих частиц полностью превращается в энергию – и ее в тысячу раз больше, чем выделяется той же самой массой ядерного топлива. Космический аппарат, работающий на антиматерии, будет напоминать по конструкции ядерные ракеты, описанные в восьмой главе, в которых энергия аннигиляции либо нагревает ракетное топливо, либо использует его для генерирования тока, приводящего в действие ионный двигатель или двигатель VASIMR. Антивещество будет удерживаться внутри космического аппарата за счет электрического и магнитного полей. Основным недостатком этой идеи является то, что, если ядерное топливо встречается в природе на Земле, антиматерия должна быть изготовлена. Причем процесс этот дорогостоящий и неэффективный, и, по крайней мере пока, нам удается получать лишь по несколько атомов антиматерии за раз.

Я думаю, что будущее человеческой расы в распространении по Вселенной, и сейчас то самое время, когда мы должны заложить основы для этого.

Кип Торн, физик, нобелевский лауреат (2015)

Возможно, нам следует взглянуть на все с философской точки зрения. Идеи вроде полета аппарата тяжелее воздуха, да и сама мысль о космическом полете, были отвергнуты как нелепые великими учеными своего времени – причем в некоторых случаях всего за несколько лет до того, как их успешно воплотили в жизнь. Так что как мудро советовал великий ученый, писатель-фантаст и мыслитель Айзек Азимов: «Ваши предположения – это ваши окна в мир. Время от времени протирайте их, иначе свет перестанет проникать внутрь».

Словарь

Δv (дельта-вэ) – характеристическая скорость, сообщаемая космическому кораблю ракетным двигателем.

Breakthrough Starshot – проект по отправке миниатюрных космических аппаратов с солнечными парусами в другую звездную систему.

NERVA — ядерный тепловой ракетный двигатель, разработанный NASA.

VASIMR — электрический ракетный двигатель, использующий методы ядерного синтеза для создания высокотемпературной плазмы, которую электромагниты направляют в выхлопную струю.

Абляция – физический процесс, при котором материал удаляется с объекта путем постепенного испарения. Абляционные теплозащитные экраны на космических аппаратах отводят тепло за счет отрыва частей щита.

Аэродинамическое торможение – маневр, в ходе которого космический аппарат снижает свою скорость, скользя по верхним слоям атмосферы планеты.

Варп-двигатель – гипотетический тип двигателя для космических аппаратов, принцип работы которого основан на деформации пространства и времени.

Гравитационный маневр – маневр, при котором космический аппарат использует гравитационное поле небесного тела, чтобы набрать скорость.

Зонды фон Неймана – гипотетические самореплицирующиеся роботизированные космические аппараты, способные совершать перелеты от звезды к звезде, постепенно исследуя Галактику.

Импульс – мера движения тела, равная произведению его массы и скорости. Чем больше импульс объекта, тем больше силы он передает при столкновении.

Ионный двигатель – вид электрического двигателя, в котором газ из заряженных ионов ускоряется под действием электрического поля.

Колонии О'Нила – концепция постоянно обитаемой космической станции, состоящей из 30-километровых цилиндров, которые вращаются с определенной скоростью для обеспечения искусственной гравитации.

Космический лифт – концепция по достижению космоса с помощью кабеля, простирающегося от поверхности Земли до платформы на геостационарной орбите.

Момент импульса – мера вращательного движения тела, определяемая угловой скоростью тела и распределением массы тела вокруг его центра тяжести.

Общая теория относительности – теория гравитации Альберта Эйнштейна, в которой гравитационная сила определяется как искривление пространства и времени.

Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) – устройство, использующее тепло, выделяемое при распаде радиоактивного материала, для выработки электроэнергии.

Солнечный парус – устройство, способное привести в движение космический аппарат при помощи света (от Солнца или лазера).

«Спейс шаттл» – многоразовый космический аппарат, эксплуатировавшийся NASA с 1981 по 2011 год.

Специальная теория относительности – теория Альберта Эйнштейна, описывающая динамику движущихся тел. Она расширяет законы Ньютона при описании объектов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.

Стартовое окно – временной интервал, в течение которого необходимо произвести запуск космического аппарата, чтобы он вышел на требуемую траекторию.

Суборбитальный полет – полет по баллистической траектории (то есть траектории движения свободно брошенного тела под действием только силы тяжести), при котором космический аппарат не набирает скорость, достаточную для достижения орбиты.

Терраформирование – концепция изменения различных условий (например, климатических) на других планетах с целью сделать их похожими на Землю и пригодными для жизни людей.

Точки Лагранжа – пять точек в объединенном гравитационном поле системы из двух тел, куда можно поместить третье тело, чтобы оно оставалось неподвижным относительно этих двух тел.

Червоточина – гипотетический туннель сквозь пространство и время, который, как полагают, может служить кратчайшим путем для преодоления огромных расстояний, разделяющих звезды.

Рекомендуемая литература

Яркий рассказ о программе «Аполлон», сделавшей возможной высадку людей на Луне:

Chaikin А. A Man on the Moon: The Voyages of the Apollo Astronauts. Penguin, 1994.

О перспективах космической программы США от руководителя полета «Аполлона-13» Джина Кранца:

Kranz G. Failure Is Not an Option: Mission Control from Mercury to Apollo 13 and Beyond. Simon & Schuster, 2000.

История о том, как немецкий гений Вернер фон Браун руководил развитием ракетных технологий в США:

Ward В. Dr. Space: The Life of Wernher von Braun. Naval Institute Press, 2005.

Мемуары пилота командного модуля «Аполлона-11»: Collins M. Carrying the Fire: An Astronaut's Journeys. Pan, 2019.

Советская космическая программа глазами известного историка космоса и инженера:

Harford J. Korolev: How One Man Masterminded the Soviet Drive to Beat America to the Moon. John Wiley & Sons, 1999.

На вопросы о том, каково это быть в космосе, отвечает тот, кто там был:

Peake T. Ask an Astronaut: My Guide to Life in Space. Arrow, 2018.

Обстоятельная история ракетостроения и космических полетов вплоть до начала XXI века:

Sparrow G. Spaceflight: The Complete Story from Sputnik to Curiosity – and Beyond. DK, 2019.

Чтобы узнать, что находится внутри ракеты:

Baker D. Space Rockets Owners' Workshop Manual: Space Rockets and Launch Vehicles from 1942 Onwards. J. H. Haynes & Co, 2015.

Руководство по Солнечной системе, изученной (в основном) роботизированными аппаратами:

Сох В., Cohen A. The Planets. William Collins, 2019.

Книга о том, как работают роботизированные космические аппараты:

Van Pelt M. Space Invaders: How Robotic Spacecraft Explore the Solar System. Copernicus, 2007.

Для ознакомления с некоторыми самыми фантастическими космическими кораблями, представленными в искусстве и литературе: