Что быстрее ракета или самолет
Перейти к содержимому

Что быстрее ракета или самолет

  • автор:

Самолет или ракета?

Чего только не вытворяют движущиеся потоки – даже сталкивают корабли. А нельзя ли использовать их силу для подъема тел вверх? Автомобилисты знают, что на большой скорости передок автомобиля может оторваться от дороги, как бы взлететь. Даже ставят антикрылья, чтобы этого не происходило. Откуда же появляется подъемная сила?

Здесь нам не обойтись без такого понятия, как крыло. Самое простое крыло – это, пожалуй, воздушный змей (рис. 216). Как же он летает? Вспомним, что мы тянем змея за веревку, создавая набегающий на его плоскость, или крыло, ветер. Обозначим плоскость крыла АВ, натяжение веревки Q, собственный вес змея Р, результирующую этих сил R, 1

Набегающий на плоскость змея АВ ветер, отражаясь от нее, создает подъемную силу R, которая, чтобы змей не упал, должна быть равной R, а лучше больше, чтобы змей поднимался наверх. Вы чувствуете, что не так все просто, если речь идет о полете? Еще сложнее, чем со змеем, обстоит дело с подъемной силой крыла самолета.

Сечение крыла самолета представлено на рис. 217, а. Практика показала, что для осуществления подъема крыло самолета должно быть расположено так, чтобы имелся некоторый угол а – угол атаки, между его нижней линией и направлением полета. Этот угол изменяется действием руля высоты.

При горизонтальном полете угол а не превышает 1-1,5°, при посадке – около 15°. Оказывается, что при наличии такого угла атаки, скорость потока воздуха, обтекающего крыло сверху, будет больше, чем скорость ^/^ потока, обтекающего нижнюю поверхность крыла. На рис. 217, а эта разность скоростей отмечена разной густотой линии тока.

Рис. 217. Как возникают подъемная сила крыла (а) и силы, действующие на самолет (б)

Но, как мы уже знаем, в том месте потока, где скорость больше, давление меньше, и наоборот. Поэтому при движении самолета в воздухе над верхней поверхностью крыла будет пониженное давление, а над нижней – повышенное. Эта разность давлений обуславливает действие на крыло силы R, направленной вверх.

Вертикальная составляющая этой силы – сила F представляет собой подъемную силу, направленную против веса тела Р. Если эта сила больше веса самолета, последний будет подниматься вверх. Вторая составляющая Q представляет собой лобовое сопротивление, оно преодолевается тягой винта.

На рис. 217, б показаны силы, действующие на самолет при горизонтальном равномерном полете: F, – подъемная сила, Р – вес самолета, F., – лобовое сопротивление и F – сила тяги винта.

Большой вклад в разработку теории крыла, да и вообще аэродинамической теории, внес русский ученый, профессор Н. Е. Жуковский (1847—1921). Еще до полетов человека Жуковский сказал интересные слова: «Человек не имеет крыльев, и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза (!) слабее птицы. Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».

Рис. 218. Форма крыльев в плане при М < 1 и М >1

Авиация давно перешагнула звуковой барьер, который измеряется так называемым числом Маха – М. При дозвуковой скорости М < 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М >1. И форма крыла при этом изменилась – оно стало тоньше и острее. Форма крыльев в плане тоже изменилась. Дозвуковые крылья имеют прямоугольную, трапециевидную или эллиптическую форму. Околозвуковые и сверхзвуковые крылья делаются стреловидными, дельтовидными (как греческая буква «дельта») или треугольными (рис. 218). Дело в том, что при движении самолета с около– и сверхзвуковой скоростью возникают так называемые ударные волны, связанные с упругостью воздуха и скоростью распространения в нем звука. Чтобы уменьшить это вредное явление и применяются крылья более острой формы. Картина обтекания воздухом дозвукового и сверхзвукового крыльев представляет на рис. 219, где видна разница в их взаимодействии с воздухом.

А сверхзвуковые самолеты, снабженные такими крыльями, показаны на рис. 220.

Рис. 219. Картина обтекания воздухом дозвукового и сверхзвукового крыльев

Рис. 220. Сверхзвуковые бомбардировщик (а) и истребители (б)

Самолеты со скоростью М > 6 называются гиперзвуковыми. Их крылья строятся так, чтобы ударные волны от обтекания фюзеляжа и крыла как бы гасили друг друга. Оттого и форма крыльев у таких самолетов замысловатая, так называемая W-образная, или М-образная (рис. 221).

Рис. 221. Гиперзвуковой самолет

Рис. 222. Эволюция самолетов

Кратко об истории полетов человека и эволюции самолетов (рис. 222).

В 1882 г. русский офицер А. Ф. Можайский построил самолет с паровым двигателем, который из-за большой тяжести взлететь так и не смог. Несколькими годами позже немецкий инженер Лилиенталь проделал ряд скользящих полетов на построенном им балансирном планере, который управлялся перемещением центра тяжести тела пилота. Во время одного из таких полетов планер потерял устойчивость, и Лилиенталь погиб. В 1901 г. американские механики братья Райт построили планер из бамбука и полотна и проделали на нем несколько удачных полетов. Планер запускался с пологого склона холма при помощи примитивной катапульты, состоящей из небольшой бревенчатой вышки и веревки с грузом. Летом братья учились летать, а остальное время работали в своей велосипедной мастерской, копя деньги для продолжения опытов. Зимой 1902—1903 г. они изготовили бензиновый двигатель внутреннего сгорания, установили его на своем планере и 17 декабря 1903 г. совершили первые полеты, самый долгий из которых хотя и продолжался только 59 секунд, все же показал, что самолет способен взлетать и держаться в воздухе.

Усовершенствовав самолет и достигнув некоторого летного мастерства, братья Райт в 1906 г. обнародовали свое изобретение. С этого момента началось бурное развитие авиации во многих странах мира. Через 3 года французский инженер Блерио перелетел на самолете своей конструкции через Ла-Манш, доказав способность этой машины летать над морем. Менее чем через 20 лет на одноместном самолете был совершен перелет из Америки в Европу через Атлантический океан, а еще через 10 лет, летом 1937 г., трое советских летчиков – В. П. Чкалов, Г. Ф. Байдуков и А. В. Беляков – на самолете А. Н. Туполева АНТ-25 перелетели из Москвы в Америку через Северный полюс. Через несколько дней М. М. Громов, А. Б. Юмашев и С. А. Данилин, пролетев тем же маршрутом, установили мировой рекорд дальности полета по прямой, покрыв без посадки 10 300 км.

Наряду с дальностью росли грузоподъемность, высотность и скорость самолетов. Первый сверхтяжелый самолет «Илья Муромец» был построен в России. Этот четырехмоторный гигант настолько превосходил все тогдашние машины, что за рубежом долго не могли поверить в существование такого самолета. В 1913 г. «Илья Муромец» побил мировые рекорды дальности, высотности и грузоподъемности.

Если скорость самолета братьев Райт была около 50 км/ч, то современные самолеты летают в несколько раз быстрее звука. А еще быстрее летают ракеты. Например, ракета-носитель, которая вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли, имела М ? 28.

Как же летает ракета? Схематически очень просто: газы, полученные тем или иным образом в ракете, вырываются из ее сопла, благодаря чему корпус ракеты движется в другую сторону (рис. 223). В настоящее время ракеты работают преимущественно на жидких топливах – керосине, гидразине, жидком водороде и др., а в качестве окислителя (воздуха-то в космическом пространстве нет, а топливу нужен кислород для горения!) – жидкий кислород, перекись водорода и ряд других веществ. От сгорания топлива в окислителе образуются газы, которые, вырываясь из камеры сгорания через сопло, движут ракету. Хотя мы и говорим «движут ракету», словам этим верить трудно. Как это можно внутренними силами двигаться? Да это противоречит всем сразу законам механики! Поэтому рассмотрим эту задачу корректнее.

Рис. 223. Ракета с жидким топливом и окислителем: 1 – сопло; 2 – камера сгорания; 3 – аппаратура

Если самолет движется, опираясь на внешнюю среду – воздух, отталкиваясь от него, то ракета может лететь и в космическом пространстве, где и среды-то нет. Так летит ли она вообще?

Если честно – то нет. Никуда она не летит, центр ее массы где был до начала горения топлива, там и остался, и останется навечно, если даже люди в этой ракете улетят за пределы Солнечной системы. (Все это верно в том случае, если старт ракеты происходит уже в безвоздушном пространстве.)

Дело здесь в том, что одна часть ракеты – головная с грузом, людьми, приборами и т. д., летит в одну сторону, а другая часть – окисленное, или сгоревшее, топливо – в другую. Ведь никто же не будет отрицать, что топливо и особенно окислитель, составляющие большую часть массы, – такая же неотъемлемая часть ракеты, как грузы, приборы и люди. Все они образуют одно тело – ракету. Другое дело, что в полете эта ракета разделяется на корпус или головную часть его, которая летит вперед, и газы, которые летят назад. При этом центр массы всей ракеты совершенно неподвижен.

Так-то с полетами ракет! Не ракет, выходит, а их частей, головных преимущественно, составляющих очень незначительную массу всего устройства, А подавляющая часть массы ракеты тоже летит, но в противоположную сторону. Вот после этого и решайте – вперед полетит ракета или назад? Или останется на месте?

Самолеты проиграли ракетам. Зачем тогда нужен самолет-гигант Stratolaunch?

Идея заменить первую ступень ракеты, которая выводит космический аппарат на орбиту, на самолет возникла еще в 1950-х годах.

Она заключается в том, чтобы космический корабль (с разгонным блоком или без него) начинал свой полет в более разреженной атмосфере, куда его поднимает самолет, и уже имея начальную скорость. С появлением гиперзвуковых самолетов фактор начальной скорости стал играть еще большую роль.

Преимуществ у такого способа много. Самолет, с которого запускается космический аппарат, может выбрать направление запуска. Всей системе не нужен специальный космодром, можно выбирать и место пуска, например, запускать корабль над океаном или безлюдными районами, чтобы в случае аварии не подвергать риску людей на земле.

Кроме того, и первую ступень — самолет, и корабль можно сделать многоразовыми.

В целом воздушный пуск позволяет серьезно снизить затраты на вывод полезной нагрузки на орбиту и сделать полеты в космос коммерчески эффективными.

Однако у этого способа есть и свои недостатки, и главный из них — вес корабля, включая топливо для полета на орбиту и разгонные модули, ограничен грузоподъемностью самолета.

И 250 тонн, которые может поднять "Мрия" или "Рух", это минимум, необходимый для запуска более-менее крупного корабля.

Самолеты проиграли ракетам

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

Конец истории Реклама подкастов

В 1950-х годах, когда стали появляться проекты воздушного пуска, СССР и США участвовали в большой космической гонке, ревниво следя друг за другом.

В это же время в обеих сверхдержавах стали разрабатываться военно-космические программы.

В США была запущена программа военного космического самолета X-20 "Дайна-Сор", который выводился на орбиту при помощи ракеты.

Ответом на него был советский проект "Спираль", в котором уже фигурировал самолет-пусковая платформа.

Более поздняя американская программа космических шаттлов тоже изначально создавалась с возможностью воздушного запуска. Планировалось, что шаттлы будет запускать специальный самолет "Виртус", внешне похожий на "Рух". Его основой должны были служить два фюзеляжа от бомбардировщиков B-52 "Стратофортрес".

Другой вариант предусматривал самолет, созданный из двух тяжелых транспортных самолетов C5 "Гэлакси".

Во время испытаний шаттла "Энтерпрайз" были проведены его воздушные пуски. Аппарат отсоединялся во время полета от специального самолета-транспортировщика шаттлов, сделанного на основе "Боинга-747".

  • Украинская "Мрия" готовится стать китайской и потеснить российские "Русланы"
  • "Русланы" снова хотят строить в России. Есть ли в этом смысл?
  • Boeing 737 Max 8. Что это за самолет и с чем связаны его проблемы

Советский самолет для космических запусков — Ан-225 "Мрия" (в переводе с украинского — "мечта") — был разработан в научно-производственном объединении "Молния". Предполагалось сделать его носителем в рамках проекта "Многоцелевая авиационно-космическая система" (МАКС). В это время в КБ Антонова разрабатывали сверхтяжелый транспортный самолет Ан-124 "Руслан". Однако он не мог поднять груз весом в 250 тонн и не был приспособлен для перевозки грузов на внешней подвеске.

"Мрия" была создана с применением элементов конструкций "Руслана". Предполагалось, что самолет будет запускать челнок, укрепленный на большом топливном баке. Однако в результате вес космического корабля с баком оказался слишком велик даже для "Мрии".

Система МАКС - компьютерное изображение

"У них получалось примерно 300 тонн. Но 300 тонн — это предел для "Мрии". Она раз десять поднимет 300 тонн, и можно списывать машину", — рассказал эксперт по космонавтике, главный редактор сайта buran.ru Вадим Лукашевич.

Кроме того, "Мрии", которая несла корабль с баком сверху на фюзеляже, для запуска приходилось бы совершать сложный маневр, сначала разгоняясь со снижением, а затем выполняя "горку", в самой высокой точке которой космический аппарат должен был отсоединяться от самолета. Запускать же двигатели до отсоединения, по словам Лукашевича, было слишком опасно.

"Это значит, что на спине "Мрии" надо зажечь двигатели. И при минимальной ошибке просто хвост бы спалили", — сказал эксперт.

В результате "Мрия", которую впервые выкатили в ноябре 1988 года, использовалась для перевозки космических челноков "Буран", элементов конструкции ракеты "Энергия" и других грузов. Ни одного воздушного пуска с нее произведено не было.

Прототип шаттла Enterprise во время испытаний запускали в планирующий полет с самолета Boeing 747 Shuttle Carrier Aircraft

По словам Лукашевича, в СССР также разрабатывался проект сверхтяжелого самолета "Молния-1000" ("Геракл"), который мог бы обеспечить воздушный запуск 300-тонного корабля, но он так и не был реализован.

В итоге получилось так, что и американские, и советские программы воздушных пусков, появившиеся в 1950-х годах, проиграли "ракетным" программам из-за того, что самолеты-носители были в то время несовершенными, сказал Би-би-си глава Института космической политики Иван Моисеев.

Еще одна концепция North American Rockwell

"Ракета была более удобна для военных и поэтому получила развитие. Она была удобней скоростью, подготовкой к запуску, дальностью. Это была середина прошлого века, самолеты были ограничены в дальности. А потом, когда самолеты стали мощнее, они уже стали проигрывать, потому что ракеты были уже готовы, а самолеты надо было развивать", — рассказал он.

Почему же американцы не отказались от "самолетных пусков"?

Хотя ракеты и выиграли у самолетов гонку за космические запуски, это направление привлекает внимание инвесторов и предпринимателей.

Американская компания Scaled Composites строит свои самолеты для космических пусков по двухфюзеляжной схеме.

Компания реализует два проекта. Это система из самолета "Уайт Найт" (White Knight) и космического корабля "Спейсшип-1" (SpaceShipOne), которая уже совершила суборбитальные пилотируемые полеты в космос, а также самолет "Рух" (Model 351), созданный для программы Stratolaunch.

Суборбитальный космический корабль SpaceShipTwo и пусковой самолет White Knight

В обоих случаях самолеты для запусков имеют два фюзеляжа, в отличие от "Мрии", построенной по "классической" схеме с одним.

  • Пассажирский шаттл Ричарда Брэнсона почти слетал в космос
  • Virgin Galactic приступила к испытаниям нового ракетоплана
  • Aurora Station, космический отель на орбите: когда и почем?

Британский миллиардер Ричард Брэнсон продолжает разрабатывать проект Virgin Galactic, в рамках которого космический корабль "Спейсшип-2" (SpaceShipTwo) стартует с самолета-носителя и совершит суборбитальный полет. 13 декабря 2018 года во время испытаний шаттл вышел в мезосферу — верхние слои атмосферы.

НАСА разрабатывает проект Towed glider air-launch system — планера, с которого в будущем, возможно, будут запускать космические корабли.

Towed glider air-launch system

Проекты по запуску космических аппаратов с самолетов разрабатываются в Китае, Франции, России, Казахстане (проект "Ишим" по запуску спутников с высотных истребителей МиГ-31).

"Если сейчас делать воздушные пуски, те же Stratolaunch, то они будут ориентированы на легкие нагрузки. А именно в легких нагрузках — небольших спутниках, начиная с килограмма и кончая сотнями килограммов — у авиационного старта есть очень большой спрос, — сказал Иван Моисеев. — Тяжелые [нагрузки] все закрываются существующими носителями, а легкие не успевают. Поэтому сейчас очень многие работают либо над легкими ракетами-носителями, либо рассматривают возможности воздушного старта, который дает много преимуществ".

«А у нас есть» Россия первой в мире создала гиперзвуковые ракеты. На что они способны?

Вводная картинка

В 2022 году военный альянс AUKUS, в который входят США, Англия и Австралия, объявил о планах создания гиперзвукового оружия. Запад здесь вынужден выступать догоняющим — у России и Китая гиперзвуковые ракеты уже есть. Более того, в нашей стране они не только стоят на вооружении, но и применяются в реальных боях. Это, например, комплекс «Кинжал», против которого бессильны все существующие западные системы противоракетной обороны (ПРО). О новом витке гонки вооружений «Лента.ру» рассказывает в рамках проекта «Оружие России».

«Мы не так продвинуты, как русские или китайцы», — с горечью в голосе признал в конце 2021 года заместитель командующего Космическими силами США генерал Дэвид Томпсон. Эти слова, произнесенные им во время форума по международной безопасности, касались гиперзвуковых программ. И действительно, вот уже много лет американцы вынуждены в этой сфере выступать в роли догоняющих.

Почему странам так важно иметь свое гиперзвуковое оружие?

Летательные аппараты условно можно разделить на две группы. К первой относятся самолет или ракета, движущиеся на дозвуковой скорости и на большой высоте. Это позволяет радару отследить изменение положения цели, а противоракете — успеть ее настигнуть. Во вторую категорию входят аппараты, движущиеся по прогнозируемой траектории, — например, баллистическая ракета. Ее положение в любой момент времени можно просчитать, а значит, ее можно перехватить или сбить.

Но если летательный аппарат движется слишком быстро, а его траектория меняется непредсказуемым для противника образом, перехват практически невозможен. Сегодня только несколько стран в мире обладают технологиями, позволяющими создавать такое оружие. Впереди всех — Россия, Китай и США. При этом Москва от Пекина и Вашингтона отличается тем, что ее гиперзвуковые ракеты достигли финальной стадии готовности.

Несмотря на то что США активно работают в области систем, способных перемещаться в пять раз быстрее звука, обогнать Россию и Китай Америке не удалось.

При этом Россия обладает наиболее полной линейкой гиперзвукового оружия, большая часть которого уже принята на вооружение.

Оно особенно опасно для авианосцев — главной ударной силы американских ВМС. Они играли ключевую роль во многих вооруженных конфликтах с участием США, поэтому для любого противника Америки должны быть приоритетной целью. Однако в СССР, несмотря на всю опасность этих кораблей, практически не было эффективных средств борьбы с ними. Система защиты авианосца, включающая и ПВО, и самолеты, была настолько сильной, что для уничтожения лишь одного корабля требовалось выслать до 100 дальних бомбардировщиков и быть готовыми к тому, что половина из них будет сбита.

По мнению экс-руководителя НАСА, бывшего первого заместителя главы Пентагона по исследованиям и разработкам Майкла Гриффина, именно наличие гиперзвуковых планирующих аппаратов теперь дает России и Китаю преимущество перед США. Он добавляет, что обладание подобными системами вскрывает ужасающее соотношение затрат Москвы и Пекина на производство ракет, которые могут уничтожить американский авианосец, к стоимости самого корабля.

Они запускают ракеты стоимостью, может быть, несколько миллионов долларов или даже десятки миллионов долларов каждая, но всего двух или трех из них достаточно, чтобы уничтожить авианосец [ценой в десять миллиардов]

Майкл Гриффин бывший замглавы Пентагона

Наличие на вооружении гиперзвуковых крылатых ракет полностью меняет соотношение сил на морях и океанах. И гарантированного способа борьбы с ними у стран Запада все еще нет, хотя гонка вооружений в этой сфере идет с середины прошлого века.

Столетняя мечта

В разгар Второй мировой гитлеровская Германия принялась за создание оружия, способного пересечь Атлантический океан и бомбить США. Ни один бомбардировщик того времени не мог преодолеть такое расстояние, но это не остановило нацистское руководство.

«Мне отчаянно не хватает бомбардировщиков, способных совершить круговой полет до Нью-Йорка с бомбовой нагрузкой в 4,5 тонны. Я был бы чрезвычайно счастлив обладать таким бомбардировщиком, который наконец заткнул бы рот высокомерной Америке», — говорил Герман Геринг в 1938 году.

Проект получил название Amerikabomber, что прямо характеризует замысел создателей: без лишнего риска бомбить США, а также отдаленные регионы СССР. С решением этой задачи пришел австрийский инженер Ойген Зенгер, который с середины 1930-х вместе с женой Ирен Брендт работал над частично-орбитальным бомбардировщиком-космолетом Silbervogel («Серебряная птица»). Перенося до шести тонн бомб, «Серебряная птица» могла долететь до США всего за несколько минут, разбомбить центр города, после чего приземлиться в Японии.

Впрочем, «Серебряная птица» так и не взлетела: проект закрыли к началу 1942 года, как и многие другие перспективные разработки нацистской Германии, переключившейся на производство более привычного оружия. В 1944 году его пытались воскресить как «оружие возмездия», но, поскольку создание подобного изделия было не под силу науке того времени, дальше чертежей работа не продвинулась.

После войны Зенгер, как и другие ученые вермахта, стал работать на Западе — во Франции, Англии и Швейцарии, однако уже в 1957-м вернулся в Германию, где создавал ракетные двигатели. Его идеи, лежавшие в основе Silbervogel, не пропали даром: основатель тяжелого ракетного машиностроения нацистской Германии генерал-майор вермахта Вальтер Дорнбергер и ракетостроитель Крафт Эрике начали работу над гиперзвуковым оружием, но уже для США.

В то время американцы хотели создать способ доставки ядерного оружия, против которого были бы бессильны любые системы обороны. Для этого предложили использовать беспилотные и пилотируемые гиперзвуковые летательные аппараты, одним из которых стал ракетоплан X-15, похожий на немецкую ракету Фау-2. А к концу 1950-х в США уже планировали создать пилотируемый гиперзвуковой бомбардировщик X-20 Dyna-Soar.

Параллельно подобными исследованиями занимались и в СССР. Уже в 1946 году в Союзе планировали реализовать наработки «Серебряной птицы». Главный маршал авиации Константин Вершинин утверждал, что «при успехе проекта наша страна получит в руки страшное и неотразимое оружие».

Так, в 1960-х годах в СССР на основе Silbervogel началась разработка авиационно-космической системы «Спираль». Несмотря на то что США к тому моменту уже отказались от X-20, Советский Союз планировал построить собственный орбитальный самолет, выводимый в космос гиперзвуковым носителем-разгонщиком.

«Публиковалось очень много американских материалов об их работах в области экзотических аппаратов — то ли космических, то ли самолетов, — вспоминал заместитель начальника отделения РСК «МиГ» Юрий Полушкин. — Но наибольшее влияние на нас оказало изучение проектов вроде X-20 Dyno-Soar».

В рамках этой программы было проведено семь успешных пусков дозвукового прототипа орбитального самолета МиГ-105, причем испытатели положительно отзывались о машине. Но гиперзвуковые самолеты так и остались экспериментом, поскольку большие перегрузки, создаваемые ракетными двигателями, предъявляли экстремальные требования к организму человека.

Тем не менее технологии, полученные в ходе подобных исследований, позволили США и Советскому Союзу создать баллистические ракеты с ядерными боеголовками, способные перемещаться в 20 раз быстрее звука.

К тому же эти разработки продвигали вперед и гражданскую космонавтику. К примеру, созданные для проекта «Спираль» жаростойкие материалы использовались при строительстве легендарного «Бурана».

Однако после разрядки и снижения напряженности в мировой политике проекты гиперзвукового оружия, казалось, снова отложили — чтобы вернуться к ним лишь в начале нового тысячелетия. Поводом для активизации работ стала атака «Аль-Каиды» (запрещена в России) 11 сентября 2001 года на Нью-Йорк, заставившая США вновь обеспокоиться созданием систем, которые могли бы в считаные минуты уничтожать угрозы по всему миру.

Новый виток

Воспользовавшись ситуацией, 13 декабря того же года Соединенные Штаты в одностороннем порядке вышли из Договора об ограничении систем противоракетной обороны. Россия не оставила эти действия без реакции и возобновила разработку вооружений, которые могли бы обходить современные и будущие системы ПРО. Именно так появилось российское, а потом и китайское гиперзвуковое оружие.

Ракетный блок межконтинентальной баллистической ракеты (МБР), способный маневрировать для уклонения от противоракет противника, в СССР задумали еще в 1980-х. Проект назывался «Альбатрос» — его ключевой особенностью предполагалась неуязвимость к перехвату как с Земли, так и из космоса. Но после успешного пуска ракеты в 1990 году разработки заморозили. К счастью, генеральный конструктор Герберт Ефремов смог сохранить кадровый и технический потенциал ОКБ-52, создававшего «Альбатрос». Эти усилия пригодились, когда проект был возобновлен в 2001 году после выхода США из Договора об ограничении систем ПРО.

Уже три года спустя первый заместитель начальника Генштаба Вооруженных сил России Юрий Балуевский отчитался об успешных испытаниях гиперзвукового космического аппарата, способного менять траекторию. Этот комплекс неуязвим для противоракетной обороны противника, утверждал Владимир Путин, рассказывая о нем публике в 2005 году. Лишь через десять лет, в 2015-м, американские СМИ выяснили, что речь идет о гиперзвуковом боевом блоке Ю-71, который позже получил название «Авангард».

Как работает «Авангард»?

Ракетный комплекс стратегического назначения «Авангард» конструктивно представляет собой межконтинентальную баллистическую ракету (МБР) УР-100Н УТТХ, оснащенную «Изделием 4202» — планирующим гиперзвуковым крылатым боевым блоком. Согласно информации американского журнала Jane’s International Defence Review, работы над этим оружием начались в 1980-х годах в СССР, разработчику — Научно-производственному объединению (НПО) машиностроения в Реутове — ставилась задача создать ракетный блок МБР, способный маневрировать для уклонения от противоракет противника. Соответствующий проект получил название «Альбатрос».

Все это время в США тоже работали над гиперзвуком, но менее успешно. Так, управляемый боевой блок DARPA Falcon HTV-2 практически за десять лет разработки прошел лишь два испытания. Во время первых пусков в апреле 2010 года FHTV-2 удалось развить скорость в 20 чисел Маха (24,5 тысячи километров в час), он находился в воздухе девять минут. Однако в полете испытатели потеряли связь с аппаратом и не смогли получить телеметрическую информацию. В результате аппарат самоуничтожился. Вторые тесты состоялись через полтора года и в какой-то степени прошли успешнее: аппарат передавал информацию больше 20 минут, однако на 26-й минуте полета попросту пропал.

«Инженеры научились выводить аппарат в околоземное пространство и разгонять его до гиперзвуковых скоростей. Мы пока не знаем, как управлять аппаратом во время аэродинамической фазы полета», — говорил руководитель проекта FHTV-2 майор ВВС США Крис Шульц.

Оба испытания американского гиперзвукового оружия закончились провалом

Параллельно в США разрабатывали гиперзвуковую крылатую ракету X-51A Waverider. Этот проект был запущен в 2003 году. Ракету считали главной надеждой Пентагона, и в тестовых условиях ей даже удалось развить скорость 5,1 числа Маха. Но после 2013 года испытания Waverider не проводились, а затем проект и вовсе закрыли. Авиационная ракета AGM-183 также не вышла за пределы полигонов, а в 2021 году стало известно сразу о трех ее неудачных испытаниях.

Тем временем в 2018 году в послании Федеральному собранию Владимир Путин рассказал о нескольких видах гиперзвукового оружия, находящихся на финальной стадии разработки.

Мы начали разработку таких новых видов стратегического оружия, которые вообще не используют баллистические траектории полета при движении к цели, а значит, и системы ПРО в борьбе с ними просто бессмысленны

президент России Владимир Путин из послания Федеральному собранию, март 2018 года

На опережение

18 марта 2022 года с одного из аэродромов Южного военного округа (ЮВО) в ходе специальной операции взлетел истребитель-перехватчик МиГ-31К, к нижней части планера которого была подвешена ракета гиперзвукового комплекса «Кинжал».

Самолет, быстро набрав высоту более десяти километров, выпустил ракету, которой хватило всего нескольких минут, чтобы достичь цели. Целью был крупный подземный склад авиационных боеприпасов украинских войск в поселке Делятин Ивано-Франковской области. Использование «Кинжала» стало первым в мировой истории боевым применением гиперзвукового оружия.

При этом гиперзвуковые «Кинжал», «Авангард» и «Циркон» относятся к разным типам и применяются для решения разных задач. «Кинжал» — гиперзвуковая аэробаллистическая ракета, запускаемая с самолета. Сначала она разгоняется до сверхзвуковой скорости, после чего следует по баллистической траектории уже без использования двигателей. «Кинжал» способен поражать командные центры, авиационные базы, системы ПВО и ПРО, а также другие важные стационарные и ограниченно-мобильные объекты противника — например, скопления техники и надводные корабли (крейсеры, фрегаты, эсминцы, авианосцы).

Гиперзвуковой планирующий летательный аппарат, к которым относится «Авангард», работает иначе: сначала он при помощи ракеты поднимается на большую высоту, после чего отсоединяется от носителя и устремляется к своей цели, маневрируя по пути. С максимальной скоростью более 33 тысяч километров в час эта ракета остается неуязвимой для ПВО любой страны мира.

Крылатая гиперзвуковая ракета «Циркон» имеет меньшие размеры, чем аэробаллистические ракеты и планирующие летательные аппараты, поэтому для ее запуска используются сравнительно небольшие пусковые установки. За счет этого она не только дешевле, но и гораздо мобильнее остальных гиперзвуковых ракет и может применяться в любой точке Земли.

Как работает «Циркон»?

Внешний вид «Циркона» не раскрывается, однако можно допустить, что ракета визуально походит на создаваемый гиперзвуковой вариант российско-индийской сверхзвуковой ракеты BrahMos. В 2019 году в послании Федеральному собранию Путин заявил, что эта ракета имеет скорость полета около девяти Махов и дальность более тысячи километров. По словам главы государства, ракета способна поражать как морские, так и наземные цели. Президент уточнил, что «Циркон» допускает возможность применения из универсальных пусковых установок, предназначенных для ракет семейства «Оникс» и «Калибр», что позволяет сэкономить средства на переоборудование под нее уже имеющихся кораблей и подлодок. В частности, даже малые ракетные корабли типов «Каракурт» и «Буян», вооруженные «Цирконами», будут представлять серьезную опасность для гораздо более крупных кораблей — например, американских эскадренных миноносцев типа Arleigh Burke, у которых нет и в ближайшее время не будет средств защиты от гиперзвуковых угроз. Тем не менее основными целями «Цирконов» остаются корабли, входящие в авианосные ударные группировки (АУГ) вероятного противника, а особенно сами авианосцы.

Разработка всей линейки гиперзвукового оружия невозможна без высокоразвитой науки и промышленности. Во-первых, необходимы передовые композитные материалы, позволяющие выдерживать высокие температуры, которые возникают из-за трения поверхности летательного аппарата с воздухом. Во-вторых, управляемый полет гиперзвуковой ракеты предполагает наличие систем связи, способных безотказно функционировать в экстремальных условиях. В-третьих, маневрирование летательного аппарата на гиперзвуковой скорости, позволяющее обходить системы ПРО противника, не должно приводить к потере точности ракеты.

Как показывает создание «Кинжала», «Авангарда» и «Циркона», Россия первой в мире успешно нашла ответы на эти фундаментальные задачи, причем не только на теоретическом уровне, но и на практике. Для США все они продолжают оставаться неразрешимой проблемой, которую, судя по действиям альянса AUKUS, удастся решить еще нескоро.

Ответить нечем

Именно появление у России подобных систем пробудило интерес к гиперзвуку в США и Китае. Обе страны в спешном порядке активизировали работы по гиперзвуковым технологиям, которые ранее шли в вялотекущем режиме.

По словам главы Северного командования Вооруженных сил США генерала Терренса О’Шонесси, ракетный комплекс «Авангард» способен обойти американские системы ПРО и нанести удар вглубь страны всего через 15 минут после запуска. Для сравнения: американская баллистическая ракета Trident, запускаемая с атомных подводных лодок (АПЛ), может достичь территории России за 15-20 минут, а наземная МБР Minuteman III — за 25-35.

Москва на протяжении 50 лет угрожает США ракетами, но никогда еще опасность удара обычными вооружениями с российской стороны не была столь велика

Терренс О’Шонесси генерал, глава Северного командования Вооруженных сил США

По словам командующего Ракетными войсками стратегического назначения (РВСН) ВС России Сергея Каракаева, новая российская МБР «Сармат» допускает установку нескольких гиперзвуковых блоков типа «Авангард», что намного повысит мощность ракетного удара.

В апреле 2022 года Россия провела первые успешные испытания «Сармата». При этом США были предупреждены о запуске заранее, так что воспринимать его как угрозу было бы странно. Несмотря на это Вашингтон так сильно впечатлился, что теперь планирует запретить применение «Сармата», а параллельно пытается модернизировать собственную ядерную триаду.

«Испытание "Сармата" — не говоря уже о быстром ядерном расширении Китая — подчеркивает необходимость модернизации собственной ядерной триады Америки, в том числе путем срочной замены Minuteman III», — написали в одном из самых авторитетных американских военных изданий Defense News.

Перехват невозможен

Опережая весь мир в области гиперзвукового оружия, Россия единственная научилась создавать и средства борьбы с ним. Систем ПРО, способных гарантированно перехватить гиперзвуковую ракету, в настоящий момент нет ни у кого в мире — кроме России. В частности, вооруженные силы уже располагают системами С-500 «Прометей», одной из основных целей которых выступают гиперзвуковые ракеты.

По мнению американских экспертов, у США есть лишь одна ракета, способная поразить гиперзвуковое оружие: Standard Missile 6 (SM-6). В перспективе она действительно будет способна развивать сверхзвуковую скорость для поражения столь же быстрых целей. Но в реальности проверить эту способность американцам пока не удавалось, а в Пентагоне и вовсе сомневаются в способности SM-6 поражать маневрирующие угрозы.

Поэтому в США усиленно ищут ответ на гиперзвуковые ракеты России и Китая. Одними из самых перспективных средств уничтожения этих сверхсовременных угроз считаются микроволновое оружие и так называемая зенитная артиллерия XXI века. Эта концепция, напоминающая средства, использовавшиеся Германией во Второй мировой войне, предполагает создание «механизмов уничтожения по всему району» следования ракеты. Такой эффект достигается либо с помощью мощного пучка микроволн, буквально «поджаривающих» небо и выводящих из строя технику, либо выбрасыванием в небо облака твердых частиц.

Подобная концепция предполагает, что «стена пыли» из мелких частиц гораздо эффективнее против быстро движущихся объектов.

С другой стороны, по мнению Гриффина, в следующие десятилетия одним из перспективных видов оружия в космическом пространстве станут не лазеры и мазеры (генераторы когерентного микроволнового излучения), а нейтронные пушки. Такое оружие может поражать космические объекты (включая межконтинентальные баллистические ракеты) направленным потоком нейтронов. Заряженные частицы, выпущенные пушкой, движутся при этом со скоростью, близкой к скорости света.

Сейчас в США работают над двумя проектами нейтронного оружия общей стоимостью более 300 миллионов долларов. Утверждается, что оно не оставляет никаких следов, поэтому невозможно выяснить, кто или что нанесло ущерб. Бывший глава НАСА уверен, что именно сейчас становятся актуальными технологии, работа над которыми началась в 1980-х и начале 1990-х, но приостановилась после завершения холодной войны.

Оглядываясь на историю создания гиперзвукового оружия, нетрудно заметить, что Россия поняла это намного раньше и уже сделала несколько уверенных шагов вперед. А вот ее геополитическим противникам еще долго придется довольствоваться ролью догоняющих.

Что мешает людям летать в космосе со скоростью света

Космический корабль

Мы, люди, одержимы скоростью. Так, только за последние несколько месяцев стало известно о том, что студенты в Германии поставили рекорд скорости для электромобиля, а ВВС США планируют так усовершенствовать гиперзвуковые самолеты, чтобы те развивали скорость в пять раз превышающую скорость звука, т.е. свыше 6100 км/ч.

У таких самолетов не будет экипажа, но не потому, что люди не могут передвигаться с такой высокой скоростью. На самом деле люди уже перемещались со скоростью, которая в несколько раз выше скорости звука.

Однако существует ли предел, преодолев который наши стремительно несущиеся тела уже не смогут выдерживать перегрузки?

Нынешний рекорд скорости поровну принадлежит трем астронавтам, которые участвовали в космической миссии "Аполлон 10", — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану.

В 1969 году, когда астронавты облетели вокруг Луны и возвращались обратно, капсула в которой они находились, развила скорость, которая на Земле равнялась бы 39,897 км/час.

"Я думаю, что сто лет назад мы вряд ли могли себе представить, что человек сможет перемещаться в космосе со скоростью почти в 40 тысяч километров в час", — говорит Джим Брей из аэрокосмического концерна Lockheed Martin.

Брей — директор проекта обитаемого модуля для перспективного корабля "Орион" (Orion), который разрабатывается Космическим агентством США НАСА.

По замыслу разработчиков, космический корабль "Орион" – многоцелевой и частично многоразовый — должен выводить астронавтов на низкую орбиту Земли. Очень может быть, что с его помощью удастся побить рекорд скорости, установленный для человека 46 лет назад.

Новая сверхтяжелая ракета, входящая в Систему космических пусков (Space Launch System), должна, согласно плану, совершить свой первый пилотируемый полет в 2021 году. Это будет облет астероида, находящегося на окололунной орбите.

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

Конец истории Реклама подкастов

Затем должны последовать многомесячные экспедиции к Марсу. Сейчас, по мысли конструкторов, обычная максимальная скорость "Ориона" должна составлять примерно 32 тысяч км/час. Однако скорость, которую развил "Аполлон 10", можно будет превзойти даже при сохранении базовой конфигурации корабля "Орион".

"Orion предназначен для полетов к различным целям в течение всего своего срока эксплуатации, — говорит Брей. – Его скорость может оказаться значительно выше той, что мы сейчас планируем".

Но даже "Орион" не будет представлять пик скоростного потенциала человека. "По сути дела, не существует другого предела скорости, с какой мы можем перемещаться, кроме скорости света", — говорит Брей.

Скорость света один миллиард км/час. Есть ли надежда, что нам удастся преодолеть разрыв между 40 тысячами км/час и этими величинами?

Удивительным образом скорость как векторная величина, обозначающая быстроту перемещения и направление движения, не является для людей проблемой в физическом смысле, пока она относительно постоянна и направлена в одну сторону.

Следовательно, люди – теоретически – могут перемещаться в пространстве лишь чуть медленнее "скоростного предела вселенной", т.е. скорости света.

Космический корабль

Но даже если допустить, что мы преодолеем значительные технологические препятствия, связанные с созданием скоростных космических кораблей, наши хрупкие, состоящие в основном из воды тела столкнутся с новыми опасностями, сопряженными с эффектами высокой скорости.

Могут возникнуть и пока только воображаемые опасности, если люди смогут передвигаться быстрее скорости света благодаря использованию лазеек в современной физике или с помощью открытий, разрывающих шаблон.

Как выдержать перегрузки

Впрочем, если мы намерены передвигаться со скоростью свыше 40 тысяч км/час, нам придется достигать ее, а затем замедляться, не спеша и сохраняя терпение.

Быстрое ускорение и столь же быстрое замедление таят в себе смертельную опасность для организма человека. Об этом свидетельствует тяжесть телесных травм, возникающих в результате автомобильных катастроф, при которых скорость падает с нескольких десятков километров в час до нуля.

В чем причина этого? В том свойстве Вселенной, которое носит название инерции или способности физического тела, обладающего массой, противостоять изменению его состояния покоя или движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий.

Эта идея сформулирована в первом законе Ньютона, который гласит: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние".

"Состояние покоя и движение с постоянной скоростью — это нормально для человеческого организма, — объясняет Брей. — Нам скорее следует беспокоиться о состоянии человека в момент ускорения".

Около века назад создание прочных самолетов, которые могли маневрировать на скорости, привело к тому, что пилоты стали говорить о странных симптомах, вызываемых изменениями скорости и направления полета. Эти симптомы включали в себя временную потерю зрения и ощущение либо тяжести, либо невесомости.

Причина заключается в перегрузках, измеряемых в единицах G, которые представляют собой отношение линейного ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли под воздействием притяжения или гравитации. Эти единицы отражают воздействие ускорения свободного падения на массу, например, человеческого тела.

Перегрузка в 1 G равна весу тела, которое находится в поле тяжести Земли и притягивается к центру планеты со скоростью 9,8 м/сек (на уровне моря).

Перегрузки, которые человек испытывает вертикально с головы до пят или наоборот, являются поистине плохой новостью для пилотов и пассажиров.

При отрицательных перегрузках, т.е. замедлении, кровь приливает от пальцев на ногах к голове, возникает чувство перенасыщения, как при стойке на руках.

Центрифуга

"Красная пелена" (чувство, которое испытывает человек, когда кровь приливает к голове) наступает, когда распухшие от крови, полупрозрачные нижние веки поднимаются и закрывают зрачки глаз.

И, наоборот, при ускорении или положительных перегрузках кровь отливает от головы к ногам, глаза и мозг начинают испытывать недостаток кислорода, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях.

Сначала зрение туманится, т.е. происходит потеря цветного зрения и накатывает, что называется, "серая пелена", потом наступает полная потеря зрения или "черная пелена", но человек остается в сознании.

Чрезмерные перегрузки ведут к полной потере сознания. Это состояние называют обмороком, вызванным перегрузкой. Многие пилоты погибли из-за того, что на их глаза опускалась "черная пелена" — и они разбивались.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание.

Пилоты, одетые в специальные противоперегрузочные комбинезоны и обученные особым образом напрягать и расслаблять мышцы торса для того, чтобы кровь не отливала от головы, способны управлять самолетом при перегрузках примерно в девять G.

"На протяжении коротких периодов времени человеческое тело может переносить гораздо более сильные перегрузки, чем девять G, — говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Ассоциации аэрокосмической медицины, расположенной в городе Александрия, штат Вирджиния. — Но выдерживать высокие перегрузки на протяжении длительного периода времени способны очень немногие".

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений.

Рекорд кратковременной выносливости поставил капитан ВВС США Эли Бидинг-младший на авиабазе Холломэн в штате Нью-Мексико. В 1958 году он при торможении на специальных санях с ракетным двигателем после разгона до 55 км/ч за 0.1 секунду испытал перегрузку в 82.3 G.

Этот результат зафиксировал акселерометр, закрепленный у него на груди. На глаза Бидинга также упала "черная пелена", но он отделался только синяками во время этой выдающейся демонстрации выносливости человеческого организма. Правда, после заезда он провел три дня в госпитале.

А теперь в космос

Астронавты, в зависимости от средства передвижения, также испытывали довольно высокие перегрузки — от трех до пяти G — во время взлетов и при возвращении в плотные слои атмосферы соответственно.

Эти перегрузки переносятся сравнительно легко, благодаря разумной идее пристегивать космических путешественников к креслам в положении лежа лицом по направлению полета.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов.

Если перегрузки не будут представлять собой проблему для длительных экспедиций на кораблях "Орион", то с мелкими космическими камнями – микрометеоритами – все сложнее.

Космический корабль

Эти частицы размером с рисовое зернышко могут развивать впечатляющие и при этом разрушительные скорости до 300 тысяч км/час. Для обеспечения целостности корабля и безопасности его экипажа "Орион" оснащен внешним защитным слоем, толщина которого варьируется от 18 до 30 см.

Кроме того, предусмотрены дополнительные экранирующие щиты, а также используется хитроумное размещение оборудования внутри корабля.

"Чтобы не лишиться полетных систем, жизненно важных для всего космического корабля, мы должны точно рассчитывать углы подлета микрометеоритов", — говорит Джим Брей.

Будьте уверены: микрометеориты – не единственная помеха для космических экспедиций, во время которых высокие скорости полета человека в безвоздушном пространстве будут играть все более важную роль.

В ходе экспедиции к Марсу придется решать и другие практические задачи, например, по снабжению экипажа продовольствием и противодействию повышенной опасности раковых заболеваний из-за воздействия на человеческий организм космической радиации.

Сокращение времени в пути снизит остроту таких проблем, поэтому быстрота перемещения будет становиться все более желаемой.

Космические полеты следующего поколения

Эта потребность в скорости воздвигнет новые препятствия на пути космических путешественников.

Новые корабли НАСА, которые угрожают побить рекорд скорости "Аполлона 10", по-прежнему будут полагаться на испытанные временем химические системы ракетных двигателей, используемые со времен первых космических полетов. Но эти системы обладают жесткими ограничениями скорости по причине высвобождения малых величин энергии на единицу топлива.

Поэтому, чтобы существенно увеличить скорость полета для людей, отправляющихся на Марс и далее, необходимы, как признают ученые, совершенно новые подходы.

"Те системы, которыми мы располагаем сегодня, вполне в состоянии доставить нас туда, — говорит Брей, — однако все мы хотели бы стать свидетелями революции в двигателях".

Эрик Дэвис, ведущий физик-исследователь в Институте перспективных исследований в Остине, штат Техас, и участник программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, выделил три наиболее перспективных средства, с точки зрения традиционной физики, способных помочь человечеству достичь скоростей, разумно достаточных для межпланетных путешествий.

Если коротко, речь идет о явлениях выделения энергии при расщеплении вещества, термоядерном синтезе и аннигиляции антиматерии.

Первый метод заключается в делении атомов и применяется в коммерческих ядерных реакторах.

Второй, термоядерный синтез, заключается в создании более тяжелых атомов из простых атомов – такого рода реакции питают энергией Солнце. Это технология, которая завораживает, но не дается в руки; до ее обретения "всегда остается еще 50 лет" — и так будет всегда, как гласит старый девиз этой отрасли.

"Это весьма передовые технологии, — говорит Дэвис, — но они основаны на традиционной физике и прочно утвердились еще на заре Атомного века". По оптимистическим оценкам, двигательные системы, основанные на концепциях деления атомов и термоядерном синтезе, в теории, способны разогнать корабль до 10% скорости света, т.е. до весьма достойных 100 миллионов км/час.

Mach 5

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля — это антиматерия, двойник и антипод обычной материи.

Когда два вида материи приходят в соприкосновение, они уничтожают друг друга, в результате чего выделяется чистая энергия.

Технологии, позволяющие вырабатывать и хранить – пока крайне незначительные – количества антиматерии, существуют уже сегодня.

В то же время производство антивещества в полезных количествах потребует новых специальных мощностей следующего поколения, а инженерной мысли придется вступить в конкурентную гонку по созданию соответствующего космического корабля.

Но, как говорит Дэвис, немало отличных идей уже прорабатывается на чертежных досках.

Космические корабли, приводимые в движение энергией антиматерии, смогут перемещаться с ускорением в течение нескольких месяцев и даже лет и достигать более существенных процентов от скорости света.

При этом перегрузки на борту будут оставаться приемлемыми для обитателей кораблей.

Вместе с тем, такие фантастические новые скорости будут таить в себе и иные опасности для организма человека.

Энергетический град

На скорости в несколько сот миллионов километров в час любая пылинка в космосе, от распыленных атомов водорода до микрометеоритов, неизбежно становится пулей, обладающей высокой энергией и способной прошить корпус корабля насквозь.

"Когда вы передвигаетесь с очень высокой скоростью, это означает, что частицы, летящие вам навстречу, движутся с теми же скоростями", — говорит Артур Эдельстайн.

Вместе с покойным отцом, Уильямом Эдельстайном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета имени Джона Хопкинса, он работал над научным трудом, в котором рассматривались последствия воздействия атомов космического водорода (на людей и технику) во время сверхбыстрых космических путешествий в космосе.

Хотя его содержание не превышает одного атома на кубический сантиметр, рассеянный в космосе водород может приобрести свойства интенсивной радиационной бомбардировки.

Водород начнет разлагаться на субатомные частицы, которые будут проникать внутрь корабля и подвергать воздействию радиации как экипаж, так и оборудование.

На скорости, равной 95% скорости света, воздействие такой радиации будет означать почти мгновенную смерть.

Звездолет нагреется до температур плавления, перед которыми не устоит ни один мыслимый материал, а вода, содержащаяся в организме членов экипажа, немедленно закипит.

"Это все крайне неприятные проблемы", — замечает Эдельстайн с мрачным юмором.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что для создания некоей гипотетической системы магнитной защиты, способной оградить корабль и находящихся в нем людей от смертоносного водородного дождя, звездолет может перемещаться со скоростью, не превышающей половины скорости света. Тогда люди на борту имеют шанс выжить.

Марк Миллис, физик, занимающийся проблемами поступательного движения, и бывший руководитель программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, предупреждает, что этот потенциальный предел скорости для полетов в космосе остается пока проблемой отдаленного будущего.

"На основании физических знаний, накопленных к настоящему времени, можно сказать, что развить скорость свыше 10% от скорости света будет крайне трудно, — говорит Миллис. – Опасность нам пока не угрожает. Простая аналогия: зачем переживать, что мы можем утонуть, если мы еще даже не вошли в воду".

Быстрее света?

Если допустить, что мы, так сказать, научились плавать, сможем ли мы тогда освоить скольжение по космическому времени — если развивать дальше эту аналогию — и летать со сверхсветовой скоростью?

Гипотеза о врожденной способности к выживанию в сверхсветовой среде хотя и сомнительна, но не лишена определенных проблесков образованной просвещенности в кромешной тьме.

Один из таких интригующих способов перемещения основан на технологиях, подобных тем, что применяются в "варп-двигателе" или "двигателе искривления" из сериала "Звездный путь".

Принцип действия этой силовой установки, известной еще как "двигатель Алькубьерре"* (названного по фамилии мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре), состоит в том, что он позволяет кораблю сжимать перед собой нормальное пространство-время, описанное Альбертом Эйнштейном, и расширять его позади себя.

Астронавты

По существу, корабль перемещается в некоем объеме пространства-времени, своеобразном "пузыре искривления", который движется быстрее скорости света.

Таким образом, корабль остается неподвижным в нормальном пространстве-времени в этом "пузыре", не подвергаясь деформациям и избегая нарушений универсального предела скорости света.

"Вместо того чтобы плыть в толще воды нормального пространства-времени, — говорит Дэвис, — двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны".

Есть тут и определенный подвох. Для реализации этой затеи необходима экзотическая форма материи, обладающая отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время.

"Физика не содержит никаких противопоказаний относительно отрицательной массы, — говорит Дэвис, — но никаких ее примеров нет, и мы никогда не встречали ее в природе".

Существует и другой подвох. В опубликованной в 2012 году работе исследователи из Университета Сиднея предположили, что "пузырь искривления" будет накапливать заряженные высокой энергией космические частицы, поскольку неизбежно начнет взаимодействовать с содержимым Вселенной.

Некоторые частицы будут проникать внутрь самого пузыря и накачивать корабль радиацией.

Застрявшие в досветовых скоростях?

Неужели мы так и обречены застрять на этапе досветовых скоростей по причине нашей деликатной биологии?!

Речь ведь не столько о том, чтобы установить новый мировой (галактический?) рекорд скорости для человека, сколько о перспективе превращения человечества в межзвездное общество.

Со скоростью в половину скорости света — а это тот предел, который, согласно данным изысканий Эдельстайна, способен выдержать наш организм — путешествие к ближайшей звезде в оба конца займет более 16 лет.

(Эффекты расширения времени, под воздействием которых для экипажа звездолета в его системе координат пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся на Земле в своей системе координат, не приведут к драматическим последствиям на скорости, составляющей половину скорости света).

Марк Миллис полон надежд. Принимая во внимание, что человечество изобрело противоперегрузочные костюмы и защиту от микрометеоритов, позволяющие людям безопасно путешествовать в великой голубой дали и усеянной звездами черноте космоса, он уверен, что мы сможем найти способы выживания, на какие бы скоростные рубежи не вышли в будущем.

"Те же самые технологии, которые смогут помочь нам достигать невероятных новых скоростей перемещения, — размышляет Миллис, — обеспечат нас новыми, пока неведомыми возможностями для защиты экипажей".

Примечания переводчика:

*Мигель Алькубьерре выдвинул идею своего "пузыря" в 1994 году. А в 1995 году российский физик-теоретик Сергей Красников предложил концепцию устройства для космических путешествий быстрее скорости света. Идея получила название "трубы Красникова".

Это искусственное искривление пространства времени по принципу так называемой кротовой норы. Гипотетически корабль будет двигаться по прямой от Земли к заданной звезде сквозь искривленное пространство-время, проходя через другие измерения.

Согласно теории Красникова, космический путешественник вернется обратно в то же самое время, когда он отправился в путь.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *