25 червня 2017, неділя

Двигуни Бога. Норвезький учений придумав фотонну ракету, здатну досягти швидкості світла

Концепція фотонної ракети не нова, але тепер вона набуває більш відчутні обриси

Концепція фотонної ракети не нова, але тепер вона набуває більш відчутні обриси

Нова математична теорія, запропонована норвезьким професором Еспеном Гаардером Гаугом, дозволяє серйозно говорити про створення космічного корабля, який зможе розганятися до 99,999% світлової швидкості.

Як рушійну силу для такого корабля, який «відкриє для землян Всесвіт» норвежець пропонує використовувати квантові частинки фотони.

Гауг поки що утримується від прогнозів, коли такий корабель може бути побудований, та й самі теоретичні розрахунки ще потребують перевірки. Однак при першому знайомстві його теорія викликала досить великий ажіотаж у світі фізики.

А стаття Гауга, в якій він описує свою теорію була опублікована в авторитетному журналі Acta Astronautica.

Швидкість світла

Гауг — професор математики Норвезького університету науки і технологій в Трондхейма і досить відомий вчений, однак, основна сфера його досліджень — математика біржових торгів.

Сам учений упевнений, що математика є математика і математичні розрахунки в сучасній фізиці навряд чи складніші, ніж у сфері фінансів.


Эспен Гаардер Хауг предложил математическую теорию, которая позволяет создать фотонный двигатель
Еспен Гаардер Гауг запропонував математичну теорію, яка дозволяє створити фотонний двигун


Його робота описує математичну модель ракети, яка використовує для руху фотони.

В уявленні пересічного громадянина, який щось пригадує зі шкільного курсу фізики, фотони — це частинки світла.

Більш повний опис фотона каже, що це — елементарна частинка, квант електромагнітного випромінювання. У фотона немає маси, його електричний заряд дорівнює нулю, він здатний існувати тільки рухаючись зі швидкістю світла.

Жодна з фундаментальних частинок не може рухатися швидше швидкості світла, тобто це абсолютний максимум для ракети, міркує Гауг. При цьому, саме фотони краще всього підходять, тому що завжди рухаються саме з такою швидкістю.

Для того, щоб фотони могли привести в рух космічний об'єкт, потрібен двигун нового типу, здатний перетворювати енергію безпосередньо у світло. А саме — прискорювач елементарних частинок, на зразок Великого адронного коллайдера, тільки набагато потужніший і, зрозуміло, компактніший. Також поки незрозуміло, яке паливо могло б використовуватися в такому двигуні, тим більше в умовах космосу.

У загальному й цілому, пропонований Гаугом принцип руху ракети може бути описаний одним реченням: «паливо перетворюється на світло, що призводить до радіаційного тиску, який штовхає корабель вперед зі швидкістю, що складає 99,999% від швидкості світла».

«Лабораторні експерименти показують, що переміщення об'єктів завдяки одним лише фотонам, цілком можливе», - пояснює вчений.

Гауг визнає, що для того, щоб його теоретична модель запрацювала на практиці, необхідний ряд відкриттів у галузі теоретичної фізики, які б дозволили побудувати такий двигун.


До Марса условная ракета околосветовой скоростью долетела бы меньше чем за 5 мин
До Марса умовна ракета близькосвітловою швидкістю долетіла б менше ніж за 5 хв


Однак, він упевнений, що його модель доводить можливість, такого способу пересування в космосі. А значить, коли-небудь політ із Землі на Марс буде займати близько 5 хвилин. Саме стільки часу потрібно світлу, щоб подолати 225 млн км — середню відстань між двома планетами.

Природно, це умовна оцінка, яка не враховує час розгону і гальмування. Але вона дає уявлення про масштаби виграшу в часі порівняно з місяцями польоту традиційних ракетних двигунів.

Також поки що рано обговорювати неминучі питання з перевантаженнями, які можуть виникати в польотах з такими швидкостями. А також вдаватися в дискусії про те, що буде відбуватися з таким явищем як час на борту корабля, який рухається з такою швидкістю.

Фотонні ракети

В основі роботи Гауга лежить спроба об'єднати загальноприйняту теорію про рух ракет в космосі з теоріями піонера теоретичної фізики Макса Планка.

Планк вивчав фундаментальні поняття маси і часу. З тих пір у фізиці існує поняття планківської частинки, що являє собою мікроскопічну чорну діру. Цю теорію підтримує, зокрема, і Стівен Гокінг.

Маса однієї такої частинки, як заведено вважати в сучасній фізиці, дорівнює масі блошиного яйця.

Відповідно до домінуючої моделі в сучасній фізиці, будь-яка частинка, досягнувши максимального прискорення, повинна в теорії перетворитися на гіпотетичну планківську частинку.

За розрахунками Гауга, два фотони розігнані двигуном корабля до швидкості світла, зіткнувшись, породять планківську частинку, яка тут же зникне, перетворившись на енергію.


На борту фотонной ракеты должен будет работать ускоритель элементарных частиц намного мощнее Большого адронного коллайдера
На борту фотонної ракети повинен буде працювати прискорювач елементарних частинок набагато потужніший за Великий адронний коллайдер


Стара добра ідея

Ідею фотонної ракети першим запропонував німецький учений Юджин Сангер (1905-1964). Це ім'я сьогодні найчастіше згадують у зв'язку проектом Люфтваффе з будівництва космічного бомбардувальника в роки Другої світової. Проект так і не був реалізований. Сангер опублікував свою роботу про фотонну ракету в 1957 році, і вона широко обговорювалася в науковому світі.

Сангер не пропонував ані детального опису технології, ані її наукового обгрунтування. Він просто міркував про можливість переміщення в просторі за рахунок якоїсь «електронно-позитронної анігіляції» і випромінювання фотонів.

Незважаючи на це, ідею дуже швидко підхопили фантасти.

Наприклад, такий спосіб переміщення в просторі описав польський фантаст Станіслав Лем у своєму знаменитому романі Непереможний (1964). Інші описи цієї технології можна зустріти у Ларрі Нівена. У його романі Воїни (1966) фотонний корабель здатний досягати швидкості у 80% від світлової.

Читайте також - Життя на супутниках Юпітера і Сатурна? Все, що потрібно знати про гучне відкриття NASA

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів

Останні новини

ТОП-3 блога

Фото

ВІДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: