 |
Глава 8. Межзвездная космонавтика как альтернатива исследования строения вселенной учеными на Земле
|
|
|
|
Почти все открытые физические законы основаны на изучении природы Земли и ее атмосферы, а также на исследовании специально поставленных опытов на базе материалов, добытых и полученных на Земле. Расширение знаний на Солнечную систему и на звезды также произошло после фундамента физики, основанного на Земле. Телескоп “Хаббл” и иные специализированные научные спутники, датчики гравитационных волн расширяют наши познания о “черных дырах”, двойных системах и т.д.
Что касается теории строения Вселенной (космологии), то здесь уже много лет создаются весьма интересные теоретические конструкции, основанные на ограниченных опытных данных. Эти ограничения связаны с рядом нерешенных фундаментальных проблем, в частности, с объяснением природы гравитации, как работают законы взаимодействия тел в иных солнечных системах, какова природа межзвездного пространства, ее геометрия вне Солнечной системы? Какова физика иных солнц вблизи? Много тайн хранят “черные дыры” и двойные системы; не раскрыты тайны темного вещества в видимой Вселенной. Все это затрудняет создание полной законченной теории Вселенной.
Большинство вышеупомянутых научных проблем могут решаться с помощью информации, полученной с борта межзвездного корабля и передаваемой на Землю (речь пока идет о полетах к ближайшей звезде Проксима и экзопланете системы “Глиезе 876”, поскольку научную информацию с борта на Земле можно получить за обозримое время). В целом научная стратегия полета межзвездного Зонда, по мнению М.Я.Марова [6], должна предусматривать: а) изучение физических характеристик межзвездного и околозвездного пространства; б) обнаружение планетных систем и исследование уже обнаруженных; в) попытки обнаружения сигналов внеземных цивилизаций (ВЦ) и установление с ними контактов. Задачи разделов а) и б) являются взаимодополнительными, другими словами, согласно Брейсуэллу [17], Зонд должен заниматься всеми основными видами “космической науки”. Принципиальной основой комплекса научных приборов является использование пассивных дистанционных методов, включающих периодический телевизионный “репортаж” в видимой и ближней инфракрасной области спектра (одновременно служащий целям привязки и автономной навигации) и измерения в нескольких наиболее характерных областях рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного спектра и радиоволн. Необходимы магнитометрические и плазменные (частица и волны) измерения в широком энергетическом диапазоне и исследование пылевой компоненты. Весь комплекс измерений должен обладать высокой степенью автономии с точки зрения предварительного анализа полученной информации с целью повышения эффективности использования канала радиосвязи и бортовой энергетики. Задачи раздела а) требуют оснащения дополнительными средствами, включающими “ощупывание радиомаяком” по перестраиваемой программе, способность идентифицировать “разумности” сигналов или запросов от ВЦ и введение при необходимости определенных коррекций в систему автономной навигации. Таким образом, речь идет не только о возможном обнаружении, но и о возможности установления контакта межзвездного Зонда с гипотетической ВЦ, “отклика на тест”, т.е. сообщении по ее запросу специального кода для связи с Землей.
|
|
|
Высокие требования к комплексу научной аппаратуры, бортовой автоматике и логике, включающей многофункциональный бортовой компьютер, надежности и долговечности систем определяют облик Зонда [6]. Обеспечение этих требований реализуемо при условии 
на расстоянии более 
световых лет, где 
– уровень сигнала, 
– уровень шума.
|
|
|
Таким образом, на наш взгляд, межзвездная космонавтика является альтернативой исследования строения Вселенной наземными методами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В свете последних достижений внеатмосферных открытий (в частности, с помощью телескопа "Хаббл") новых внесолнечных планетных систем, предсказанных теорией Эйнштейна “черных дыр”, квазаров встают новые конкретные задачи межзвездных полетов, о которых мечтают исследователи космоса. О подобной формулировке задач, когда известны цели, говорили автору выдающийся астроном, академик В.А.Амбарцумян и член-корреспондент АН СССР, видный радиоастроном В.С.Троицкий. Кроме того, полеты космических аппаратов типа “Пионер”, “Вояджер” за пределы последних планет Солнечной системы при сохранении связи с Землей вдохновляют на планирование межзвездных полетов на базе возможных новых (нехимических) энергетических устройств. После работ Эно-Пельтри и Зенгера (1930–50-е годы) астрономия и астрофизика достигли больших результатов по созданию сверхточных систем отсчета и детекторов гравитационных волн. Проведение исследований на борту межзвездного корабля даст новый импульс развитию небесной науки и технологии новых материалов, информатики. Следует подчеркнуть, что целью работы автора являлась математическая теория движения ракеты на основе научно обоснованной общей теории относительности Эйнштейна. Автор не касался конкретных проектов межзвездных кораблей и движителей, поскольку это удел новой технологии и изобретений, без которых не обходится ни одно космическое сооружение.
В работе были использованы труды автора, опубликованные за последние 30 лет по проблемам, так или иначе связанным с тематикой монографии. Хочу назвать видных ученых физиков, астрономов, астрофизиков, которые проявляли интерес к моим исследованиям, – физика Б.К.Федюшина (Санкт-Петербург), астронома, члена-корреспондента РАН М.Я.Марова, с которым, кстати, написана работа по межзвездному зонду, астрофизика, академика РАН Н.С.Кардашева. Всем им я выражаю сердечную благодарность.
Основные обозначения
– тензор энергии-импульса;
, 
, 
– компоненты 4-мерной
|
|
|
скорости;
– реактивное ускорение;
– компонента 4-мерной силы;
– компонента 3-мерной силы;
– реактивная тяга;
– скорость света;
– плотность;
– вектор 3-мерной скорости частицы;
– мощность;
, 
– энергия;
– собственное время;
– время внешнего наблюдателя;
– скорость истечения;
– скорость присоединения;
– теплотворная способность,
;
– коэффициент полезного действия (кпд);
– дальность;
– коэффициент сопротивления;
– отношение сгорающей массы покоя к массе
первоначальной;
– отношение полной массы покоя фрагмента к массе
сгорающей;
– произведение 
сомножителей 
;
– отношение конечной массы покоя к начальной;
– конечная скорость;
– число фрагментов;
– хронометрически инвариантная (х.и.) скорость,
;
– х.и. время;
, 
– х.и. скорости истечения и присоединения;
– гравитационный радиус;
– модуль 4-мерной скорости, предельная скорость;
– нулевая компонента 4-мерной скорости;
– момент количества движения;
– полная энергия;
– эффективная энергия;
– нулевая компонента метрического тензора;
– перегрузка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Scientific Frontiers in Research on Extrasolar Planets // Abstracts. Washington: Carnegie Institutiun, 2002.
2. Ксанфомалити Л.В. Открытие первых экзопланет // Звездочет. 2000. Март.
3. Крохин О.Н. Состояние и перспективы лазерного термоядерного синтеза // Успехи физических наук. Т.172, 2003. №12. С.1466.
4. Закиров У.Н. О некоторых оценках энергетически оптимальных траекторий Зонда // Тезисы докладов XXIV Международного астронавтического конгресса/ Баку. - М.: ВИНИТИ, 1973. C.444.
5. Закиров У.Н. Механика релятивистских космических полетов. М.: Наука, 1984.
6. Закиров У.Н., Маров М.Я. О проекте полета космического Зонда к планетной системе Звезды // Проблемы поиска жизни во Вселенной. /Под ред. В.А.Амбарцумяна, В.С.Троицкого. М.: Наука, 1986. С.215–220.
7. Закиров У.Н. О космическом Зонде к ближайшим звездам // Труды 21-х научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э.Циолковского. Секция “Проблемы ракетной и космической техники”. М.: ИИЕТ РАН, 1988. С.79-86.
|
|
|
8. Закиров У.Н. Релятивистская динамика сосредоточенной переменной массы покоя. Казань: Изд-во КГТУ, 2000.
9. Закиров У.Н., Филюков А.А. О возможности создания проекта субрелятивисткого Зонда для поиска форм внеземной жизни // Доклад на XXVII конгрессе МАФ, октябрь 1976, Анахайм, Филадельфия, США.
10. Maintenance and Establishement of Reference Frames and Systems // The International Astronomical Union Resolutions. Northern Lights, XXIVth IAU General Assembl, 16 August 2000, Manchester.
11. Зенгер Е.К. К механике фотонных ракет /Пер. с немецкого. М.: Изд-во иностранной литературы, 1958.
12. Эйнштейн А. Собрание научных трудов: работы по теории относительности. М.: Наука, 1965. Т.1,2.
13. Froning H.D. Interstellar studies their role in astronautical Progress and the Future of Flight // 40th Congress of the IAF, October 1989, Malaga, Spain.
14. Закиров У.Н., Школенко Ю.А. Жизнь и разум во Вселенной // Земля и Вселенная. 1973. №4. С.78.
15. Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Физические проблемы космической тяговой энергетики. М.: Атомиздат, 1969.
16. New Scientist. T.112, 1986. №1528. Р.31.
17. Communication with Extraterrestrial Intelligence (CETI) / First International Conference on CETI, Armenia, 1971.
18. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. М.: Наука, 1976.
19. Саган К. Контакт // Научно-популярный журнал. М.: Мир, 1994 (пер. с англ.).
20. Колтунов Я.И. Поэзия космического социального возрождения. Кн.1. Калуга: Союз журналистов России, 1999.
21. Шюре Э. Великие посвященные. Очерк эзотеризма религий /Пер. с французского. Калуга: Типография губернской земской управы, 1914.
22. Каплан Л.М. О круговых орбитах в теории тяготения Эйнштейна // ЖЭТФ. 1949. №10. С.951–952.
23. Бурдаков В. П., Данилов Ю.И. Ракеты будущего. М.: Атомиздат, 1980. С.142–145.
24. Успенский Г.Р. Аномальная гравитация и наше будущее. М.: Инвенция. 1993. С.155–172.
25. Zakirov U.N. Strategy of the mutual search for civilizations by means of Probes // Bioastronomy the Search for Extraterrestrial Life. – The Exploration Broadens, Proceedings, Valcenis, Savoil, France, 1990, Springer-Verlag. P.346.
Zakirov U.N. Physical mechanics of interstellar flight. Kazan: Publishing house the “Science”, 2003. 84 p.
Summary: The physical mechanics of interstellar flight is stated on the basis of relativistic dynamics (changes) of jet propulsion, which one is implemented with, the help of energy of thermonuclear fusion and annihilation. The possible interquartil purpose are surveyed – the outside Pluton’s space in a solar system the system of the nearest stars Centauri and reopened extrasolar planets. Kinematics motions, diversions from kinematics parameters are submitted (shown) at a motion with invariable values by acceleration, traction and power. The examples of optimum selection of number of stages and optimum selection of stages are given on the basis of the solution of a differential equation of motion of a relativistic rocket. The peculiarities of a rocket’s behavior close to Black Holes are explored.
The book is intended for the scientific employees, post-graduate students and students, engineer – planners leading space ballistics.
The author: Ural N. Zakirov (b. 1933), graduated from the Moscow State University in 1966. Doctor of Science (Phys.-Math.), a Leading scientific researcher in the Laboratory of the Controlling and Stability, Institute of Mechanics and Machinery, the Russian Academy of Science.
Научное издание
Урал Нуриевич Закиров
ФИЗИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА МЕЖЗВЕЗДНОГО ПОЛЕТА
Редактор Б.Л.Хамидуллин
|
|
|
Технический редактор В.Н.Галкина
Корректор В.П.Лащенова
Компьютерная верстка Л.Б.Газеевой
Подписано в печать 18.08.2003. Формат 60´901/16 Печ. л. 5,25
Бумага офсетная. Тираж 500. Заказ
Издательство “Фэн” Академии наук РТ
420044, г. Казань, ул. Волгоградская, 49
Лицензия №0226 выдана 10 марта 1998г. издательству “Фэн” АНТ
Министерством информации и печати РТ
Отпечатано в ООО “Стимменс”
420005, г. Казань, ул. Б.Красная, 34/16
|
|
|
