Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
2) Мы приводим расстояния до целей в соответствии с источником [5.9]. Они отличаются от ныне принятых. Поэтому и данные о корабельной продолжительности перелета должны быть сейчас уточнены. Для полета к Туманности Андромеды получается время 28 лет [5.10].
3) Исходя из современных данных о расстоянии до Туманности Андромеды [5.10]. § 5. О «СОБСТВЕННЫХ» СКОРОСТЯХ ЗВЕЗДОЛЕТА
47?
вопрос: есть ли смысл после подобного перелета возвращаться на Землю? Проблемы социально-психологического характера, которые при этом возникают, должны быть хорошо известны читателю из популярной и главным образом научно-фантастической литературы. Полет к другим галактикам есть — при условии возвращения на Землю — также и полет в будущее. Этот факт является безусловным выводом теории относительности.
Но почему вообще должны совершаться столь трудные и рискованные экспедиции, которым нет смысла возвращаться на Землю? Почему в механике фотонных ракет обычно не рассматриваются полеты автоматических межзвездных станций? Вероятно, дело тут в исторической традиции. Между тем полет автоматической станции мог бы совершаться с очень большими перегрузками. Сокращение времени на борту станции имело бы только значение для проблемы надежности бортовых устройств. Возвращение на Землю при этом было бы заменено радиопередачей.
§ 5. О «собственных» скоростях звездолета
Во избежание недоразумений сделаем одно замечание. В приведенных выше формулах фигурировала величина afKOp. По размерности она представляет собой некоторую скорость, а именно характеристическую (в обычном смысле) скорость. Это та скорость, которую определит система инерциальной навигации звездолета. Условно ее иногда называют «собственной» скоростью звездолета [5.9]. Но фактически эта величина не выражает скорости движения корабля ни в какой системе отсчета (в корабельной системе отсчета сам корабль неподвижен), а характеризует лишь запасы рабочего тела в звездолете (как это было и при межпланетных полетах). Она может быть определена по обычной формуле Циолковского, если известно отношение масс ракеты, а именно:
1 то
Нетрудно заметить, что «собственная» скорость после разгона Jj течение года корабельного времени при ускорении а= 10 м/с2 заведомо превысит скорость света с (если, конечно, для этого хватит рабочего тела), и это лишний раз показывает, что как скорость она не имеет смысла. При полете к Туманности Андромеды с ускорением а= 10 м/с2 максимальная «собственная» скорость (на середине пути) равна 13,59 с, а при а=300 м/с2 составляет 17,0 с [5.9].
Иногда вводится в рассмотрение еще одна скорость, не имеющая физического смысла. Ее получают делением расстояния до цели в земной системе отсчета на корабельное время полета («скорость по собственному времени»). Для дальних полетов эта фиктивная скорость достигает колоссальных значений. Например, для расстояния 478
ГЛ. 24. МЕЖЗВЕЗДНЫЕ ПОЛЁТЫ
до Туманности Андромеды 1,5- IO8 световых лет при корабельном времени перелета 28 лет она более чем в 50 ООО раз превышает скорость света.
Наблюдатель на корабле может определить скорость своего движения по эффекту Доплера и при этом, конечно, получит величину, меньшую скорости света (он определит относительную скорость, с которой навстречу ему приближается звезда-цель). Может показаться неясным, каким образом в таком случае корабль за какие-то несколько лет преодолевает расстояния в тысячи и миллионы световых лет. Но дело в том, что в корабельной системе отсчета нет таких колоссальных расстояний. Пространство для корабля как бы сжато в направлении движения (следствие специальной теории относительности), и на малое время приходится делить малое же расстояние.
В столь сжатом изложении механики движения с околосветовыми скоростями невозможно ответить на все безусловно возникающие у читателя- вопросы. Популярному и непопулярному изложению специальной и (реже) общей теории относительности посвящено немало книг, к которым мы и отсылаем читателя [5.5, 5.7, 5.11— 5.14]. Чисто астронавтические вопросы подробно освещены в неоднократно цитировавшейся книге Е. Зенгера [5.9], ставшей уже классической. Ряд работ [5.5, 5.15] посвящен специально «парадоксам времени» при межзвездных полетах.
§ 6. Мечта или реальность?
Насколько реальны межзвездные полеты?
Важно подчеркнуть, что если полеты фотонных звездолетов когда-нибудь осуществятся, то они, несомненно, будут сопровождаться явлениями, о которых выше шла речь. Весь вопрос в том, могут ли быть построены фотонные ракеты.
Технические трудности создания аннигиляционного фотонного двигателя столь велики, что подавляющему большинству современных физиков представляются непреодолимыми в сколько-нибудь обозримом будущем. Много неясного также в вопросе о защиту экипажа от встречного потока межзвездного газа, набегающего на корабль со скоростью, близкой к скорости света, и потому порождающего опасное жесткое излучение оболочки корабля. Есть и другие трудности.
Для суждений о возможности осуществления межзвездных полетов типичны следующие четыре варианта.
