Оглавление

1. Не фантастика, а наука
2. К звёздам на гребне атомного взрыва?
3. Внеземная жизнь с точки зрения науки
4. Электричество из-под земли
5. Гравитационная постоянная за пределами школьных учебников
6. Эксперимент здорового человека
7. Оно не тонет!
8. Демон против
9. Относительная заметка
10. Когда вакуум не пустой
11. Сильное взаимодействие очень сильное
12. Никому мы не нужны
13. Тяжёлые облака
14. Брутальный мороз
15. Опять про «Вояджер» врут
16. Ловите монополи
17. Идти туда далеко, парсеков десять
18. Это всё французы виноваты
19. Позвони мне, позвони
20. Упал и отжался
21. Из другого измерения продуло
22. Да тут у нас дыра!
23. Одержимость реактором
24. Лифт на Луне не останавливается
25. И опустилась тьма
26. Шарик, который лучше обойти
27. Время вышло. И вряд ли вернётся
28. Задом наперёд
29. Если посмотреть с другой стороны…
30. Голограмма Вселенной
31. Что у атома внутри
32. Оказалось, что показалось
33. Вот привязались…
34. Самая чистая грязь
35. Как тебе такое, Илон Маск?
36. Осторожно, серебро
37. Куда её занесло?
38. Неожиданный яд
39. Здесь никто не живёт?
40. Давайте не придумывать
41. Совершенный дождь
42. Замёрзшая планета
43. Невесомость на Земле
44. Не секретные материалы
45. Гравитационные волны решают
46. Радионуклид мне в лоб
47. Налейте электричества
48. Вредный сюрприз
49. Сейчас, только АЭС привезут…
50. Звенящая Луна
51. Коньки и физика
52. Сверхсветовые ножницы
53. Неожиданная радиация
54. Внутри реактора
55. Заступаясь за Нобеля, Землю и Марс
56. В эфире эфир
57. Планета с подсветкой

Вместо предисловия.

Наука выигрывает, когда её крылья раскованы фантазией.

Майкл Фарадей

К звёздам на гребне атомного взрыва?

Атомный звездолёт — казалось бы, этому словосочетанию место в фантастических книгах и фильмах. В самом деле, режиссёры и сценаристы дают волю воображению, помещая в вымышленные миры самые невероятные машины. Но проект подобного корабля разрабатывался ещё в середине прошлого века, а кодовое название программы по достижению звёзд надёжно вошло в историю космонавтики. Итак, в этой заметке мы поговорим о проекте «Орион».

Человечество с переменным успехом осваивает околоземное пространство и с каждым годом становится всё ближе к покорению соседних планет, посылая к пустыням Марса или кольцам планет-гигантов всё новые и новые автоматические станции. И тут есть одна проблема — современные двигатели на химическом топливе не очень подходят для путешествий дальше, чем орбита Луны. Практика показала, что даже до спутника Земли полёт на традиционных ракетах тянется относительно долго, спросите астронавтов, путешествовавших к спутнику Земли в рамках программы «Аполлон». Если же мы решим отправиться к звёздам, расстояние до которых превышает десятки триллионов километров, то на обычном топливе приемлемую скорость для путешествия не набрать. Конечно, можно создать аппарат с очень-очень большим запасом топлива, огромными многоступенчатыми разгонными блоками, но даже так скорость полёта не превзойдёт сотен километров в секунду. И до звёзд наша техника будет лететь тысячелетия, фактически не выполнив своего предназначения за время жизни десяти и более поколений.

В середине 50-х годов прошлого века учёным и конструкторам из Лос-Аламоса пришла весьма радикальная идея — а что если разгонять межзвёздные корабли… ядерными взрывами? Теми самыми, которые способны стереть в пепел целые мегаполисы. Родилась концепция, в основе которой подрыв маломощных ядерных зарядов на некотором расстоянии от звездолёта таким образом, чтобы продукты взрыва расширялись в сторону конструкции и отражались от мощных корабельных щитов. Тем самым, звездолёт приобретал ускорение, когда очередной поток плазмы отбрасывал его. Абсурдно? Многие говорят о том, что атомный взрыв может принести ущерб и образовать ударную волну только в атмосфере. Это, естественно, не до конца верно. В космосе от места детонации бомбы во все стороны полетит мощный фронт плазмы, горячего, насыщенного электрическим зарядом, вещества. Пусть его плотность гораздо меньше плотности воздуха, но температура и электричество с лихвой компенсируют этот кажущийся недостаток.

Для проверки гипотетической конструкции изготовили модели, которые направлялись подрывом небольшого количества обычных веществ — одна из таких конструкций не только уцелела, но и поднялась на высоту 100 метров. Сейчас эта модель находится в одном из музеев и доступна для взоров всех желающих. А так как придумали проект «Орион» во времена эпохи почти бесконтрольных ядерных испытаний, то дело дошло и до более серьёзной проверки. Несколько отражающих щитов, пусть и малого размера, поместили в десяти метрах от эпицентра взрыва атомной бомбы на известном аттоле Эниветок. Эксперимент показал, что уменьшенные копии конструкций почти не пострадали. Запускать «Орион» планировали прямо с Земли, с атомного полигона, расположенного в Неваде. Аппарат собирались создать в форме пули или артиллерийского снаряда для успешного выхода за пределы атмосферы планеты. Корабль мог быть установлен на 8 стартовых башнях высотой более пятидесяти метров, а при запуске каждую секунду необходимо было производить один маломощный взрыв. Задача нетривиальная, но решаемая даже по меркам тогдашнего уровня развития технологий

Расчёты, выполненные учёными, показывали достаточно оптимистичный результат — последовательный подрыв нескольких десятков бомб в космическом пространстве смог бы разогнать звездолёт до скорости 15 000 километров в секунду, что значительно сократило бы путь до ближайшего звезды. Конечно, для достижения цели ушли бы века, но никак не десятки тысячелетий

Дальнейшего развития работы не получили. Проект был закрыт, ибо он требовал огромных производственных мощностей и затрат, которые человечество не может себе позволить просто так — ни тогда, ни сейчас. Зато идеи и конструкторские решения, заложенные в «Орионе» до сих пор считаются принципиально достижимыми и реалистичными.

Внеземная жизнь с точки зрения науки

Что заставляет учёных и просто интересующихся наукой людей, утверждать о возможности существования внеземной жизни? Уж точно не байки про летающие тарелки, которые бороздят ночные небеса над ночными городами и деревнями в поисках зазевавшихся прохожих для своих однообразных похищений. Современные знания настолько обширны, что человечество способно заглянуть в самые дальние уголки не только нашей галактики, но и соседних. Этому помогает научно-технический прогресс, который дал человечеству не только оптические инструменты для наблюдений небесных тел, но и средства для сбора радиосигналов из глубин Вселенной. По имеющейся на данный момент информации становится ясно: шансы на то, что мы не одни в бескрайних просторах космоса, есть. И они достаточно высоки.

За последние годы совершено множество открытий: вопреки распространённому в прошлом мнению, планетные системы, вроде нашей, не редкость для звёздных миров. Благодаря уровню техники и сверхмощным телескопам, открыто множество самых разнообразных планет у других светил. Чтобы не путать, о каких же телах идёт речь, их принято называть экзопланетами. Среди экзопланет встречаются и такие, что похожи на Землю размерами и параметрами орбиты.

Многие из них вращаются в зоне обитаемости — подобный термин описывает диапазон расстояний от звезды, где условия на планете могут быть подходящими для жизни земного типа, то есть не слишком экстремальными. Отмечу, что зона обитаемости, даже достаточно маленькая, существует у звёзд холоднее Солнца, а это значительно расширяет масштабы поиска инопланетян. Пусть даже лишённых разума.

Теперь нам так же стало ясно — во Вселенной очень распространена вода. В виде льдов, жидкости или пара она встречается на всех планетах Солнечной системы, её наличие регистрируют на самых дальних из известных экзопланет, причём находят именно следы пара в атмосфере. А жидкая вода является одним из главных требований для зарождения живых организмов. Отмечу, что в этом случае идёт речь о жизни по земному образцу, ибо только такая нам известна и только её признаки логичнее всего искать в других мирах. Просто потому, что мы представляем, что можем обнаружить.

Ещё один факт в копилку оптимизма. Наше Солнце не является исключительной и редкой звездой в галактике. Его тип, жёлтый карлик спектрального класса G2V, распространён и даже в окрестностях Солнечной системы, в каких-то 12 световых годах есть почти двойник нашего светила — звезда тау Кита. Она чуть легче нашей, менее яркая и по некоторым данным обладает обширной планетной системой, причём целых два тела, похожих на Землю, находятся в зоне обитаемости. Впрочем, эту информацию надо ещё перепроверить новыми наблюдениями…

Так что поле для поиска инопланетной жизни, разумной или нет, достаточно широко. Последнее время в научной среде даже идёт дискуссия, какие конкретно черты экзопланет могут выдавать из обитаемость. И речь вовсе не о свидетельствах наличия разума, даже бурная жизнедеятельность инопланетных бактерий может быть обнаружена земными приборами. Согласитесь, подобное открытие перевернёт наше понимание о месте Земли во Вселенной.

Электричество из-под земли

Люди всегда мечтали о неиссякаемом или почти неиссякаемом источнике энергии. Вечный двигатель, к сожалению, запрещают создавать законы природы, а вот более-менее перспективный и достаточно дешёвый ресурс для получения тепла и электричества лежит у нас под ногами. В буквальном смысле.

Города и деревни в современной мире нуждаются как минимум в электроэнергии. Не всегда и не везде ещё есть возможность сделать её дешёвой. А ещё хотелось бы воспользоваться центральным отоплением, греть воду не в тазике или кастрюлях, а получать её прямо из крана. Если не рассматривать экономическую и политическую составляющую, обустройство элементарных комфортных условий упирается в чисто технические трудности. Топливо для генераторов и котельных надо завозить, что повлечёт с собой повышение издержек, его сжигание наносит некоторый вред окружающей среде, твёрдые отходы необходимо захоранивать, причём зола ряда углей вообще обладает высоким радиоактивным излучением. Многие альтернативные источники энергии, вроде ветряков, по последним данным, тоже оказались опасны для биосферы, так что не стоит их переоценивать.

Но давайте присмотримся к недрам планеты. Нет, не в поисках месторождений. Оказывается, температура поверхностных слоёв Земли растёт с увеличением глубины — примерно на один градус каждые 36 метров.

Что будет, если пробурить глубокую скважину, закачать туда теплоноситель, то есть воду или любую другую используемую в системах отопления жидкость, а затем выкачивать уже разогретое вещество или даже пар? С помощью них можно раскручивать турбины, получать тем самым электроэнергию или сразу отправлять в батареи жилых домой. Это достаточно примитивная схема уже существующих геотермальных теплоэлектростанций. Конечно, где попало строить их несколько опрометчиво. Как правило, наибольший рост температуры в зависимости от глубины залегания скважин, наблюдается в местах с высокой тектонической активностью, там, где проходят стыки тектонических плит.

На сегодняшний день на Аляске, Камчатке и Филиппинах уже существуют геотермальные станции. Но их особенностью является низкий коэффициент полезного действия — воду несколько раз прогоняют по скважинам, чтобы нагреть до достаточной температуры даже в местах с горячими недрами. Это значит, что если мы захотим построить такой объект в Сибири или на территории Европейской части страны, придётся усложнить цикл, перекачивая жидкость десятки раз, пока она дойдёт до нужного состояния. Возможно, когда технологии бурения продвинуться вперёд и скважину глубиной в 15 км будет легко создать, геотэс появятся под Москвой или Питером. В любом случае, кажется перспективным даже строительство таких станций на Камчатке с последующей передачей энергии в северные регионы страны.

Гравитационная постоянная за пределами школьных учебников

Каждый, кто начинает изучать физику или хотя бы помнит некоторые темы из школьного курса, знаком с физическими константами, которые иногда называют «коэффициентами пропорциональности». Все эти неизменные цифры, которые предлагается выучить наизусть, на самом деле нужны не только для того, чтобы облегчить вычисления. Фактически, они описывают наш мир и его границы. Например, постоянная Планка, названная так по фамилии одного из основополож