سرعة السفينة في الفضاء بالكيلومترات. أسرع الصواريخ في العالم

11.06.2010 00:10

مركبة الفضاء الأمريكية Dawn تم تركيبها مؤخرًا رقم قياسي جديدضبط السرعة - 25.5 ألف كم / ساعة ، قبل منافسه الرئيسي - مسبار الفضاء العميق 1. تحقق هذا الإنجاز بفضل المحرك الأيوني الفائق القوة المثبت على الجهاز. ومع ذلك ، وفقا للخبراء ناسا ، هذا بعيد كل البعد عن حدود قدراتها.

وصلت سرعة المركبة الفضائية الأمريكية Dawn إلى مستوى قياسي في 5 يونيو - 25.5 ألف كم / ساعة. ومع ذلك ، وفقًا للعلماء ، ستصل سرعة السفينة في المستقبل القريب إلى علامة 100 ألف كم / ساعة.

وهكذا ، بفضل المحرك الفريد ، تفوقت Dawn على سابقتها ، مسبار Deep Space 1 ، وهو مركبة فضائية تجريبية روبوتية تم إطلاقها في 24 أكتوبر 1998 بواسطة مركبة الإطلاق. صحيح أن Deep Space 1 لا يزال يحتفظ بلقب المحطة التي عملت محركاتها لفترة أطول. ولكن للتقدم على "المنافس" في هذه الفئة قد يكون الفجر بالفعل في أغسطس.

المهمة الرئيسية سفينة فضائية، التي تم إطلاقها قبل ثلاث سنوات ، هي دراسة الكويكب 4 Vesta ، والذي سيقترب منه الجهاز في عام 2011 ، و كوكب قزمسيريس. يأمل العلماء في الحصول على أدق البيانات عن الشكل والحجم والكتلة والمعدن والتركيب الأولي لهذه الأجسام الواقعة بين مداري كوكب المشتري والمريخ. المسار المشتركالتي يجب أن يتغلب عليها جهاز Dawn ، تبلغ 4 مليارات و 800 مليون كيلومتر.

منذ ذلك الحين في الفضاء الخارجيلا يوجد هواء ، بعد أن تسارعت ، تستمر السفينة في التحرك بالسرعة المكتسبة. على الأرض ، هذا غير ممكن بسبب تباطؤ الاحتكاك. سمح استخدام الدافعات الأيونية في ظروف الفراغ للعلماء بجعل عملية الزيادة التدريجية لسرعة مركبة Dawn الفضائية فعالة قدر الإمكان.

مبدأ تشغيل المحرك المبتكر هو تأين الغاز وتسريعه بمجال إلكتروستاتيكي. في الوقت نفسه ، نظرًا لارتفاع نسبة الشحنة إلى الكتلة ، يصبح من الممكن تسريع الأيونات إلى سرعات عالية جدًا. وبالتالي ، يمكن تحقيق دفعة نوعية عالية جدًا في المحرك ، مما يجعل من الممكن تقليل استهلاك الكتلة التفاعلية للغاز المتأين بشكل كبير (مقارنة بـ تفاعل كيميائي) ، لكنه يتطلب ارتفاع التكاليفطاقة.

لا تعمل محركات Dawn الثلاثة باستمرار ، ولكن يتم تشغيلها لفترة وجيزة في نقاط معينة من الرحلة. لقد عملوا حتى الآن لما مجموعه 620 يومًا واستهلكوا أكثر من 165 كيلوجرامًا من الزينون. تظهر الحسابات البسيطة أن سرعة المسبار زادت بنحو 100 كم / ساعة كل أربعة أيام. بحلول نهاية مهمة Dawn التي مدتها ثماني سنوات (على الرغم من أن الخبراء لا يستبعدون تمديدها) ، سيكون إجمالي وقت تشغيل المحركات 2000 يوم - ما يقرب من 5.5 سنوات. تعد هذه المؤشرات بأن سرعة المركبة الفضائية ستصل إلى 38.6 ألف كم / ساعة.

قد يبدو هذا كمقدار صغير على خلفية السرعة الكونية الأولى على الأقل التي يتم بها إطلاق أقمار صناعية للأرض ، ولكن من أجل مركبة فضائية بين الكواكببدون أي مسرعات خارجية ، وعدم إجراء مناورات خاصة في مجال الجاذبية للكواكب ، فإن هذه النتيجة رائعة حقًا.

يتم تقديم القراء أسرع الصواريخ في العالمعبر تاريخ الخلق.

السرعة 3.8 كم / ثانية

أسرع صاروخ باليستي متوسط ​​المدى بسرعة قصوى تبلغ 3.8 كيلومتر في الثانية يفتح تصنيف أسرع الصواريخ في العالم. كان R-12U نسخة معدلة من R-12. اختلف الصاروخ عن النموذج الأولي في غياب قاع وسيط في خزان المؤكسد وبعض التغييرات الطفيفة في التصميم - لا توجد أحمال رياح في المنجم ، مما جعل من الممكن تخفيف الخزانات والمقصورات الجافة للصاروخ والتخلي عن المثبتات . منذ عام 1976 ، بدأ سحب صواريخ R-12 و R-12U من الخدمة واستبدالها بأنظمة بايونير الأرضية المتنقلة. تم إيقاف تشغيلها في يونيو 1989 ، وبين 21 مايو 1990 ، تم تدمير 149 صاروخًا في قاعدة ليسنايا في بيلاروسيا.

السرعة 5.8 كم / ثانية

واحدة من أسرع مركبات الإطلاق الأمريكية بسرعة قصوى تبلغ 5.8 كم في الثانية. إنه أول صاروخ باليستي عابر للقارات تم تطويره من قبل الولايات المتحدة. تم تطويره في إطار برنامج MX-1593 منذ عام 1951. وشكلت أساس الترسانة النووية للقوات الجوية الأمريكية في 1959-1964 ، ولكن سرعان ما تم سحبها من الخدمة فيما يتعلق بظهور صاروخ مينيوتمان الأكثر تقدمًا. كان بمثابة الأساس لإنشاء عائلة أطلس لمركبات الإطلاق الفضائية ، والتي تعمل منذ عام 1959 حتى يومنا هذا.

السرعة 6 كم / ث

UGM-133 أ ترايدنت II- صاروخ باليستي أمريكي ثلاثي المراحل ، من أسرع الصواريخ في العالم. لها السرعة القصوى 6 كم في الثانية. تم تطوير ترايدنت 2 منذ عام 1977 بالتوازي مع ترايدنت 1 الأخف. تم اعتماده في عام 1990. يبدأ الوزن - 59 طن. الأعلى. رمي الوزن - 2.8 طن مع مدى إطلاق 7800 كم. أقصى مدىرحلة بعدد مخفض من الرؤوس الحربية - 11300 كم.

السرعة 6 كم / ث

أحد أسرع الصواريخ الباليستية التي تعمل بالوقود الصلب في العالم ، وهي في الخدمة مع روسيا. يبلغ الحد الأدنى لنصف قطر التدمير 8000 كم وسرعة تقريبية تبلغ 6 كم / ثانية. تم تنفيذ تطوير الصاروخ منذ عام 1998 من قبل معهد موسكو للهندسة الحرارية ، والذي تم تطويره في 1989-1997. صاروخ أرضي "Topol-M". حتى الآن ، تم إجراء 24 عملية إطلاق تجريبية لصاروخ بولافا ، وتم الاعتراف بنجاح خمسة عشر منها (خلال الإطلاق الأول ، تم إطلاق نموذج بحجم كتلة الصاروخ) ، ونجحت اثنتان (السابع والثامن) جزئيًا. تم إجراء آخر اختبار لإطلاق الصاروخ في 27 سبتمبر 2016.

السرعة 6.7 كم / ثانية

مينيوتمان LGM-30 جي- أحد أسرع الصواريخ الباليستية العابرة للقارات الأرضية في العالم. سرعتها 6.7 كيلومتر في الثانية. يقدر مدى LGM-30G Minuteman III من 6000 كيلومتر إلى 10000 كيلومتر ، اعتمادًا على نوع الرأس الحربي. يعمل Minuteman 3 في الخدمة مع الولايات المتحدة منذ عام 1970. إنه الصاروخ الوحيد القائم على الصومعة في الولايات المتحدة. تم إطلاق أول صاروخ في فبراير 1961 ، وتم إطلاق التعديلين الثاني والثالث في 1964 و 1968 ، على التوالي. يزن الصاروخ حوالي 34473 كيلوجرامًا ومجهز بثلاثة محركات تعمل بالوقود الصلب. ومن المقرر أن يظل الصاروخ في الخدمة حتى عام 2020.

السرعة 7 كم / ث

أسرع مضاد للصواريخ في العالم ، مصمم لتدمير أهداف عالية المناورة وصواريخ تفوق سرعتها سرعة الصوت على ارتفاعات عالية. بدأت اختبارات سلسلة 53T6 من مجمع أمور في عام 1989. سرعتها 5 كيلومترات في الثانية. الصاروخ عبارة عن مخروط مدبب يبلغ ارتفاعه 12 مترًا بدون أجزاء بارزة. جسمها مصنوع من الفولاذ عالي القوة باستخدام اللفات المركبة. يسمح تصميم الصاروخ بتحمل الأحمال الزائدة الكبيرة. يبدأ المعترض بسرعة 100x وهو قادر على اعتراض الأهداف التي تطير بسرعة تصل إلى 7 كيلومترات في الثانية.

السرعة 7.3 كم / ثانية

الأقوى والأسرع صاروخ نوويفي العالم بسرعة 7.3 كم في الثانية. والمقصود أولا وقبل كل شيء تدمير أكثر مراكز القيادة تحصينا وصوامع الصواريخ الباليستية والقواعد الجوية. يمكن أن تدمر المتفجرة النووية لصاروخ واحد مدينة كبيرة، جزء كبير جدًا من الولايات المتحدة. دقة الضرب حوالي 200-250 متر. الصاروخ موجود في أكثر مناجم العالم ديمومة. SS-18 تحمل 16 منصة ، إحداها محملة بالشراك الخداعية. عند دخول مدار عالٍ ، فإن جميع رؤوس "الشيطان" تذهب "في سحابة" من الشراك الخداعية ولا يتم التعرف عليها عمليًا بواسطة الرادارات.

السرعة 7.9 كم / ثانية

صاروخ باليستي عابر للقارات (DF-5A) بسرعة قصوى تبلغ 7.9 كم في الثانية يفتح المراكز الثلاثة الأولى في العالم. دخلت الصينية DF-5 ICBM الخدمة في عام 1981. يمكن أن تحمل رأسًا حربيًا ضخمًا يبلغ 5 أمتار ويبلغ مداه أكثر من 12000 كيلومتر. يبلغ انحراف صاروخ DF-5 حوالي كيلومتر واحد ، مما يعني أن الصاروخ له هدف واحد - تدمير المدن. حجم الرأس الحربي وانحرافه وحقيقة ذلك تدريب كامليستغرق الإطلاق ساعة واحدة فقط ، وكل ذلك يعني أن DF-5 هو سلاح عقابي مصمم لمعاقبة أي مهاجم محتمل. زادت النسخة 5A من المدى ، وحسنت انحراف 300 متر ، والقدرة على حمل رؤوس حربية متعددة.

R-7 السرعة 7.9 كم / ثانية

آر - 7- السوفياتي ، أول صاروخ باليستي عابر للقارات ، وأحد الأسرع في العالم. سرعتها القصوى 7.9 كيلومتر في الثانية. تم تطوير وإنتاج النسخ الأولى من الصاروخ في 1956-1957. مؤسسة منطقة موسكو OKB-1. بعد عمليات الإطلاق الناجحة ، تم استخدامه في عام 1957 لإطلاق الأول في العالم أقمار صناعيةأرض. منذ ذلك الحين ، تم استخدام مركبات الإطلاق الخاصة بعائلة R-7 بنشاط للإطلاق مركبة فضائيةلأغراض مختلفة ، ومنذ عام 1961 ، تم استخدام مركبات الإطلاق هذه على نطاق واسع في الملاحة الفضائية المأهولة. بناءً على R-7 ، تم إنشاء مجموعة كاملة من مركبات الإطلاق. من 1957 إلى 2000 ، تم إطلاق أكثر من 1800 مركبة إطلاق على أساس R-7 ، نجح منها أكثر من 97٪.

السرعة 7.9 كم / ثانية

RT-2PM2 "Topol-M" (15ZH65)- أسرع صاروخ باليستي عابر للقارات في العالم بسرعة قصوى تبلغ 7.9 كيلومتر في الثانية. المدى الأقصى 11000 كم. يحمل رأسًا حربيًا نوويًا حراريًا بسعة 550 كيلو طن. في المتغير القائم على الألغام ، تم استخدامه في عام 2000. طريقة الإطلاق هي الهاون. يمشي محرك الوقود الصلبتسمح الصواريخ لها بالتقاط السرعة بشكل أسرع بكثير من الأنواع السابقة من الصواريخ من نفس الفئة ، والتي تم إنشاؤها في روسيا والاتحاد السوفيتي. هذا يعقد بشكل كبير اعتراضها بواسطة أنظمة الدفاع الصاروخي في المرحلة النشطة من الرحلة.

أحد أعظم أصول البشرية هو الدولية محطة فضاءأو ISS. اتحدت عدة دول من أجل إنشائها وتشغيلها في المدار: روسيا وبعض الدول الأوروبية وكندا واليابان والولايات المتحدة الأمريكية. يشهد هذا الجهاز على أنه يمكن تحقيق الكثير إذا تعاونت البلدان باستمرار. يعرف جميع سكان الكوكب عن هذه المحطة ، ويتساءل الكثيرون عن الارتفاع الذي تحلقه محطة الفضاء الدولية وفي أي مدار. كم عدد رواد الفضاء هناك؟ هل صحيح أنه يُسمح بالسياح هناك؟ وهذا ليس كل ما يهم البشرية.

هيكل المحطة

يتكون ISS من أربعة عشر وحدة نمطية ، والتي تحتوي على مختبرات ومستودعات وغرف استراحة وغرف نوم وغرف مرافق. تحتوي المحطة أيضًا على صالة ألعاب رياضية مع معدات التمرين. المجمع بأكمله يعمل بالطاقة الشمسية. إنها ضخمة بحجم ملعب.

حقائق حول محطة الفضاء الدولية

أثارت المحطة خلال عملها الكثير من الإعجاب. هذا الجهاز هو أعظم إنجاز للعقول البشرية. من خلال تصميمه وغرضه وميزاته ، يمكن أن يطلق عليه الكمال. بالطبع ، ربما في غضون 100 عام على الأرض سيبدأون في بناء سفن فضائية بخطة مختلفة ، لكن حتى الآن ، هذا الجهاز هو ملك للبشرية. يتضح هذا من خلال الحقائق التالية حول محطة الفضاء الدولية:

1. خلال وجودها ، زار حوالي مائتي رائد فضاء محطة الفضاء الدولية. كان هناك أيضًا سائحون طاروا ببساطة للنظر إلى الكون من ارتفاع مداري.
2. المحطة مرئية من الأرض بالعين المجردة. هذا الهيكل هو الأكبر بين الأقمار الصناعية ، ويمكن رؤيته بسهولة من سطح الكوكب دون أي جهاز مكبرة. هناك خرائط يمكنك رؤيتها في أي وقت ومتى يطير الجهاز فوق المدن. إنها تجعل من السهل العثور على معلومات عنك مكان: اعرض جدول الرحلات فوق المنطقة.
3. لتجميع المحطة والحفاظ عليها في حالة صالحة للعمل ، خرج رواد الفضاء أكثر من 150 مرة الفضاء الخارجيقضى هناك حوالي ألف ساعة.
4. يتم تشغيل الجهاز بواسطة ستة رواد فضاء. يضمن نظام دعم الحياة التواجد المستمر للأشخاص في المحطة منذ لحظة إطلاقها لأول مرة.
5. تعد محطة الفضاء الدولية مكانًا فريدًا حيث يتم إجراء مجموعة متنوعة من التجارب المعملية. يقوم العلماء باكتشافات فريدة في مجال الطب وعلم الأحياء والكيمياء والفيزياء وعلم وظائف الأعضاء والأرصاد الجوية ، وكذلك في مجالات أخرى من العلوم.
6. الجهاز يستخدم عملاق الألواح الشمسيةالتي يصل حجمها إلى مساحة الإقليم مجال كرة القدمبمناطق نهايتها. يبلغ وزنهم ما يقرب من ثلاثمائة ألف كيلوغرام.
7. البطاريات قادرة على ضمان تشغيل المحطة بشكل كامل. يتم مراقبة عملهم عن كثب.
8. تحتوي المحطة على منزل صغير مجهز بحمامين وصالة ألعاب رياضية.
9. تتم مراقبة الرحلة من الأرض. تم تطوير برامج تتكون من ملايين أسطر التعليمات البرمجية للتحكم.

رواد فضاء

منذ ديسمبر 2017 ، يتكون طاقم محطة الفضاء الدولية من علماء الفلك ورواد الفضاء التالية أسماؤهم:

• أنطون شكابلروف - قائد ISS-55. وزار المحطة مرتين - 2011-2012 و2014-2015. لرحلتين ، عاش في المحطة لمدة 364 يومًا.
• سكيت تينغل - مهندس طيران ، رائد فضاء ناسا. رائد الفضاء هذا ليس لديه خبرة رحلات الفضاء.
• نوريشيج كاناي رائد فضاء ياباني ومهندس طيران.
• الكسندر ميسوركين. تم إجراء أول رحلة لها في عام 2013 لمدة 166 يومًا.
• ماكر فاندي هاي ليس لديه خبرة في الطيران.
• جوزيف عقابا. تم إجراء الرحلة الأولى في عام 2009 كجزء من Discovery ، وتم تنفيذ الرحلة الثانية في عام 2012.

الأرض من الفضاء

من الفضاء إلى الأرض مفتوحة الأنواع الفريدة. يتضح هذا من خلال الصور ومقاطع الفيديو لرواد الفضاء ورواد الفضاء. يمكنك مشاهدة عمل المحطة ، والمناظر الطبيعية الفضائية إذا كنت تشاهد البث عبر الإنترنت من محطة ISS. ومع ذلك ، يتم إيقاف تشغيل بعض الكاميرات بسبب العمل الفني.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوك

تم تسجيل الرقم القياسي الحالي للسرعة في الفضاء لمدة 46 عامًا. وتساءل المراسل متى سيتعرض للضرب.

نحن البشر مهووسون بالسرعة. لذلك ، في الأشهر القليلة الماضية فقط ، أصبح معروفًا أن الطلاب في ألمانيا قد سجلوا رقمًا قياسيًا في سرعة السيارة الكهربائية ، ويخطط سلاح الجو الأمريكي لتحسين الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت بطريقة تجعلهم يطورون سرعات تبلغ خمسة أضعاف سرعة الصوت ، أي. أكثر من 6100 كم / ساعة.

لن يكون لمثل هذه الطائرات طاقم ، لكن ليس لأن الناس لا يستطيعون التحرك بهذه السرعة العالية. في الواقع ، لقد تحرك الناس بالفعل بسرعات تفوق سرعة الصوت عدة مرات.

ومع ذلك ، هل هناك حد لن تتمكن أجسامنا المتعجلة بعده من تحمل الأحمال الزائدة؟

يتم الاحتفاظ بسجل السرعة الحالي أيضًا من قبل ثلاثة رواد فضاء شاركوا في مهمة الفضاء أبولو 10 - توم ستافورد وجون يونغ ويوجين سيرنان.

في عام 1969 ، عندما طار رواد الفضاء حول القمر وعادوا ، وصلت الكبسولة التي كانوا فيها إلى سرعة تساوي 39.897 كم / ساعة على الأرض.

يقول جيم براي من شركة لوكهيد مارتن المتخصصة في مجال الطيران: "أعتقد أنه قبل مائة عام لم يكن بإمكاننا أن نتخيل أن شخصًا يمكنه السفر في الفضاء بسرعة تقارب 40 ألف كيلومتر في الساعة".

براي هو مدير مشروع الوحدة الصالحة للسكن في سفينة واعدة"أوريون" (أوريون) ، الذي يجري تطويره وكالة الفضاءناسا الأمريكية.

وفقًا للمطورين ، يجب أن تأخذ مركبة أوريون الفضائية - متعددة الأغراض وقابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا - رواد الفضاء إلى مدار أرضي منخفض. قد يكون من الممكن بفضل مساعدتها كسر الرقم القياسي للسرعة الذي تم تحديده لشخص ما قبل 46 عامًا.

من المقرر أن يقوم الصاروخ الجديد الثقيل للغاية ، وهو جزء من نظام الإطلاق الفضائي ، بأول رحلة مأهولة في عام 2021. سيكون هذا تحليقًا لكويكب في مدار حول القمر.

يمكن للشخص العادي أن يتعامل مع حوالي خمسة جي قبل الإغماء.

ثم يجب أن تتبع ذلك الرحلات التي تستغرق أشهرًا إلى المريخ. الآن ، وفقًا للمصممين ، يجب أن تكون السرعة القصوى المعتادة للجبار حوالي 32000 كم / ساعة. ومع ذلك ، يمكن تجاوز السرعة التي طورتها أبولو 10 حتى إذا تم الحفاظ على التكوين الأساسي لمركبة أوريون الفضائية.

يقول براي: "صُمم أوريون للطيران إلى مجموعة متنوعة من الأهداف طوال حياته. يمكن أن يكون أسرع بكثير مما نخطط له حاليًا".

ولكن حتى "Orion" لن يمثل ذروة السرعة البشرية المحتملة. يقول براي: "في الأساس ، لا يوجد حد آخر للسرعة التي يمكننا السفر بها بخلاف سرعة الضوء".

سرعة الضوء مليار كم / ساعة. هل هناك أي أمل في أن نكون قادرين على سد الفجوة بين 40000 كم / ساعة وهذه القيم؟

والمثير للدهشة أن السرعة باعتبارها كمية متجهة تشير إلى سرعة الحركة واتجاه الحركة ليست مشكلة بالنسبة للأشخاص بالمعنى المادي ، طالما أنها ثابتة نسبيًا وموجهة في اتجاه واحد.

لذلك ، لا يمكن للناس - نظريًا - التحرك في الفضاء إلا بشكل أبطأ قليلاً من "حد سرعة الكون" ، أي سرعة الضوء.

ولكن حتى بافتراض أننا تغلبنا على العقبات التكنولوجية الكبيرة المرتبطة ببناء مركبة فضائية سريعة ، فإن أجسامنا الهشة ، ومعظمها من المياه ، ستواجه أخطارًا جديدة من تأثيرات السرعة العالية.

يمكن أن تنشأ فقط مخاطر خيالية ، وحتى الآن ، إذا كان الناس يستطيعون التحرك. سرعة أكبرالضوء من خلال استخدام الثغرات في الفيزياء الحديثةأو من خلال الفتحات التي تكسر النمط.

كيفية تحمل الحمل الزائد

ومع ذلك ، إذا كنا نعتزم السفر بسرعة تزيد عن 40000 كم / ساعة ، فسيتعين علينا الوصول إليها ثم الإبطاء ببطء وبصبر.

تسارع سريع وتباطؤ سريع بنفس القدر خطر مميتلجسم الإنسان. ويتضح ذلك من شدة الإصابات الجسدية الناتجة عن حوادث السيارات ، حيث تنخفض السرعة من عدة عشرات من الكيلومترات في الساعة إلى الصفر.

ما هو سبب ذلك؟ في تلك الخاصية للكون ، والتي تسمى القصور الذاتي أو القدرة الجسد المادي، التي لديها كتلة ، لمقاومة التغيير في حالتها من الراحة أو الحركة في غياب أو تعويض التأثيرات الخارجية.

تمت صياغة هذه الفكرة في قانون نيوتن الأول ، الذي ينص على ما يلي: "يستمر كل جسد في حالة الراحة أو الزي الرسمي و الحركة المستقيمةحتى وبقدر ما تجبرها القوى المطبقة على تغيير تلك الحالة ".

نحن البشر قادرون على تحمل قوى G الضخمة دون إصابات خطيرة ، ولكن للحظات قليلة فقط.

"حالة الراحة والحركة مع سرعة ثابتةيوضح براي: "هذا أمر طبيعي بالنسبة لجسم الإنسان". "يجب علينا بالأحرى أن نهتم بحالة الإنسان في لحظة التسارع."

منذ حوالي قرن من الزمان ، أدى تطوير طائرة متينة يمكنها المناورة بسرعة إلى قيام الطيارين بالإبلاغ عن أعراض غريبة ناجمة عن التغيرات في سرعة واتجاه الرحلة. وشملت هذه الأعراض فقدان البصر المؤقت والشعور بالثقل أو انعدام الوزن.

والسبب هو قوى الج ، مقاسة بوحدات G ، وهي نسبة التسارع الخطي إلى التسارع السقوط الحرعلى سطح الأرض تحت تأثير الجاذبية أو الجاذبية. تعكس هذه الوحدات تأثير تسارع السقوط الحر على كتلة جسم الإنسان على سبيل المثال.

تساوي الحمولة الزائدة بمقدار 1 G وزن الجسم الموجود في مجال الجاذبية الأرضية وينجذب إلى مركز الكوكب بسرعة 9.8 م / ثانية (عند مستوى سطح البحر).

إن قوى G التي يواجهها الشخص عموديًا من الرأس إلى أخمص القدمين أو العكس هي أخبار سيئة حقًا للطيارين والركاب.

مع الأحمال الزائدة السلبية ، أي تباطؤ ، يندفع الدم من أصابع القدم إلى الرأس ، هناك شعور بالتشبع ، كما هو الحال في الوقوف على اليدين.

يحدث "الحجاب الأحمر" (الشعور الذي يشعر به الشخص عندما يندفع الدم إلى الرأس) عندما يرتفع الجفن السفلي الشفاف المنتفخ بالدم ويغلق بؤبؤ العين.

على العكس من ذلك ، أثناء التسارع أو قوى التسارع الإيجابية ، ينزف الدم من الرأس إلى الساقين ، تبدأ العين والدماغ في تجربة نقص الأكسجين ، حيث يتراكم الدم في الأطراف السفلية.

في البداية ، تصبح الرؤية غائمة ، أي. هناك فقدان في رؤية الألوان ويتدحرج ، كما يقولون ، "حجاب رمادي" ، ثم يحدث فقدان كامل للرؤية أو "حجاب أسود" ، ولكن يبقى الشخص واعيًا.

تؤدي الأحمال الزائدة المفرطة إلى فقدان الوعي التام. تسمى هذه الحالة بالإغماء الناجم عن الاحتقان. لقي العديد من الطيارين حتفهم بسبب سقوط "حجاب أسود" على أعينهم - وتحطموا.

يمكن للشخص العادي أن يتعامل مع حوالي خمسة جي قبل الإغماء.

إن الطيارين ، الذين يرتدون وزرة خاصة مضادة لـ G ويتم تدريبهم بطريقة خاصة على شد عضلات الجذع وإرخائها حتى لا ينزف الدم من الرأس ، قادرون على التحكم في الطائرة بأحمال زائدة تبلغ حوالي تسعة جيغا.

عند الوصول إلى سرعة إبحار ثابتة تبلغ 26000 كم / ساعة في المدار ، لا يختبر رواد الفضاء سرعة تفوق سرعة مسافري الخطوط الجوية التجارية.

"إلى عن على فترات قصيرةزمن جسم الانسانيمكن أن تتحمل قوى تسارع أعلى بكثير من تسعة جي إس ، كما يقول جيف سفينتيك ، المدير التنفيذيجمعية طب الفضاء ، وتقع في الإسكندرية ، فيرجينيا. - ولكن تحمل الأحمال الزائدة ل فترة طويلةقلة قليلة من الناس قادرة على قضاء الوقت ".

نحن البشر قادرون على تحمل قوى G الهائلة دون إصابات خطيرة ، ولكن فقط لبضع لحظات.

سجل كابتن القوات الجوية الأمريكية إيلي بيدنغ جونيور الرقم القياسي للقدرة على التحمل قصير المدى في قاعدة هولومان الجوية في نيو مكسيكو. في عام 1958 ، عند الكبح على مزلجة خاصة تعمل بالطاقة الصاروخية ، بعد تسارعه إلى 55 كم / ساعة في 0.1 ثانية ، واجه حمولة زائدة قدرها 82.3 جم.

تم تسجيل هذه النتيجة بواسطة مقياس تسارع متصل بصدره. كانت عيون بيدينغ مغطاة أيضًا بـ "حجاب أسود" ، لكنه نجا من كدمات فقط خلال هذا العرض الرائع لقدرة جسم الإنسان على التحمل. صحيح ، بعد وصوله ، أمضى ثلاثة أيام في المستشفى.

والآن إلى الفضاء

كما شهد رواد الفضاء ، اعتمادًا على السيارة ، قوى تسارع عالية جدًا - من ثلاثة إلى خمسة جي - أثناء الإقلاع وأثناء العودة إلى الغلاف الجوي ، على التوالي.

من السهل نسبيًا تحمل قوى التسارع هذه ، وذلك بفضل الفكرة الذكية المتمثلة في ربط المسافرين في الفضاء بمقاعد في وضعية الانبطاح المواجهة لاتجاه الرحلة.

بمجرد وصولهم إلى سرعة إبحار ثابتة تبلغ 26000 كم / ساعة في المدار ، لا يختبر رواد الفضاء سرعة أكبر من سرعة ركاب الرحلات التجارية.

إذا لم تكن الأحمال الزائدة مشكلة بالنسبة للبعثات طويلة المدى على مركبة أوريون الفضائية ، فعندئذ مع الصخور الفضائية الصغيرة - النيازك الدقيقة - يكون كل شيء أكثر صعوبة.

يمكن أن تصل هذه الجزيئات بحجم حبة الأرز إلى سرعات مذهلة ولكنها مدمرة تصل إلى 300000 كم / ساعة. لضمان سلامة السفينة وسلامة طاقمها ، تم تجهيز أوريون مع خارجي طبقة حاميةويتراوح سمكها من 18 إلى 30 سم.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير دروع حماية إضافية ، بالإضافة إلى وضع بارع للمعدات داخل السفينة.

يقول جيم براي: "لكي لا نفقد أنظمة الطيران التي تعتبر حيوية للمركبة الفضائية بأكملها ، يجب أن نحسب بدقة زوايا الاقتراب من النيازك الدقيقة".

كن مطمئنًا ، فإن النيازك الدقيقة ليست هي العائق الوحيد أمام ذلك رحلات الفضاء، حيث ستلعب سرعات الطيران البشرية العالية في الفضاء الخالي من الهواء دورًا متزايد الأهمية.

أثناء الرحلة الاستكشافية إلى المريخ ، سيتعين أيضًا حل المهام العملية الأخرى ، على سبيل المثال ، تزويد الطاقم بالطعام والتصدي خطر متزايد سرطانبسبب التأثير على جسم الانسانإشعاع الفضاء.

سيقلل تقليل وقت السفر من خطورة مثل هذه المشكلات ، بحيث تصبح سرعة السفر مرغوبة بشكل متزايد.

الجيل القادم من رحلات الفضاء

ستضع هذه الحاجة للسرعة عقبات جديدة في طريق مسافري الفضاء.

ستظل مركبة الفضاء الجديدة التابعة لوكالة ناسا التي تهدد بتحطيم الرقم القياسي لسرعة أبولو 10 تعتمد على اختبار الزمن أنظمة كيميائية محركات الصواريخالمستخدمة منذ الرحلات الفضائية الأولى. لكن هذه الأنظمة لها حدود سرعة شديدة بسبب إطلاق كميات صغيرة من الطاقة لكل وحدة وقود.

إن مصدر الطاقة الأكثر تفضيلاً ، وإن كان بعيد المنال ، لمركبة فضائية سريعة هو المادة المضادة ، وهي توأم ومضاد للمادة العادية.

لذلك ، من أجل زيادة سرعة الرحلة بشكل كبير للأشخاص المتجهين إلى المريخ وما بعده ، كما يدرك العلماء ، هناك حاجة إلى أساليب جديدة تمامًا.

يقول براي: "الأنظمة التي لدينا اليوم قادرة تمامًا على إيصالنا إلى هناك ، لكننا جميعًا نود أن نشهد ثورة في المحركات".

إريك ديفيس ، عالم الفيزياء البحثي الرئيسي في معهد الدراسات المتقدمة في أوستن ، تكساس ، وعضو برنامج اختراق فيزياء الحركة التابع لوكالة ناسا ، البالغ من العمر ست سنوات مشروع البحث، التي انتهت في عام 2002 ، حددت الوسائل الثلاث الواعدة ، من وجهة نظر الفيزياء التقليدية ، التي يمكن أن تساعد البشرية على تحقيق سرعات كافية بشكل معقول للسفر بين الكواكب.

بالمختصر، نحن نتكلمحول ظاهرة إطلاق الطاقة أثناء انقسام المادة ، اندماج نووي حراريوإبادة المادة المضادة.

الطريقة الأولى هي الانشطار الذري وتستخدم في المفاعلات النووية التجارية.

والثاني ، الاندماج النووي ، هو تكوين ذرات أثقل من ذرات أبسط ، وهو نوع من التفاعلات التي تمد الشمس بالطاقة. هذه تقنية مبهرة ولكنها لا تُمنح للأيدي ؛ قبل أن تكون "دائمًا على بعد 50 عامًا" - وستظل كذلك دائمًا ، كما يقول الشعار القديم لهذه الصناعة.

"هذا جدا مرحبا التكنولوجيايقول ديفيس ، "لكنها تستند إلى الفيزياء التقليدية وقد تم ترسيخها منذ فجر العصر الذري." أنظمة الدفع، بناءً على مفاهيم الانشطار الذري والاندماج الحراري النووي ، نظريًا ، قادرون على تسريع السفينة إلى 10 ٪ من سرعة الضوء ، أي تصل إلى 100 مليون كم / ساعة.

مصدر الطاقة الأكثر تفضيلاً ، وإن كان بعيد المنال ، لمركبة فضائية سريعة هو المادة المضادة ، التوأم والمضاد المضاد للمادة العادية.

عندما يتلامس نوعان من المادة ، فإنهما يبيدان بعضهما البعض ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة نقية.

إن تقنيات إنتاج وتخزين - كميات صغيرة للغاية حتى الآن - من المادة المضادة موجودة بالفعل اليوم.

في الوقت نفسه ، سيتطلب إنتاج المادة المضادة بكميات مفيدة قدرات خاصة جديدة من الجيل التالي ، وسيتعين على الهندسة الدخول في سباق تنافسي لإنشاء مركبة فضائية مناسبة.

ولكن ، كما يقول ديفيس ، هناك الكثير أفكار رائعةيجري العمل بالفعل على لوحات الرسم.

ستكون السفن الفضائية التي تدفعها طاقة المادة المضادة قادرة على التسارع لأشهر وحتى سنوات والوصول إلى نسب أكبر من سرعة الضوء.

في الوقت نفسه ، ستظل الأحمال الزائدة على متن السفن مقبولة لسكان السفن.

في الوقت نفسه ، ستكون هذه السرعات الجديدة الرائعة محفوفة بأخطار أخرى على جسم الإنسان.

حائل الطاقة

بسرعات تصل إلى مئات الملايين من الكيلومترات في الساعة ، فإن أي ذرة من الغبار في الفضاء ، من ذرات الهيدروجين المتناثرة إلى النيازك الدقيقة ، تصبح حتمًا رصاصة عالية الطاقة قادرة على اختراق هيكل السفينة.

يقول آرثر إدلشتاين: "عندما تتحرك بسرعة عالية جدًا ، فهذا يعني أن الجسيمات التي تطير نحوك تتحرك بنفس السرعة".

جنبا إلى جنب مع والده الراحل ، ويليام إدلشتاين ، أستاذ الأشعة في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز ، عمل على ورقة علمية فحصت آثار ذرات الهيدروجين الكونية (على الأشخاص والمعدات) أثناء السفر الفضائي فائق السرعة في الفضاء.

سيبدأ الهيدروجين في التحلل الجسيمات دون الذرية، والتي ستخترق داخل السفينة وتعرض كل من الطاقم والمعدات للإشعاع.

سيحملك محرك Alcubierre مثل راكب أمواج على قمة موجة ، عالم فيزياء الأبحاث إيريك ديفيز

عند 95٪ من سرعة الضوء ، فإن التعرض لمثل هذا الإشعاع يعني الموت الفوري تقريبًا.

ستسخن المركبة الفضائية إلى درجات حرارة ذوبان لا يمكن لأي مادة يمكن أن تقاومها ، وسيغلي الماء الموجود في أجسام أفراد الطاقم على الفور.

يعلق إدلشتاين بروح الدعابة: "هذه كلها مشاكل سيئة للغاية".

حسب هو ووالده تقريبًا أنه من أجل إنشاء نظام درع مغناطيسي افتراضي قادر على حماية السفينة وأفرادها من أمطار الهيدروجين القاتلة ، لا يمكن للمركبة الفضائية السفر بأكثر من نصف سرعة الضوء. ثم يحصل الأشخاص الموجودون على متنها على فرصة للبقاء على قيد الحياة.

مارك ميليس ، فيزيائي مشكلة التحرك إلى الأمام، والرئيس السابق لبرنامج فيزياء الحركة التخريبية التابع لوكالة ناسا ، يحذر من أن حدود السرعة المحتملة لرحلات الفضاء تظل مشكلة للمستقبل البعيد.

"على أساس المعرفة الجسديةحتى الآن ، يمكننا القول أنه سيكون من الصعب للغاية تطوير سرعة تزيد عن 10٪ من سرعة الضوء ، كما يقول ميليس. "نحن لسنا في خطر بعد. تشبيه بسيط: لماذا القلق من أننا قد نغرق إذا لم ندخل المياه بعد. "

أسرع من الضوء؟

إذا افترضنا أننا ، إذا جاز التعبير ، تعلمنا السباحة ، فهل يمكننا بعد ذلك إتقان الانزلاق عبر الزمكان - إذا طورنا هذا التشبيه أكثر - ونطير بسرعة فائقة؟

إن فرضية القدرة الفطرية على البقاء في بيئة فائقة اللمعان ، على الرغم من الشك ، لا تخلو من لمحات معينة من التنوير المتعلم في ظلام دامس.

تعتمد إحدى طرق السفر المثيرة للاهتمام على التكنولوجيا ، مواضيع مماثلة، والذي يتم استخدامه في "محرك الاعوجاج" أو "محرك الاعوجاج" من Star Trek.

مبدأ التشغيل لهذا محطة توليد الكهرباء، المعروف أيضًا باسم "محرك Alcubierre" * (الذي سمي على اسم الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير) ، هو أنه يسمح للسفينة بضغط الزمكان الطبيعي الذي وصفه ألبرت أينشتاين أمامها وتوسيعه خلفه.

من حيث الجوهر ، تتحرك السفينة في حجم معين من الزمكان ، وهو نوع من "فقاعة الانحناء" ، التي تتحرك أسرع من سرعة الضوء.

وبالتالي ، تظل السفينة ثابتة في الزمكان العادي في هذه "الفقاعة" دون أن تتشوه وتتجنب انتهاكات الحد الأقصى للسرعة العالمية للضوء.

يقول ديفيس: "بدلاً من أن تطفو في مياه الزمكان العادي ، سيحملك محرك Alcubierre مثل راكب أمواج على قمة موجة."

هناك أيضًا خدعة معينة هنا. لتنفيذ هذه الفكرة ، هناك حاجة إلى شكل غريب من المادة ، له كتلة سالبة من أجل ضغط وتوسيع الزمكان.

يقول ديفيس: "لا تحتوي الفيزياء على أي موانع فيما يتعلق بالكتلة السالبة ، لكن لا توجد أمثلة عليها ، ولم نرها في الطبيعة مطلقًا".

هناك خدعة أخرى. في ورقة بحثية نُشرت في عام 2012 ، تكهن باحثون في جامعة سيدني بأن "فقاعة الاعوجاج" ستتراكم جسيمات كونية عالية الطاقة لأنها بدأت حتماً في التفاعل مع محتويات الكون.

سوف تدخل بعض الجسيمات داخل الفقاعة نفسها وتضخ السفينة بالإشعاع.

عالق في سرعات الضوء الفرعي؟

هل حقاً محكوم علينا أن نتعثر في مرحلة سرعات الضوء الفرعي بسبب حساسيتنا البيولوجية ؟!

لا يتعلق الأمر بوضع رقم قياسي جديد للسرعة (المجرة؟) لشخص ما ، بل يتعلق باحتمالية تحويل البشرية إلى مجتمع بين النجوم.

بنصف سرعة الضوء - وهو الحد الذي يشير بحث إيدلشتاين إلى أن أجسامنا يمكن أن تتحمله - فإن رحلة ذهابًا وإيابًا إلى أقرب نجم ستستغرق أكثر من 16 عامًا.

(لن تؤدي تأثيرات تمدد الوقت ، الذي يمر بموجبه طاقم المركبة الفضائية في نظامها الإحداثيات وقتًا أقل من الأشخاص الباقين على الأرض في نظام الإحداثيات الخاص بهم ، إلى عواقب وخيمة عند نصف سرعة الضوء).

مارك ميليس مليء بالأمل. بالنظر إلى أن البشرية طورت بدلات مضادة للأكسدة وحماية ضد النيازك الدقيقة ، مما يسمح للناس بالسفر بأمان في المسافة الزرقاء العظيمة وسواد الفضاء المرصع بالنجوم ، فهو واثق من أنه يمكننا إيجاد طرق للبقاء على قيد الحياة ، بغض النظر عن السرعة التي نصل إليها فى المستقبل.

"إن التقنيات نفسها التي يمكن أن تساعدنا في تحقيق سرعات سفر جديدة لا تصدق ، ستزودنا" ميليس ميوزز "بقدرات جديدة ، غير معروفة حتى الآن ، لحماية الأطقم."

ملاحظات المترجم:

*جاء ميغيل ألكوبيير بفكرة "فقاعته" في عام 1994. وفي عام 1995 ، اقترح الفيزيائي الروسي سيرجي كراسنيكوف مفهوم جهاز للسفر عبر الفضاء أسرع من سرعة الضوء. كانت الفكرة تسمى "أنابيب كراسنيكوف".

هذا انحناء اصطناعي للزمكان وفقًا لمبدأ ما يسمى بالثقب الدودي. من الناحية الافتراضية ، ستتحرك السفينة في خط مستقيم من الأرض إلى نجم معين عبر الزمكان المنحني ، مروراً بأبعاد أخرى.

وفقًا لنظرية كراسنيكوف ، سيعود مسافر الفضاء في نفس الوقت الذي انطلق فيه.

ومع ذلك ، يختلف كل شيء في الفضاء ، فبعض الظواهر ببساطة لا يمكن تفسيرها وتتحدى أي قوانين من حيث المبدأ. على سبيل المثال ، قمر صناعي تم إطلاقه قبل بضع سنوات ، أو ستدور أجسام أخرى في مدارها ولن تسقط أبدًا. لماذا يحدث هذا، مدى سرعة صاروخ يطير في الفضاء؟ يقترح الفيزيائيون أن هناك قوة طرد مركزي تحيد تأثير الجاذبية.

بعد إجراء تجربة صغيرة ، يمكننا أن نفهم ذلك ونشعر به دون مغادرة منازلنا. للقيام بذلك ، يجب أن تأخذ خيطًا وربط حمولة صغيرة بنهاية واحدة ، ثم فك الخيط حول المحيط. سنشعر أنه كلما زادت السرعة ، زاد وضوح مسار الحمل ، وزاد التوتر على الخيط ، وإذا ضعفت القوة ، فسوف تنخفض سرعة دوران الجسم ويزداد خطر سقوط الحمل عدة مرات . بهذه التجربة الصغيرة ، سنبدأ في تطوير موضوعنا - السرعة في الفضاء.

يصبح من الواضح أن السرعه العاليهيسمح لأي جسم بالتغلب على قوة الجاذبية. أما بالنسبة للأجسام الفضائية ، فلكل منها سرعتها الخاصة ، فهي مختلفة. يتم تحديد أربعة أنواع رئيسية من هذه السرعة ، وأصغرها هو الأول. بهذه السرعة تطير السفينة في مدار الأرض.

من أجل الخروج منه ، تحتاج إلى ثانية السرعة في الفضاء. في السرعة الثالثة ، يتم التغلب على الجاذبية تمامًا ويمكنك الطيران خارج الحدود. النظام الشمسي. الرابعة سرعة الصاروخ في الفضاءستسمح لك بمغادرة المجرة نفسها ، أي حوالي 550 كم / ثانية. لطالما كنا مهتمين سرعة الصاروخ في الفضاء كم / ساعة ،عند دخول المدار ، تكون 8 كم / ث ، بعده - 11 كم / ث ، أي تطوير قدراتها حتى 33000 كم / ساعة. يزيد الصاروخ سرعته تدريجياً ، يبدأ التسارع الكامل من ارتفاع 35 كم. سرعةالسير في الفضاء 40،000 كم / ساعة.

السرعة في الفضاء: سجل

السرعة القصوى في الفضاء- الرقم القياسي ، الذي تم تسجيله قبل 46 عامًا ، لا يزال صامدًا ، وقد صنعه رواد الفضاء الذين شاركوا في مهمة أبولو 10. بعد أن حلقا حول القمر ، عادوا عندما سرعة سفينة الفضاء في الفضاءكان 39897 كم / ساعة. في المستقبل القريب ، من المخطط إرسال مركبة أوريون الفضائية إلى حالة انعدام الوزن ، والتي ستضع رواد الفضاء في مدار أرضي منخفض. ربما بعد ذلك سيكون من الممكن كسر الرقم القياسي البالغ من العمر 46 عامًا. سرعة الضوء في الفضاء- 1 مليار كم / ساعة. أتساءل عما إذا كان بإمكاننا التغلب على هذه المسافة بأقصى سرعة متاحة لدينا تبلغ 40.000 كم / ساعة. هنا ما هي السرعة في الفضاءيتطور بالقرب من الضوء ، لكننا لا نشعر به هنا.

من الناحية النظرية ، يمكن لأي شخص أن يتحرك بسرعة أقل بقليل من سرعة الضوء. ومع ذلك ، فإن هذا سيترتب عليه ضرر جسيم ، خاصة بالنسبة للكائن الحي غير المستعد. في الواقع ، بادئ ذي بدء ، يجب تطوير مثل هذه السرعة ، ويجب بذل جهد لتقليلها بأمان. لأن التسارع والتباطؤ السريع يمكن أن يكون قاتلاً للإنسان.

في العصور القديمة ، كان يعتقد أن الأرض كانت بلا حراك ، ولم يكن أحد مهتمًا بمسألة سرعة دورانها في المدار ، لأن مثل هذه المفاهيم لم تكن موجودة من حيث المبدأ. لكن حتى الآن من الصعب إعطاء إجابة لا لبس فيها على السؤال ، لأن القيمة ليست هي نفسها في الاختلاف النقاط الجغرافية. أقرب إلى خط الاستواء ، ستكون السرعة أعلى ، في منطقة جنوب أوروبا تبلغ 1200 كم / ساعة ، وهذا هو المتوسط. سرعة الأرض في الفضاء.