Дайджест №1009: SpaceX, Ракеты, Космонавты, Чёрные дыры, Звёзды, Солнце 04.07.2022-10.07.2022

Вопрос: Недавно прочитал статью «почему сгорают метеориты» и после предложения «В итоге космический корабль умеющий тормозить на орбите будет стоит баснословных денег. Практического смысла в таком проекте нет.» Сразу возник вопрос, а какой тогда смысл от SpaceX? Ихний проект как раз заявлен как ракеты с тормозящим двигателем? И вроде как стоимость запуска их ракет действительно уменьшилась или там есть какие-то особенности?
Ответ: Для того чтобы создать корабль, способный собственной тягой затормозить и плавно опустится на землю с орбиты придётся потратить колоссальные деньги, основной проблемой будет то, что топливо необходимое для торможения придётся поднимать вместе с кораблём на орбиту, что уменьшит его полезную нагрузку и увеличит опасность таких полётов. SpaceX использует несколько иную концепцию многоразовых ракет. Они не возвращают на землю всю ракету, а только лишь её часть. Если говорить про Falcon 9, то от него возвращается первая ступень, в случае Falcon Heavy возвращаемыми являются первая ступень и боковые ускорители. Эти детали отстреливаются от ракеты ещё в атмосфере, и соответственно не выводятся на орбиту, что снижает затраты топлива, также они имеют значительно меньшую скорость, чем если бы спускались с орбиты, что облегчает их мягкую посадку и снова-таки снижает затраты топлива. В этом и состоит финансовая эффективность проектов SpaceX. Вторая ступень ракет у них выводится на орбиту, поэтому её не сажают обратно на землю, это стоило бы слишком дорого.

 

Вопрос: Вселенная начала расширяться 5 миллиардов лет назад. Почему именно тогда, почему не раньше? Откуда появился избыток отрицательной энергии и можно ли сказать что это следствие использования внеземной цивилизацией двигателя на основе феномена Каземира?
Ответ: Вселенная заполнена излучением, барионным веществом, тёмной материей и тёмной энергией от самого Большого Взрыва. Расширяется она с самого момента Большого Взрыва, но приблизительно 5 млрд лет назад Вселенная перешла от замедленного расширения к ускоренному. За счёт расширения Вселенной плотность её компонент менялась, причём изменения происходили по разным законам, быстрее всего уменьшалась плотность излучения, чуть медленнее уменьшалась плотность материи, а вот плотность тёмной энергии в разных моделях либо вообще не меняется либо меняется очень слабо. Таким образом, в разные эпохи доминировало влияние разных компонент, вначале доминировало излучение, но его быстро опередила материя и заняла главенствующее место приблизительно на 5 млрд лет (в разных исследованиях цифра колеблется от 4,5 до 5,5 млрд лет). Всё это время её плотность стремительно уменьшалась и в один момент просто стала меньше плотности тёмной энергии. С этого и началось ускоренное расширение Вселенной, здесь нет места влиянию на Вселенную каких бы то ни было внеземных технологий.

 

Вопрос: не противоречит ли появление жизни второму началу термодинамики ?
Ответ: Второй закон термодинамики вводит понятие энтропии как меры хаоса и утверждает, что в изолированной системе энтропия остаётся либо неизменной, либо возрастает достигая максимума при установлении термодинамического равновесия. В соответствии с этим законом, на первый взгляд, невозможно формирование сложных упорядоченных структур, таких как живые организмы, поэтому креационисты часто ссылаются именно на второй закон термодинамики, отрицая возможность самозарождения жизни. Но это происходит из-за неправильного понимания данного закона. В его формулировке есть слова изолированной системе то есть в системе, на которую ничто не воздействует извне, но в реальности Земля не является такой системой, относительно изолированной можно считать систему Земля Солнце. Наша планета получает от Солнца огромное количество энергии в виде тепла, за счёт неё некоторые вещества на Земле выполняют работу и образуют сложные упорядоченные структуры, уменьшая свою энтропию, но при этом общая энтропия системы Земля Солнце возрастает, так как механизм выделения этой энергии на Солнце связан с ростом энтропии, то есть локально в неизолированной системе энтропия может уменьшаться, а глобально в действительно изолированной системе, которой является вся наша Вселенная она только растёт. Таким образом, второй закон термодинамики никак не противоречит самозарождению жизни.

 

Вопрос: Сейчас астрофизики ищут первичные черные дыры. А чем они отличаются от последующих? По каким признакам определяют возраст? Разве сингулярность не препятствует этому.
Ответ: Чёрные дыры, которые мы находили раньше образовались за счёт коллапса, умирающей звезды или гипотетически за счёт прямого коллапса газопылевых облаков, когда они быль слишком массивными и рождение звезды не останавливало сжатия облака. Такие чёрные дыры появились намного значительно позже Большого Взрыва в результате взаимодействия вещества во Вселенной. В связи с этим они имеют ограничение на свою минимальную массу, если бы звезда или облако на момент коллапса имели меньшую массу, то они просто не смогли бы сжать я в чёрную дыру. Реликтовые или они же первичные чёрные дыры сформировались в результате квантовых флуктуаций пространства-времени практически сразу же после Большого Взрыва, когда Вселенная ещё была чрезвычайно плотной. Таким образом, они не имеют таких ограничений на минимальную массу, с которой эти чёрные дыры могли бы сформироваться, но есть ограничение на то, какие дыры могли бы дожить до наших дней. Собственно их и ищут астрофизики, отличить их от более молодых чёрных дыр удастся только по массе, так как горизонт событий препятствует обнаружению других различий между чёрными дырами.

 

На МКС уже космонавты уже нарядили елочку — она парит в невесомости

 

Вопрос: может ли человек пережить релятивистские эффекты? ведь иначе мы заперты в своей системе.
Ответ: К релятивистским эффектам относится замедление времени, увеличение массы тела и сокращение длины тела в направлении его движения. На первый взгляд, может показаться, что любой из этих эффектов может сильно навредить человеку или даже убить его, однако, это не так. Человек летящий на околосветовой скорости в действительности не почувствует на себе ни одного из этих эффектов, все они будут проявляться для внешних наблюдателей, которые видят корабль со стороны, а не находятся на нём. Для человека на корабле предметы не будут укорачиваться, масса не будет возрастать, а время будет течь как обычно, но вот объекты вне корабля для него будут сжиматься и именно это представляет опасность. Дело в том, что космическое пространство не является совсем пустым, оно заполнено электромагнитным излучением и в обычной ситуации корпус корабля отражает либо поглощает большую его часть, но на околосветовых скоростях всё это излучение для корабля перейдёт в жёсткие гамма-лучи, которые будут прошивать корпус и легко убьют человека, но в будущем, возможно, что мы сможем защититься от них. Другой проблемой будет огромная энергия налетающих на корабль частиц, на околосветовой скорости даже пыль способна превратить корабль в решето, а частицы космического газа будут передавать корпусу колоссальное количество тепла, здесь уж без щитов не обойтись, но пока такие технологии лежат в сфере научной фантастики.