К питання можливості міжзоряних польотів

К питання можливості міжзоряних полетов

(анализ руху космічного апарату в «ефірної» среде)

Валентин Подвысоцкий Решение проблеми міжзоряних польотів вимагає величезних ресурсів енергії пов’язано з винятковими труднощами. До сформування космічного апарату, спроможного прийнятні терміни здійснювати такі польоти, може знадобитися кілька науково-технічних революцій. Попри наявні труднощі, здійсненню міжзоряних польотів, не перешкоджає жодного з відомих законів фізики. При виникненні суспільної потреби, цю проблему рано чи пізно буде вирішена. Вже час, з’являються деякі ідеї, які у принципі долати виникаючі труднощі (див. internet.

При здійсненні міжзоряного польоту, космічний апарат може мати справу з поруч невідомих фізичних явищ. У цій статті зроблено спробу аналізу деяких можливих варіантів розвитку подій. У формі уявної експерименту, розглянуть динаміка руху космічного апарату в гіпотетичної «ефірної» середовищі. Передбачається, що «ефірна» середовище, є прозорою для електромагнітних хвиль, та вільно проникає через космічний апарат. Зміна концентрації «ефірних» частинок причина виникнення сил тяжіння, впливає на перебіг фізичних процесів всередині космічного аппарата.

Физические процеси розглядають із погляду членів екіпажу космічного апарату, і з погляду співробітників Центру управління польотом. Зручно користуватися наступним правилом. Якщо фізичні процеси розглядають із погляду співробітників Центру управління польотом, біля математичного символу ставиться значок «штрих ». Якщо з погляду екіпажу космічного апарату, значок «штрих «не ставиться. Розглядаються фізичні процеси, які відбуваються всередині космічного аппарата.

В результаті зростання концентрації N («ефірних» частинок), знижується швидкість з «(електромагнітних хвиль). Збільшується тривалість t «(електромагнітних процесів). Залишається постійної частота w «і енергія E ». Реалізується соотношение.

dc «/з «= - dN/N = - dt «/t «= - dw/w = - dЕ/Е [1].

В початковому місці перебування космічного апарату (збігаються з місцем перебування Центру управління польотом), маємо з "? з, N? Nо, t "? t, w? w ", E? E ", v? 0. Інтегруючи [1] получим с «/з = Nо/N = t/t «= w «/w = Є «/Є [2].

Используя [2] запишемо систему уравнений.

v «/v = з «/з [3].

(v «+ dv »)/(v + dv) = (з «+ dс »)/з [4].

Используя [3, 4] одержимо соотношение.

dv/v = - dc «/з «+ dv «/v «[5].

Запишем закон преломления.

Sіn?/Sіn? = з «/(з «+ dc ») [6].

Запишем систему рівнянь (див. примечание).

Sіn²? = 1 — v «²/c «² [7].

Sіn²? = 1 — (v «+ dv »)²/с «² [8].

Используя [6, 7, 8] получим.

dv «/v «= - (dc «/з »)(з «²/v «² - 1) [9].

Используя [3, 5, 9] одержимо соотношение.

vdv/c² = - dc «/з «[10].

Интегрируя [10] получим.

v²/c² = 2ln (c/c ") [11].

Прирост d? енергії космічного апарату равен.

dE = mqdr [12].

Используя [1, 10, 12] получим.

E = mc² [13].

Рассмотрим стаціонарну дифузію «ефірних» частинок, испускаемых системою осцилляторов. Маса dM, стерпна через поверхню сфери радіусом r, равна.

dM = - 4? r²D?dtdN/dr [14].

Связь між коефіцієнтом дифузії D, концентрацією N, масою «ефірної» частки ?, коефіцієнтом внутрішнього тертя ?, записується в виде.

D?N =? [15].

Используя [1, 10] получим.

dN/dr = Nq/c² [16].

Используя [15, 16] перепишемо [14] в виде.

dM = - Mdt (4??G/c²) [17].

Используя [17] одержимо коефіцієнт «розпаду» p. s (1/сек) системи осцилляторов.

s = 4?? G/c² [18].

Используя [13, 17, 18] одержимо гравітаційну світність Q (Вт) системи осцилляторов.

Q = Es [19].

Таким чином, аналіз руху космічного апарату в «ефірної» середовищі, дозволяє виявити класичну зв’язок енергії та величезною масою [13]. Отримано формули гравітаційної світності [18, 19]. Ці результати користь обраного нами напрями досліджень. Далі спробуємо накреслити певні фізичні характеристики «ефірної» середовища, що впливають динаміку руху космічного апарату. Розглянемо броунівський рух електрона масою ?. Виміримо його імпульс p (p? 0) і координату x. За кінцевий проміжок часу dt (dt >> ?B) координата x зміниться на величину? (середнє квадратичне переміщення). Що Виникла невизначеність? обчислимо по формуле.

?² = 2Ddt [20].

Перепишем [20] в виде.

?dp = 2D? [21].

Предполагаем, що броунівський рух мікрочастинок, є механічної причиною виникнення квантового принципу невизначеностей. Цю гіпотезу можна спробувати використовувати як вихідного моменту об'єднання загальної теорії відносності і квантової механіки. Відповідно до квантовим принципом невизначеностей, запишем.

?dp =? [22].

Характер руху електрона в «ефірної» середовищі залежить від безрозмірною величини (числа Рейнольдса Re). Середня чи характерна швидкість потоку v, характерний розмір обтічного «ефірної» середовищем тіла ?, коефіцієнт дифузії D, пов’язані соотношением.

Re = v?/D [23].

Используя [21, 22] перепишемо [23] в виде.

Re = 2? v?/ћ [24].

Согласно [24] число Рейнольдса має малі значення (Re < 0, 0293). Отже, при обтіканні електрона «ефірної» середовищем, протягом є ламинарным. Бо за ламинарном перебігу сили в’язкості грають істотну роль, навколо електрона формується прикордонний шар, товщина L визначається соотношением.

L = ?/vRe [25].

Если товщина прикордонного шару електрона можна з межатомными відстанями, «ефірна» середовище обтікає космічний апарат з його зовнішньої поверхні, що призводить до різкого зростанню сили гальмування. Однак у нашому випадку це відбувається. Відповідно до [24, 25] стосовно межатомным відстаней прикордонний шар електрона має незначні розміри. У першому наближенні силу гальмування космічного апарату «ефірної» середовищем, можна як сукупність сил гальмування всіх елементарних частинок, складових космічний апарат. Спостереження космічного проміння свідчать, що елементарні частки можуть тривалий час рухатися майже з світловий швидкістю. Це дає підстави вважати, що з збільшенні швидкості польоту космічного апарату, опір «ефірної» середовища залишається несущественным.

Обратим увагу до такі обставини. Відповідно до [24, 25] із зменшенням швидкості руху, зростає товщина прикордонного шару елементарних частинок. Збільшення розмірів космічних тіл, погіршує умови в просуванні «ефірної» середовища. Зростання є і щільності, приводить до зменшення межатомных відстаней. У оточуючої космічне тіло «ефірної» середовищі, може формуватися потік з ламинарным режимом течії. Характерний розмір обтічного «ефірної» середовищем космічного тіла, можна з його геометричними розмірами. Відповідно до [24, 25] товщина прикордонного шару Землі становить близько 7,5 млн. км. Це обставина можна використовуватиме пояснення негативних результатів досвіду Майкельсона з виявлення «ефірного» вітру. Оскільки зазначений досвід проводився на межах прикордонного шару Землі, його результати є абсолютним доказом відсутності «ефірної» среды.

Из [11] за умови v? з отримуємо з "? c/?e. При баллистическом проникненні до області «ефірної» середовища, що характеризується швидкістю світла з "? c/?e, космічний апарат розганяється до максимально можливої швидкості з. З огляду на це обставини, використовуючи [2] запишемо нерівність для концентрації N «ефірних» частинок, у певній частини моделі, доступною для балістичного руху космічного аппарата.

Nо/?e < N < Nо? e [26].

Полученное співвідношення [26] справедливо при зазначеному вище умови відсутності опору «ефірної» середовища. Відсутність опору означає, що з русі у бік більшої концентрації «ефірних» частинок, швидкість космічного апарату прагне швидкості світла. Усередині космічного апарату, який рухається майже з швидкістю світла, можуть відбуватися такі процеси. За наявності сила тяжіння, відповідно до законом заломлення [6], слабшають перпендикулярні до вектору сила тяжіння внутрішні зв’язку. Крім що вже незалежно від наявності сила тяжіння, слабшають паралельні до напрямку польоту внутрішні зв’язку космічного аппарата.

Таким чином, рухаючись у бік більшої концентрації «ефірних» частинок, космічний апарат розганяється майже швидкості світла, і не завалиться в результаті ослаблення внутрішніх зв’язків. При русі у бік меншою концентрації «ефірних» частинок, відповідно до [1, 10] сила тяжіння прагне повернути космічний апарат назад. Рухаючись по балістичної траєкторії зі швидкістю v < з, космічний апарат неспроможна вийти межі певної відповідно до [26] області «ефірної» середовища. З огляду на це обставини, ми можемо умовно розділити «ефірну» середу на підпростір (N < Nо/?e), простір (Nо/?e < N < Nо? e), надпространство (N > Nо? e).

Не виключено, що концентрація «ефірних» частинок може змінюватися на вельми широких межах. Є деяка ймовірність, що до [26] область простору становить лише малу частину спостережуваного космосу. У процесі міжзоряного польоту, по дорозі космічного апарату може стати області підпростору чи надпространства. При баллистическом русі, є нездоланним перешкодою, і щоб домогтися мети польоту, космічний апарат змушений буде рухатися обхідними шляхами. Через війну, мета польоту може бути недосяжною, або обхідної шлях може бути задовгим. Таким чином, існування зазначених областей підпростору і надпространства, може зашкодити виконання поставлених задач.

Для розв’язання проблеми існує найпростіший спосіб польотів через підпростір і надпространство, який залежить від відповідному використанні бортовий реактивної рухової установки. Як ефективного джерела енергії на її роботи, при околосветовой швидкості польоту, можна використовувати кінетична енергія космічного апарату (див. internet Рухова установка повинна працювати в такий спосіб, щоб реактивна сила протидіяла силам тяжіння, які виникають у результаті зміни концентрації «ефірних» частинок. При русі у бік підпростору, рухова установка працює у режимі прискорення (це дозволить космічному апарату подолати силу тяжіння й проникнути у підпростір). При русі в напрямі надпространства, рухова установка працює у режимі гальмування (це дозволяє зменшити швидкість космічного апарату, і зберегти його цілісність при проникненні в надпространство).

Обратный вихід із підпростору у просторі, можна здійснити з мінімальним використанням рухової установки. У окремих випадках, космічний апарат зможе повернутися до простір по балістичної траєкторії, рухаючись під дією сил тяжіння. Оскільки його швидкість зростатиме, при поверненні космічний апарат доведеться-таки гальмувати, з допомогою рухової установки чи іншим способом. Зворотний вихід із надпространства у просторі, теж можна здійснити з допомогою реактивної рухової установки. І тут, реактивна сила тяги має значно перевищувати силу тяжіння, і протидіяти силі тяготения.

Рассмотрим найпростіший варіант польоту космічного апарату через підпростір (чи надпространство) із постійною швидкістю v (v = Const). Визначимо приріст характеристичною швидкості dV. Чинна на космічний апарат сила тяжіння F, що виникає зміною концентрації N «ефірних» частинок, компенсуються силою тяги f рухової установки (F = - f). Оскільки dV = - dv, перепишемо [1, 10] в виде.

dV = - (с²/v)(dN/N) [27].

Интегрируя [27], получим.

V = (с²/v)ln (Nо/N) [28].

Есть деякі підстави вважати, що великої частиною космосу є область підпростору. Визначимо оптимальну швидкість v (опт) польоту через підпростір, від застосування ракетної рухової установки. Критерієм оптимальності є мінімальна сума швидкості польоту v і характеристичної швидкості V. Вирішуючи рівняння (v + V)´ = 0 щодо перемінної v, получаем.

v (опт) = c? ln (Nо/N) [29].

Допустим, космічний апарат рухається через підпростір, з концентрацією «ефірних» частинок 0,5No. Відповідно до [29] оптимальна стала швидкість польоту дорівнює 0,83c. З огляду на це, відповідно до [28] характеристична швидкість також становить 0,83c. Найбільш ефективне вирішення цього завдання, можливе з допомогою ракетної рухової установки, що характеризується дуже високою швидкістю закінчення реактивної маси, близька до швидкості світла. З використанням кінетичною енергії космічного апарату, оптимальна швидкість v (опт) буде відрізнятиметься від [29], оскільки ефективність кінетичних рухових систем залежить від багатьох чинників міжзоряного полета.

Есть певна ймовірність, у результаті зміни концентрації «ефірних» частинок, область простору відповідно до [26] становить лише незначну частину космосу. Великі області підпростору чи надпространства, розташовані на шляху космічного апарату, можуть завадити виконання поставлених завдань. З допомогою реактивної рухової установки можна долати ці перешкоди, значно скорочуючи траєкторію польоту (здійснювати стрибок через підпростір чи надпространство у бік віддаленого космічного об'єкта). У певних умов, розглянута вище методика польоту, значно розширює можливості космічного апарату під час здійснення далеких міжзоряних экспедиций.

Примечание. Для аналізу динаміки руху космічного апарату в «ефірної» середовищі, ми використовували її модель, яка була світловий промінь, локалізований в деякому движущемся обсязі. Ми розглядали проекцію світлового променя на радиус-вектор сферичної системи осцилляторов. за рахунок заломлення в оптично неоднорідною «ефірної» середовищі, проекція світлового променя збільшується (це причина виникнення сила тяжіння). З іншого боку, з допомогою зниження швидкості світлового променя, відбувається деяке зменшення його проекції на радиус-вектор (з погляду, той процес може бути причиною зменшення розмірів космічного апарату, і впливає його руху). У межах цієї статті такий її варіант ми розглядали як основний. Проте є альтернативний варіант, дозволяє ефективно вирішувати проблему міжзоряних польотів. Його фізичний сенс у тому, що зазначений зменшення проекції світлового променя, впливає швидкість руху моделі космічного апарату. З огляду на це (залишаючи інші передумови не змінювалась) перепишемо [8] в виде.

Sіn²? = 1 — (v «+ dv »)²/(c «+ dc »)² [30].

Используя [6, 7, 30] получаем.

dv «/v «= - (dc «/з »)(з «²/v «² - 2) [31].

Согласно [31] за умови v «< з «/?2 відбувається зростання швидкості v «космічного апарату. За умов v «> з «/?2 під впливом сила тяжіння швидкість v «космічного апарату зменшується. Що стосується з »? 0 маємо v »? 0. Використовуючи [3, 5, 31] получим.

vdv/[с²(1 — v²/c²)] = - dc «/з «[32].

Согласно [32] під впливом сила тяжіння відбувається збільшення швидкості v космічного апарату. Що стосується з "? 0 маємо v? з. Інтегруючи [32] получаем с² = з «² + v² [33].

Используя [1, 12, 32, 33] одержимо зв’язок енергії і массы Е = mc «² [34].

Используя [2, 33] запишемо зв’язок енергії і швидкістю виде.

E «²/E² = 1 — v²/c² [35].

Используя [2, 33] запишемо зв’язок швидкості і часу у виде.

t²/t «² = 1 — v²/c² [36].

Таким чином, аналіз динаміки руху космічного апарату в «ефірної» середовищі (альтернативний варіант), дає змоги виявити такі фізичні зв’язку: є і енергії [34], швидкості і [35], швидкості і часу [36]. Розглянемо найпростіший варіант польоту космічного апарату із постійною швидкістю v (v = Const). Визначимо приріст характеристичною швидкості dV. Чинна на космічний апарат сила тяжіння F, що виникає зміною концентрації N «ефірних» частинок, компенсуються силою тяги f рухової установки (F = - f). Оскільки dV = - dv, перепишемо [1, 32] в виде.

dV = - [(с² - v²)/v][dN/N] [37].

Интегрируя [37] получим.

V = [(с² - v²)/v]ln[Nо/N] [38].

Согласно [38], аби знизити значення характеристичною швидкості V, необхідно збільшувати швидкість польоту v. Через війну, виникає принципова можливість вирішення проблеми міжзоряних польотів, з допомогою гравітаційного маневру навколо сверхмассивного космічного об'єкта. Наближаючись по балістичної траєкторії до гравітаційному радіусу, космічний апарат може розігнатися до швидкості 0,9999c. Відповідно до [2, 33] концентрація «ефірних» частинок натомість зростає приблизно 70 раз. Якщо народних обранців почне працювати бортова рухова установка, космічний апарат зможе залишити сферу тяжіння сверхмассивного об'єкта, зберігаючи придбану швидкість польоту (0,9999с). Відповідно до [34], характеристичне швидкість V, необхідна для здійснення такого маневру, не перевищує 255 км/с. Отже, і з допомогою ядерного двигуна, космічний апарат у принципі може розігнатися майже швидкості світла, і зробити міжзоряний політ у прийнятні терміни (альтернативний вариант).

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.