Задачи навигации чрезвычайно ответственны. От их решения зависит не только точное и своевременное достижение намеченной цели, но и обеспечение безопасности полета: в космическом пространстве движутся многочисленные метеориты и другие тела, а также облака пыли, встреча с которыми может закончиться аварией или даже катастрофой. При околосветовых и сверхсветовых скоростях полета навигация будет осуществляться в основном в автоматическом режиме. Многочисленные органы чувств корабля -- датчики навигационной информации -- способны воспринимать излучения от небесных тел в широком диапазоне частот. Обработка сигналов этих датчиков, выполняемая бортовыми вычислительными машинами, позволяет определить координаты местонахождения корабля и скорость движения относительно звездных ориентиров. Основным ядром навигационного комплекса космического корабля явится автоматическая система для счисления пути относительно инерциального межзвездного пространства.
Автор. Управление движением звездолета, летящего быстрее скорости света, по-видимому, потребует решения новых технических проблем.
Профессор. Конечно, основная научно-техническая проблема связана с созданием ракетного фотонного двигателя, у которого реактивная сила тяги возникает при выбросе летящего потока вещества -- светового потока. Мощные излучатели света, которыми располагает двигатель, создают давление света. Это давление, действуя на корабль, вызывает согласно закону Ньютона ускоренное его движение. В частности, если двигатель будет создавать ускорение, например, равное ускорению силы тяжести на Земле (9,8 м/сек2) в течение 9 месяцев, то корабль будет увеличивать скорость полета и достигнет скорости света. Работа фотонного двигателя обеспечивается мощным источником энергии, в качестве которого могут быть использованы ядерные установки. Управление фотонным двигателем и его ядерной установкой осуществляется системой автоматики, которая регулирует силу тяги двигателя, режимы работы ядерной установки, а также обеспечивает безопасность и надежность функционирования всего энергетического комплекса.
Автор. Но что же увидят космонавты? Ведь самое главное -это выполнение целевой задачи: изучение окружающего звездного мира и раскрытие тайны Вселенной. Конечно, на звездолете имеется много разнообразной научной аппаратуры, которая изучает физические характеристики космической среды, звезд и галактик. Однако самый лучший способ познания Природы, свойственный человеку, все увидеть своими глазами. Итак, к окнам звездолета!
Профессор. При разгоне корабля с перегрузкой в одну единицу они будут чувствовать себя как на земной поверхности. Но вот скорость полета приближается к скорости света. Посмотрим, что произойдет со звездным миром. Удивительная картина! Звезды в передней полусфере, наблюдаемые в переднее окно кабины управления корабля, станут намного ярче, а цвет их -- более синим и даже фиолетовым. Кроме того, они сгрудятся по направлению полета, образуя узорчатый звездный ковер. Мир видится как будто через линзу, которая фокусирует его в сжатое изображение (рис. 124). Другими словами, воочию видятся все те эффекты, которые происходят с потоками света в относительном движении. Наш корабль движется навстречу звездам, которые мы видим в передней полусфере, и скорость V его полета складывается со скоростью С1, излучаемого звездами. Вследствие этого за счет доплеровского эффекта происходит "голубое смещение" спектров излучения звезд: красный спектр переходит в оранжевый и желтый, голубой -- в синий и фиолетовый и т.д. Смещение звезд по направлению полета -- не оптическое искажение окна нашего корабля, а проявления эффекта аберрации света. Наши глаза воспринимают изображения звезд в том направлении, по которому распространяется свет, то есть по направлению вектора результирующей скорости C1, составленного из суммы векторов скорости света относительно излучателя (звезды) и скорости полета корабля (на рис. 124 обозначены: 1, 2, 3 -- видимые звезды; 11, 21, 31 -- истинные положения звезд).
Автор. Обратим внимание на боковые области звездного неба относительно корабля: звезды стали реже в этом пространстве, а их спектры почти не изменились. Но особенно впечатляющая картина сзади корабля: звезды не только разошлись относительно друг друга, но значительно покраснели и стали менее яркими. Многие из них, которые привычно наблюдались в небе, вообще исчезли и стали невидимыми.
Профессор. Здесь наблюдаются те же световые эффекты -доплеровский эффект и аберрация света, но они проявляются как бы с обратными знаками. Действительно, раз корабль удаляется от звезд, расположенных сзади, то доплеровский эффект вызывает красное смещение спектров излучений. Те звезды, у которых спектр излучений был близок к красному или оранжевому, за счет доплеровского эффекта становятся просто невидимыми для человеческого глаза. Если же посмотреть в окно через прибор, обеспечивающий инфракрасное зрение, то многие из этих звезд-невидимок можно вновь обнаружить.
Автор. Но вот наступает знаменательное, можно даже сказать, критическое событие полета: звездолет достигает скорости света и переходит на режим сверхсветового полета. Интересно, что же увидят космонавты, наблюдая картины звездного мира при сверхсветовом полете?
Профессор. Посмотрите вначале (рис. 125) вперед по курсу, а затем в боковой и задней полусферах. В звездном мире случилось что-то невероятное: звезды сгрудились в одно ослепительное облако, по бокам относительно корабля они очень редки, а сзади -- абсолютная темнота.
Автор. Подобные чудеса, пожалуй, нетрудно объяснить. Полет происходит быстрее света, поэтому сам свет, излучаемый звездами сзади, просто не догонит космический корабль. Вследствие этого в задней полусфере и образуется абсолютная чернота космического пространства.
Профессор. Продолжу мысль: свет, излученный ранее, еще до начала полета, находится впереди звездолета, и следовательно, он просто догоняет фотоны и натыкается на них. Вследствие этого чувствительные элементы (или глаза) позволяют увидеть эти звезды не сзади, а впереди корабля. Вот почему в переднем звездном облаке такая неразбериха: ведь мы видим одновременно всю массу звезд, находящихся как в передней (более яркие), так и в задней полусфере (значительно слабее по яркости). Такая накладка изображений значительно усложняет звездную навигацию корабля.
Автор. Но, кроме звезд, впереди корабля обнаруживается еще какое-то странное свечение неба. Что это такое?
Профессор. Космическое пространство заполнено весьма разреженной материей -- атомами, ионами, электронами, фотонами и другими частицами. При полете со скоростью менее скорости света такие частицы сталкиваются с кораблем, вызывая при этом постепенное разрушение его поверхностной оболочки, наружного оборудования и смотровых стекол кабин корабля. Подобные столкновения регистрируются приборами в виде отдельных вспышек. Но при скорости полета быстрее света частота встреч становится столь значительной, что для наблюдателя они сливаются в некоторый фон звездного неба.
Автор. Путешествуя вместе с нами в мире звезд, читатель, может быть, задает вопрос: почему же он не видит картин прошлого.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
Автор. Управление движением звездолета, летящего быстрее скорости света, по-видимому, потребует решения новых технических проблем.
Профессор. Конечно, основная научно-техническая проблема связана с созданием ракетного фотонного двигателя, у которого реактивная сила тяги возникает при выбросе летящего потока вещества -- светового потока. Мощные излучатели света, которыми располагает двигатель, создают давление света. Это давление, действуя на корабль, вызывает согласно закону Ньютона ускоренное его движение. В частности, если двигатель будет создавать ускорение, например, равное ускорению силы тяжести на Земле (9,8 м/сек2) в течение 9 месяцев, то корабль будет увеличивать скорость полета и достигнет скорости света. Работа фотонного двигателя обеспечивается мощным источником энергии, в качестве которого могут быть использованы ядерные установки. Управление фотонным двигателем и его ядерной установкой осуществляется системой автоматики, которая регулирует силу тяги двигателя, режимы работы ядерной установки, а также обеспечивает безопасность и надежность функционирования всего энергетического комплекса.
Автор. Но что же увидят космонавты? Ведь самое главное -это выполнение целевой задачи: изучение окружающего звездного мира и раскрытие тайны Вселенной. Конечно, на звездолете имеется много разнообразной научной аппаратуры, которая изучает физические характеристики космической среды, звезд и галактик. Однако самый лучший способ познания Природы, свойственный человеку, все увидеть своими глазами. Итак, к окнам звездолета!
Профессор. При разгоне корабля с перегрузкой в одну единицу они будут чувствовать себя как на земной поверхности. Но вот скорость полета приближается к скорости света. Посмотрим, что произойдет со звездным миром. Удивительная картина! Звезды в передней полусфере, наблюдаемые в переднее окно кабины управления корабля, станут намного ярче, а цвет их -- более синим и даже фиолетовым. Кроме того, они сгрудятся по направлению полета, образуя узорчатый звездный ковер. Мир видится как будто через линзу, которая фокусирует его в сжатое изображение (рис. 124). Другими словами, воочию видятся все те эффекты, которые происходят с потоками света в относительном движении. Наш корабль движется навстречу звездам, которые мы видим в передней полусфере, и скорость V его полета складывается со скоростью С1, излучаемого звездами. Вследствие этого за счет доплеровского эффекта происходит "голубое смещение" спектров излучения звезд: красный спектр переходит в оранжевый и желтый, голубой -- в синий и фиолетовый и т.д. Смещение звезд по направлению полета -- не оптическое искажение окна нашего корабля, а проявления эффекта аберрации света. Наши глаза воспринимают изображения звезд в том направлении, по которому распространяется свет, то есть по направлению вектора результирующей скорости C1, составленного из суммы векторов скорости света относительно излучателя (звезды) и скорости полета корабля (на рис. 124 обозначены: 1, 2, 3 -- видимые звезды; 11, 21, 31 -- истинные положения звезд).
Автор. Обратим внимание на боковые области звездного неба относительно корабля: звезды стали реже в этом пространстве, а их спектры почти не изменились. Но особенно впечатляющая картина сзади корабля: звезды не только разошлись относительно друг друга, но значительно покраснели и стали менее яркими. Многие из них, которые привычно наблюдались в небе, вообще исчезли и стали невидимыми.
Профессор. Здесь наблюдаются те же световые эффекты -доплеровский эффект и аберрация света, но они проявляются как бы с обратными знаками. Действительно, раз корабль удаляется от звезд, расположенных сзади, то доплеровский эффект вызывает красное смещение спектров излучений. Те звезды, у которых спектр излучений был близок к красному или оранжевому, за счет доплеровского эффекта становятся просто невидимыми для человеческого глаза. Если же посмотреть в окно через прибор, обеспечивающий инфракрасное зрение, то многие из этих звезд-невидимок можно вновь обнаружить.
Автор. Но вот наступает знаменательное, можно даже сказать, критическое событие полета: звездолет достигает скорости света и переходит на режим сверхсветового полета. Интересно, что же увидят космонавты, наблюдая картины звездного мира при сверхсветовом полете?
Профессор. Посмотрите вначале (рис. 125) вперед по курсу, а затем в боковой и задней полусферах. В звездном мире случилось что-то невероятное: звезды сгрудились в одно ослепительное облако, по бокам относительно корабля они очень редки, а сзади -- абсолютная темнота.
Автор. Подобные чудеса, пожалуй, нетрудно объяснить. Полет происходит быстрее света, поэтому сам свет, излучаемый звездами сзади, просто не догонит космический корабль. Вследствие этого в задней полусфере и образуется абсолютная чернота космического пространства.
Профессор. Продолжу мысль: свет, излученный ранее, еще до начала полета, находится впереди звездолета, и следовательно, он просто догоняет фотоны и натыкается на них. Вследствие этого чувствительные элементы (или глаза) позволяют увидеть эти звезды не сзади, а впереди корабля. Вот почему в переднем звездном облаке такая неразбериха: ведь мы видим одновременно всю массу звезд, находящихся как в передней (более яркие), так и в задней полусфере (значительно слабее по яркости). Такая накладка изображений значительно усложняет звездную навигацию корабля.
Автор. Но, кроме звезд, впереди корабля обнаруживается еще какое-то странное свечение неба. Что это такое?
Профессор. Космическое пространство заполнено весьма разреженной материей -- атомами, ионами, электронами, фотонами и другими частицами. При полете со скоростью менее скорости света такие частицы сталкиваются с кораблем, вызывая при этом постепенное разрушение его поверхностной оболочки, наружного оборудования и смотровых стекол кабин корабля. Подобные столкновения регистрируются приборами в виде отдельных вспышек. Но при скорости полета быстрее света частота встреч становится столь значительной, что для наблюдателя они сливаются в некоторый фон звездного неба.
Автор. Путешествуя вместе с нами в мире звезд, читатель, может быть, задает вопрос: почему же он не видит картин прошлого.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124