Когда изобретут варп двигатель. Старая идея с новым взглядом на нее - WARP-двигатель
Начну немного издалека, чтобы не приводить ссылки на предыдущие статьи - так даже интереснее будет. Значится, где то далеко от нас находится система Альфа Центавра - примерно на расстоянии 4,3 световых года. Другими словами свет летит от Альфа Центавра к нам, землянам, целых 4,3 земных года, и этот "полет" происходит с огромнейшей скоростью - 300 000 км/с. Огромнейшее пространство отделяющее нас от Альфа Центавры, как по нашим меркам. Любознательный ум может даже перевести все это в земные километры: перемножаем 4,3 года * 365 суток * 24 часа * 60 минут * 60 секунд и полученную цифру умножаем еще на 300 000 км. Кому интересно - посчитает сам. Нам главное понять масштабы этого огромного пространства и что находится в нем. Современная наука говорит нам, что там - вакуум, то есть ничто - там нет ни молекул, ни атомов, абсолютно ничего.
А теперь разберемся, что такое свет? Большинство скажет - поток фотонов, то есть частичек света, летящих с огромной скоростью в 300 000 км/с. Вроде бы все понятно - частики летят себе в вакууме - кто им мешает? Но не все так просто, как кажется на первый взгляд. Ведь видимый свет имеет природу электромагнитных волн, то есть колеблющейся с определенной частотой среды:
А вот про среду распространения электромагнитных волн мы как раз и забыли. Волны/колебания есть, а среда куда то пропала. Хотя не совсем пропала - ее то как раз и подменили понятиями вакуума или пространства-времени. А раньше ее называли просто - эфир. Все же придется процитировать отрывок из предыдущего поста:
Волна имеет свою скорость распространения в разных средах, например звук в воздухе распространяется со скоростью 340 м/с, а воде уже со скоростью 1500 м/с. Когда говорят о скорости света 300 миллионов м/с, подразумевают эталонную ее скорость, в так называемом вакууме - в безвоздушном пространстве между Солнцем и Землей, Солнцем и Альфа Центаврой и т д. Так что происходит со светом, пока он "летит" к нам от Солнца в так называемом вакууме? Являясь электромагнитной волной, свет вдруг "становится" частичкой, летящей в пустоте вакуума, а при подлете к Земле вновь превращается в волну? По такой аналогии можно сказать, что пока водная волна идет от одного берега к другому, самой воды нет. И еще к примеру: пока звуковая волна идет от моего рта к вашему уху, то воздуха, колебаниями которого является звук - также нет. Бредово звучит? Полностью с вами согласен! Также бредово, как и то, что электромагнитные волны могут существовать без среды передачи, коей является эфир.
Итак, можно сделать вывод о том, что же такое решили деформировать физики из NASA, называя это пространством-временем (или вакуумом) - всепроникающую среду эфир, через которую распространяются электромагнитные волны - в том числе и видимого диапазона - свет. А в отрывке ниже, описывающим принцип действия WARP-двигателя, хорошо показано, что то, что называют пространством - имеет свойства среды. Ведь деформация, будь то расширение и сжатие (пониженное и повышенное давление) - свойство и характеристика среды - будь воздушной или водной, а нашем случае - эфирной.
Несколько месяцев назад физик Гарольд Уайт ошеломил мир космонавтики, объявив, что он и его команда в NASA начали работу по разработке двигателя деформации пространства, способного перемещать объекты быстрее скорости света. Предложенная им концепция явилась остроумным переосмыслением привода Алькубиерре, и в конечном итоге может привести к созданию двигателя, который будет транспортировать космический корабль до ближайшей звезды в течение нескольких недель - не нарушая законов физики. Идея двигателя пришла в голову Уайта, когда он анализировал замечательное уравнение, сформулированное физиком Мигелем Алькубиерре. В своей работе 1994 года под названием «Основа Привода: высокоскоростные путешествия в общей теории относительности», Алькубьерре предложил механизм, посредством которого пространство-время может быть «деформировано» как впереди, так и позади космического корабля. По сути дела, если пустое пространство позади звездолёта будет быстро расширяться, а впереди сжиматься, то это будет толкать корабль в прямом направлении. Пассажиры будут воспринимать это как движение, несмотря на полное отсутствие ускорения.
Таинственный доклад США о варп-двигателях May 30th, 2018
Научная фантастика, похоже, вскоре может стать реальностью. Во всяком случае, так считает американская армия.
Во второй половине 2008 года Министерство обороны США связалось с десятками ученых для изучения продвинутых аэрокосмических технологий, среди которых - невиданные ранее методы движения, подъема и стелс-технологии.
В итоге два исследователя представили 34-страничный доклад «Варп-двигатель, темная энергия и манипуляция дополнительными измерениями». Он датирован 2 апреля 2010 года, но был опубликован Разведывательным управлением совсем недавно.
«Наблюдения за пространством этого высшего измерения могут стать источником технологического контроля над плотностью темной энергии и в итоге могут сыграть важную роль в развитии экзотических технологий движения, - говорится в докладе. - Полеты к планетам Солнечной системы не будут занимать целые годы, а путешествия к соседней звездной системе будут измеряться неделями, нежели сотнями и тысячами лет».
Тем не менее физик-теоретик из Калифорнийского технологического университета Шон Кэрролл, изучающий темы, затронутые в докладе, считает, что оптимизм исследователей пока неуместен.
«Это обрывки теоретической физики, оформленные так, будто их можно применить в реальном мире, но это не совсем верно, - уверен Кэрролл. - Это не безумие, не гуру, утверждающий, что мы будем использовать духовную энергию, чтобы парить над землей, а настоящая физика. Однако в ближайшее время это нельзя будет связать современной инженерией, может, и вообще никогда».
Следует разобраться, с чего стартовало изучение варп-двигателя. Насколько известно, начало оно берет из документа о «Поддержке поиска угроз», который помогает армии США предугадывать или описывать новые вражеские технологии. Также на него повлияла крупная работа, известная как Программа применения продвинутых аэрокосмических оружейных систем (Advanced Aerospace Weapon System Applications Program), включавшая в себя Программу продвинутого определения авиационных угроз (Advanced Aviation Threat Identification Program, или AATIP).
The New York Times и Politico раскрыли существование AATIP в декабре 2017-го. Источники утверждали, что бывший сенатор Невады Гарри Рид помог с организацией и финансированием программы. Большая часть денег была направлена магнату недвижимости и другу Рида Роберту Бигелоу, строящему приватные космические станции посредством Bigelow Aerospace. Он также годами лично финансировал исследование и поиск НЛО.
Миллиардер создал отдельную организацию - Bigelow Aerospace Advanced Space Studies, - чтобы получить финансирование от правительства, и нанял 46 исследователей и много других сотрудников.
Анонимный представитель разведки сообщил Politico, что AATIP изначально запущена для выявления неизвестных китайских и российских технологий. Но спустя несколько лет управление пришло к выводу, что программа не приносит существенных плодов. В итоге финансирование прекратилось в 2011-м или 2012 году.
Все «свидетельства» НЛО, добытые в ходе AATIP, также были встречены скепсисом со стороны ученых. Старший астроном Института поиска внеземных цивилизаций (SETI) Сет Шостак в интервью заявлял, что после 50 лет сообщений о визитах инопланетян не было выявлено ни одного достоверного свидетельства.
«Это довольно странно, что пришельцы путешествуют за сотни и сотни световых лет и просто ничего не делают», - сказал Шостак.
Потому и более крупная программа, исследовавшая возможности осуществления варп-двигателей и
С тех пор, как Зефрам Кокрейн изобрел двигатель искривления, стали использоваться две шкалы искривления. Основная шкала Кокрейна была разработана этим великим человеком для первого испытательного полета на корабле «Феникс». Это была относительно линейная шкала, где скорость корабля была пропорциональна кубу варп-фактора. Эта шкала использовалась около 2-х столетий. Формула для расчета скорости была такой:
где V -скорость корабля, с -скорость света, W -варп-фактор.
К 2300 году все больше и больше людей становились недовольными этой шкалой искривления. Хотя очень удобно использовать эту формулу для перевода в единицы скоростей света, но эта формула была очень неудобна инженерам и специалистам, так как им приходилось учитывать состояние подпространства (которое в разных местах космоса неодинаково). Например, если звездолет находился в пределах гравитационного искажения, то ему требовалось больше энергии, чтобы достичь скорости Варп 5, чем в нормальном «спокойном» пространстве. Инженерный департамент требовал ввести новую шкалу, но капитаны кораблей не соглашались с этим требованием. Командование звездного флота, которое в основном состояло из бывших капитанов, не согласилось с требованием инженеров.
Но после того как в 2309 году USS Wilmington был разрушен ионным штормом, командование изменило свое мнение. Этот звездолет попал в ионный шторм, и необходимо было срочно покинуть это место. Капитан Lamarr приказал включить скорость Варп 7. Этот звездолет мог двигаться с такой скоростью, но в нормальных условиях, а не в условиях ионного шторма. Поэтому когда он разогнался до Варп 7, двигатели были сильно перегружены, и ядро искривителя разрушилось, уничтожив звездолет. Конечно причиной взрыва корабля были и другие факторы, такие как поломка в коммуникационной системе звездолета, но Звездный флот не хотел, чтобы такая ситуация повторилась. Поэтому была предложена новая шкала, которая назвалась фамилиями создателей шкалы: шкала Terrance-Neltorr (Terrance-Neltorr Graduated), сокращенно TNG (не путать с сокращенным названием сериала STAR TREK: Next Generation). В этой шкале варп-фактор показывает уровень напряженности полей подпространства, которые создаст и выдержит звездолет, двигаясь с этим варп-фактором. Фактическая скорость корабля зависит от состояния подпространства, через которое двигается звездолет. Поэтому если капитан прикажет лететь со скоростью Варп 7, то где бы он ни был: в открытом космосе, в звездной системе или в ионном шторме, он может не опасаться, что будут перегружены двигатели корабля. С помощью новой шкалы было достигнуто множество технических улучшений. Звездный флот провел быструю оценку других шкал искривления, но в 2312 году была принята шкала TNG. При идеальном состоянии подпространства, в открытом космосе, до варп-фактора 9, формула по расчету скорости выглядит следующим образом:
V/c=W 10/3
Эта формула похожа на формулу при расчете шкалы Кокрейна. Выше варп-фактора 9 формула становиться более сложной. Приблизительный вариант выглядит так:
V/c = W [{(10/3)+a*(-Ln(10-W))^n}+f1*((W-9)^5)+f2*((W-9)^11)]
где a — плотность поля подпространства, n — электромагнитный поток f1 и f2 индексы преломления и отражения. При идеальных условиях a = 0.00264320, n = 2.87926700, f1=0.06274120 и f2=0.32574600.
Хотя шкала TNG показала, что она очень удобна в использовании, но недавний прогресс при разработке ядра искривителя ставит вопрос о практичности использования этой шкалы. В 2312 году казалось, что маловероятно, что звездолеты будут летать на скорости выше, чем Варп 9,9. Но современные корабли могут летать со скоростью более Варп 9,97. А в следующие двадцать лет скорость кораблей будет Варп 9,999 и выше. Инженеров устраивает эта шкала, но вскоре эта шкала не будет устраивать командование кораблем, особенно при критических ситуациях. Пока капитан будет говорить, с какой скоростью лететь (Варп 9,999563742346), корабль будет уже уничтожен.
Показанная ниже таблица применима к идеальным областям подпространства. Но есть такие регионы космоса, где звездолет будет двигаться со скоростью значительно выше нормальной. Эти регионы получили прозвище «шоссе искривления (warp highways)» в честь древней системы перемещения. Они могут состоять из широких областей, включающие в себя множество звездных систем, но это может быть и узкий коридор, протяженностью тысячи световых лет. Эффект «шоссе искривления» изменяет скорость корабля на множитель, известный как число Кокрейна. Это число может резко меняться, при движения корабля из одного региона в другой. Пример одного «шоссе искривления», это то шоссе, которое существовало между Nimbus III и ядром галактики. В 2287 году USS Enterprise на скорости Варп 7 (по старой шкале), влетел в это шоссе, и за 6,8 часа достиг ядра галактики, пролетев 22 000 световых лет. Но явление «шоссе искривления» существует в течении определенного промежутка времени. Поэтому то «шоссе искривления» больше не существует, поэтому USS Voyager не смог использовать его, возвращаясь из Дельта квадранта. «Шоссе искривления» очень трудно обнаружить. USS Voyager смог преодолеть эту трудность с помощью своих астрометрических датчиков. «Шоссе искривления» сыграли значительную роль в расширении границ Федерации.
Тем не менее, существуют такие области подпространства, в которых скорость искривления значительно ниже обычной. Например, в области Xendi Sabu, скорость падает почти в два раза. Там число Кокрейна равно 0,55. Эти регионы получили прозвище «отмели искривления (Warp Shallows)», и они чаще встречаются, чем «шоссе искривления» и занимают большие области космоса.
Но существуют и такие области, в которых использование двигателей искривления невозможно. Там число Кокрейна падает до 0. Эти области называются «рифы искривления». К счастью эти области очень редки.
В самом начале XX столетия молодой служащий патентного бюро из города Берн потряс своей новой предложенной картиной окружающего мира. Клерка звали Альберт Эйнштейн, а его идея сегодня широко известна как Теория относительности. Дело в том, что на стыке веков в мире физики бытовало популярное мнение, что все секреты природы уже, в общем-то, известны, а ученым осталось всего лишь решить несколько незначительных задач.
Теория относительности буквально перевернула все представления о законах физики. Главным ее достижением стало нахождение точного отношения между пространством и временем. Благодаря Альберту Эйнштейну эти две величины теперь представлялись и представляются физикам, как четко связанные и взаимозависимые. Константой, связывающей время и пространство, стало постоянство скорости распространения света в вакууме. Однако та же самая утверждала, что является максимально возможной скоростью в природе. Поскольку фотоны являются безмассовыми квантовыми частицами, ни одна частица, обладающая положительной массой (а из них состоит окружающая нас материя) не сможет приблизиться к световой скорости. Ведь для этого разгона ей потребовалась бы бесконечная энергия, что по определению невозможно. Но ведь до самых ближайших к нам звезд несколько световых лет. А до многих из них сотни и тысячи Так что же, любой, даже максимально возможно быстрый космический аппарат, обречен тратить века на преодоление
Спасительная «варп-скорость»
Законы физики невозможно нарушить, но, оказывается, они, как и любые юридические законы, оставляют нам лазейки, позволяющие обойти их, перехитрить саму природу. И ответ кроется все в той же Теории относительности. Развивая свои идеи, Эйнштейну и некоторым его современникам удалось также обнаружить связь между пространством-временем и гравитацией. Кратко говоря, эта связь заключается в том, что гравитация искривляет время и пространство.
Так, возле объектов в космосе, обладающих чудовищным гравитационным влиянием, ход времени сильно замедляется, а само пространство буквально сжимается. Этому открытию и обязан своим появлением варп-двигатель - как популярный образ в научной фантастике второй половины XX века, а также в качестве перспективной идеи современных ученых. В пространстве невозможно двигаться быстрее скорости света, однако теоретически само пространство возможно деформировать так, чтобы оно сжималось между двумя объектами. Например, и желанной звездой. Варп-двигатель, таким образом, не смог бы быстро преодолевать далекие расстояния, однако при помощи специально создаваемого поля искривления мог бы сделать эти самые расстояния удивительно близкими. Конечно, пока это всего лишь фантазия, ничего подобного не существует в технологиях людей. Варп-двигатель больше известен благодаря сериалам вроде «Звездного пути», «Звездных врат», «Звездных войн» и подобных им. Ведь там он является важнейшим элементом фантастических историй, объясняющим саму их возможность.
Варп-двигатель НАСА
Однако подобная технология теоретически может быть осуществлена в будущем. Более того, исследования в этой области уже ведутся. Идея была впервые предложена в 1994 году физиком из Мексики Мигелем Алькубьерре. Собственно, именно он и предложил создать своеобразный пузырь, который будет окружать корабль и деформировать вокруг него пространство необходимым образом. Главной проблемой нынешних расчетов остается то, что варп-двигатель может потребовать слишком большую и пока недостижимую энергию для своей работы. Однако уже сегодня НАСА проводится множество экспериментов, призванных разрешить важные проблемы относительно возможностей и физических свойств явления.
МАГНИТНЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬ
Магнитный уплотнитель (магнитное сцепление) составляет большую часть ядра искривителя. Он обеспечивает физическую поддержку камеры сгорания, сдерживая давление в ядре, но самое главное его действие в том, чтобы сфокусировать поток топлива, и выправить его на необходимое местоположение. Магнитный уплотнитель канала материи более длинный, чем канала антиматерии, так как антиматерия имеет меньшую массу, и значит, поток антиматерии легче выровнять. Как правило, магнитный уплотнитель разделен на сегменты, где каждый сегмент содержит несколько наборов напряженностей. Сегмент имеет тороидальную форму. Все катушки магнитного уплотнителя управляются компьютером. Внешние слои магнитного уплотнителя построены из полупрозрачного материала, что позволяет фотонам проходить через эти слои, создавая эффект свечения. Поэтому можно проводить визуальное наблюдение работы ядра искривителя. После того, как топливо вышло из сопел инжектора, магнитный уплотнитель фокусирует поток топлива, увеличивая его скорость.
КАМЕРА СГОРАНИЯ
Это сердце всего корабля. Функция любой камеры сгорания состоит в том, чтобы соединить вместе потоки материи и антиматерии, а энергию, выделившуюся в результате реакции направить в каналы подачи питания. В камере сгорания находится кристалл Дилития, используемый для управления реакцией.
КРИСТАЛЛ ДИЛИТИЯ
Дилитий — очень важный элемент для любого реактора, на основе слияния материи и антиматерии. Кристаллы Дилития заменили Литиевые кристаллы в 2265 году. Когда кристалл Дилития помещают в высокочастотное электромагнитное поле, мощностью в несколько мегаватт, антиматерия может проходить сквозь него, не вступая в реакцию с кристаллом. Поэтому Дилитий — возможно единственное вещество, которое не реагирует на антиматерию. Дилитий используется для повышения эффективности реакции. Старые ядра искривления использовали чистый Дилитий, поэтому много ресурсов тратилось на выявление расположения месторождений руды Дилития. Это вело к противостоянием различных рас, особенно противостояние между Федерацией и Клингонской империей. Но у Федерации было больше месторождений, поэтому Клингонам приходилось проводить усиленную разработку шахт. По этой причине в 2293-м году произошла катастрофа на планете Praxis (Звездный Путь VI «Неоткрытая страна»). После того как, начался прогресс в области ядерного синтеза веществ, Федерация научилась синтезировать Дилитий, и проблема шахт была устранена.
КАНАЛЫ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ
Каналы подачи питания по своим функциям напоминают магнитное сцепление ядра искривителя. Они используют высокоэнергетические магнитный поля для переноса плазмы из одной точки в другую. Каналы отличаются от магнитного сцепления тем, что магнитное сцепление переносит низкоэнергетическую плазму на короткие расстояния и требует высокой точности потока плазмы, а канал подачи питания переносит высокоэнергетическую плазму на длинные расстояния, и высокой точности направления потока не требуется. Звездолеты Федерации оборудованы отдельным каналом подачи питания для каждой гондолы искривления. Эти каналы проходят по всему инженерному корпусу непосредственно к гондолам. Малые каналы питания используются для снабжения энергией фазеры, щиты и энергоемкие научные лаборатории.
ПЛАЗМЕННЫЙ ИНЖЕКТОР
На конце каждого основного канала подачи питания находится плазменный инжектор. Плазменный инжектор установлен в каждой гондоле искривления. Его задача состоит в том, чтобы подать плазменный поток точно через центр катушек искривления. Из-за относительно низкой точности плазменного потока транспортируемого каналами питания, плазменные инжекторы разработаны также для того, чтобы выровнять поток энергии и погасить турбулентность. Во многих классах кораблей Федерации плазменный поток делится на две части, а затем направляется на вихревой подавитель.
КАТУШКИ ИСКРИВЛЕНИЯ
После гашения турбулентности, инжектор направляет плазменный поток на катушки искривления. Катушка представляет собой тор, разделенный на две части. Для увеличения эффективности катушек, они сделаны из множества слоев разного материала. Катушки искривления генерируют многослойное поле вокруг корабля искривляя пространство и позволяя кораблю двигаться выше скорости света. Размер и форма поля искривления определяет скорость, ускорение и направление движения корабля.
КОЛЛЕКТОР
Коллектор предназначен для сбора межзвездных газов (например, водорода), для использования их как топлива. Эти газы не используются как основное топливо, но они могут пригодиться, если на корабле истощится материя и антиматерия. На кораблях Федерации коллекторы располагаются на передней части гондол искривления, и представляют из себя красный светящийся купол. Также коллекторы могут выбрасывать газ в космос.
Подробнее о коллекторе Бассарда вы можете прочитать .
ПЛАЗМЕННЫЙ КЛАПАН
При опасной ситуации звездолеты Федерации могут выбрасывать плазму за борт корабля, чтобы обеспечить мгновенное выключение двигателя. На корабле класса GALAXY продувка плазмы осуществляется через один выпускной клапан, который находится ниже плазменного инжектора, а звездолет класса INTREPID может осуществлять продувку плазмы по всей длине гондолы искривления.