Солнечный парус оказался эффективнее термоядерного ракетного двигателя, но есть нюансы

Команда учёных из Политехнического университета итальянского города Барри произвела расчёт полёта к окраинам солнечной системы с использованием двух технологий - термоядерного ракетного двигателя и солнечных парусов. В качестве цели для гипотетической экспедиции избрали карликовую планету Седна, которая вращается вокруг Солнца по очень вытянутой траектории с периодом обращения в 11 000 лет. За один цикл обращения расстояние от Седны до Солнца варьируется от 76 до 937 астрономических единиц, то есть, даже в перигелии Седна находится от Солнца в 76 раз дальше, чем Земля.

Термоядерные ракетные двигатели в чём-то похожи на обычные ракетные двигатели, с той только разницей, что нагрев топлива в камере сгорания осуществляется не за счёт химических реакций горения самого топлива, а за счёт термоядерной реакции. Пока такая технология нам недоступна, так что расчёты носили весьма гипотетический характер. Тем не менее, удалось подсчитать, что термоядерный ракетный двигатель с мощностью в 1,6 мегаватта позволит достичь Седны за 10 лет.

Солнечный парус использует принципиально другой подход: как обычный парус улавливает ветер в земной атмосфере, так солнечный парус создаёт тягу за счёт давления идущего от Солнца света. Эта технология нам уже практически доступна: первые испытания космических аппаратов, приводимых в движение солнечными парусами, увенчались успехом. Так вот: оказалось, что солнечный парус даже эффективнее термоядерного двигателя и позволяет достичь Седны всего за 7 лет.

Увы, у солнечного паруса возникает проблемка: долететь-то до Седны под ним можно, а вот затормозить и выйти на орбиту карликовой планеты уже не получится. Поэтому "парусная" миссия к Седне может быть только пролётной, и миновав Седну, космический зонд навсегда покинет Солнечную систему, чтобы уже никогда не вернуться назад.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Учёные открыли третий объект, который прилетел в Солнечную систему откуда-то из-за её пределов: он получил кодовое название 3I/ATLAS (A11pl3Z). Ранее астрономы уже открыли два межзвёздных объекта: астероид 1I/Оумуамуа и комету 2I/Borisov. Чем именно (кометой или астероидом) является 3I/ATLAS, пока неясно, но ряд признаков указывает на то, что он может иметь кометную природу.

А как астрономы поняли, что 3I/ATLAS - межзвёздный объект? На самом деле, всё просто: чтобы понять это, достаточно определить его скорость и расстояние от Солнца! Так, 3I/ATLAS в настоящее время находится на расстоянии 670 миллионов километров от Солнца (между орбитами Марса и Юпитера). На таком расстоянии вторая космическая скорость относительно Солнца, то есть максимальная скорость, при которой объект может быть захвачен гравитацией Солнца и стать его спутником, составляет примерно 20 километров в секунду. Но 3I/ATLAS движется со скоростью примерно в 68 километров в секунду, что означает, что он чисто механически не может быть спутником Солнца, прилетел откуда-то извне, и, так как гравитация Солнца не сможет его удержать, через какое-то время снова улетит в межзвёздное пространство.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Астронавт NASA Николь Айерс с борта МКС запечатлела редкий вид атмосферного разряда - так называемый спрайт. Спрайт - это как бы молния, но только не между облаком и землёй, а облаком и верхними слоями атмосферы. Чаще всего такие молнии наблюдаются после мощных гроз.

Красноватое свечение верхушки спрайта - флуоресценция атомарного кислорода в верхних разреженных слоях атмосферы, которое мы видим при некоторых высотных полярных сияниях.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

В Канаде якобы засняли шаровую молнию: светящийся шар появился после мощного разряда грома во время сильной грозы.

Шаровые молнии были признаны официальной наукой реально существующим физическим явлением лишь сравнительно недавно, однако общепризнанного объяснения природы данного явления нет до сих пор.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

У нас на канале новое видео на весьма интригующую тему: о том, как некоторые принципы квантовой механики подсказали физикам фактически управлять скоростью течения времени, правда, пока что только для изолированных квантово-механических объектов.

Те, у кого не работает Youtube, могут посмотреть здесь.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

В звёздном скоплении Westerlund 1 астрономы насчитали по крайней мере 100 тысяч звёзд притом, что радиус ядра скопления составляет менее 1 светового года.

Это означает, что расстояние между звёздами в Westerlund 1 составляет всего несколько сотых светового года, или несколько тысяч астрономических единиц - это примерно в 400 раз меньше, чем от Солнца до ближайшей к нам звезды, Проксимы Центавра.

Если учесть, что многие звёзды Westerlund 1 являются весьма массивными, относясь к гигантам и сверхгигантам, то на планетах звёзд Westerlund 1 практически никогда не бывает по-настоящему темно: даже самой тёмной ночью суммарная освещённость ночного неба здесь составляет около 1 люкса, и в принципе при такой освещённости можно даже читать!

Westerlund 1 находится от нас на расстоянии примерно 15 тысяч световых лет.

Помочь нашему проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Новое видео на канале! Говорим о законе сохранения энергии и о том, как и почему он нарушается в нашей Вселенной.

Те, у кого не работает Youtube, могут посмотреть тут.

Помочь нашему проекту донатом можно тут, а здесь можно разблокировать доступ к комментариям!

Насколько большими могут быть чёрные дыры?

Теоретического верхнего предела массы чёрной дыры нет: согласно современным представлениям, чёрная дыра может увеличивать массу практически бесконечно. Однако в реальности чёрные дыры могут менять условия вблизи себя, мешая собственному дальнейшему росту.

Любая растущая чёрная дыра окружена так называемым аккреционным диском - эдаким водоворотом из засасываемой в чёрную дыру материи. Внутренние слои "водоворота" вращаются быстрее, чем внешние, из-за чего между ними возникает вязкое трение, ведущее к разогреву вещества аккреционного диска, которое в результате начинает испускать электромагнитное излучение. Это излучение как бы "выдувает" газообразное вещество межзвёздной среды из окрестностей чёрной дыры, препятствуя её дальнейшему росту. Согласно расчётам, из-за этого реальные чёрные дыры вряд ли смогут набрать массу большую, чем 10¹¹ степени масс Солнца. На практике нам неизвестны чёрные дыры, массы которых превосходят этот предел: самой массивной известной на сегодняшний день чёрной дырой является TON 618 с массой порядка 6-7 на 10¹⁰ масс Солнца.

Теоретически более массивные чёрные дыры могут формироваться в результате поглощения массивных компактных объектов, вроде звёзд или других чёрных дыр - включая и столкновения сверхмассивных чёрных дыр околопредельной массы. Однако такие процессы в любом случае будут крайне редкими.

Помочь нашему проекту донатом можно тут, а здесь можно разблокировать доступ к комментариям!

На пути к Вавилону —авторский канал от инсайдеров аэрокосмической инженерии.

Анализ технологий, уникальный взгляд на отрасль, регулярные новостные дайджесты.

Гравитационная астрономия бросает вызов нашим представлениям о физике чёрных дыр

Коллаборация гравитационных интерферометров LIGO–Virgo–KAGRA зафиксировала уникальное событие: слияние чёрных дыр с массами в 100 и 140 масс Солнца с образованием чёрной дыры в 225 солнечных масс.

Обнаружили это событие, изучая порождённые им гравитационные волны - своеобразную ряб ткани пространства-времени, вызванную ускоренным движением массивных объектов. Гравитационные волны порождают все подобные объекты: даже наша Земля, вращающаяся вокруг Солнца или Луна, вращающаяся вокруг Земли. Увы, в большинстве случаев эти волны слишком слабы для того, чтобы мы могли их уловить: чтобы сделать это, нам нужны по-настоящему большие массы, движущиеся с по-настоящему большим ускорением - как раз то, что происходит при слиянии чёрных дыр.

Результаты наблюдения интересны сразу с двух точек зрения.

Вообще, довольно удивительным представляется сам факт существования чёрных дыр с массами свыше 100 масс Солнца: масса звезды, коллапс которой должен был породить такие чёрные дыры, должна была бы составить свыше 200-250 масс Солнца, а такие звёзды, согласно современным представлениям, должны были бы взрываться как т.н. парно-нестабильные сверхновые, без остатка рассеиваясь по окружающему космосу (кстати, мне казалось, у нас уже был текст про парно-нестабильные сверхновые, но оказывается, что нет - скоро напишу). Возможно, чёрные дыры, претерпевшие слияние, сами в свою очередь стали продуктами слияния чёрных дыр поменьше, а возможно, мы наткнулись на следы существования некоего нового механизма эволюции сверхмассивных звёзд, предотвращающего их коллапс в парно-нестабильные сверхновые.

Во-вторых, получившаяся в результате слияния чёрная дыра является рекордной по массе среди всех чёрных дыр т.н. промежуточных масс, то есть, более массивных, чем обычные чёрные дыры звёздных масс, порядка единиц и десятков масс Солнца, но менее массивных, чем сверхмассивные чёрные дыры с массами в миллионы и даже миллиарды масс Солнца, обычно наблюдающихся в центрах галактик. Предполагается, что сверхмассивные чёрные дыры должны формироваться из чёрных дыр звёздных масс посредством поглощения теми вещества из окружающей среды и/или вот таких вот слияний, но тогда мы должны были бы наблюдать в космосе также и чёрные дыры с массами в сотни, тысячи и десятки тысяч масс Солнца, а мы их пока не видим. Чёрная дыра в 225 масс Солнца, рождение которой мы пронаблюдали, всё ещё далека от того, чтобы закрыть пропасть между "обычными" и сверхмассивными чёрными дырами, но является самой массивной из всех чёрных дыр промежуточных звёздных масс, которые мы до этого наблюдали.

Помочь нашему проекту донатом можно тут, а здесь можно разблокировать доступ к комментариям!

Кольца Сатурна имеют сотни тысяч километров в диаметре, однако их толщина при этом составляет лишь около 5-30 километров.

И это не феномен, а повсеместное космическое явление: если некое множество объектов вращается вокруг некоей центральной массы, то это множество рано или поздно принимает форму плоского диска.

Помочь нашему проекту донатом можно тут, а здесь можно разблокировать доступ к комментариям!

В новом видео на канале говорим о слабом ядерном взаимодействии - самом странном и парадоксальном из четырёх фундаментальных взаимодействий, лежащих в основе работы нашей Вселенной!

Для тех, у кого не работает Ютуб, видео также опубликовано вот здесь.

Помочь нашему проекту донатом можно тут, а здесь можно разблокировать доступ к комментариям!

Почему бутылка газировки "вскипает", если её потрясти, а затем открыть?

Если мы открываем газировку, которую не трясли, то мы слышим шипение, а из толщи жидкости к поверхности устремляется множество пузырьков. И чтобы ответить на наш вопрос, сначала надо понять, почему это происходит.

Дело в том, что под крышкой бутылки всегда находится сжатый под давлением воздух с повышенной концентрацией углекислого газа и водяных паров. Аналогичная газовая смесь находится в микроскопических пузырьках внутри бутылки (в основном на микротрещинах в её стенках).

Когда мы открываем бутылку, углекислый газ, растворённый в воде, начинает активно испаряться внутрь этих пузырьков, вызывая их рост. Архимедова сила, действующая на пузырёк, пропорциональна его объёму, и по мере роста пузырьки начинают всплывать на поверхность: именно рост и всплытие пузырьков мы и наблюдаем, когда открываем бутылку.

Интенсивность испарения газа внутрь пузырьков (помимо прочих факторов) зависит от площади поверхности этих пузырьков. Когда мы трясём бутылку, мы механически дробим большие пузырьки на меньшие, а суммарная площадь поверхности большого числа маленьких пузырьков будет больше, чем площадь поверхности меньшего числа больших. То есть, когда мы трясём бутылку, мы увеличиваем суммарную площадь поверхности пузырьков, и после открытия бутылки процесс испарения идёт существенно более интенсивно - газировка "вскипает".

Стоит также добавить, что поверхностная энергия пузырьков также пропорциональна их суммарной площади, и поэтому состояние "много маленьких пузырьков" является менее энергетически выгодным, чем состояние "мало больших", так что со временем число пузырьков и площадь их поверхности уменьшается, и если дать бутылке "отлежаться", то вскипать после открывания она не будет.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Помочь проекту донатом можно тут.

Красные карлики вовсе не красные

Многие термины астрономии не следует понимать буквально. Например, так называемые красные карлики на самом деле вовсе не красного цвета Обладая температурой поверхности от 3500 градусов, они светятся скорее жёлтым – их цвет даже «менее красный», чем у спиралей ламп накаливания, рабочая температура которых не превышает 2800 градусов. Проще говоря, на самом деле красные карлики выглядят примерно так, каким обычно изображают Солнце, свет которого, в свою очередь, является практически чисто белым.

Чтобы быть по-настоящему красной, звезда должна иметь температуру порядка 1000 градусов. Такие температуры наблюдаются лишь у недозвёзд-коричневых карликов, да и то не у всех. Ну а из настоящий звёзд реально красными являются лишь так называемые углеродные звёзды вроде звезды Хайнда, или R Зайца: они светят красным из-за большого содержания углерода в своих атмосферах, который эффективно поглощает излучение звезды в коротковолновой части спектра.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Помочь проекту донатом можно тут.

Планетарная туманность Ломтик лимона, она же NGC 3918. Туманность представляет собой внешние оболочки массивной звезды, сброшенные ей на финальных стадиях эволюции, яркое пятно в центре - оставшийся после этого белый карлик. С химической точки зрения ядро NGC 391 состоит в основном из ионизированного гелия.

Характерная структура, делающая туманность похожей на ломтик лимона, вызвана взаимодействием горячей плазмы с магнитными полями, порождёнными движениями этой самой плазмы - этот процесс называется филаментизацией.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Помочь проекту донатом можно тут.

Ой, совсем забыл вам сказать, что у нас новое видео! По итогам опроса на Ютуб-канале, оно посвящено тому, что лежит в основе всей наблюдаемой нами материи. Кстати, дальше буду делать аналогичные вопросы и тут тоже!

Для тех, у кого не работает Ютуб, оставлю также ссылку на видео на другом сервисе!

Всем приятного просмотра!

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Помочь проекту донатом можно тут.