Валерий Демин - Тайны Вселенной

Автор.Какие же обязанности будут важнейшими и наиболее сложными?

Профессор.Кроме жизнеобеспечения, к числу важнейших можно отнести работы по навигации космического корабля и управлению его полетом. 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.