9 способов изучать Вселенную
Мозг человека – удивительный генератор вселенных. Он способен создать убедительные модели, в которых очень легко потеряться. Это наш дар и проклятие. Проклятие, потому что в какой-то момент мозг может убедить нас в том, что выплата страховки или поломанный тостер – это важно. Мы можем не замечать, как оказываемся в мире, где оценка за экзамен или размер заработной платы являются критичными, самыми что ни на есть серьезными вопросами, а чудовищно восхитительная Вселенная – это «тебе что, больше делать нечего?».
Мы живем на песчинке в бесконечном океане, мы живем нелепую долю секунды, но жизнь эта кажется нам божественно величественной. Раньше люди любили связывать свое существование с событиями куда более масштабными: солнечное затмение – боги пугают нас, летящая комета – знак для нас свыше, землетрясение – ну, кто, если не мы, замешан в этом?
Теперь мы объяснили многие вещи, и они окончательно перестали волновать нас. Погода – это то, что влияет на выбор одежды. Летящая сквозь бесконечную тьму комета – это медиаповод. Крохотный камешек со всем живым вращается со скоростью несколько километров в секунду вокруг громаднейшего огненного шара уже миллиарды лет, но это вращение – всего лишь фактор, влияющий на уровни продаж.
Шарик совершил новый оборот – пора выпускать весеннюю коллекцию сумочек.
Надеюсь, вы ловили себя на мысли о том, что ваша жизнь ничего не значит. Нет, не в негативном смысле. Не с желанием убить себя. В этом факте нет ничего страшного, ничего пугающего и гнетущего. Наша жизнь ничего не значит, но пока мы живем, у нас есть уникальная (по-настоящему уникальная, а не уникальная как спецпредложение «два товара по цене одного») возможность изучить Вселенную, в которой нам посчастливилось появиться. Мертвые люди одинаково мертвы, но каждый живой жив по-своему. И это прекрасно.
Мы все родились открывателями, изобретателями и путешественниками. В первые годы жизни наше желание узнавать только приветствуется, но, начиная со школы, любознательность начинают систематически уничтожать, замещая ее псевдоважными вещами: оценками, сертификатами, дипломами. Все это смешивается с бытовой дубовостью в стиле «ты чо, самый умный?», и в итоге взрослые люди живут в выдуманном мире, который не имеет значения. В иллюзорном мире, который существует благодаря удивительному человеческому мозгу. В мире, где эта удивительность никого не удивляет.
Сегодня я предлагаю вам 9 лучших способов изучить нашу Вселенную. Речь пойдет не об астрономии, точнее, не только о ней. Вселенная – это все: от бактерий до галактических скоплений, от одуванчиков до темной материи. Единственное, с чем можно сравнить размер вселенной, – это ее красота. А красоту стоит как минимум созерцать.
9. Выучить два языка
Чтобы лучше понимать все происходящее, желательно знать как минимум два языка: язык вселенной и язык планеты Земля. Язык вселенной – это математика. «Выучить математику», конечно, невозможно, но немного подтянуть знания стоит. Это как минимум интересно, честное слово. Да, многие привыкли к тому, что математика – это скучно и бесполезно. Ведь есть калькуляторы и компьютеры, зачем мы все это учим? Вопрос этот не имеет смысла. «Ведь есть радио и телевизор, зачем мы учим языки?»
Однажды моя учительница по математике в средней школе не смогла ответить на вопрос «как это пригодится нам в жизни?». Отмахнулась чем-то вроде «так надо» и «с вас это будут спрашивать на экзамене». Таким ответом она окончательно убила любое желание изучать предмет.
Математика может быть захватывающей! Оценить это можно, начав с научно-популярных книг или фильмов. Попробуйте книгу «Великая Теорема Ферма» Сингха Саймона. В ней вы узнаете, чего стоило доказательство самой знаменитой математической проблемы последних столетий. Не бойтесь, это не учебник, это удивительное приключение.
От практической части можно отойти в более философские темы и почитать «Гёдель, Эшер, Бах» Дугласа Хофштадтера. Она не совсем о математике, а скорее о тех глубоких идеях, которые связывают математику, искусство и человеческий разум.
О разуме гения можно почитать в книге «Человек, который познал бесконечность» Роберта Канигеля. В ней рассказывается про индийского самоучку Сринаваса Рамануджана, который поразил весь мир своими идеями и выводами.
Один из разделов математики называется топологией. Он изучает непрерывности пространства. Самый известный артефакт топологии это Лист Мебиуса: перекрученная полоска бумаги, которая вместо привычных двух сторон имеет одну длинную. Познакомить поближе с удивительными идеями топологии поможет научно-популярный роман «Флатландия» Эдвина Эбботта. Действие романа происходит в двумерном мире, таком, как лист бумаги.
Такие книги помогут вернуть вам интерес к математике, после чего вы сможете утолять свою жажду знаний другими способами из этого списка.
Осталось изучить язык планеты Земля. Английский язык. Каким бы богатым, могучим и красивым не был ваш язык, английский это главный язык планеты. К счастью (на самом деле, к сожалению), на преподавание и изучение английского тратится куда больше ресурсов чем на математику.
Способов изучать язык очень много, в интернете сейчас вообще нет проблем с этим. Пробуйте lingualeo.ru, выполняйте упражнения с livemocha.com, общайтесь с носителями языка по скайпу с www.italki.com, понимайте сленг и региональные выражения с urbandictionary.com, читайте книги, блоги, журналы.
8. Сайты и блоги
Читайте научно-популярные и научные блоги. Postnauka.ru подарит вам множество страниц статей и часов интересных лекций. На science.d3.ru – новости и живые дискуссии. На reddit.com/r/science – то же, но на английском и в тысячу раз больше. На www.astronet.ru/db/apod.html можно каждый день рассматривать новую красивую космическую фотографию и читать ее описание на русском или в оригинале на английском на сайте НАСА apod.nasa.gov/apod/ Сайт НАСА www.nasa.gov – вообще кладезь информации о космосе и космических исследованиях. Еще один хороший сайт на русском – elementy.ru
7. Книги
О книгах по математике мы уже говорили в первом пункте, здесь же стоит поговорить о научных и научно-популярных книгах в целом.
О философии науки, вселенных и разуме советую почитать очень интересную книгу «Большое, малое и человеческий разум» (Роджер Пенроуз, Абнер Шимони, Нэнси Картрайт, Стивен Уильям Хокинг). Ее будет приятно почитать и художникам и биохимикам.
Из той же серии – «Краткая история времени» или «Кратчайшая история времени» Стивена Хокинга. Короткая, легко читаемая книга познакомит вас с несколькими миллиардами лет нашей истории: от большого взрыва до будущей смерти вселенной. Восхищаться космосом можно вместе с Карлом Саганом в его «Космосе» и «Бледно-голубой точке». А о возможной теории всего – теории суперструн – почитайте «Элегантную Вселенную» Брайана Грина.
«Эгоистичный ген» Ричарда Докинза подарит вам понимание эволюции, развития живых организмов. Если вас заинтересует эта тема – обязательно почитайте книгу самого Чарлза Дарвина «Происхождение видов», другие книги Докинза («Расширенный фенотип», «Река, текущая из рая», «Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции»). Его же «Бог как иллюзия» поможет сразиться с мракобесием.
О научной любознательности и о гениальном физике Ричарде Фейнмане вы узнаете из автобиографической книги «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» и «Какое ТЕБЕ дело до того, что думают другие?». У Фейнамана стоит хотя бы поучиться учиться.
О странных особенностях и возможностях человеческого мозга – «Человек, который принял жену за шляпу» Оливера Сакса, врача-нейропсихолога, который решил описать в одном месте интересные случаи из своей практики и размышления на тему разума и болезней.
6. Научно-популярные видео
Документальные фильмы о науке, небольшие видеоролики и лекции – отличный способ узнать не только что-то новое, но и кого-то нового: ученого, учителя, популяризатора науки или просто умного человека.
Начните с моих переводов речей Ричарда Фейнмана.
Заглядывайте почаще на TED http://www.ted.com/talks и на их новый образовательный http://ed.ted.com
Подпишитесь на классные научно-популярные каналы на Ютубе:
Veritasium – про физику и просто удивительные факты http://www.youtube.com/user/1veritasium
MinutePhysics – объяснение физических законов за несколько минут http://www.youtube.com/user/minutephysics
MinuteEarth – от того же автора, но о Земле http://www.youtube.com/user/minuteearth
ASAPScience – ответы на интересные вопросы вроде «Можно ли взломать мозг» или «Как пережить смерть Солнца» http://www.youtube.com/user/asapscience
CrashCourse – циклы видео-лекций о химии, биологии, литературе, мировой истории и истории США http://www.youtube.com/user/crashcourse
У большинства видео есть субтитры. В любом случае, не забывайте про первый пункт.
5. Университет
Пойти учиться в классический ВУЗ – все еще отличный способ изучать вселенную. Вас в первую очередь научат учиться, но, боюсь, посоветовать поступать в казахстанский или российский университет я не могу. К счастью, сегодня при желании можно постараться получить стипендию в один из европейских или американских вузов.
Попробуйте подать документы на стипендию ErasmusMundus, которая покрывает все расходы на проживание и обучение в Европе. Или на стипендию Huygens для обучения в Голландии.
Или выучите язык и поступите в университет там, где высшее образование бесплатно или хорошо субсидируется государством (например, Германия или Чехия). Погуглите успешные истории, например про поступление в магистратуру в Германии.
Плюс каждый университет регулярно выдает стипендии как гражданам своих стран, так и иностранцам. Этому нужно уделить много времени, но подходящая возможность обязательно найдется. Гугл в помощь.
И да, забудьте про возраст и прочие предрассудки. Учиться можно и нужно всю жизнь. Единственный, кого может удивлять ваш возраст в нормальном университете, это вы.
4. Онлайн-курсы
Отличной альтернативой реальным ВУЗам являются онлайн-курсы. Тут больше всего выбора в технической сфере, но найдется чем заняться и другим.
Хотите стать программистом и создавать свои сайты, приложения, проекты и бизнесы? Приходите в наш образовательный проект Хекслет, где недавно запустилась полная программа обучения, котороая проводит от новичка до первой работы.
Легче всего начать знакомство с миром англоязычных курсов через каталоги курсов, например, http://www.class-central.com или http://www.eclass.cc Там можно подобрать курсы по интересам, языкам, университетам и форматам. Физика, медицина, программирование, юриспруденция, музыка – просто рай!
3. Практика
Иногда стоит просто попробовать что-то новое. Подарите себе телескоп, начните изучать звездное небо. Попробуйте написать книгу. Возьмитесь за кисти и краски. Сходите в музей геологии, а потом отправьтесь в поход за город в поисках увиденных минералов. Запишитесь в клуб любителей птиц.
2. Учить
Если не можешь объяснить что-то другому человеку значит сам не до конца понял это. Учить – один из лучших способов учиться. Учить, конечно, не зазубренными фразами и упражнениями из учебника. Учить по-настоящему, рассказывать что-то часами без остановки, захлебываться от страсти.
Заведите блог и пишите о своих личных открытиях. Узнали что-то новое и странное о простом летнем дожде? Расскажите! Услышали краем уха интересный факт, проверили и изучили его? Поведайте! Вспомнили научный миф из детства и раскопали объяснение? Не держите в себе!
Попробуйте дать публичную лекцию. Вещи, которые вам кажутся очевидными, будут в новинку многим. В процессе подготовки к лекции вы узнаете столько новых деталей, сколько не узнавали когда готовились к экзамену. Выступать перед публикой намного сложнее, чем выступать перед экзаменатором. Это давление иного класса. Но не бойтесь ошибиться, не бойтесь быть непонятыми. Никто вас не убьет (скорее всего).
Разработайте онлайн-курс. Приходите к нам в hexlet.io, например. Мы будем рады новым преподавателям.
1. Жить свободно
Лучший способ изучать вселенную это жить в ней и оставаться ребенком. Оставаться любознательным и энергичным первооткрывателем всего, изобретателем и экспериментатором.
Перестаньте зацикливаться на мелочах и игнорировать прекрасное. Прекрасное – не в музее, не в далекой стране, не на другой планете. Оно здесь, вокруг нас и в нас. Мы сами решили не замечать это. Я понимаю, все это звучит банально, и вы бы с радостью забыли о проблеме на работе, ремонте в квартире и пенсионном фонде. Я лишь хочу убедить вас что вы на самом деле можете сделать все это. Не забыть полностью, а принять эти вещи адекватно: как мелочи, которые не являются сутью.
Не бойтесь жить свободно. Вы никому ничего не должны. Вас не обязаны понимать и считать за своего. Зачем вы вообще об этом думаете, вы ведь смертельно больны. Вам осталось жить меньше века. У вас тяжелый случай прекрасной болезни под названием «жизнь».
Переводы видеороликов и озвучка авторские.
Источник
Как человек исследует космос?
Человек постоянно стремился к Небу. Сначала – мыслью, взором и на крыльях, затем – с помощью воздухоплавательных и летательных аппаратов, космических кораблей и орбитальных станций. О существовании галактик еще в прошлом веке никто даже не подозревал. Млечный Путь никем не воспринимался, как рукав гигантской космической спирали. Даже обладая современными знаниями, невозможно воочию увидеть такую спираль изнутри. Нужно удалиться на много-много световых лет за ее пределы, чтобы увидеть нашу Галактику в ее подлинном спиральном обличии.
Впрочем, астрономические наблюдения и математические расчеты, графическое и компьютерное моделирование, а также абстрактно-теоретическое мышление позволяют сделать это, не выходя из дома. Но стало это возможно лишь в результате долгого и тернистого развития науки. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше возникает новых вопросов
Эра телескопов
Изучение космоса началось еще с самых древних времен, когда человек только учился считать по звездам, выделяя созвездия. И только всего четыреста лет назад, после изобретения телескопа, астрономия начала стремительно развиваться принося в науку все новые открытия. Уже первые телескопы сразу резко повысили разрешающую и проницающую способность человеческого глаза. Постепенно были созданы приемники невидимых излучений и в настоящее время Вселенную мы воспринимаем во всех диапазонах электромагнитного спектра – от гамма-излучения до сверхдлинных радиоволн.
XVII век стал переходным веком для астрономии, тогда начали применять научный метод в исследовании космоса, благодаря которому был открыт Млечный путь, другие звездные скопления и туманности. А с созданием спектроскопа, который способен разложить через призму свет, излучаемый небесным объектом, ученые научились измерять данные небесных тел, такие, как температура, химический состав, масса и другие измерения.
К примеру, гелий был впервые обнаружен на Солнце, именно с помощью спектроскопа, и лишь затем ученые нашли этот химический элемент на Земле!
Более того, созданы приемники корпускулярных излучений, улавливающие мельчайшие частицы – корпускулы (в основном ядра атомов и электроны), приходящие к нам от небесных тел. Совокупность всех приемников космических излучений способны фиксировать объекты, от которых до нас лучи света доходят за многие миллиарды лет.
По существу, вся история мировой астрономии и космологии делится на две не равные по времени части – до и после изобретения телескопа.
ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам добавились новые, ранее совершенно невиданные -– радиотелескопы, а затем и рентгеновские (которые применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе). Также с помощью спутников используются гамма-телескопы, позволяющие зафиксировать уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных состояниях материи во Вселенной.
Для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются телескопы с объективами из мышьяковистого трехсернистого стекла. С помощью этой аппаратуры удалось открыть много ранее не известных объектов, постичь важные и удивительные закономерности Вселенной.
Так, вблизи центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его пока неясна.
В открытый Космос
В последние 50 лет люди получили возможность покидать Землю и изучать звезды и планеты не только наблюдая их в телескопы, но и получая информацию прямо из космоса. Запускаемые спутники оснащены сложнейшим оборудованием, с помощью которого были сделаны удивительные открытия, в существование которых астрономы не верили, например, черные дыры и новые планеты.
Со времени запуска в открытый космос первого искусственного спутника в октябре 1957 года за пределы нашей планеты было отправлено множество спутников и роботов-зондов. Благодаря им ученые “посетили” почти все основные планеты Солнечной системы, а также их спутники, астероиды, кометы.
Начиная с конца XIX века астрономия вступила в фазу многочисленных открытий и достижений, главным прорывом науки в XX веке стало:
- запуск первого спутника в космос;
- первый полет человека в космос;
- выход в открытое космическое пространство;
- высадка на Луне;
- космические миссии к планетам Солнечной системы.
К границам Солнечной системы
Спутники и космические зонды неоднократно запускались к внутренним планетам: российская «Венера», американские «Маринер» к Меркурию и «Викинг» к Марсу. Запущенные в 1972-1973 гг. американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» достигли внешних планет — Юпитера и Сатурна. В 1977 г. к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну были также запущены «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Некоторые из этих зондов до сих пор продолжают летать у самых границ Солнечной системы, а некоторые уже покинули пределы Солнечной системы.
Космический аппарат Вояджер-1
Полеты на Луну
Самая близкая к нам Луна всегда была и остается весьма притягательным объектом для научных исследований. Поскольку мы всегда видим лишь ту часть Луны, которая освещена Солнцем, особый интерес представляла для нас и невидимая ее часть. Первый облет Луны и фотографирование ее обратной стороны осуществлены советской автоматической межпланетной станцией «Луна-3» в 1959 г. Если еще совсем недавно ученые просто мечтали о полетах на Луну, то сегодня их планы идут намного дальше: земляне рассматривают эту планету как источник ценных пород и минералов.
И вот на Серебряную планету 21 июля 1969 г. ступила нога первого человека. Астронавты собрали образцы лунной породы, провели над ней ряд экспериментов, данные о которых продолжали поступать на Землю в течение длительного времени после их возвращения. .
Человечество продолжает изучать Луну, проводя записки зондов для осуществления данной миссии.
Исследования галактик
В прошлом астрономам мало было известно о Галактиках. Далекие туманные объекты привлекли повышенное внимание лишь после изобретения телескопа. Постепенно было открыто более 100 таких объектов, и уже в XVIII в. был составлен первый каталог туманностей (туманность – космические скопления из газа и пыли, могут быть протяженностью в несколько тысяч световых лет.
Интенсивное изучение галактик, в том числе и с помощью радиотелескопов, открытие фонового излучения, новых космических объектов типа квазаров, излучающих в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, привело к возникновению новых загадок в изучении Вселенной.
Многими великими открытиями мы обязаны астрономам-любителям, которые часами просиживают в темноте, разглядывая ночное небо.
Именно любителями открыты многие новые звезды и кометы – к примеру, комета Хэйла-Боппа. Она была открыта благодаря случаю. В июле 1995 г. Алан Хэйл и Томас Бопп, наблюдая звездное небо, заметили возле одного из созвездий слабо светящийся объект, который оказался не известной ранее кометой. А в 1997 г. эта комета максимально приблизилась к Земле – она была от нас на расстоянии 200 000 000 км. Комета Хэйла-Боппа – одна из самых крупных в Солнечной системе. Ученые вычислили, что в ближайшие 4000 лет она не вернется.
Информацию о планетах других Галактик, о положении звезд и многих других космических объектах можно получить лишь с космического зонда, находящегося во внешней части Солнечной системы. Среди таких необходимо отметить:
- космические зонды;
- космические шатлы;
- международные космические станции.
Последние 30 лет исследовательские обитаемые станции (российские «Мир» и «Салют», американская «Скайлэб») играли важную роль в освоении космоса. Работающие на них космонавты проводили различные эксперименты. Эти исследования дали ценную информацию о жизни в космосе
Многие годы астрономы мечтали о том, чтобы поместить в космосе мощный телескоп. Ведь из космоса, где нет воздуха и пыли, звезды будут видны особенно отчетливо. В 1990 г. их мечта сбылась: шаттл вывел на орбиту телескоп Хаббл.
Космический телескоп Хаббл
Изобретения сверхмощных квантовых компьютеров в XX веке также обещают многие новые изучения, как уже известных планет и звезд, так и открытия новых далеких уголков Вселенной.
В 2021 году планируется запуск телескопа «Джеймс Уэбб». Благодаря современнейшим датчикам мы сможем ещё лучше рассмотреть первые звёзды и галактики, сформированные после Большого взрыва, понять, как они формировались, обнаружить новые экзопланеты и даже подробнее изучить нашу Солнечную систему.
За пределами видимого
Человеческий глаз видит далеко не все – например, мы не можем увидеть те излучения, которые, наряду со световыми лучами, испускают звезды и другие космические тела: рентгеновские и гамма-лучи, микро- и радиоволны.
Вместе с лучами видимого света они образуют так называемый электромагнитный спектр. Изучая невидимые части спектра с помощью специальных приборов, астрономы сделали множество открытий, в частности, обнаружили над нашей галактикой огромное облако античастиц, а также гигантские черные дыры, пожирающие все вокруг себя.
К примеру, наиболее мощные в электромагнитном спектре – рентгеновские и гамма-лучи. Их обычно излучает материя, которую поглощают черные дыры. Горячие звезды излучают большое количество ультрафиолета, тогда как микро- и радиоволны – признаки облаков холодного газа.
Недавно установлено, что внезапные выбросы гамма-лучей, причину которых долгое время не могли понять ученые, свидетельствуют о драматических событиях в далеких галактиках.
Изучая ультрафиолетовое излучение небесных тел, астрономы узнают о процессах, происходящих в недрах звезд.
Исследования, проводимые со спутников, выявляющих инфракрасное излучение, помогают ученым понять, что находится в центре Млечного Пути и других галактик.
Чтобы получить подробную картину других галактик, астрономы соединяют радиотелескопы, располагающиеся на противоположных концах Земли.
Почему нужны космические исследования
Защита от астероидов
По словам астрономов, занимающихся изучением небесных тел, возможность столкновения Земли с астероидом велика. По их расчетам, раз в 10 тыс. лет такая вероятность может настичь нашу планету.
Небесное тело в виде астероида представляет серьезную угрозу для человечества. Если предположить, что его размеры будут равны габаритам футбольного поля, тогда после столкновения возникнут необратимые последствия. Такая катастрофа приведет к гибели людей на планете. С нами произойдет то, что случилось с динозаврами — вымирание. Поэтому ученые постоянно отслеживают движение астероидов в космическом пространстве. Это позволит сбить такое тело еще на подлете к планете. Конечно, придется использовать ядерные технологии. По крайней мере, мощного заряда хватит, чтобы опасный астероид изменил свою траекторию движения.
Если с Землей столкнется какое-нибудь космическое тело диаметром в 100 м, тогда на планете образуется огромная пылевая буря и погибнут леса. Выжившие люди будут обречены на голод. Поэтому существует большая вероятность полного уничтожения человечества.
Космическое сырье
Количество ценных металлов на Земле ежегодно уменьшается. Поэтому людям в будущем рано или поздно придется добывать полезные ископаемые на других планетах. Однако для достижения поставленных задач обязательно нужно будет использовать новые технологии. С их помощью придется создать космических корабли, способные доставлять на другие планеты хотя бы роботизированное оборудование, а в обратном направлении — золото, платину, серебро и так далее.
Для обеспечения транспортировки техники и сырья на дальние расстояния не подойдут двигатели, используемые в настоящее время. Поэтому космические исследования 21 века ведутся в области ядерных технологий. Они, возможно, позволят создать действительно эффективный ядерный двигатель, с помощью которого существенно сократится время перелета между космическими телами.
Развитие медицины
Исследования в области космоса повлияли на появление большого количества медицинских препаратов, использующихся непосредственно на Земле. Особенно много было сделано открытий в области лекарств, помогающих в борьбе против рака. Был также разработан новый способ введения препарата в раковую опухоль. Кроме того, такие исследования помогли изобрести специальную механическую руку-манипулятор, которая осуществляет очень сложные действия внутри томографов.
Изучение космоса также способствовало изобретению лекарства от остеопороза. Оно не только лечит данное заболевание, но и позволяет проводить эффективную профилактику. Появлению способствовала разработка средств, благодаря которым космонавты защищаются от потери мышечной и костной массы, когда на них не действует гравитация. Тестирование изобретенных препаратов проводилось в космосе, так как человек в таких условиях теряет за один месяц примерно полтора процента костной массы.
Колонизация космического пространства
Ученые все чаще делают вывод, что рано или поздно придется заселять другие планеты. К такому заключению они приходят, потому что число людей на Земле постоянно увеличивается. При этом количество ресурсов планеты регулярно уменьшается. В то же время ухудшается экологическая обстановка. Ученые даже выполнили некоторые расчеты и пришли к выводу, что на Земле нормально может существовать максимум 16 миллиардов людей. Однако ухудшение жизни начнется уже в ближайшем будущем, когда нас с вами станет 8 млрд.
Такие прогнозы дали старт программам по изучению космоса. Научные изыскания направлены на изучение возможности межпланетных путешествий. Одной из рассматриваемых планет является Марс, на котором, предполагается, ранее уже существовала жизнь. К этому космическому телу регулярно запускаются зонды. На его поверхности уже работает марсоход. Он не только делает снимки поверхности планеты, но и изучает ее атмосферу и грунт.
Самые большие проблемы в исследовании Космоса
1. Взлет
Мощные силы сговорились против вас — в частности, гравитация. Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 43 000 км в час. Это влечет большие денежные затраты.
Например, чтобы запустить марсоход “Любопытство” на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.
Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты Spacex Falcon 9 например, разрабатывались для многоразового использования, и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.
2. Полет
Лететь сквозь космос легко. Это — вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его, и ракеты имеют огромную массу.
Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски много фильмов в полете. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета
3. Космический мусор
Проблема космического мусора очень реальна. “Американская Сеть Наблюдения” за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов — каждый, размером с мяч — мчащийся вокруг Земли на скоростях больше чем 28 000 км в час; и еще почти 500,000 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, даже пятно краски могут пробить воронку в критических системах.
Щиты Уиппла — слои металла и кевлара — могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.
Вытолкнуть их из орбиты не реалистично — это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.
4. Навигация
“Сеть Открытого космоса”, антенны в Калифорнии, Австралии, и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос – от спутников студенческих проектов до зонда “Новые горизонты”, блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.
Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса. И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.
Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.
5. Радиация
Вне безопасного кокона атмосферы Земли и магнитного поля, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Кроме рака, это может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера. Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.
Решение проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях или космических скафандрах.
6. Питание
В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации – это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.
Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь.
7. Мышцы и кости
Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает ваше сердце ленивым.
Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это. Опыты по ее созданию уже ведутся.
8.Исследование
Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на Марсе. Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.
Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы — большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.
Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2 есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.
9. Космос огромен
Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени Гелиос 2. Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 157,000 миль в час. Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля, но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19,000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду – Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.
Чтобы победить время нам нужна энергия – очень много энергии. Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле – опасно.
Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной — с помощью физики. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.
Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в местах как Большой Адронный Коллайдер, чтобы распутать все теоретические узлы и совершить прорыв в исследовании Космоса.
О важности и актуальности исследования Космоса говорит тот факт, что в 2019 году Нобелевскую премию по физике присудили за открытие экзопланет и исследования происхождения Вселенных. Награду получат трое ученых. Одна часть премии уйдет канадско-американскому физику Джеймсу Пиблсу «за теоретические открытия в области физической космологии», а другая швейцарским астрономам — Мишелю Майору и Дидье Келозу «за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа».
Видео
Источник