Парадокс Сагана. Глава 10: От богов Солнца до StarChips

Переосмысление первого контакта в свете новых технологий

Старый вызов: парадокс Сагана

Карл Саган подсчитал в 1969 году, что для осуществления первого контакта между людьми и инопланетянами нам потребуется ежегодно запускать в космос 10,000 1 космических кораблей, чтобы иметь хотя бы малейший шанс на успех. На это предприятие в общей сложности ушло бы около XNUMX% массы всех звёзд во Вселенной в качестве строительных материалов. Поэтому задача кажется невыполнимой.

Современное решение: прорывные инициативы

Сегодня миллиардеры Юрий Мильнер и Марк Цукерберг бросают вызов этому парадоксу. Их «Прорывные инициативы» — это научная инициатива по поиску внеземных цивилизаций. Они стремятся установить с ними контакт и исследовать близлежащие планеты.

Такие программы, как «Breakthrough Starshot», направлены на отправку недорогих беспилотных зондов «StarChips» к ближайшим солнечным системам. Первой целью планируется исследование Проксимы B. «StarChip» — настоящее чудо миниатюризации. Он включает в себя камеру, аккумулятор, радиомодуль, солнечные элементы, фотонный двигатель (светодиод) и различные приборы. Примечательно, что он весит всего несколько граммов.

Эти нанозонды будут крепиться к солнечным парусам. Это позволит с помощью лазера разгоняться до 15–20% от скорости света. При таких скоростях мы сможем достичь Альфа Центавра за 20–30 лет. В отличие от прошлых концепций, таких как Проект с перспективой на будущее, на изготовление одного зонда потребовались бы миллиарды долларов, в то время как нанозонд StarChip стоит всего около 20 долларов.

Запусковой лазер – самая затратная статья расходов. Проект оценивает единовременные инвестиции в размере 5–10 миллиардов долларов для всей системы. После завершения строительства этот лазер сможет запускать миллионы зондов. Гарвардский астроном Ави Лёб предполагает, что мы могли бы отправлять эти зонды в любой уголок космоса каждый год, не прилагая особых усилий.

Breakthrough Starshot успешно запустил самый маленький в мире космический аппарат

Итак, теперь мы видим, что для ежегодной отправки 10,000 40 зондов к звёздам требуется всего около XNUMX килограммов материала. Это не занимает значительной доли массы Вселенной. Это хорошо.

Этот технологический скачок поднимает глубокий вопрос. Какое влияние может оказать обнаружение или спасение зонда, подобного StarChip, на внеземной разум существ на своих планетах?

Космическое Зеркало

Представьте себе поиск инопланетян как гигантское зеркало, отражающее всё человечество. Ища других, мы в конечном итоге ищем самих себя. Это заставляет нас задуматься о сигналах и объектах, которые мы отправляем в космос, и о том, что это значит для планеты, населённой людьми.

Эрих Габич-Траут

Гипотеза «культа карго»

Мог ли инопланетный зонд, похожий на «Starchip», приземлиться на Земле в прошлом?

Сам Саган не исключал, что Землю посещали инопланетяне, априори. Тем не менее, он был ярым противником идеи Эриха фон Деникена о непосредственном участии инопланетян в строительстве пирамид. Тем не менее, мифы о происхождении человечества, особенно в Месопотамии и Египте, ставят интригующие вопросы.

A Priori Карла Сагана.

Мифологические параллели: отголоски явления?

Культуры Месопотамии и Египта играют важную роль в мифах о происхождении человечества.

Согласно египетскому мифу о сотворении Гелиополя, изначально здесь была бесконечная, глубокая и тёмная вода. Из этой бурлящей бездны возвышался одинокий пирамидальный холм, называемый Бенбен камень Возник; первый пункт повестки дня. Здесь одинокий разум, бог солнца Атум-Ра, Возникло. В одиночку он создал две разумные силы: сына и дочь. Он послал их, чтобы начать великую работу по созданию вселенной.

На какое-то время его дети были потеряны. В отчаянии Атум-Ра отделил фрагмент своего сознания, разумный зонд, который он назвал глаз. Затем он послал его на поиски своих детей. Глаз обшарил просторы, нашёл детей и вернул их в пирамидальный холм. Слёзы радости Атум-Ра упали на Землю, и было создано человечество.

После этого Атум-Ра начал плавание по небесам в солнечная лодка миллиона лет.

Камни Бенбен...

…имели огромное духовное значение, служили венцами пирамид и обелисков. Они представляли собой первоначальный холм, из которого был сотворён мир.

Великая пирамида Хуфу на плато Гиза во время весеннего и осеннего равноденствия становится восьмигранной.

Интересно, что некоторые солнечные паруса, например, из программы Breakthrough Starshot, могут иметь поразительное сходство с формой пирамиды:

Обратите внимание на сходство бумажной модели с пирамидой Хуфу. Солнечный парус можно было бы сложить аналогичным образом.

От египетской истории сотворения мира до шумерского эпоса о Гильгамеше и Библии – птицы-разведчики или летающие глаза – распространённые мотивы. В этих эпосах также присутствуют обширные водоёмы и путешествия в поисках земли.

В этих сказаниях задача птиц-разведчиков и божественных посланников всегда заключалась в том, чтобы найти дом для человечества или вернуть его обратно. Согласно мифам и легендам, человечество возникло на Земле из пирамидальных «кораблей» или курганов – либо через потомство, либо через слёзы.

Ноев ковчег в виде пирамиды?

В искусстве существует ряд примеров, изображающих Ковчег в виде пирамиды.

Врата рая

И не только некоторые скульпторы и художники эпохи Возрождения изображают Ноев ковчег пирамидальным. Как они вообще пришли к такому представлению? Разве нас не учили в воскресной школе, что ковчег имел форму прямоугольного судна? Возможно, с покатой крышей?

Ну, идея пирамидальной формы Ковчега была предложена гораздо раньше, например, Ориген Александрийский в 3 веке:

«Я думаю, что ковчег, насколько это ясно из описанного, имел четыре угла, поднимающиеся от дна, которые постепенно сужались к вершине и сходились на расстоянии одного локтя. Таким образом, локоть — это длина и ширина вершины».


Стипендия Торы

Этому же придерживается и школа рационально-мистицизма в рамках движения Хабад-Любавич ортодоксального иудаизма. Они объясняют, что размеры Торы предписывают ковчег в форме пирамиды. Я следовал их инструкциям. и нарисовал это изображение:

Тора и математика: тайна Ноева ковчега

Научное доказательство

Эти интерпретации подкреплены недавний анализ свитков Мертвого моря. Это говорит о том, что Ноев ковчег имел остроконечную, пирамидальную крышу.

Это открытие стало возможным благодаря проекту Израильского управления древностей. Для обнаружения ранее неразборчивого текста на древних пергаментах использовалась технология сканирования высокого разрешения.

Памятник памяти

Совокупность доказательств археологии, мифологии, религиозных текстов и астрономии не позволяет предположить, что пирамиды построили инопланетяне.

Скорее, это указывает на более убедительное и глубоко человеческое объяснение. Пирамиды – высшее выражение доисторического культ груза. Аргумент не в том, что инопланетяне руководили их строительством. На самом деле, наши предки стали свидетелями уникального, внушающего благоговение события: прибытия автономного или пилотируемого зонда из другого мира, возможно, напоминающего современный солнечный парус, то есть имеющего пирамидальную форму.

В любом случае, этот «гость» пирамидальной формы был бы интерпретирован с религиозной точки зрения. Он не был техническим чудом, а предстал как божественный посланник. Повторяющиеся мотивы в разных культурах – пирамидальная форма Бенбен камень из которого возникла жизнь, остроконечная крыша Ноев Ковчег спасшее человечество от воды, и «Око» Ра, посланное на поиски мира, — можно рассматривать как фрагментарные культурные воспоминания об этом едином технологическом явлении.

Столкнувшись с событием, далеко превосходящим их понимание, древние народы сделали то, что всегда делали люди: они стремились понять его, почтить его и восстановить с ним связь. Они строили пирамиды не по инопланетным указаниям, а как монументальный акт подражания и поклонения.

Эти сооружения были попыткой человечества воссоздать форму «божественного» объекта. Они надеялись призвать его к возвращению. Таким образом, пирамиды — не инопланетный артефакт, а непреходящий памятник человеческому благоговению и нашему врожденному стремлению постичь неизведанное.

Соответствует ли расположение пирамид плато Гиза созвездию Ориона?

Сыны Ориона

«Нефилимы жили на земле в те дни – и даже позже – когда сыны Божьи ходили к дочерям людей и рожали от них детей. Они были героями древности, прославленными людьми».
Бытие 6: 4

В арамейском языке, семитском языке, тесно связанном с ивритом, созвездие Ориона известно как Нефила (נְפִילָא). Это привело некоторых учёных к предположению, что еврейское слово «нефилим» может быть связано с этим арамейским термином.

Что, если бы мы собирались установить контакт? Гипотетические последствия подтвержденного внеземного разума

Какой может быть наихудший сценарий при объявлении об открытии внеземного технологического разума? Этот список не является исчерпывающим.

Сценарии после контакта человека с внеземным разумом. Этот список не включает все возможности.

Возможные последствия:

1. Массовая паника:

Кризис порядка. Эксплуатация может усилиться, культы конца света наберут последователей, а шарлатаны, называющие себя «послами» инопланетян, будут наживаться на запуганных.

Может произойти экономический коллапс, поскольку рынки могут рухнуть из-за радикальной неопределенности после внеземного открытия. Дезинформация заполнит информационный вакуум, что приведет к теориям заговора и нагнетанию страха, что может спровоцировать насилие и гражданские беспорядки.

Однако исследования катастроф (включая пандемию COVID-19) показывают, что настоящая, устойчивая массовая паника встречается реже, чем часто предполагается.


2. Опровержение: кризис доверия

А что, если последующие расследования покажут, что открытие ложное, и потребуется опровержение? Это может дискредитировать всю область SETI.

Такой сценарий был бы катастрофическим позором. Эта область уже борется с тем, что некоторые называют «фактором смеха», и дискредитация на целое поколение может серьезно подорвать доверие общественности к ученым и науке в целом. Получение финансирования для будущих поисков может стать практически невозможным после неудачного внеземного открытия.


3. Развенчанное человечество: кризис смысла

Что, если внеземное открытие означает, что человечество больше не находится на вершине эволюции в космосе?

Религии, сосредоточенные на человеческой исключительности, могут столкнуться с фундаментальным кризисом. Однако исследования на эту тему показали, что влияние может быть незначительным.

Все наше мировоззрение, которое ставит человечество в центр смысла, может быть обесценено. Это может привести к глубокой, общевидовой депрессии, потере цели и тому, что философы называют «космическим отчаянием». Зачем стремиться, создавать или даже продолжать, если мы всего лишь муравьи на ничем не примечательном муравейнике?

(Я не согласен.)


4. Оптимистический взгляд (космическая перспектива):

Сможет ли это открытие умерить худшие инстинкты человечества, такие как воинственность, и уменьшить власть деспотичных правителей?

Карл Саган и другие надеялись, что осознание того, что мы не одиноки, будет способствовать «космическая перспектива». Осознание того, что мы все — граждане хрупкой, общей планеты в огромном космосе, может заставить национализм, расизм и войны казаться мелочными и ребяческими. Такое внеземное открытие может объединить человечество и создать угрозу для деспотичных правителей, чья власть основана на разжигании конфликтов «мы против них».

(Я согласен.)


5. Пессимистический взгляд:

Деспотичный правитель процветает, контролируя информацию и манипулируя страхом. Инопланетный интеллект может стать конечным инструментом пропаганды.

Диктатор может утверждать, что инопланетяне представляют собой демоническую угрозу, оправдывая репрессии и военную экспансию с целью «защиты» населения.

Они также могли бы утверждать, что инопланетяне одобрили их правление, создав новое «божественное право» на управление после такого внеземного открытия.

Это открытие может спровоцировать невообразимо высокую ставку в холодной войне, где страны будут бороться не за территорию или ресурсы, а за контроль над каналами связи и любыми технологическими секретами, которые могут раскрыть инопланетяне.


(Ну, вот почему у нас есть HAM радио (Операторы и спутниковые антенны.)

Звонок жителя Голуэя лауреату Нобелевской премии вызвал размышления о пульсарах и поиске внеземного разума

В 1985 году я жил в Голуэе, на западном побережье Ирландии. Я регулярно совершал набеги на местную библиотеку на улице Августина в поисках материала для чтения. Она больше так не выглядит, но я помню, как поднимался по лестнице слева:

Центральная библиотека Старого Голуэя, улица Августина, по памяти

Тайны пульсаров захватывают мое воображение

Там я обнаружил книгу о пульсарах. Читая, я был поражен замечательными характеристиками этих космических явлений — они испускали невероятно регулярные радиоимпульсы, казалось, тикая как небесные часы. Что-то в их точной периодичности вызвало у меня подозрение: могут ли эти сигналы иметь искусственное происхождение? Эта идея терзала меня. Это казалось почти слишком идеальным, слишком синхронизированным, чтобы быть чисто естественным.

Энтони Хьюиш перед массивом площадью 4.5 акра, изображение предоставлено Кавендишской лабораторией Кембриджского университета.

Задержки и сомнения: предостережения научного сообщества

Что меня еще больше озадачило, так это то, что исследователи, которые первыми обнаружили пульсары, ждали почти два года, прежде чем опубликовать свои результаты. Когда они наконец это сделали, они объяснили регулярные радиопередачи как результат какого-то естественного астрофизического процесса — возможно, быстро вращающихся нейтронных звезд или какого-то другого экзотического объекта. Но я не мог избавиться от ощущения, что что-то скрывается или, по крайней мере, не полностью изучено. Зачем откладывать публикацию? Зачем торопиться объяснять странные сигналы естественной причиной, когда они с таким же успехом могли бы быть сообщением — или свидетельством — разумной жизни?

Первое наблюдение пульсара, изображение Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.

Личная миссия: связаться с лауреатом Нобелевской премии

Я обнаружил, что не могу отпустить эту мысль. Я решил, что должен попытаться получить ответы напрямую от того, кто знал науку не понаслышке — самого профессора Энтони Хьюиша, лауреата Нобелевской премии, сыгравшего ключевую роль в открытии пульсаров.

Прогулка до телефонной будки на площади Эйр была недолгой — всего несколько минут, — но для меня это было похоже на путешествие в неизвестность. Я прошел мимо знакомых достопримечательностей: мощеных улиц, шумных кафе и далекого звона часовой башни. Площадь была заполнена людьми, их разговоры и шаги создавали постоянный гул. Я чувствовал прохладный бриз на своем лице, несущий слабый запах заваренного кофе из близлежащих кафе, смешивающийся с бодрящим воздухом типичного ирландского дня.

Статуя Падраика О'Конайра на площади Эйр, Голуэй

Принятие решения: задаем эксперту вопросы об искусственном происхождении

Приближаясь к площади, я ненадолго остановился, чтобы выровнять дыхание. Я полез в карман, сжимая горсть ирландских фунтов, которые я тщательно собрал для этой цели. Я посмотрел на телефонную будку — небольшую стеклянную коробку, стоящую на углу площади, слегка потертую, но функциональную. Ее выцветшая краска и слабый запах старого металла напомнили мне о бесчисленных моментах ожидания и надежды.

Я вошел внутрь, чувствуя прохладный металл дверной ручки на своей руке. Внутри было тускло освещено, слабым светом от щели для монет и панели набора номера. Мне потребовалось время, чтобы собраться с мыслями. Гул города снаружи, казалось, отошел на второй план, когда я поднял трубку и вставил монеты одну за другой в щель, услышав удовлетворяющий звон, когда они опустились на место.

Телефон был дисковой модели, но он работал — надежно и просто. Я уставился на панель набора номера, мои пальцы слегка дрожали, когда я набирал номер Кавендишской лаборатории в Кембридже. Линия была междугородней, а у меня было лишь ограниченное количество монет. Я тихо прошептал молитву, чтобы звонок прошел.

Интервью

Наконец я услышал щелчок соединения. Ответил спокойный, размеренный голос.

Энтони Хьюиш говорит по телефону (сгенерировано ИИ)

"Здравствуйте?"

«Профессор Хьюиш?» — спросил я, стараясь, чтобы мой голос звучал ровно.

«Да, говорю», — последовал ответ.

Я колебался мгновение, мой разум метался от вопросов. Затем я выпалил: «Я звоню, чтобы поздравить вас с открытием пульсаров».

Наступила короткая пауза, и я почти услышал, как он улыбается на другом конце провода.

Он вежливо поблагодарил меня, затем я глубоко вздохнул и спросил: «Я нахожу эту тему совершенно захватывающей, и мне интересно — вы абсолютно уверены, что пульсары не имеют искусственного происхождения?»

Он ответил со спокойной уверенностью: «Да, я уверен».

И затем он продолжил объяснять, его голос был ровным и успокаивающим:

«Пульсары — это завораживающие объекты. Это сильно намагниченные, быстро вращающиеся нейтронные звезды — остатки массивных звезд, ставших сверхновыми. По мере вращения их интенсивные магнитные поля направляют частицы к их магнитным полюсам, которые действуют как лучи космического маяка. Когда эти лучи проносятся мимо Земли, мы обнаруживаем их как очень регулярные радиоимпульсы».

Размышления под небом Голуэя

Я внимательно слушал, мой разум кружился от его объяснений — тех, что я уже слышал раньше, но они только углубили мое любопытство. Я спросил снова, возможно, более настойчиво:

«И вы на 100% уверены, что пульсары не имеют искусственного происхождения?»

Хьюиш тихонько усмехнулся в ответ: «Да, абсолютно уверен».

Я поблагодарил его за уделенное время и, прежде чем потратить все свои монеты, завершил разговор. Выйдя на улицу, я посмотрел на серое, облачное небо, размышляя о необъятности космоса и тайнах, которые он все еще хранит. Разговор оставил меня с нерешенным вопросом: сможем ли мы когда-нибудь действительно найти признаки разумной жизни?

Одна секунда ошибки за 30 миллионов лет

Территория Вселенной самые точные хронометристы — самые стабильные пульсары — настолько удивительно точны, что они дрейфуют всего на одну секунду за десятки миллионов лет. Их стабильность соперничает — а в некоторых отношениях даже превосходит — стабильность наших самых продвинутых атомных часов.

Самый стабильный из известных миллисекундных пульсаров, обозначенный как PSR J1713+0747, является примером этой необычайной точности. Его период вращения настолько постоянен, что он накопил бы ошибку всего в одну секунду примерно за 30 миллионов лет.

Когда мы говорим о превосходстве пульсаров как космических часов, мы имеем в виду их способность сохранять идеальное время на протяжении тысячелетий — намного выше досягаемости любых созданных человеком часов. Инженеры могут построить часы, которые теряют всего одну секунду за 300 миллиардов лет, но такие устройства хрупкие и часто ломаются в течение нескольких десятилетий. С другой стороны, пульсары могут продолжать свое равномерное тиканье в течение миллиардов лет, предлагая непревзойденный космический стандарт времени.

Парадокс Сагана, Глава 5: Космос, пожирающий космические зонды, и ответ Сагана

САМОРАЗМНОЖАЮЩИЕСЯ ЗОНДЫ

В контексте поиска внеземного разума в 1980 году физик-математик и космолог Фрэнк Дж. Типлер опубликовал статью «Внеземные разумные существа не существуют».

Типлер искал универсальный принцип для объяснения парадокса Ферми: очевидное отсутствие внеземных существ на Земле. Он утверждал, что если бы внеземные разумные существа существовали, то их проявления были бы очевидны. И наоборот, поскольку нет никаких доказательств их присутствия, они не существуют.

Зонды фон Неймана

Фрэнк Типлер утверждал, что если какая-либо внеземная цивилизация когда-либо построит самовоспроизводящийся из Звездные зонды Неймана, эти зонды будут расти экспоненциально. Они заполнили бы галактику за несколько миллионов лет. Поскольку мы их здесь не видим, Типлер пришел к выводу, что других разумных цивилизаций нет.

  • Типлер предполагал, что каждый зонд приземлится на новом мире и сделает всего одну или несколько копий, прежде чем двигаться дальше. Однако у него не было причин так радикально ограничивать его воспроизводство.

  • Даже если бы каждый зонд весил всего 10 граммов и удваивался раз в десятилетие, примерно через 150 поколений у нас была бы масса целой галактики. Это преобразование в машины было бы порядка 1 с 54 нулями граммов (1 квиндециллион тонн). Более того, это преобразование произошло бы менее чем за 15 миллионов лет.

  • Поскольку мы не видим никаких доказательств существования таких пожирающих галактики машин, Типлер сказал, что никто другой их не изобрел. Следовательно, никого другого там нет.


ОТВЕТ САГАНА

Карл Саган размышлял над арифметикой солипсистского аргумента Типлера. Его ответ является классикой в ​​области науки и философии. Он обращает внимание на ограниченность наших нынешних знаний и необъятность вселенной. Заявляя, что «Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», Саган предостерегает от поспешных выводов, основанных на том, чего мы не знаем.

Саган и Уильям И. Ньюман оспорили предположения и выводы Типлера, предложив более реалистичную модель колонизации, основанную на росте населения и организации. Эта альтернативная модель оценивает время пересечения галактики примерно в один миллиард лет, что значительно дольше, чем несколько миллионов лет Типлера.

Саган далее предполагает, что самовоспроизводящиеся зонды подвержены эволюционной дивергенции, налагая неприемлемые риски на альтруистичную внеземную разумную жизнь (ETI). ETI общаются с другими ETI только посредством сигналов. Этот аргумент предполагает, что самовоспроизводящиеся машины по сути неконтролируемы, поскольку они должны эволюционировать.

Саган и Ньюман также предполагают, что появление мощного оружия массового поражения может наложить всеобщий тормоз на неконтролируемую экспансию. Это может потенциально ограничить распространение развитых цивилизаций. В конечном счете, они подчеркивают важность экспериментов в разрешении парадокса Ферми. Систематические поиски с использованием радиотелескопов и других инструментов необходимы для решения вопроса, одиноки ли мы во Вселенной.


Земная близорукость

Представьте себе Нью-Йорк 1894 года, его улицы задыхались от стука копыт. Его футуристы утонули в расчетах навоза. Они предсказывали, что к 1944 году Нью-Йорк утонет в конском навозе.

Футуристы видели только линейность: больше экипажей, больше отходов, апокалипсис грязи. Однако они не могли постичь уже назревавшую тихую революцию — двигатель внутреннего сгорания, безлошадный экипаж — сдвиг парадигмы, который сделает их уравнения реликтами.

Так же и мы можем оступиться, представляя себе звездоплавателей завтрашнего дня. Предполагать, что межзвездные путешествия или контакты должны поглотить солнца, значит привязывать возможность к физика этого момента. Что насчет невообразимых технологий? Пространственно-временные сокращения, темная энергия, самовоспроизводящиеся зонды, рожденные наноинженерией? Космос шепчет о тайнах, которые нам еще предстоит расшифровать.

Карл Саган, возможно, предупредил Типлера, что его рассуждения могут отражать рассуждения пророков, едущих на конной повозке. Можно не увидеть за пределами известного. Вселенная — это не просто головоломка, которую можно решить с помощью современных инструментов. Это также рубеж, который меняет решателя. Как мы когда-то приручили огонь и расщепили атом, так и мы могли бы однажды танцевать с тканью самого пространства-времени. Ответ на парадокс Ферми может заключаться не в дефиците цивилизаций. Он может заключаться в скромности наших предположений.

В конце концов, звезды — это не просто конечные точки. Они — учителя. Их величайший урок может быть таким: чтобы преодолеть световые годы, мы должны сначала научиться мыслить способами, столь же безграничными, как тьма между галактиками.

Можем ли мы иметь искусственную гравитацию в космическом корабле?

Почему никто не построил вращающийся космический корабль для имитации гравитации?

На фото: ярмарочный аттракцион 1950-х годов, я называю его GRAVITY DRUM.

Весь космический корабль вращать дорого, но небольшие пространства на космических станциях или кораблях можно легко вращать.

Могут ли эти небольшие пространства быть достаточно большими, чтобы обеспечить осмысленную и здоровую искусственную гравитацию?

Из моих познаний в физике я помню, что гравитация и ускорение — это одно и то же.

Если я правильно помню, 1 г равен ускорению 9.81 м/с в секунду. Другими словами, колесо с окружностью 10 метров нужно будет вращать примерно раз в секунду, чтобы имитировать 1 г в невесомости? Не совсем.

Увы, это немного сложнее, и, к счастью, нам не нужно так быстро крутить колесо. Это бонус!

Вот несколько удобных калькуляторов для расчета размеров колес и скорости вращения для имитации гравитации Земли:

СпинКальк, решает гравитацию, радиус и скорость вращения,

Калькулятор круга, решает для диаметра, радиуса и окружности.

Колесо с окружностью 10 метров будет иметь диаметр 3.18 метра. Это был бы удобный размер для экспериментов с искусственной гравитацией, даже на Земле.

Было бы удобно проводить в этом какое-то время? Колесо должно вращаться со скоростью около 24 об/мин, чтобы имитировать 1 g. Его можно было разделить на кровати размером 1 x 2 метра, вмещающие десять членов экипажа.

Так что, по крайней мере, во время отдыха у космонавтов будет нормальная гравитация. Астронавты лежат на внутренней стороне колеса, как на иллюстрации аттракциона на ярмарочной площади, но с большей конфиденциальностью.

Возможно ли построить такие маленькие блоки Drum Gravity?
Как отреагирует человеческий организм? (Искусственная гравитация с помощью центрифуги).

Мы знаем, что негативные последствия невесомости действительно серьезны и многочисленны. Даже 2.5 часов ежедневных упражнений на беговой дорожке недостаточно для предотвращения этих эффектов:

  1. перераспределение жидкости: Телесные жидкости перемещаются от нижних конечностей к голове. Это усугубляет многие проблемы, описанные ниже.
  2. потеря жидкости: Мозг интерпретирует увеличение жидкости в области головного мозга как увеличение общего объема жидкости. В ответ он активирует выделительные механизмы.
  3. электролитный дисбаланс: Изменения в распределении жидкости приводят к дисбалансу калия и натрия и нарушают вегетативную систему регуляции.
  4. сердечно-сосудистые изменения: Увеличение объема жидкости в грудной клетке первоначально приводит к увеличению объема левого желудочка и сердечного выброса. Когда тело ищет новое равновесие, жидкость выводится из организма, левый желудочек сжимается и сердечный выброс уменьшается.
  5. потеря эритроцитов: Образцы крови, взятые до и после американских и советских полетов, показали потерю целых 0.5 литров эритроцитов.
  6. поражение мышц: Мышцы атрофируются из-за отсутствия нагрузки. Сократительные белки теряются, и ткани сморщиваются. Потеря мышечной массы может сопровождаться изменением типа мышц.
  7. повреждение костей: Поскольку механические требования к костям значительно снижаются в условиях микрогравитации, кости практически растворяются.
  8. гиперкальциемия: Потеря жидкости и деминерализация костей увеличивают концентрацию кальция в крови.
  9. изменения иммунной системы: Потеря функции Т-клеток может снизить устойчивость организма к раку — опасность, усугубляемая космической средой с высоким уровнем радиации.
  10. вмешательство в медицинские процедуры: Мембраны бактериальных клеток утолщаются и становятся менее проницаемыми, что снижает эффективность антибиотиков.
  11. головокружение и пространственная дезориентация: Без стабильной гравитационной привязки члены экипажа испытывают произвольные и неожиданные изменения в своем ощущении вертикальности.
  12. Синдром космической адаптации: Им страдают около половины всех космонавтов и космонавтов. Симптомы включают тошноту, рвоту, анорексию, головную боль, недомогание, сонливость, вялость, бледность и потливость.
  13. потеря работоспособности: Это может быть связано со снижением мотивации, а также с физиологическими изменениями.
  14. ухудшение обоняния и вкуса: Увеличение жидкости в голове вызывает заложенность, похожую на насморк.
  15. потеря веса: Потеря жидкости, недостаток физических упражнений и снижение аппетита приводят к потере веса. Космические путешественники, как правило, не едят достаточно.
  16. метеоризм: Пищеварительный газ не может «подниматься» ко рту и с большей вероятностью проходит через другой конец пищеварительного тракта «очень эффективно, с большим объемом и частотой».
  17. искажение лица: Лицо становится одутловатым, а выражение становится трудночитаемым, особенно если смотреть сбоку или вверх ногами.
  18. изменения осанки и роста: Нейтральное положение тела приближается к положению эмбриона. Позвоночник имеет тенденцию к удлинению.
  19. изменения в координации: Земная нормальная координация бессознательно компенсирует собственный вес. В невесомости есть тенденция забираться слишком «высоко».

По сравнению с этими неблагоприятными эффектами невесомости, вот некоторые исследования психолога по имени Грейбил из 1977 года о влиянии вращения человека вокруг своей оси здесь, на Земле, как на косе (от https://psycnet.apa.org/record/1980-22567-001).

GRAYBIEL ВРАЩЕНИЕ ЗОНЫ КОМФОРТА

Грейбил пришел к выводу, что 
1.0 об/мин: даже у очень восприимчивых субъектов симптомы не проявлялись или почти не проявлялись.
3.0 об/мин: субъекты испытывали симптомы 
5.4 RPM, только испытуемые с низкой восприимчивостью показали хорошие результаты
10 RPM, адаптация представляла собой сложную, но интересную задачу. Даже пилоты без истории воздушной болезни не полностью адаптировались в течение двенадцати дней.

«Адаптация», о которой говорит Грейбил, — это привыкание к отсутствию вращения после того, как тело было раскручено.

Что это такое, как будто мы все помним из детства.:

Пируэт

Надо сказать, что вертел, вращающий человека вокруг своей оси по горизонтали под действием земного притяжения, скорее всего, очень далек от того, что может испытать человек в барабане искусственной гравитации в невесомости.

Я бы даже сказал, что зоны комфорта вращения Грейбила не имеют абсолютно ничего общего с искусственной гравитацией центростремительной силы. Все, что он доказал в своей статье «Соматосенсорное последействие движения после горизонтального вращения земли вокруг оси Z», — это то, что последствием быстрого вращения кого-либо является дезориентация вестибулярной системы уха, приводящая к головокружению, также известному как головокружение.

Но давайте посмотрим, можно ли применить эти цифры зоны комфорта Грейбила.
Ракета SpaceX Mars будет иметь диаметр 9 метров. Можно ли будет создать удобную среду обитания для сна или отдыха космонавтов в пределах этой ракеты?

9-метровый барабан должен вращаться со скоростью 14 об/мин, чтобы имитировать 1 г, или со скоростью 8 об/мин, чтобы достичь 1/3 земного притяжения. Выводы Грейбила указывают на то, что места, доступного на марсианской ракете SpaceX, будет слишком мало.

Однако я считаю, что гравитация (центростремительная сила), действующая на тело, когда оно лежит, не вращаясь вокруг себя и на одном уровне, будет удобнее, чем быстрое вращение вокруг собственной оси.

In Барабанные гравитационные кровати не было бы градиента ускорения с головы до ног.

БАРАБАННЫЕ ГРАВИТАЦИОННЫЕ БЛОКИ
Барабанные гравитационные кровати задуманы как дополнительный модуль к космическому кораблю или космической станции, будь то в пути, на орбите или на Луне, Марсе или астероидах, чтобы обеспечить большую естественную гравитацию.

Были ли построены прототипы этой концепции?

В определенном смысле: да! Первая фотография в этом посте — ярмарочная достопримечательность 1950-х годов.

Неужели человечество забыло с 50-х годов, как легко и весело наслаждаться искусственной гравитацией? Судя по всему, посетители ярмарки добровольно подверглись испытанию и получили от этого удовольствие.

«Поездка на роторе»

Простые гравитационные устройства, подобные этому, могут помочь космонавтам сохранить свое здоровье после того, как устройство будет настроено.

БОЛЬШАЯ МОДЕЛЬ

Космическая станция с вращающимся колесом — Википедия

Вот расчеты колеса фон Брауна 1952 года, использованного в фильме «Космическая одиссея 2001 года»:

Они представляли себе вращающееся колесо с диаметр 76 метров (250 футов). Колесо с тремя палубами будет вращаться со скоростью 3 об / мин, чтобы обеспечить искусственную гравитацию на одну треть. Предполагалось, что экипаж будет состоять из 3 человек.

Перенесемся на 70 лет вперед (с 1950-х годов мало что произошло):

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА SAHC
Человеческая центрифуга SAHC начала испытания и эксплуатацию примерно в 2020 году. Она предназначена для изучения переносимости и использования искусственной гравитации для космонавтов и их здоровья, чтобы противостоять воздействию невесомости. Что так долго?

Диаметр машины составляет 5.6 метра. 
Этого будет достаточно, чтобы разместить ракету SpaceX Mars. Но нужно еще несколько мест.

https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1961/2779_read-14523/

Центрифуга с лежащим испытуемым

С помощью Центрифуги с коротким рукавом (SAHC) в Кельне, предоставленной ЕКА, будет создана искусственная гравитация, позволяющая проводить фундаментальные исследования в области медицины и физиологии человека. Основное внимание уделяется возможности расширения, например, исследований постельного режима для проверки методов противодействия медицинским рискам, связанным с невесомостью, на основе искусственной гравитации.

Технические характеристики:

Максимум. радиус по внешнему периметру: 2,8 м
Максимум. общая полезная нагрузка: 550 кг

Максимум. центробежное ускорение
(уровень стопы, рост испытуемого 185 см): 4.5 г.
Максимум. оборот ротора центрифуги
(программное ограничение): 39 об/мин

Научные приложения

  • Разработка эффективных мер противодействия нервно-мышечной и скелетной дегенерации космонавтов с использованием искусственной гравитации и т. д.…

Это статья Эриха Хабих-Траута для проекта «Контакт».
https://contactproject.org

Предыдущая | Следующая