пятница, 27 января 2012 г.

Может ли воздушный шар летать в космосе?

Может ли воздушный шар летать в космосе?Давайте попробуем рассмотреть одну сумасшедшую идею, которая, по словам её автора, редактора Scientific American Джорджа Массера (George Musser), легко может возбудить весь штат журнала на долгую и горячую офисную болтовню. Особенно в пятницу.

Всё началось с того, что его коллега Майкл Мойер пошутил, что некоторые политики могут построить лунную базу при помощи одного только воздушного шара: просто наполнить его горячим воздухом и воспарить до самой Луны. Смешно, да? Разве мы не знаем, что воздушные шары не летают в космическом пространстве? Но так ли это? Почему бы и нет?

И чем дольше г-н Массер думал над этим, тем больше, по его словам, приходил в смущение. Так что давайте позволим ему воспарить вверх, как тривиальному воздушному шару, и уж сами потом решим, стоит ли нам сбить его или пусть летит, ОК? Правила игры: никаких уклончивых апелляций к «осуществимости» или «практичности». Читатели «КЛ» — люди науки, производства и ИТ, а потому должны приводить аргументы из области незамутнённой физики.

Итак, до тех пор пока плотность внутри воздушного шара ниже, чем снаружи, он должен подниматься — и неважно насколько низко при этом давление снаружи. Трение будет ограничивать скорость подъёма шара, но не будет вовсе останавливать его, кроме того, оно может быть минимизировано выбором менее сферической и более вытянутой формы нашего неожиданного ЛА.

По мере воспарения шар будет расширяться обратно пропорционально давлению снаружи и, пренебрегая температурой, своей плотности. В момент отрыва от земли внутреннее и наружное давления равны, а внутренняя плотность ниже. При подъёме внутреннее и внешнее давления остаются равными, при этом внутренняя плотность всегда будет оставаться ниже плотности окружающей среды. То, что мы не учитываем здесь воздействие температуры, наверное, не так уж важно: абсолютные температуры на всём маршруте подъема будут разниться всего на пару порядков, в то время как давление и плотность испытают куда более драматичные колебания. (Да и в любом случае у нас ведь есть политик, чтобы отрегулировать разницу температур.)

Натяжение материала оболочки будет возрастать прямо пропорционально её радиусу. Оно измеряется в единицах силы, а максимальная возможная сила в природе, Планковская, равна 1044 ньютонов (1,21027×1044 Н), так что шарик может достигнуть размеров больших, чем вся наблюдаемая Вселенная, прежде чем ему придётся лопнуть. Стенки воздушного шара станут предельно тонкими и пористыми, но из-за того, что их площадь при подъёме будет расти пропорционально квадратной степени, а внутренний объем — пропорционально кубу от снижения давления в окружающей среде, то шар всё равно сможет удерживать газ внутри себя.

Итого: если вы запустите гелиевый шарик с Земли, он будет подниматься бесконечно! И подниматься он будет до той точки, где атмосфера Земли плавно переходит в межпланетное пространство. А потом он будет просто «подниматься» (условно говоря, ведь в космосе нет «верха» или «низа»), пока не покинет Солнечную систему, достигнет сначала межзвёздного пространства, затем межгалактического, как мыльный пузырь, гонимый сверхновой, пока наконец не остановится в одной из пустот наблюдаемой Вселенной.

Вот, если мы г-ном Массером ничего не пропустили, присущая воздушным шарам неспособность функционировать в космическом пространстве — миф. Предел возможного здесь устанавливает не физика, а пустяковые инженерные проблемы, такие как подбор материала с достаточными прочностными характеристиками и малой проницаемостью.

Другая сложность заключается в том, что законы газовой динамики предполагают существование сплошной газовой среды, условие, которое перестанет действовать уже в верхних слоях земной атмосферы.

Или всё не так? Ну же, поправьте нас.

Подготовлено по материалам Scientific American.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Космос":

Телескоп "Кеплер" открыл еще 26 экзопланет
Ученые, работающие с данными космического телескопа "Кеплер", подтвердили открытие 11 новых планетных систем и 26 новых планет у других звезд - таким образом, общее число "кеплеровских" планет превысило 60, сообщает НАСА. Аппарат "Кеплер", названный в честь астронома Иоганна Кеплера, был запущен на орбиту в марте 2009 года, он предназначен для поиска планет "транзитным методом" - путем измерения...
  (читать дальше)

Космический грузовик "Прогресс М-14М" выведен на орбиту
Космический грузовик "Прогресс М-14М" отделился от ракеты-носителя "Союз-У" и вышел на орбиту дальнего сближения с Международной космической станцией (МКС), сообщил РИА Новости представитель российского Центра управления полетами (ЦУП). Запуск ракеты "Союз-У" с грузовым транспортным кораблем "Прогресс М-14М" состоялся в четверг в 03:06 мск с Байконура. Стыковка "Прогресса М-14М" с МКС в автомати...
  (читать дальше)

Ракета "Союз" с новым космическим грузовиком стартовала с Байконура
Ракета-носитель "Союз-У" с новым космическим грузовиком "Прогресс М-14М", который будет находиться в составе Международной космической станции (МКС), стартовала в ночь на четверг с космодрома Байконур, сообщил РИА Новости представитель российского Центра управления полетами (ЦУП). "Запуск состоялся в расчетное время. Отделение транспортного корабля от ракеты "Союз-У" намечено на 03.15 мск", - ск...
  (читать дальше)

Космический грузовик "Прогресс М-14М" отправится к МКС
Космический грузовик "Прогресс М-14М", запуск которого к Международной космической станции запланирован в ночь со среды на четверг с помощью ракеты-носителя "Союз-У", везет на МКС более 2,6 тонны различных грузов - в частности, кислород, продукты и воду в баках системы "Родник", сообщил РИА Новости представитель подмосковного Центра управления полетами (ЦУП). Предыдущий транспортный корабль "Про...
  (читать дальше)

Рогозин: после выяснения причин аварии "Фобоса" будут сделаны выводы
Организационные и кадровые решения будут приняты в российской космической отрасли после выяснений причин аварий отечественной межпланетной станции "Фобос-Грунт", заявил вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин журналистам в среду. Он напомнил, что 31 января в Воронеже пройдет совещание по Роскосмосу, на котором, в том числе, будет рассмотрен отчет космического агентства по расследованию причин аварии "Фо...
  (читать дальше)

Небольшой астероид пролетит рядом с Землей в пятницу вечером
Астероид диаметром 8-10 метров пролетит в пятницу вечером примерно в 60 тысячах километров от Земли, свидетельствуют данные, опубликованные на сайте НАСА. Астероид 2012 BX34 был обнаружен в среду, 25 января, участниками американского проекта "Каталина", главная задача которого состоит в поиске малых тел Солнечной системы - астероидов и комет. Позже эти данные были подтверждены обсерваториями "Ма...
  (читать дальше)

Планетологи продлили жизнь "лунного динамо" на 500 миллионов лет
"Лунное динамо" - причина существования временного магнитного поля Луны - просуществовало на 500 миллионов лет дольше, чем показывали предыдущие исследования его активности, заявляют американские и французские астрономы в статье, опубликованной в журнале Science. Американские лунные экспедиции "Аполлон" доставили на Землю множество образцов лунного грунта и материи. Среди них встречаются очень д...
  (читать дальше)

Версии гибели "Фобоса" множатся, но выводов так и нет
Версий возможных причин аварии российской межпланетной станции "Фобос-Грунт" становится все больше - к "радарной" версии прибавилась "плазменная" и "солнечная", однако пока официальные выводы не обнародованы. Некоторые эксперты полагают, что точные причины аварии так и не будут установлены, поскольку телеметрии с аппарата получено не было, а сам он теперь на дне Тихого океана. Первый за 15 лет р...
  (читать дальше)

Обнародована новая фотография Земли в высочайшем разрешении
Опубликована новая версия фотографии «голубого шарика» — на этот раз имеющая высочайшее разрешение, за что надо благодарить самые последние спутниковые технологии. Только что переименованный американский зонд Suomi NPP сделал несколько снимков 4 января 2012 года, из них и получилось это составное изображение. Разрешение — 1,6 км на пиксел. Гелиосинхронный спутник находится в 824 км над Землёй....
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)