1. В космосе нет звука
Да да. Совсем нет. Дело в том, что звука в космосе просто нет. Звук – это вибрации молекул, которые передаются на расстояние. Это значит, что звук может распространяться только в том случае, если есть молекулы, которые будут передавать свои вибрации.
Скорость звука в разных средах разная. В воздухе эта скорость относительно маленькая (~340 м/с). Сейчас многие самолеты могут летать намного быстрее. В воде скорость звука в несколько раз больше (~1500 м/с), чем в воздухе, а в твердых телах она становится совсем большой (в железе ~5000 м/с). Это связано с тем, что твердые тела (железо) обычно плотнее, чем жидкие (вода) и газообразные (воздух), а значит молекулы там расположены ближе друг к другу, и передавать вибрации им проще.
Космос – это очень пустое пространство. Молекул, летающих там, очень мало. Поэтому вероятность того, что они встретятся и передадут свои вибрации, очень маленькая. Поэтому в космосе звук не распространяется. Ну или если очень хочется, то распространяется, но практически с нулевой скоростью.
Однако если речь идет об электромагнитных колебаниях, которые человек воспринимать не способен, то их преобразование в звуковой формат может дать интересные и ценные результаты. Например, в этом видео NASA обработала полученные сигналы с разных планет:
На Geektimes уже рассказывали об аккаунте NASA в SoundCloud, приоткрывающий дверь в мир «космических» звуков (например, была опубликована оцифрованная запись звуков с золотой пластинки «Вояджера»), и приводили синтезированную запись звука с Венеры в качестве примера того, что можно записать на поверхности планеты.
2. Теплая одежда в космосе вам точно пригодится
Итак, по словам ученых, в открытом космосе температура равна -273,15 градусам Цельсия. Но это совершенно не значит, что все попадающие в космос объекты мгновенно обретают ту же температуру. Как и на поверхности нашей планеты, космические корабли, спутники и другие объекты могут нагреваться и охлаждаться, причем до экстремальных уровней. Но передача тепла в космосе возможна только одним способом. Излучением, когда испускаемые космическими объектами элементарные частицы вроде фотонов (частиц света), электронов и протонов объединяются, образуя движущиеся частицы.
Насколько сильно и быстро будут нагреваться или охлаждаться попавшие в космос объекты, напрямую зависит от их местоположения относительно звезд и планет, размеров, формы и так далее. Например, летящий в космосе космический корабль будет буквально раскален со стороны Солнца, а его теневая сторона будет очень холодной. Чем дальше корабль находится от небесного светила — тем сильнее будет разница в степени нагрева.
При строительстве космических кораблей важно учитывать экстремальные изменения температур
Международная космическая станция постоянно находится под воздействием солнечного света. Сторона, которая обращена к Солнцу, нагревается до 260 градусов Цельсия. Теневая сторона, в свою очередь, охлаждена до 100 градусов Цельсия. Экипажу космической станции иногда приходится выходить на поверхность конструкции и подвергаться резким сменам температур. Поэтому их костюмы оснащены системой нагрева и охлаждения, благодаря которой исследователи космоса чувствуют себя относительно комфортно.
3. Давление в космосе
Холод — далеко не самая главная опасность. Хотя в космосе обычно очень холодно (большинство космических объектов имеют температуру поверхности -270 °C) причиной смерти станет не обморожение, потому что тепло не так быстро уходит от тела. В холодной воде человек быстро переохлаждается не из-за её температуры, а из-за того, что вода является очень хорошим проводником тепла. Всё тепло, выработанное вашим метаболизмом, тут же «вытягивается» из тела. В вакууме нет конвекции — и теплопроводимости тоже нет.
Газ в лёгких и пищеварительном тракте человека, оказавшегося в космосе без скафандра, будет быстро расширяться, вызывая отеки. Любая жидкость (глаз или языка) испарится. Примерно через десять секунд после начала испытания «голый» космонавт лишится зрения, а еще через пять — потеряет сознание. В космосе нет воздуха, а значит, нет кислорода, который должна донести в мозг циркуляция крови. Сердце продолжает биться, кровь без кислорода доходит до нашего «центрального процессора», и он – как обычно в непроветриваемых помещениях – включает энергосберегающий режим гибернации. Это произойдёт через 15 минут после того, как вы покинете шлюз космической станции без скафандра, и всё ещё вы будете живы. Хотя кожа уже обесцветится до синего оттенка мертвеца. Спустя минуту (или две) после выхода в открытый космос человек умрет от удушья.
Почему человек в космосе без скафандра не может взорваться? Как уже было сказано, при нахождении в космическом вакууме воздух в легких астронавта будет расширяться. Это может привести к разрыву тканей, но уплотнения кожи будут препятствовать взрыву. Так что человек не лопнет, как воздушный шарик — тело не потеряет свою целостность только из-за того, что находится в вакууме. Кроме того, кожа будет поддерживать внутреннее давление на достаточно высоком уровне, чтобы не закипела кровь.
Один лайфхак на случай, если вы всё же окажетесь в открытом космосе без скафандра: не вздумайте задерживать дыхание, экономя кислород! Ваши лёгкие и дыхательные пути не рассчитаны на сдерживание атмосферного давления в вакууме. Если задержите дыхание, то столкнётесь с той же проблемой, с которой сталкиваются водолазы при слишком быстром подъёме на поверхность: разорванные лёгкие.
4. Невесомость и радиация
Рекорд пребывания в космосе был установлен российским космонавтом Валерием Поляковым почти 20 лет назад и составляет 437 дней. Для него этот полет в космос был вторым по счету, а в течение первого полета космонавт провел на орбите Земли 240 дней. Сергей Крикалев за шесть полетов провел в космосе в общей сложности 803 дня.
Конечно, космос нельзя назвать дружелюбным местом для человека — наша физиология не приспособлена для жизни в отсутствие гравитации. Мышцы тела в прямом смысле сопротивляются гравитации на Земле, а значит, в космосе они будут нагружены в значительно меньшей степени и начнут атрофироваться. Это затронет все мышцы, включая, скажем, сердечные или глазные. Исключений нет.
Так как костям скелета в космосе не нужно испытывать тех нагрузок, которым они подвергаются на Земле, регенерационные процессы в них остановятся. Костная ткань будет истощаться и поглощаться организмом в космосе, но не будет восстанавливаться, что сделает кости очень хрупкими.
Ученые уверяют, что продолжительное пребывание в космосе может также привести к нарушениям работы иммунной системы. Конечно, риск заразиться в космосе не очень велик, однако нарушение иммунной системы может привести к неблагоприятным аутоиммунным реакциям и гиперчувствительности.
Помимо негативных факторов влияния микрогравитации, значительную опасность для организма представляет и радиационное излучение. Космонавты испытывают воздействие космической и солнечной радиации, космических частиц и излучения, связанного с геомагнитным полем. Все эти типы радиации настолько сильны, даже с закрытыми глазами космонавты часто видят яркие вспышки вследствие того, что космические лучи воздействуют на оптические нервы.
Действие радиации приводит к гибели клеток и может способствовать различным мутациям и развитию раковых заболеваний, а также изменениям на генетическом уровне. Некоторые системы нашего организма чрезвычайно чувствительны к радиации, что приводит к нарушениям иммунной системы, проблемам с костным мозгом и развитию катаракты.
Ученые пытаются бороться со всеми негативными последствиями пребывания в космосе, однако ирония заключается в том, что системы защиты могут оказаться источником так называемого вторичного излучения, когда частица ударяется о защитный материал и испускает гамма-лучи и активные нейтроны.
В общем, летать в космос нам можно. А вот жить там пока что преждевременно.
Россияне массово жить в космосе пока не собираются, однако о планах страны по колонизации Луны уже кое-что известно. Так же, как и о подготовке к полету на спутник Юпитера.
5. Путешествие к звездам
Долетим ли мы до звезд? Казалось бы, вопрос с легкой насмешкой — 4,3 световых года до ближайшей. Но мы не склонны вдаваться в фантазии. Как говорил Оскар Уайльд, если что-то и стоит делать, так только то, что принято считать невозможным.
Проксима b — недавно открытая планета в обитаемой зоне Проксимы Центавра. Проксима b становится первым и самым главным номинантом на путешествия землян к планете за пределами нашей Солнечной системы.
С чем можно сравнить путешествие к звездам? Это как древние греки задумались о путешествии на Марс. Самая быстрая лошадь скакала бы туда несколько десятков тысяч лет. Наша самая быстрая ракета будет лететь туда столько же. При этом всех лошадей мира, на тот момент, не хватило бы, как и сейчас не достаточно всей энергии нашей планеты, чтобы добраться до звезды. Какие варианты?
Все базируется на наших представлениях о строении материи и всей Вселенной. Все упирается в физику. Мы поняли Вселенную на каком-то уровне детализации. Но, чтобы проникнуть дальше, нам необходимо также проникнуть вглубь атома, материи и понять, как же все это работает. Зачем?
Возьмем, например, химию. Все ракетное топливо базируется на химических реакциях. Но мы до сих пор не знаем, что такое гравитация, как она работает, в чем её причина, какую роль играет она, если я лечу в открытом космосе от одной звезде к другой.
Это ключевой момент в полетах на дальние расстояния, поскольку, используя силу притяжения, то есть создавая разные полюса притяжения на борту космического аппарата, мы можем его разгонять до любых скоростей. Каким образом, пока неизвестно. Если исходить из сегодняшних технологий, максимально достижимая скорость — 15-16 км/с. Мы будем лететь около 3 тысяч лет.
То же самое с Марсом. Чтобы начать его колонизировать, необходимы очень крупные и мощные ресурсы нашей земной цивилизации. Марс на 100 млн лет старше Земли. Возможно, это даже будущее Земли: высушенные океаны, разрушенная структура, измененное магнитное поле, отсутствие жизни. Может человечеству стоит потратить усилия на сохранение природы, атмосферы, воды на Земле?
С другой стороны, появление колоний на Марсе неизбежно повлечет за собой движение человеческой мысли в направлении ускорения космических перелетов. Начнется конкуренция между разными кораблестроителями. Это будет процесс, напоминающий раннюю эпоху индустриализации или великих географических открытий. Начиная колонизацию Марса, мы даем толчок развитию космических технологий. Кто-то рано или поздно додумается до эквивалента парового двигателя для путешествий между планетами. Это будет нечто принципиально новое — двигатель, который основан на революционном принципе.
Давайте вспомним о теории варп-двигателя. Он создает пузырь внутри пространства, который может скользить с любой скоростью. Сам же корабль будет недвижим. Это позволит обойти ограничения в 300 000 км/с.
Второй вариант — это червоточины. А именно создание проходов через иное измерение между точками в нашем трех- или четырехмерном мире. Была еще одна интересная идея: создание космических кораблей на антиматерии. То есть двигатель будет реактивным, но использование в качестве топлива антиматерии позволит достигать трети скорости света.
К сожалению, пока наш реальный потенциал в техническом плане слабый. Человечество не воспринимает 93 % информации, которая приходит из космоса. Если мы найдем инструменты для того, чтобы расширить свои познания, то сделаем рывок в своем развитии. Это даст возможность и для поиска новых технологий и методов передвижения в космосе.
В 2018 году, появится очень мощный инструмент — орбитальная инфракрасная обсерватория Джеймс Уэбб. Это будет совершенно уникальный аппарат: диаметр зеркал больше, чем у телескопа «Хаббл». Будет возможность рассматривать состав атмосферы Проксимы b. Если там будет обнаружен кислород, водяные пары, а главное метан, то мы сможем говорить о том, что с большой вероятностью на этой планете существует жизнь.
Но есть одна проблема: когда мы смотрим в космос, мы смотрим в прошлое. Будем надеяться, что за 4 года жители Проксимы b друг друга не перебьют.
Антиматерия и червоточины — это как черные дыры. Их нашли и зафиксировали. Они поглощают массу энергии, очень опасны для нашей жизни, спутников, астероидов, но объяснить их физическую сущность мы пока не можем. Недавно появилась теория гравитационных волн. Здесь можно найти рациональное звено по освоению и перемещению в космосе при помощи гравитационных волн. Но мало ученых занимаются этим вопросом.
Что же делать с людьми, которые будут лететь на такие огромные расстояния? Пока на ум приходит три варианта: замораживать, создавать закрытые корабли с экосистемой внутри или прибегать к анабиозу (глубокому сну).
С начала космической эры мы так быстро развивались, достигли первой, второй скорости, послали на Луну, Марс, Венеру корабли, но на этом как будто бы все закончилось. Сегодня человечество находится в периоде накопления потенциала. Вот-вот должен произойти взрыв — научный и технический. И мы его ждем, затаив дыхание.
