Вот что об этом думает гарвардский физик Ави Лёб
В пятницу в конце напряженного дня, в течение которого я дал четыре интервью и записал двухчасовой подкаст с Брайаном Китингом (опубликован здесь), мне позвонил репортер New-York Post Дэвид Спектор и задал простой вопрос: «Выживет ли плюшевая игрушка при свободном падении из стратосферы Земли?»
Я взял ручку и бумагу и за несколько минут сформулировал ответ на одной странице, сопроводив его своим электронным адресом:
«Уважаемый Дэвид!
Я только что набросал рукописную записку, в которой всё объяснено. Её фотография прилагается. Можешь использовать использовать это фото в своей статье, так как на нем указаны соответствующие цифры.
Вот пояснение: объект, выпущенный из состояния покоя в стратосфере при отсутствии ветра, достигнет предельной скорости, при которой сила трения о воздух уравновесит силу притяжения Земли. Эта предельная скорость пропорциональна квадратному корню из произведения массовой плотности объекта на его размер.
Для дождевой капли размером в миллиметр эта предельная скорость составляет около 3 метров в секунду, в то время как для плюшевого мишки размером 10 сантиметров предельная скорость будет примерно в 10 раз выше, если он будет пропитан водой и иметь такую же плотность. Однако даже при максимальной скорости в 30 метров в секунду плюшевый мишка может выжить. Эта скорость в 10 раз меньше скорости звука. В результате такого дозвукового движения в окружающем воздухе не возникнет ударной волны, а тепло, выделяющееся при трении плюшевого животного о воздух, не повредит его.
Метеоры такого же размера, как плюшевая игрушка, сгорают в атмосфере Земли, потому что при входе в атмосферу их начальная скорость составляет несколько десятков километров в секунду. Эта скорость в тысячу раз превышает скорость плюшевой игрушки, сброшенной из стратосферы, и при замедлении в воздухе она рассеивает в миллион раз больше тепловой энергии. Из-за огромного количества высвобождаемой энергии вокруг метеоров образуется огненный шар, который и сжигает их. Поскольку они движутся на два порядка быстрее скорости звука, огромная волна давления, возникающая при высвобождении их энергии, ограничена взрывной волной.
___________
Стратосфера не считается пустым пространством, поскольку представляет собой второй по значимости слой земной атмосферы.
Дайте мне знать, если я могу быть вам еще чем-то полезен.
Ави
Тема моей магистерской диссертации, которую я защитил на год раньше докторской, в 24 года — ровно сорок лет назад, — звучала так: «Аналитические модели эволюции сильных ударных волн, генерируемых лазерами с высокой интенсивностью излучения в твердых телах и при быстрых искровых разрядах». Три дня назад я выступал на еженедельном коллоквиуме на факультете физики и астрономии университета Нотр-Дам в Индиане, где мой ведущий — профессор Грант Мэтьюз — вспоминал о своей работе в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, где он участвовал в создании Национального комплекса термоядерного синтеза, в котором используется взаимодействие мощного лазерного луча с твердыми мишенями для моделирования физических процессов, происходящих при ядерных взрывах в атмосфере.
Физика, основанная на фундаментальных принципах, работает. Аналитическая модель, которую я разработал во время работы над магистерской диссертацией, помогла спроектировать экспериментальную систему, длина которой впоследствии была увеличена в сто раз. При этом она в точности соответствовала законам масштабирования, предсказанным моей моделью.
Кто-то считает научную фантастику увлекательной, но я нахожу научную фантастику без вымысла гораздо более увлекательной, потому что она описывает физическую реальность, в которой мы все живем. Магическое мышление может быть интересным какое-то время, но оно обречено на провал, если не согласуется с физической реальностью, в которой мы живем.
Мы должны помнить об этом важном уроке, анализируя любые данные, опубликованные правительством США на новом сайте aliens.gov (который пока не работает, как сообщается здесь).
***
Мой ответ основывался на традиционном подходе — рукописной записке, продиктованной естественным интеллектом. Но какой ответ даст система искусственного интеллекта (ИИ)? Я задал тот же вопрос Гроку и попросил его «Подумайте хорошенько». Через несколько минут, примерно столько же, сколько мне потребовалось, чтобы написать свою записку, я получил следующий ответ:
«Да, плюшевая игрушка может (и уже переживала) свободное падение из стратосферы. Реальный пример это доказывает: в ноябре 2025 года ученики школы Уолхэмптон в Великобритании совместно с Обществом космических полетов Саутгемптонского университета запустили в космос медвежонка Брэдфилда (маленького плюшевого мишку в школьной форме). Он достиг высоты около 27 км (16,7 миль) в стратосфере, отделился от неё из-за турбулентности и упал без парашюта. Школа начала публичный поиск (данные отслеживания указывали на район Хенли-на-Темзе/Рединг), а учителя заверили учеников, что «он очень храбрый и находчивый» и «потрясающе справился». Нет сообщений о разрушении при ударе — медведь просто пропал и, предположительно, остался достаточно целым, чтобы его можно было обнаружить.
Почему физика гарантирует выживание: В разреженной верхней стратосфере (~27 км) плотность воздуха чрезвычайно низка, поэтому медведь быстро разгоняется под действием гравитации (потенциально сотни км/ч вначале). Но по мере спуска в более плотный воздух сила сопротивления (пропорциональная квадрату скорости) быстро возрастает, пока не сравняется с весом — достигая предельной скорости, постоянной низкой скорости. Для типичной пушистой плюшевой игрушки (масса ~0,4 кг):
Высокий коэффициент сопротивления (Cd ≈ 1,8) + большая эффективная площадь (~0,2 м²) + низкая плотность = очень низкая предельная скорость.
Расчет: ≈ 4,2 м/с (15 км/ч или 9 миль/ч) — мягче, чем падение со второго этажа! Даже более компактная версия имеет скорость всего ~11 м/с (41 км/ч).
Это намного ниже скорости парашютиста-человека. ~190 км/ч или разрушительная скорость плотного объекта. Медведь замедляется постепенно, испытывает небольшие перегрузки и мягко приземляется (особенно на траву/почву). Холод (-50°C+) и низкое давление на высоте могут временно затвердеть ткань, но не разрушат её.
Реальная посадка: на мягкой земле игрушка может испачкаться или немного порваться, но останется узнаваемой. Твёрдые поверхности или сильный ветер увеличивают риск, но плюшевые игрушки обычно выдерживают такие любительские «космические» падения.
Переменные и советы: С парашютом (стандартный элемент большинства полезных нагрузок воздушных шаров): почти 100% выживаемость. Чистое свободное падение: всё ещё подходит для лёгких пушистых игрушек, как демонстрирует медведь Брэдфилд.
Историческая справка: Многие студенческие проекты (медведь «Бэббидж» 2013 года, поднявшийся на высоту 39 км, британские плюшевые игрушки 2017 года, поднявшиеся на высоту более 30 км) возвращаются потрёпанными, но целыми.
Эти эксперименты являются популярными STEM-проектами — Добавьте GPS-трекер, GoPro и парашют для гарантированного обнаружения и эпических кадров. Приключения медведя Брэдфилда привлекли внимание всего мира; если вы его увидите, школа всё ещё его ищет! Короче говоря, да — физика и реальные видеозаписи подтверждают, что плюшевые игрушки достаточно прочны для стратосферы».
***
Может, я старомоден, но я по-прежнему предпочитаю содержание рукописной записки, продиктованной естественным интеллектом, содержанию записки, продиктованной искусственным интеллектом.
© Перевод с английского Александра Жабского.