Могут ли люди когда-то достичь 1% скорости света?

Свет быстр. Фактически, это самая быстрая из существующих вещей, и закон Вселенной гласит, что ничто не может двигаться быстрее света . Свет распространяется со скоростью 186 000 миль в секунду (300 000 километров в секунду) и может пройти от Земли до Луны чуть более чем за секунду. Свет может перелететь из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк в мгновение ока.

Хотя 1% чего-либо не кажется большим, со светом это все еще очень быстро — около 11 миллионов км в час! При скорости 1% от скорости света путь из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк займет чуть больше секунды. Это более чем в 10 000 раз быстрее, чем у коммерческого самолета.

Солнечный зонд Паркера, показанный здесь в исполнении художника, является самым быстрым объектом, когда-либо созданным людьми, и использовал гравитацию Солнца, чтобы двигаться со скоростью 0,05% от скорости света. НАСА / АПЛ Джонса Хопкинса / Стив Гриббен

Самые быстрые вещи из когда-либо созданных

Пули могут двигаться со скоростью 4200 км / ч, что более чем в три раза превышает скорость звука. Самым быстрым самолетом является реактивный самолет НАСА X3 с максимальной скоростью 11 200 км / ч. Звучит впечатляюще, но это всего лишь 0,001% скорости света.

Самыми быстрыми объектами, созданными руками человека, являются космические корабли. Они используют ракеты, чтобы вырваться из-под земного притяжения, развивая скорость 40 000 км / ч. Самый быстрый космический корабль — это Parker Solar Probe НАСА . После запуска с Земли в 2018 году он скользнул по палящей атмосфере Солнца и, используя гравитацию Солнца, достиг скорости 535 000 км / ч. Это невероятно быстро — всего 0,05% скорости света.

Почему даже 1% скорости света сложно

Что удерживает человечество от достижения 1% скорости света? Одним словом, энергия. Любой движущийся объект обладает энергией. Физики называют это кинетической энергией. Чтобы двигаться быстрее, нужно увеличить кинетическую энергию. Проблема в том, что для увеличения скорости требуется много кинетической энергии . Чтобы заставить что-то идти вдвое быстрее, требуется в четыре раза больше энергии. Чтобы заставить что-то двигаться в три раза быстрее, требуется в девять раз больше энергии и так далее.

Например, чтобы довести подростка, который весит 50 килограммов, до 1% скорости света, потребуется 200 триллионов джоулей (измерение энергии). Это примерно то же количество энергии, которое 2 миллиона человек в США потребляют в день.

Солнечные паруса — тонкий блестящий квадрат, изображенный на изображении этого художника японского космического корабля IKAROS, — могут развивать космический корабль до 10% скорости света. Источник:  Анджей Мирецки / Wikimedia Commons

Как быстро мы можем двигаться?

Можно получить что-то до 1% скорости света, но для этого потребуется огромное количество энергии. Могут ли люди заставить что-то работать еще быстрее?

Да! Но инженерам нужно найти новые способы заставить вещи перемещаться в космосе. Все ракеты, даже изящные новые ракеты, используемые SpaceX и Blue Origins, сжигают ракетное топливо , которое не сильно отличается от бензина в автомобиле. Проблема в том, что сжигать топливо очень неэффективно.

Другие методы толкания космического корабля включают использование электрических или магнитных сил . Ядерный синтез — процесс, приводящий в действие Солнце, — также намного более эффективен, чем химическое топливо.

Ученые исследуют множество других способов двигаться быстро — даже варп-двигатели , путешествия со скоростью быстрее света, популяризированные Star Trek.

Один из многообещающих способов заставить что-то двигаться очень быстро — это использовать солнечный парус. Это большие и тонкие листы пластика, прикрепленные к космическому кораблю и сконструированные таким образом, что солнечный свет может давить на них, как ветер в обычном парусе. Несколько космических кораблей использовали солнечные паруса, чтобы показать, что они работают, и ученые считают, что солнечный парус может разогнать космический корабль до 10% скорости света .

Однажды, когда человечество не будет ограничено крошечной долей скорости света, мы сможем отправиться к звездам .

Крис Импи , заслуженный профессор астрономии Университета Аризоны

Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Прочтите оригинальную статью .

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК