Yulduzlararo sayohat: yorug'lik barcha narsani emapdi
Keling, bir lahza o'ylab ko'raylik: kosmik kemangizni oldinga itarayotgan narsa birdan sizga qarshi ishlay boshlasa-chi? Bu juda g'alati tuyuladi, rostdan ham shunday.
Harbin Texnologiya Institutidan olimlar aynan shuni tadqiq qilishgan va natijalar e'tiborga molik.
Quyosh yelkamlari qanday ishlaydi
Avval quyosh yelkamlari haqida tushuncha beray. Quyosh nurlarini sezasiz — ular issiqlik olib keladi. Lekin bu nurlar shunchaki energiya emas, ular impuls ham tashiydi. Ya'ni, fotonlar sirtga tegib, uni itaradi.
Yelkak — bu katta aks ettiruvchi material, xuddi oynadek. Nurlar undan qaytganda, impuls o'zgaradi va kemaga ozgina kuch beradi. Bu kuch juda kichik, lekin kosmosda ishqalanish yo'q, shuning uchun u asta-sekin oshadi va katta tezlikka erishadi — yoqilg'i kerak emas.
Hatto laserlar bilan ham ishlash mumkin. Aniq nurlantirilgan lazer bilan kichik kemani yorug'lik tezligining katta qismiga yetkazish mumkin. Yaqin yulduzlarga ming yillar o'rniga bir umrda yetib borish orzusi ro'yobga chiqadi.
Lekin muammo bor.
Yorug'lik sizga qarshi
Olimlar yelkakga ta'sir etuvchi uch xil kuch borligini aniqlashgan:
- Fotonlarning to'g'ridan-to'g'ri ta'siri — bu asosiy itarish
- Yorug'likning qaytishi — toza aks ettirish ko'proq kuch beradi
- Sochilish — ba'zi yorug'lik material tomonidan yutiladi va turli tomonlarga qayta chiqariladi
Oddiy tezliklarda uchtasi ham oldinga ishlaydi. Lekin yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, holat o'zgaradi.
Birinchidan, Doppler effekti paydo bo'ladi. Yelkak lazerdan uzoqlashganda, unga yetadigan yorug'likning chastotasi pasayadi. Har bir foton kamroq kuch tashidi, demak itarish kuchi zaiflashadi.
Ikkinchi effekt yorug'lik tezligining 75 foizida paydo bo'ladi. Va bu yerda hamma narsa g'alati bo'lib qoladi.
Tezlik oshgan sari — qarshilik
Chastota 75% ga yetganda, relativistik yorug'lik aberatsiyasi muhim bo'lib qoladi. Yerda turib kuzatganda, sochilgan yorug'lik barcha tomonlarga emas, balki yelkak harakatlanayotgan tomonga — oldinga yo'naladi.
Har bir harakatga teng va teskari reaktsiya bor, to'g'rimi? Yorug'lik oldinga ketganda, u yelkakka orqaga qarab bosadi. Bu qarshilik yaratadi — kemani to'xtatmaydi, lekin samaradorlikni kamaytiradi.
Xuddi suzayotgandek, orqaga itarayotgan suv birdan aylanib sizni oldinga itaradigan bo'lsa. Harakatingiz kamroq samara beradi.
Haqiqiy materiallar yanada murakkab
Tadqiqot mukammal aks ettiruvchi yelkakni ko'rib chiqdi. Haqiqiy materiallar yanada qiyin bo'ladi.
Birinchidan, yulduzlararo muhit bor — yulduzlar orasida atomlar va chang zarralari. Bunday tezliklarda ular shikast yetkazishi yoki qarshilik yaratishi mumkin.
Ikkinchidan, termal cheklovlar: kuchli lazeri nozik materialga yo'naltirish uni eritishi yoki bug'lantirishi mumkin.
Muhandislar metamateriallar va fotonik kristallar ustida ishlamoqda. Ba'zi dizaynerlar aberatsiya effektlarini o'z foydasiga ishlatishni ham ko'rib chiqmoqda.
Nima uchun bu muhim
"Sababi 75% da muammo bor, shunchaki sekinroq boramiz", deb o'ylashingiz mumkin.
Lekin yulduzlararo sayohat allaqachon juda qiyin. Bu nazariy kemalar asosiy maqsadiga — relativistik tezlikka — erishishi kerak. Proksima Sentavriga zond yuborsak, bir oila hayotida yetib borishni xohlaymiz, nafaqat ming yildan keyin.
Shuning uchun bu nozik effektlarni tushunish muhim. Ular missiyani ishga yoki ishlamasligini belgilashi mumkin.
Bu fizika qanchalik g'alati bo'lishining yaxshi misoli. Yorug'lik va harakatni kundalik tajribadan bilamiz, lekin yorug'lik tezligining sezilarli ulushida harakatlana boshlaganda, yangi effektlar paydo bo'ladi.
Tortilish kerak, lekin shu zahotiyoq:
Ertaga muhandislar bu muammolarni hal qiladi va biz yelkakni Alfа Sentavriga — boshqa yulduzga — intilayotganini kuzatamiz. Shu kunga qadar raqamlarni hisoblashda davom etamiz va o'rganadigan narsalar hali ko'p ekanini tushunamiz.