Перемещения со скоростью света в вакууме. Быстро ли это?

Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году.

«Скорость света – это предел, с которым может двигаться материальный объект в известной нам Вселенной.

В идеальном вакууме частица света, фотон, может двигаться со скоростью 299 792 километра в секунду или примерно 1,079 миллиарда километров в час. 

На первый взгляд может показаться, что это удивительно быстро. 

Но в масштабах космоса такая скорость может быть мучительно медленной, особенно, если речь идет о радиосообщениях или полетах на другие планеты, в частности, находящиеся за пределами нашей Солнечной системы.

Для того чтобы любому человеку было легче понять ограниченные возможности скорости света планетолог Центра космических полетов Годдарда NASA Джеймс О’Донохью создал серию анимационных роликов.

В первом анимационном ролике О’Донохью показал, как быстро свет может двигаться относительно Земли.

Длина экватора нашей планеты составляет примерно 40 тысяч километров. Если бы у нее не было атмосферы (частицы, которые в ней содержатся, могут немного замедлять свет), то фотон, скользящий вдоль ее поверхности, совершал бы почти 7,5 полных оборота за 1 секунду (или 0.13 секунд на один оборот).»

«Во втором ролике О’Донохью охватывает большее расстояние – от Земли до Луны.

В среднем дистанция между нашей планетой и ее естественным спутником составляет 384 000 километров. Это означает, что наблюдаемый на небе лунный свет преодолевает это расстояние за 1,255 секунды, а дорога туда и обратно, например, при передаче радиосообщений между Землей и космическими аппаратами, займет 2,51 секунды.

Следует учесть, что с каждым днем это время увеличивается, поскольку каждый год Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра (Луна постоянно истощает энергию вращения Земли через гравитационно-приливное взаимодействие. Следствиями этого эффекта являются изменение орбиты спутника).»

«В третьем ролике О’Донохью продемонстрировал проблему, с которой многим планетологам приходится сталкиваться ежедневно.

Когда сотрудники аэрокосмического агентства NASA пытаются загрузить и получить данные с космического аппарата, например, того же зонда InSight, работающего сейчас на Марсе, то передача сообщений происходит со скоростью света. Однако ее недостаточно, чтобы управлять аппаратом в «режиме реального времени». Поэтому команды должны быть тщательно продуманы, максимально сжаты и направлены в точное время и место, чтобы не промахнуться мимо адресата.

Самая быстрая передача сообщений между Землей и Марсом возможна в тот момент, когда планеты находятся в точке максимального сближения. Однако происходит это всего лишь примерно раз в два года. Кроме того, даже в этом случае нас разделяет расстояние около 54,6 миллиона километров. В ролике О’Донохью показано, что при такой дистанции свету требуется 3 минуты и 2 секунды для того, чтобы добраться от одной планеты к другой или 6 минут в обе стороны.

В среднем Землю и Марс разделяет дистанция в 254 миллиона километров, поэтому в среднем двусторонняя передача сообщений занимает около 28 минут и 12 секунд.»

«Предел скорости света создает еще больше проблем для космических аппаратов, находящихся еще дальше от Земли. Например, тому же зонду «Новые горизонты», который сейчас находится в 6,64 миллиарда километров от нас, или «Вояджеру-1» и «Вояджеру-2», которые достигли границы Солнечной системы.

Совсем печальной ситуация становится, если речь идет о передачи сообщения в другую звездную систему. Например, самая ближайшая из известных нам экзопланет, Проксима b, находится примерно в 4,2 световых годах от нас (около 39,7 триллиона километров). Даже если взять самый быстрый на данный момент космический аппарат, Солнечный зонд Паркер, способный достигнуть скорости в 343 000 километров в час, то даже ему потребуется около 13 211 лет лишь для того, чтобы долететь до Проксимы b.»

 

Источник: hi-news.ru

Самый простой способ попасть на Марс

nasa_mars_1Голубые закаты, гигантские каньоны и марсианские вулканы — очень скоро туристы смогут исследовать Красную планету, не покидая своей любимой комнаты. Представьте, что на Марсе сейчас полдень. Алое небо ясное, а температура порядка нуля градусов — идеальные условия, чтобы провести там сутки. Один за другим экскурсанты покидают автобус и погружают ноги в пыль. Пустынный скалистый пейзаж простирается насколько видят глаза. Наверху можно различить слабые очертания самой большой из лун планеты, Фобоса. Все делают селфи.

Никаких скафандров, гидов или людей в поле зрения нет. Это партия роботов-аватаров — и сегодня они собираются взойти на гору Олимп, самый большой вулкан в Солнечной системе.

Где-то за 54,6 миллиона километров от Земли настоящие туристы наслаждаются межпланетным путешествием прямо у себя дома. На них надеты костюмы, позволяющие мгновенно передавать движения тела к аватару в режиме реального времени. Туристы видят, слышат и чувствуют все, что и их аватары, от контуров камней под ногами до веса камер в собственных руках.

Если вам кажется это странным, подумайте еще раз. Веками мы мечтали прогуляться по Красной планете. Но учитывая 20 месяцев полета, среднюю температуру в -55 градусов и ценник в 10 миллиардов долларов за билет, в настоящее время едва ли это самая горячая путевка среди туроператоров.

И это если отбросить риск самого запуска — шансы на взрыв примерно 1 к 100 — или вероятность столкновения на скорости 19 200 км/ч. И даже если вам удастся обойти эти препятствия, вы будете вознаграждены щедрой порцией космического излучения, эквивалентной 10 000 КТ-сканированиям и гравитацией, которая постепенно превратит ваши кости в списки (62% земной). Наконец, есть еще одно: первое путешествие на Марс состоится не раньше 2024 года.

Теперь вернемся к роботам-аватарам, бесстрашным исследователям, которые смело пойдут туда, куда не смогут люди. Совместив сложные датчики с новейшими технологиями виртуальной реальности, мы сможем нарисовать трехмерную картину мира вокруг роботов и погрузиться в этот самый мир. Картинка будет такой же яркой, как если бы вы любовались Марсом через стекло скафандра. Такая технология уже существует.

mars_nasa_5Во-первых, на Марсе уже есть роботы-аватары. «Мы уже это сделали», говорит Джон Каллас из Лаборатории реактивного движения NASA. Марсоход «Оппортьюнити» — братишка «Спирита», который оборвал связь в 2012 году, — обеспечивает трехмерную перспективу марсианской поверхности с самого момента высадки в 2006 году.

Инновации, которые позволили осуществиться этому виртуальному присутствию, до ужаса просты. У марсохода есть «стереоскопическое зрение» — этим хитроумным термином обозначают зрение с помощью двух глаз, направленных в одном направлении, как у человека. Сопоставляя крошечные различия между двумя полями зрения, марсоход может рассчитывать глубину, размер объекта и расстояние до него.

«Вы можете стоять в пустой комнате, и вам будет казаться, что вы смотрите на Марс и ходите по нему», говорит Каллас.

 

Читать далее