Propagation de la lumière dans le vide de l'espace. Qu’est-ce qui empêche les humains de voler dans l’espace à la vitesse de la lumière ?

Droit d’auteur des illustrations Thinkstock

L’actuel record de vitesse dans l’espace existe depuis 46 ans. Le correspondant se demandait quand il serait battu.

Nous, les humains, sommes obsédés par la vitesse. Ainsi, ce n'est qu'au cours des derniers mois que l'on a appris que des étudiants allemands avaient établi un record de vitesse pour une voiture électrique, et que l'US Air Force envisage d'améliorer les avions hypersoniques afin qu'ils atteignent des vitesses cinq fois supérieures à la vitesse du son, c'est-à-dire plus de 6 100 km/h.

De tels avions n’auront pas d’équipage, mais ce n’est pas parce que les gens ne peuvent pas se déplacer avec de tels avions. grande vitesse. En fait, les gens se sont déjà déplacés à des vitesses plusieurs fois supérieures à la vitesse du son.

Cependant, existe-t-il une limite au-delà de laquelle nos corps, qui courent à toute allure, ne seront plus capables de résister à la surcharge ?

Le record de vitesse actuel est partagé à parts égales par trois astronautes ayant participé à l'événement. mission spatiale"Apollo 10" - Tom Stafford, John Young et Eugene Cernan.

En 1969, lorsque les astronautes ont fait le tour de la Lune et sont revenus, la capsule dans laquelle ils se trouvaient a atteint une vitesse qui sur Terre serait de 39,897 km/h.

"Je pense qu'il y a cent ans, nous pouvions difficilement imaginer qu'une personne puisse se déplacer dans l'espace à une vitesse de près de 40 000 kilomètres par heure", explique Jim Bray du groupe aérospatial Lockheed Martin.

Bray est le directeur du projet de module habitable du vaisseau spatial Orion, développé par l'agence spatiale américaine NASA.

Selon les développeurs, le vaisseau spatial Orion - polyvalent et partiellement réutilisable - devrait lancer des astronautes sur une orbite terrestre basse. Il est très possible qu'avec son aide, il soit possible de battre le record de vitesse établi pour une personne il y a 46 ans.

La nouvelle fusée super-lourde, qui fait partie du Space Launch System, devrait effectuer son premier vol habité en 2021. Il s’agira d’un survol d’un astéroïde situé en orbite lunaire.

Une personne moyenne peut résister à une force d’environ cinq G avant de s’évanouir.

Suivront ensuite des expéditions de plusieurs mois vers Mars. Désormais, selon les concepteurs, l'habituel vitesse maximale Orion devrait atteindre environ 32 000 km/h. Cependant, la vitesse atteinte par Apollo 10 peut être dépassée même si la configuration de base du vaisseau spatial Orion est maintenue.

"Orion est conçu pour voler vers diverses cibles tout au long de sa durée de vie opérationnelle", explique Bray. "Cela pourrait être beaucoup plus rapide que ce que nous prévoyons actuellement."

Mais même Orion ne représentera pas le sommet du potentiel de vitesse humaine. "Il n'y a pratiquement aucune limite à la vitesse à laquelle nous pouvons voyager autre que la vitesse de la lumière", explique Bray.

La vitesse de la lumière est d'un milliard de km/heure. Peut-on espérer que nous parviendrons à combler l'écart entre 40 000 km/h et ces valeurs ?

Étonnamment, la vitesse quantité de vecteur, indiquant la vitesse et la direction du mouvement, ne pose pas de problème pour les personnes au sens physique, tant qu'il est relativement constant et dirigé dans une direction.

Par conséquent, les gens - en théorie - peuvent se déplacer dans l'espace à peine plus lentement que la « vitesse limite de l'univers », c'est-à-dire vitesse de la lumière.

Mais même si nous surmontons les obstacles technologiques importants associés aux engins spatiaux à grande vitesse, nos fragiles masses d’eau seront confrontées à de nouveaux dangers liés aux effets de la grande vitesse.

Seuls des dangers imaginaires peuvent surgir si les gens sont capables de se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière grâce à l'utilisation de failles dans physique moderne ou par des découvertes qui brisent les sentiers battus.

Comment résister à la surcharge

Cependant, si nous avons l'intention de voyager à des vitesses supérieures à 40 000 km/h, nous devrons l'atteindre et ensuite ralentir, lentement et avec patience.

Une accélération rapide et une décélération tout aussi rapide constituent un danger mortel pour le corps humain. En témoigne la gravité des blessures résultant d'accidents de voiture, dans lesquels la vitesse passe de plusieurs dizaines de kilomètres par heure à zéro.

Quelle en est la raison ? Dans cette propriété de l'Univers, appelée inertie ou capacité corps physique, ayant une masse, résiste aux changements de son état de repos ou de mouvement en l'absence ou en compensation d'influences extérieures.

Cette idée est formulée dans la première loi de Newton, qui stipule : « Tout corps continue d'être maintenu dans son état de repos ou uniforme et mouvement rectiligne, jusqu'à ce et dans la mesure où il n'est pas contraint par les forces appliquées de changer cet état.

Nous, les humains, sommes capables de supporter d’énormes surcharges sans blessures graves, même si ce n’est que pour quelques instants.

"État de repos et de mouvement avec vitesse constante"C'est normal pour le corps humain", explique Bray. "Il faut plutôt se préoccuper de l'état de la personne au moment de l'accélération."

Il y a environ un siècle, le développement d’avions robustes capables de manœuvrer à grande vitesse a amené les pilotes à signaler d’étranges symptômes provoqués par des changements de vitesse et de direction de vol. Ces symptômes comprenaient une perte temporaire de la vision et une sensation de lourdeur ou d’apesanteur.

La raison en est les forces g, mesurées en unités de G, qui sont le rapport entre l'accélération linéaire et l'accélération. chute libreà la surface de la Terre sous l’influence de l’attraction ou de la gravité. Ces unités reflètent l'effet de l'accélération de la gravité sur la masse, par exemple, d'un corps humain.

Une surcharge de 1 G est égale au poids d'un corps qui se trouve dans le champ gravitationnel de la Terre et est attiré vers le centre de la planète à une vitesse de 9,8 m/sec (au niveau de la mer).

Les forces G ressenties verticalement de la tête aux pieds ou vice versa sont vraiment une mauvaise nouvelle pour les pilotes et les passagers.

Aux surcharges négatives, c'est-à-dire en ralentissant, le sang afflue des orteils vers la tête, une sensation de sursaturation apparaît, comme lors d'un poirier.

Le « voile rouge » (la sensation qu'une personne éprouve lorsque le sang afflue vers la tête) se produit lorsque les paupières inférieures translucides et gonflées de sang se soulèvent et recouvrent les pupilles des yeux.

Et, à l’inverse, lors d’accélérations ou de forces g positives, le sang circule de la tête vers les pieds, les yeux et le cerveau commencent à manquer d’oxygène à mesure que le sang s’accumule dans les membres inférieurs.

Au début, la vision devient brumeuse, c'est-à-dire une perte de vision des couleurs se produit et ce qu'on appelle un « voile gris » se retourne, puis une perte totale de la vision ou « voile noir » se produit, mais la personne reste consciente.

Une surcharge excessive entraîne une perte totale de conscience. Cette condition est appelée syncope de surcharge. De nombreux pilotes sont morts parce qu’un « voile noir » leur est tombé sur les yeux et ils se sont écrasés.

Une personne moyenne peut résister à une force d’environ cinq G avant de perdre connaissance.

Les pilotes, portant des combinaisons anti-g spéciales et entraînés à contracter et à détendre les muscles de leur torse de manière spéciale pour empêcher le sang de couler de la tête, sont capables de contrôler l'avion à environ neuf G.

Lorsqu’ils atteignent une vitesse de croisière stable de 26 000 km/h en orbite, les astronautes ne ressentent pas plus de vitesse que les passagers des vols commerciaux.

"Pendant de courtes périodes, le corps humain peut résister à des forces g bien supérieures à neuf G", explique Jeff Swiatek, directeur exécutif de l'Aerospace Medical Association, basée à Alexandria, en Virginie. longue période Très peu de gens sont capables de gagner du temps."

Nous, les humains, sommes capables de supporter d’énormes surcharges sans blessures graves, même si ce n’est que pour quelques instants.

Le record d'endurance à court terme a été établi par le capitaine de l'US Air Force Eli Beeding Jr. à la base aérienne de Holloman au Nouveau-Mexique. En 1958, lors d'un freinage sur un traîneau spécial équipé d'un moteur-fusée, après avoir accéléré à 55 km/h en 0,1 seconde, il subit une surcharge de 82,3 G.

Ce résultat a été enregistré par un accéléromètre fixé sur sa poitrine. Beeding a également souffert d’un « nuage noir » au-dessus des yeux, mais il s’en est sorti avec seulement des contusions lors de cette remarquable démonstration d’endurance humaine. Certes, après la course, il a passé trois jours à l'hôpital.

Et maintenant dans l'espace

Les astronautes, selon le moyen de transport, ont également subi des surcharges assez élevées - de trois à cinq G - respectivement lors des décollages et lors du retour dans les couches denses de l'atmosphère.

Ces surcharges sont tolérées relativement facilement, grâce à l'idée astucieuse d'attacher les voyageurs de l'espace dans des sièges en position couchée face à la direction du vol.

Une fois qu’ils atteignent une vitesse de croisière stable de 26 000 km/h en orbite, les astronautes ne ressentent pas plus de vitesse que les passagers des vols commerciaux.

Si les surcharges ne posent pas de problème pour les longues expéditions à bord du vaisseau spatial Orion, alors avec les petites roches spatiales - les micrométéorites - tout est plus compliqué.

Ces particules, de la taille d’un grain de riz, peuvent atteindre des vitesses impressionnantes et destructrices allant jusqu’à 300 000 km/h. Pour garantir l'intégrité du navire et la sécurité de son équipage, Orion est équipé d'une couche de protection externe dont l'épaisseur varie de 18 à 30 cm.

De plus, des boucliers de protection supplémentaires sont fournis et un placement ingénieux d'équipements à l'intérieur du navire est également utilisé.

"Pour éviter de perdre les systèmes de vol vitaux pour l'ensemble du vaisseau spatial, nous devons calculer avec précision les angles d'approche des micrométéorites", explique Jim Bray.

Rassurez-vous : les micrométéorites ne sont pas le seul obstacle à expéditions spatiales, au cours de laquelle des vitesses de vol humaines élevées espace sans air jouera un rôle de plus en plus important.

Lors de l’expédition vers Mars, d’autres problèmes devront être résolus. problèmes pratiques, par exemple, pour approvisionner l'équipage en nourriture et contrecarrer le risque accru de cancer dû aux effets du rayonnement cosmique sur le corps humain.

La réduction du temps de trajet réduira la gravité de ces problèmes, de sorte que la vitesse de déplacement deviendra de plus en plus souhaitable.

Vol spatial de nouvelle génération

Ce besoin de vitesse jettera de nouveaux obstacles sur le chemin des voyageurs spatiaux.

Le nouveau vaisseau spatial de la NASA, qui menace de battre le record de vitesse d'Apollo 10, s'appuiera toujours sur des technologies éprouvées systèmes chimiques moteurs de fusée, utilisé depuis les premiers vols spatiaux. Mais ces systèmes ont de sévères limitations de vitesse en raison de la libération de petites quantités d’énergie par unité de carburant.

La source d’énergie la plus privilégiée, bien qu’insaisissable, pour un vaisseau spatial rapide est l’antimatière, la contrepartie et l’antipode de la matière ordinaire.

Par conséquent, afin d’augmenter considérablement la vitesse de vol des personnes se rendant sur Mars et au-delà, les scientifiques reconnaissent que des approches complètement nouvelles sont nécessaires.

"Les systèmes dont nous disposons aujourd'hui sont tout à fait capables de nous y amener", déclare Bray, "mais nous aimerions tous assister à une révolution dans le domaine des moteurs."

Eric Davis, physicien de recherche principal à l'Institut recherche avancéeà Austin, au Texas, et membre du Breakthrough Propulsion Physics Program de la NASA, un projet de recherche de six ans qui s'est terminé en 2002, a identifié trois des moyens les plus prometteurs, du point de vue de la physique conventionnelle, qui pourraient aider l'humanité à atteindre des vitesses raisonnablement suffisantes pour voyage interplanétaire.

En bref, nous parlons de sur les phénomènes de libération d'énergie lors du fractionnement de la matière, fusion thermonucléaire et l'annihilation de l'antimatière.

La première méthode implique la fission des atomes et est utilisée dans les réacteurs nucléaires commerciaux.

La seconde, la fusion thermonucléaire, consiste à créer des atomes plus lourds à partir de atomes simples– ce type de réaction alimente le Soleil en énergie. C’est une technologie qui fascine, mais qui est difficile à appréhender ; c'est "toujours dans 50 ans" - et il en sera toujours ainsi, comme le dit la vieille devise de l'industrie.

« Ce sont des technologies très avancées », explique Davis, « mais elles sont basées sur la physique traditionnelle et sont solidement établies depuis les débuts de l’humanité. Âge atomique"Selon des estimations optimistes, les systèmes de propulsion basés sur les concepts de fission atomique et de fusion thermonucléaire seraient en théorie capables d'accélérer un navire à 10 % de la vitesse de la lumière, soit jusqu'à une vitesse très respectable de 100 millions de km/h.

La source d’énergie la plus privilégiée, bien que difficile à réaliser, pour un vaisseau spatial rapide est l’antimatière, la contrepartie et l’antipode de la matière ordinaire.

Lorsque deux types de matière entrent en contact, ils se détruisent mutuellement, entraînant la libération d’énergie pure.

Il existe aujourd’hui des technologies permettant de produire et de stocker des quantités – jusqu’ici extrêmement insignifiantes – d’antimatière.

Dans le même temps, la production d’antimatière en quantités utiles nécessitera de nouvelles capacités spéciales de la prochaine génération, et ingénierie devra participer à une course compétitive pour créer un vaisseau spatial approprié.

Mais Davis affirme qu’il y a déjà beaucoup de bonnes idées sur les planches à dessin.

Les vaisseaux spatiaux alimentés par l’énergie de l’antimatière pourront accélérer pendant des mois, voire des années, et atteindre des pourcentages plus élevés de la vitesse de la lumière.

Parallèlement, les surcharges à bord resteront acceptables pour les habitants du navire.

Dans le même temps, ces nouvelles vitesses fantastiques comporteront d’autres dangers pour le corps humain.

Ville énergétique

À des vitesses de plusieurs centaines de millions de kilomètres par heure, n'importe quel grain de poussière dans l'espace, depuis les atomes d'hydrogène dispersés jusqu'aux micrométéorites, devient inévitablement une balle avec haute énergie et capable de percer la coque d'un navire de part en part.

"Lorsque vous vous déplacez à des vitesses très élevées, cela signifie que les particules qui se dirigent vers vous se déplacent aux mêmes vitesses", explique Arthur Edelstein.

Avec son défunt père, William Edelstein, professeur de radiologie à la faculté de médecine de l'université Johns Hopkins, il a travaillé sur travail scientifique, qui a examiné les effets de l'exposition (des personnes et de la technologie) aux atomes d'hydrogène cosmiques lors de voyages spatiaux ultrarapides dans l'espace.

L'hydrogène commencera à se décomposer en particules subatomiques, qui pénétrera à l’intérieur du navire et exposera l’équipage et l’équipement aux radiations.

Le moteur Alcubierre vous propulsera tel un surfeur sur une vague Eric Davis, Physicien chercheur

À 95 % de la vitesse de la lumière, l’exposition à un tel rayonnement entraînerait une mort quasi instantanée.

Le vaisseau spatial chauffera jusqu'à des températures de fusion auxquelles aucun matériau imaginable ne peut résister, et l'eau contenue dans le corps des membres de l'équipage bouillira immédiatement.

« Ce sont tous des problèmes extrêmement épineux », observe Edelstein avec un humour sombre.

Lui et son père ont calculé approximativement que pour créer un hypothétique système de protection magnétique capable de protéger le vaisseau et ses occupants des pluies mortelles d'hydrogène, le vaisseau spatial pourrait se déplacer à une vitesse ne dépassant pas la moitié de la vitesse de la lumière. Les personnes à bord ont alors une chance de survivre.

Mark Millis, physicien des problèmes mouvement vers l'avant, Et ancien gérant Le programme révolutionnaire de physique du mouvement de la NASA prévient que cette limite de vitesse potentielle pour les voyages dans l'espace reste un problème dans un avenir lointain.

"Sur la base des connaissances physiques accumulées jusqu'à présent, nous pouvons dire qu'il sera extrêmement difficile d'atteindre des vitesses supérieures à 10 % de la vitesse de la lumière", explique Millis. "Nous ne sommes pas encore en danger. Une simple analogie : pourquoi s'inquiéter. nous pourrions nous noyer si nous ne sommes même pas encore entrés dans l'eau.

Plus rapide que la lumière ?

Si nous supposons que nous avons pour ainsi dire appris à nager, serons-nous alors capables de maîtriser le vol plané à travers le temps cosmique - pour développer davantage cette analogie - et de voler à des vitesses supraluminiques ?

L’hypothèse d’une capacité innée à survivre dans un environnement supraluminique, bien que douteuse, n’est pas sans certains aperçus d’une illumination instruite dans l’obscurité totale.

L'un de ces moyens de déplacement intrigants est basé sur des technologies similaires à celles utilisées dans le "warp drive" ou "warp drive" de la série " Star Trek".

Le principe de fonctionnement de cette centrale électrique, également connue sous le nom de « moteur Alcubierre »* (du nom du physicien théoricien mexicain Miguel Alcubierre), est qu'elle permet au navire de comprimer l'espace-temps normal devant lui, comme le décrit Albert. Einstein, et je l'étends derrière moi.

Essentiellement, le vaisseau se déplace dans un certain volume d’espace-temps, une sorte de « bulle de courbure » qui se déplace plus vite que la vitesse de la lumière.

Ainsi, le vaisseau reste immobile dans l'espace-temps normal dans cette « bulle », sans être soumis à des déformations et en évitant les violations de la limite universelle de la vitesse de la lumière.

"Au lieu de flotter dans l'eau de l'espace-temps normal", explique Davis, "le lecteur Alcubierre vous transportera comme un surfeur chevauchant une planche de surf le long de la crête d'une vague."

Il y a aussi un certain piège ici. Pour mettre en œuvre cette idée, il faut une forme exotique de matière possédant une masse négative pour comprimer et dilater l’espace-temps.

"La physique ne contient aucune contre-indication concernant masse négative, dit Davis, "mais il n'y en a aucun exemple, et nous ne l'avons jamais vu dans la nature."

Il y a un autre piège. Dans un article publié en 2012, des chercheurs de l'Université de Sydney ont suggéré qu'une « bulle de distorsion » accumulerait des particules hautement chargées. particules cosmiques, puisqu'il commencera inévitablement à interagir avec le contenu de l'Univers.

Certaines particules pénétreront à l’intérieur de la bulle elle-même et pomperont le vaisseau avec des radiations.

Piégé à des vitesses inférieures à la lumière ?

Sommes-nous vraiment condamnés à rester coincés à des vitesses inférieures à la lumière en raison de notre biologie délicate ?!

Il ne s’agit pas tant d’établir un nouveau record mondial (galactique ?) de vitesse pour les humains, mais de la perspective de transformer l’humanité en une société interstellaire.

À la moitié de la vitesse de la lumière - et c'est la limite à laquelle, selon les recherches d'Edelstein, notre corps peut résister - un aller-retour jusqu'à l'étoile la plus proche prendrait plus de 16 ans.

(Les effets de dilatation du temps, qui feraient que l'équipage du vaisseau spatial passerait moins de temps dans son système de coordonnées que les personnes restant sur Terre dans leur système de coordonnées, n'auraient pas de conséquences dramatiques à la moitié de la vitesse de la lumière.)

Mark Millis a bon espoir. Considérant que l’humanité a inventé des combinaisons anti-G et une protection contre les micrométéores qui permettent aux humains de voyager en toute sécurité dans les grandes distances bleues et le noir constellé d’étoiles de l’espace, il est convaincu que nous pouvons trouver des moyens de survivre quelles que soient les limites de vitesse que nous atteindrons à l’avenir.

« Les mêmes technologies qui peuvent nous aider à atteindre de nouvelles vitesses de déplacement incroyables », réfléchit Millis, « nous fourniront de nouvelles capacités, encore inconnues, pour protéger les équipages. »

Notes du traducteur :

*Miguel Alcubierre a eu l'idée de sa bulle en 1994. Et en 1995, le physicien théoricien russe Sergei Krasnikov a proposé le concept d'un dispositif permettant de voyager dans l'espace plus rapidement que la vitesse de la lumière. L'idée s'appelait la « pipe Krasnikov ».

Il s'agit d'une courbure artificielle de l'espace-temps selon le principe de ce qu'on appelle trou de ver. Hypothétiquement, le vaisseau se déplacerait en ligne droite de la Terre à une étoile donnée à travers un espace-temps courbe, en passant par d'autres dimensions.

Selon la théorie de Krasnikov, le voyageur spatial reviendra au même moment où il est parti.

Propagation de la lumière dans le vide de l'espace

Les anciens ne pouvaient imaginer un univers sans éther. Et pas seulement les anciens. Jusqu'à la création d'A. Einstein théorie spéciale En relativité (STR), en 1905, on croyait que l'espace entre les atomes était rempli par l'éther. La question de savoir ce qu’était réellement l’éther n’était pas posée à cette époque. On croyait que l'éther avait de l'élasticité et que les ondes pouvaient s'y propager

Basé sur cette idée de l'éther, Maxwell a pu trouver les lois champ électromagnétique. Les lois découvertes par Maxwell ont permis de prédire de nombreux phénomènes et modèles jusqu'alors inconnus. Ainsi, l’existence des ondes électromagnétiques a d’abord été prédite sur la base des lois de Maxwell, puis découverte expérimentalement par G. Hertz. Maxwell a montré que « la lumière est une perturbation électromagnétique » et se propage dans l’espace sous la forme ondes transversales, et la vitesse de toutes les autres ondes électromagnétiques est égale à la vitesse de la lumière.

Les équations de Maxwell avaient une signification physique claire : les ondes électromagnétiques sont des ondes dans un milieu. Après qu'A. Einstein ait expulsé l'éther de l'espace mondial, les équations de Maxwell ont perdu leur signification physique : les ondes devaient être comprises comme des ondes dans le vide. Le processus d'enseignement de la physique est devenu difficile - il est devenu impossible d'expliquer d'où viennent les équations de Maxwell et de quel type d'ondes il s'agit et qui peuvent se propager dans le vide.

Pour être juste, il convient de noter qu'A. Einstein n'a jamais été sûr d'avoir fait la bonne chose en expulsant l'éther de la physique. Ainsi, dans un discours qu'il prononça le 5 mai 1920 à l'Université de Leiden (15 ans après la création du STR et 4 ans après la création de la théorie de la relativité générale - GTR), Einstein disait : « … la théorie générale la théorie de la relativité confère à l'espace des propriétés physiques, donc, en ce sens, l'éther existe. Selon la théorie de la relativité générale, l'espace est impensable dans un tel espace, non seulement la propagation de la lumière serait impossible, mais ; les balances et les horloges ne pourraient pas exister et il n’y aurait pas de distances spatio-temporelles au sens physique du terme »

Et plus tard, plus d'une fois, Einstein est revenu sur l'idée du besoin d'éther. Cependant, au fil du temps, les doutes d'Einstein concernant l'existence de l'éther ont été oubliés. Dans l’esprit des gens ordinaires et, pire encore, dans l’esprit des physiciens, ces deux théories mutuellement exclusives (STR et GR) étaient confondues et un seul tabou restait dans l’esprit : « Il n’y a pas d’Ether ! Et même le mot « éther » a commencé à être considéré comme indécent. Mais il est difficile de se débarrasser de l'éther en physique - ils l'ont jeté par la porte, il grimpe par la fenêtre. Par conséquent, cette créature ennuyeuse a été timidement appelée « vide physique ». Et comme le nom est long et maladroit, le nom « aspirateur » est resté.

Pour confirmer ce qui a été dit, je donnerai un fragment d'une conférence sur la physique préparée pour les candidats par le centre formation pré-universitaire Université Polytechnique de Tomsk :

"Établir des relations quantitatives entre le champ électrique changeant et le champ magnétique Maxwell a présenté courant de polarisation. Ce terme a du sens dans des substances telles que les diélectriques. Là, les charges se déplacent sous l'influence d'un champ électrique. Mais dans le vide, il n'y a pas de charges - il n'y a rien qui puisse s'y déplacer, mais il y a un champ magnétique. Autrement dit, le nom de Maxwell « courant de déplacement » n’est pas tout à fait approprié… »(voir http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%FD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EC%E0%E3%ED%E5%F2%E8%E7%EC/07- 2 .htm).

Ce fragment est un exemple de la façon d'enseigner pense mal. Le courant de déplacement est formé de charges liées (dipôles) qui sont orientées en conséquence dans le champ électrique (Fig. 1).

Si un diélectrique est placé entre les plaques d’un condensateur, il contient alors des charges liées. Un courant de polarisation est généré et le condensateur sera opérationnel (Fig. 2)

Riz. 2

Si entre les plaques du condensateur on nous ne voyons pas diélectrique, mais le condensateur est toujours fonctionnel, alors vous devriez vous poser la question « qu'est-ce que c'est charges liées invisibles?", et ne pas se limiter à la remarque "nom de Maxwell" courant de polarisation"... pas entièrement réussi."

L'abandon de l'éther est dû en grande partie aux résultats des expériences Michelson-Morley, menées de 1881 à 1905. On a supposé que s'il existait un éther, alors la vitesse de la lumière devrait dépendre de la direction du mouvement de la Terre par rapport à l'éther (30 km/s - vitesse orbitale Terre). Le résultat des expériences n’était pas nul, mais il était d’un ordre de grandeur inférieur à celui attendu et il a été considéré comme nul. Cela signifiait qu'il n'y avait pas de diffusion. En fait, le résultat était encore pire, puisqu'il fallait prendre en compte non seulement la rotation de la Terre autour du Soleil, mais aussi la vitesse de rotation. système solaire autour du centre Galactique (au moins 200 km/s). Et ce n'est que maintenant qu'il a été établi qu'avec un traitement approprié des résultats de l'expérience, en tenant compte des particularités de sa mise en œuvre, on obtiendrait une vitesse de déplacement dans l'éther de l'ordre de 220 km/s. La particularité de l'expérience était que la vitesse moyenne de la lumière était mesurée (le rayon va de A à B, puis revient de B à A). Dans ce cas, les effets du mouvement à travers l’éther s’annulent dans une large mesure, sans pour autant être complètement nuls. Lors d'expériences ultérieures, qui ont commencé à être menées régulièrement à partir de 1977, laboratoires physiques différents pays- USA (B. Corey, D. Wilkinson, J. Smith et autres. Expériences d'anisotropie rayonnement de fond.), Hongrie, URSS, Allemagne, Australie - la vitesse unidirectionnelle de la lumière a toujours été mesurée (c'est-à-dire uniquement de A à B). Et les résultats ont toujours été obtenus dans une plage de 200 à 300 km/s. Et après la découverte du fond relique, la vitesse de déplacement par rapport au fond relique a été mesurée. Groupe local galaxies, qui incluent notre Galaxie avec le Soleil et la Terre. La vitesse s'est avérée être d'environ 600 km/s ().

Ainsi, le principal argument pour refuser de diffuser a désormais disparu. C’est alors que le « facteur humain » est entré en jeu. Je cite plus loin car on ne peut pas dire mieux que ce qui a été dit :

"Il est extrêmement clair, et tout simplement humainement compréhensible, que la tentative de repenser la structure incroyablement complexe et multi-composants de la physique du 20e siècle est monstrueuse. tâche difficile, si complexe qu'il peut démoraliser non seulement des chercheurs individuels, mais aussi une équipe soudée de personnes partageant les mêmes idées, c'est-à-dire n'importe lequel école scientifique. Des centaines d'expériences, de théories, de départements universitaires, de prix Nobel, des kilomètres de documents imprimés, des succès sans précédent sciences physiques en général et - la physique atomique, en particulier... Pas de commentaires!" !(A.L. Shalyapin, V.I. Stukalov Introduction à électrodynamique classique Et physique atomique, 2006, p. 290).

Et en raison du facteur humain, les physiciens « corrects », élevés sur SRT et GTR, continuent de nier l'éther.

Mais il y a plus toute une armée des physiciens qui ne partagent pas les vues « correctes » des adeptes de la théorie de la relativité. Chacun à sa place, ils tentent d’expliquer la structure du vide. Des modèles d'éther liquide, gazeux, quasi-solide se développent, et récemment même un modèle d'éther programmé est apparu (on sent que la jeune génération, élevée à l'informatique, entre dans le jeu !). La plupart des modèles éthériques sont sous-développés et sont principalement descriptifs. Et s’ils sont développés, ce n’est que de manière fragmentaire.

Parmi les publications sur la structure de l'éther, j'ai souligné le livre d'A.V. Rykov "Vide et matière de l'Univers, Moscou, 2010". J'ai du mal à donner une évaluation sans ambiguïté de l'ensemble du livre. Parmi les nombreuses questions abordées dans ce document avec à des degrés divers En profondeur, j'en soulignerais trois principaux : la structure du vide, les phénomènes électromagnétiques dans le vide, la gravité et l'inertie. Dans la section «gravité et inertie», je n'ai pas accepté sans réserve tout ce qui était proposé par l'auteur. Mais maintenant, nous ne parlons pas de cette section, mais des thèmes « structure du vide » et « phénomènes électromagnétiques dans le vide ». Ces sujets sont donc abordés par l'auteur avec soin et conviction. C'est pourquoi j'ai décidé d'en parler.

Premièrement, on sait que lorsqu'un vide est irradié par des rayons gamma énergétiques, des paires de masses de deux particules - un électron et un positron - peuvent en être expulsées (Fig. 3).

La naissance des paires électron-positon par les rayons gamma a été observée pour la première fois par Irène et Frédéric Joliot-Curie en 1933, ainsi que par Patrick Blackett, qui a reçu un prix pour cette découverte et d'autres en 1948. Prix ​​Nobel en physique. De ceci fait empirique la conclusion s'ensuit inévitablement que même avant l'irradiation du vide avec des rayons gamma structure électromagnétique le vide existait et, bien sûr, existe dans l'Univers pour toujours. Car rien ne peut être extrait du vide, même avec des quanta gamma énergétiques.

Deuxièmement, on sait qu'un condensateur sans joint, placé sous vide poussé, reste opérationnel. Cela signifie que le vide est rempli de dipôles, c'est-à-dire que dans le vide ils se trouvent état lié charges électriques (+) et (-) de tous particules connues et des antiparticules. Car seules les charges liées sont capables de créer des courants de polarisation, qui rendent le condensateur opérationnel.

En raison de la polarisation des dipôles, les charges remplissant le vide s'aligneront en forme cubique. réseau cristallin(Fig. 4).

Riz. 4
De nombreuses observations, il résulte que les dipôles dans le vide se comportent non seulement comme électriquement neutres, mais aussi comme sans masse. Par exemple, ils ne provoquent pas d'inhibition corps matérielsà mesure qu'ils se déplacent dans l'éther. La neutralité électrique des dipôles est claire : les charges (+) et (-) se compensent. Mais pourquoi les dipôles sont-ils sans masse ? Après tout, avant la formation du dipôle, l’électron et le positon avaient des masses identiques et non nulles. Pour répondre à cette question, l'auteur introduit une hypothèse sur les vortex magnétiques de charges :

La structure du milieu ne se limite pas à un « treillis » avec des charges (+) et (-) à ses nœuds. Chaque charge entraîne son propre vortex magnétique derrière elle. Les tourbillons de charge (+) et (-) ont des directions opposées et par conséquent, lorsqu'un dipôle est formé, ils se compensent comme le montre la Fig. 5. Lorsqu'un quantum gamma rompt la connexion dipolaire, une partie du flux d'induction magnétique de chaque particule est réalisée sous la forme de la masse de cette particule. C'est pourquoi on dit qu'un quantum gamma assomme des paires de masses de deux particules - un électron et un positon.

L’électron libéré peut exister aussi longtemps qu’on le souhaite. La durée de vie maximale d'un positon est de 0,2 seconde (établie études expérimentales). Il s'annihile ensuite à nouveau avec un autre électron, formant un dipôle. Des masses d'antimatière servent à la construction de la matière, par exemple un neutron à partir de deux masses d'un positon et d'un antiproton. Par conséquent, en réalité, l’antimatière n’est jamais observée.

Sur la question des vortex magnétiques. Idée d'A.V. Le discours de Rykova sur les vortex magnétiques de charges m'a semblé particulièrement heuristique. Dans l’ensemble, nous ne savons pas non plus ce qu’est une charge électrique. Mais au moins, vous pouvez deviner où il se trouve. Mais le champ magnétique du courant ! Le circuit est ouvert – il n’y a pas de champ. Le circuit était fermé et un champ magnétique circulaire est apparu autour du conducteur (Fig. 6). Où? Ils l'ont ouvert et il s'est immédiatement caché. Où?!

Et après tout, les électrons dérivent le long d’un conducteur à la vitesse d’un escargot – environ 2 mm/s. C'est exact. Et quoi courant électrique se propage à la vitesse de la lumière, car à cette vitesse les électrons se poussent par le champ coulombien. Et la dérive des électrons de cet escargot est capable de créer un puissant champ magnétique. Quiconque a déjà vu comment un électro-aimant d'usine (Fig. 7 - à droite) soulève en plaisantant une pièce de cent tonnes dans les airs ne considérera pas cela comme une exagération. L’hypothèse des vortex magnétiques permet au moins de deviner d’où vient le champ et où il se cache. Et le fait que ce processus soit inconnu en détail n’a pas d’importance. Les jeunes chercheurs vont déterrer ! Ce serait un début.

Pour déterminer les propriétés du réseau de vide, un fait établi expérimentalement a été utilisé : l'énergie minimale d'un quantum gamma (limite rouge), conduisant à l'élimination d'une paire de masses d'électrons et de positrons, est égale à 1,022 MeV. En assimilant cette énergie au travail de rupture de la liaison dipolaire, l'auteur a déterminé les paramètres du réseau - la longueur du côté du réseau r e = 1,3987631·10 -15 m (c'est en 37832 une fois inférieur au rayon atome d'hydrogène) et sa déformation maximale à la veille de la rupture Δr e = 1,020726744·10 -17 m.

Le mécanisme de rupture lui-même ressemble à ceci. Un quantum gamma volant à proximité d’un électron (libre ou lié dans un atome) provoque des vibrations à haute fréquence de l’électron. Les vibrations électroniques sont transmises selon la loi de Coulomb aux charges du milieu - charges positives les électrons sont attirés, les négatifs se repoussent. La figure 8 montre le mécanisme conventionnel d'excitation et de propagation d'une onde électromagnétique dans un réseau cristallin sous vide.

Grand cercle noir - électron, petit cercle rouge - centre d'oscillation électronique, rouge ligne horizontale- direction de propagation des ondes, cercles noirs - charges (-), cercles lumineux - charges (+). L'amplitude des vibrations des charges liées est Δr, la distance entre les charges est r e.

Remarque 1. Bien entendu, les distances sur la figure sont en fait déformées, Δr ;

Si l'énergie d'un quantum gamma est égale à 1,022 MeV, alors à une certaine amplitude Δr e les conditions seront créées pour rompre la liaison dans le dipôle et convertir l'énergie du quantum gamma en une paire de masses électron-positon. Dans l'expérience, la transformation se produit toujours en présence directe d'une particule étrangère (un électron, n'importe quel atome). Il est généralement admis que cela est dû au fait que le quantum gamma doit céder son élan à une particule étrangère. Dans ce cas, une autre explication est donnée - la présence d'un électron (libre ou lié dans un atome) est nécessaire pour que le quantum gamma, du fait de son énergie, provoque des oscillations de l'électron, et ce dernier, avec son champ coulombien, affecte les charges du dipôle.

Remarque 2. Vous pouvez voir quels calculs ont été effectués par l'auteur pour obtenir les paramètres du réseau de vide sur http://red-shift.info, chapitre 5. Le fragment correspondant du livre d'A.V. Rykov "Vide et matière de l'univers", adapté pour une lecture en dehors du contexte du livre.

Il y a un signe de l'exactitude d'une hypothèse: les conséquences qui coïncident avec les observations et les résultats expérimentaux commencent à en sortir, comme d'une corne d'abondance. Ainsi, pendant que je me familiarisais avec la théorie de Rykov, j’ai deviné ce qu’est un photon. En fait, on sait qu’un atome émet un photon lorsqu’un électron d’une orbite supérieure saute sur une orbite inférieure. Mais je n'ai jamais vu de description détaillée du mécanisme de ce phénomène. Et nulle part je n'ai trouvé une définition claire du concept « photon ». Voici par exemple la définition d’un photon tirée de Wikipédia :

"Photons - particule élémentaire, quantique rayonnement électromagnétique(V. au sens étroit- Lumière). C'est une particule sans masse qui ne peut exister qu'en se déplaçant à la vitesse de la lumière. La charge électrique d'un photon est également égal à zéro."

Voyons maintenant comment un photon peut être défini sur la base de la théorie de Rykov. Sur la fig. La figure 9 montre un saut d'électrons du niveau A au niveau C. La situation est différente de celle illustrée sur la figure. 8, uniquement parce que l’électron n’oscille pas. Pendant que l’électron parcourt le chemin AB, la première demi-onde se forme. Lorsque l’électron franchit la trajectoire du soleil, une deuxième demi-onde se forme. C'est tout. La vague résultante ira dans la direction de la flèche rouge. Moyens, un photon est une onde électromagnétique unique (EMW).

Comparons maintenant avec la définition de Wikipédia.

• 1. Un photon est une particule élémentaire. Faux. Un photon est une onde unitaire.
• 2. Un photon est un quantum de rayonnement électromagnétique. Un photon est une partie du rayonnement.
• 3. Un photon est une particule sans masse. Bien sûr, sans masse, puisqu'il s'agit d'une vague.
• 4. Un photon ne peut exister que lorsqu’il se déplace à la vitesse de la lumière. Bien entendu, il s’agit d’une onde électromagnétique.
• 5. La charge électrique d’un photon est également nulle. Naturellement, c'est une vague !

Les charges remplissant le vide sont disposées dans un réseau cristallin cubique. Mais le réseau cubique est anisotrope par rapport à la propagation de la lumière : la vitesse de la lumière devrait dépendre de la direction de propagation utilisant les charges du cube. Cependant, lorsque la lumière se propage, l’anisotropie n’est jamais observée. Cela ne constituerait-il pas un argument irréfutable contre la théorie de Rykov ? Il s'avère que non. Dans des conditions réelles se produisant dans l'Univers, il est possible de maintenir uniquement un ordre à courte portée dans structure cristalline- pour plusieurs dizaines de cellules. De plus, l’ordre sera perturbé par des masses dispersées et d’autres influences aléatoires. La longueur d'onde du quantum gamma de la frontière rouge est λ = 1,2043666·10 -12 m. La longueur du côté du réseau est r e = 1,3987631·10 -15 m. Ainsi, la longueur d'onde λ couvre 861 distances dans le réseau moyen. La structure du vide à des distances égales à 861 unités de la longueur du côté du cube devient isotrope, indifférente à la direction de propagation de la lumière.

Il est important de souligner qu’une onde électromagnétique n’est pas formée par une charge de même signe, mais est composée de charges élémentaires signes opposés et leurs déplacements. Si cela n'est pas pris en compte, une idée fausse peut surgir selon laquelle une onde perturbatrice est formée par une augmentation ou une diminution progressive des déplacements de charge du même signe. En d’autres termes, chaque paire de charges le long du chemin de propagation de la perturbation subit un processus allant d’un déplacement minimum à un déplacement maximum, spécifié par l’énergie ou la fréquence de l’onde électromagnétique. Phénomène électromagnétique associé précisément à l'alternance des charges signe différent. La propagation des ondes électromagnétiques est décrite par les équations de Maxwell. Le courant de déplacement inclus dans les équations de Maxwell est nécessaire pour relier les amplitudes des tensions électriques et magnétiques dans une onde lumineuse. Il est formé par le déplacement de charges élémentaires (+) ou (-) dans le sens perpendiculaire à la direction propagation des ondes. Seules les charges électriques peuvent être porteuses de lumière.

Paternité, source et publication : 1. Préparé par le projet "Astrogalaxy" 2. Publication du projet, 02 - 08 - 27 juillet - 13 août 2011 3. Auteur de l'article L.M. Toptunov pour le projet "Astrogalaxy"

On nous a appris dès l'école qu'il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière, et donc de déplacer une personne dans espace extra-atmosphérique est un gros problème insoluble (comment se rendre au système solaire le plus proche si la lumière ne peut parcourir cette distance qu’en quelques milliers d’années ?). Peut-être que des scientifiques américains ont trouvé un moyen de voler à grande vitesse, non seulement sans tricher, mais en suivant également les lois fondamentales d'Albert Einstein. C’est en tout cas ce qu’affirme l’auteur du projet de moteur de déformation spatiale, Harold White.

À la rédaction, nous avons considéré la nouvelle comme absolument fantastique, c'est pourquoi aujourd'hui, à la veille de la Journée de l'astronautique, nous publions un rapport de Konstantin Kakaes pour le magazine Popular Science sur un projet phénoménal de la NASA, en cas de succès, une personne pourra voyager au-delà le système solaire.

En septembre 2012, plusieurs centaines de scientifiques, d'ingénieurs et de passionnés de l'espace se sont réunis pour la deuxième réunion publique du groupe, intitulée 100 Year Starship. Le groupe est dirigé par ancien astronaute May Jemison, et elle a fondé la DARPA. Le but de la conférence est de « faire voyage possible les humains au-delà du système solaire vers d’autres étoiles dans les cent prochaines années. » La plupart des participants à la conférence admettent que les progrès dans l'exploration spatiale habitée sont trop faibles. Malgré les milliards de dollars dépensés au cours des derniers trimestres, les agences spatiales peuvent faire presque autant qu’elles le pouvaient dans les années 1960. En fait, 100 Year Starship a été convoqué pour résoudre tout cela.

Mais venons-en au fait. Après quelques jours de conférence, ses participants ont abordé les sujets les plus fantastiques : la régénération des organes, le problème de la religion organisée à bord d'un navire, etc. L'une des présentations les plus intéressantes de la réunion 100 Year Starship s'intitulait "Strain Field Mechanics 102" et a été donnée par Harold "Sonny" White de la NASA. Vétéran de l'agence, White dirige le programme avancé d'impulsions au Johnson Space Center (JSC). Avec cinq collègues, il a créé " Carte routière systèmes de propulsion spatiale », qui exprime les objectifs de la NASA concernant les prochains voyages spatiaux. Le plan répertorie toutes sortes de projets de propulsion, depuis les fusées chimiques avancées jusqu'aux développements de grande envergure comme l'antimatière ou machines nucléaires. Mais le domaine de recherche de White est le plus futuriste de tous : il concerne le moteur de distorsion spatiale.

C'est ainsi que la bulle d'Alcubierre est habituellement représentée

Selon le plan, un tel moteur permettra de se déplacer dans l'espace à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière. Il est généralement admis que cela est impossible, car il s'agit d'une violation flagrante de la théorie de la relativité d'Einstein. Mais White dit le contraire. Pour confirmer ses propos, il fait appel aux bulles dites d'Alcubierre (équations dérivées de la théorie d'Einstein, selon lesquelles un corps dans l'espace est capable d'atteindre des vitesses supraluminiques, contrairement à un corps dans l'espace). conditions normales). Dans sa présentation, il a expliqué comment il avait récemment pu obtenir des résultats théoriques menant directement à la création vrai moteur déformations spatiales.

Il est clair que tout cela semble absolument fantastique : de tels développements sont vraie révolution, qui déliera les mains de tous les astrophysiciens du monde. Au lieu de passer 75 mille ans à voyager vers Alpha Centauri, la planète la plus proche de la nôtre système stellaire, les astronautes à bord d'un navire équipé d'un tel moteur pourront effectuer ce voyage en quelques semaines.

À la lumière de la fin du programme de navettes et du rôle croissant des vols privés vers l’orbite terrestre basse, la NASA affirme se recentrer sur des projets de grande envergure, beaucoup plus audacieux, qui vont bien au-delà des voyages sur la Lune. Ces objectifs ne peuvent être atteints que grâce au développement de nouveaux systèmes moteurs – le plus rapide sera le mieux. Quelques jours après la conférence, le directeur de la NASA, Charles Bolden, a répété les mots de White : « Nous voulons voyager plus vite que la vitesse de la lumière et sans nous arrêter sur Mars.

COMMENT CONNAISSONS-NOUS CE MOTEUR

La première utilisation populaire de l’expression « moteur de distorsion spatiale » remonte à 1966, lorsque Jen Roddenberry a sorti Star Trek. Pendant les 30 années suivantes, ce moteur n'a existé que dans le cadre de cette série de science-fiction. Un physicien nommé Miguel Alcubierre a regardé un épisode de la série alors qu'il travaillait sur son doctorat en relativité générale et se demandait s'il était possible de créer un moteur de distorsion spatiale dans la réalité. En 1994, il a publié un document exposant cette position.

Alcubierre a imaginé une bulle dans l'espace. Dans la partie avant de la bulle, l'espace-temps se contracte et à l'arrière il se dilate (comme ce fut le cas avec Big Bang, selon les physiciens). La déformation fera glisser le vaisseau en douceur dans l'espace, comme s'il surfait sur une vague, malgré bruit ambiant. En principe, une bulle déformée peut se déplacer aussi rapidement qu’on le souhaite ; Les limitations de la vitesse de la lumière, selon la théorie d'Einstein, ne s'appliquent que dans le contexte de l'espace-temps, mais pas dans de telles distorsions de l'espace-temps. À l’intérieur de la bulle, comme le supposait Alcubierre, l’espace-temps ne changerait pas et aucun mal ne serait causé aux voyageurs spatiaux.

Les équations d'Einstein en relativité générale sont difficiles à résoudre dans une seule direction en déterminant comment la matière courbe l'espace, mais c'est faisable. Grâce à eux, Alcubierre a déterminé que la répartition de la matière est une condition nécessaire à la création d'une bulle déformée. Le seul problème est que les décisions ont conduit à forme indéfinie matière appelée énergie négative.

Parlant dans un langage simple, la gravité est la force d’attraction entre deux objets. Chaque objet, quelle que soit sa taille, exerce une certaine force d’attraction sur la matière environnante. Selon Einstein, cette force est la courbure de l’espace-temps. Cependant, l’énergie négative est gravitationnellement négative, c’est-à-dire répulsive. Au lieu de relier le temps et l’espace, l’énergie négative les repousse et les sépare. En gros, pour qu’un tel modèle fonctionne, Alcubierre a besoin d’énergie négative pour étendre l’espace-temps derrière le vaisseau.

Point faible Le modèle d’Alcubierre est que sa mise en œuvre nécessite une énorme quantité d’énergie négative.

Bien que personne n'ait jamais vraiment mesuré l'énergie négative, selon la mécanique quantique, elle existe et les scientifiques ont appris à la créer conditions de laboratoire. Une façon de le recréer consiste à utiliser l'effet Casimir : deux plaques conductrices parallèles placées à proximité l'une de l'autre créent une certaine quantité d'énergie négative. Le point faible du modèle d’Alcubierre est qu’il nécessite une énorme quantité d’énergie négative, plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ce que les scientifiques estiment pouvoir produire.

White dit qu'il a trouvé un moyen de contourner cette limitation. Dans une simulation informatique, White a modifié la géométrie du champ de déformation afin qu'en théorie, il puisse produire une bulle déformée en utilisant des millions de fois moins d'énergie négative que celle estimée par Alcubierre, et peut-être suffisamment peu pour qu'un vaisseau spatial puisse transporter les moyens de la produire. "Les découvertes", dit White, "changent la méthode d'Alcubierre d'impraticable à plausible."

RAPPORT DU LABORATOIRE DE WHITE

Le Johnson Space Center est situé près des lagons de Houston, surplombant la baie de Galveston. Le centre ressemble un peu à un campus universitaire de banlieue, uniquement destiné à former des astronautes. Le jour de ma visite, White me retrouve dans le bâtiment 15, un labyrinthe à plusieurs étages de couloirs, de bureaux et de laboratoires où sont effectués les essais des moteurs. White porte un polo Eagleworks (comme il appelle ses expériences sur les moteurs), brodé d'un aigle planant au-dessus d'un vaisseau spatial futuriste.

White a commencé sa carrière en tant qu'ingénieur, menant des recherches au sein d'un groupe de robotique. Il a finalement pris le commandement de toute l’aile robotique de l’ISS tout en terminant son doctorat en physique des plasmas. Ce n’est qu’en 2009 qu’il s’est tourné vers l’étude du mouvement, et ce sujet l’a tellement captivé qu’il est devenu la principale raison pour laquelle il est allé travailler pour la NASA.

"Il est plutôt personne inhabituelle, précise son patron John Applewhite, qui dirige la division systèmes de propulsion. "C'est définitivement un grand rêveur, mais en même temps un ingénieur talentueux." Il sait transformer ses fantasmes en un véritable produit d’ingénierie. À peu près au même moment où il rejoignait la NASA, White demanda l’autorisation d’ouvrir son propre laboratoire dédié aux systèmes de propulsion avancés. Il a lui-même trouvé le nom d'Eagleworks et a même demandé à la NASA de créer un logo pour sa spécialisation. Puis ce travail a commencé.

L’appareil ressemble à un énorme beignet de velours rouge avec des fils étroitement enroulés autour du noyau.

White me conduit à son bureau, qu'il partage avec un collègue cherchant de l'eau sur la lune, puis à Eagleworks. Tout en marchant, il me parle de sa demande d’ouvrir un laboratoire et appelle cela « le long et ardu processus de recherche d’un mouvement avancé pour aider l’homme à explorer l’espace ».

White me montre l'objet et me montre sa fonction centrale - quelque chose qu'il appelle une « propulsion quantique à plasma sous vide » (QVPT). Cet appareil ressemble à un énorme beignet de velours rouge avec des fils étroitement enroulés autour du noyau. Il s'agit de l'une des deux initiatives d'Eagleworks (l'autre étant le moteur de distorsion). C'est aussi un développement secret. Quand je demande de quoi il s'agit, White répond que tout ce qu'il peut dire, c'est que la technologie est encore plus cool que le moteur Warp.) Selon un rapport de la NASA rédigé en 2011 par White, l'appareil utilise les fluctuations quantiques dans espace vide comme source de carburant, ce qui signifie qu'un vaisseau spatial propulsé par un QVPT n'a pas besoin de carburant.

Le moteur utilise les fluctuations quantiques dans l’espace vide comme source de carburant, ce qui signifie qu’un vaisseau spatial propulsé par QVPT ne nécessite aucun carburant.

Lorsque l'appareil fonctionne, le système de White semble cinématographiquement parfait : la couleur du laser est rouge et les deux faisceaux se croisent comme des sabres. À l’intérieur de l’anneau se trouvent quatre condensateurs en céramique à base de titanate de baryum, que White charge à 23 000 volts. White a passé les deux dernières années et demie à développer l'expérience, et il dit que les condensateurs montrent d'énormes résultats. énergie potentielle. Cependant, lorsque je lui demande comment créer l’énergie négative nécessaire à un espace-temps déformé, il évite de répondre. Il explique qu'il a signé un accord de non-divulgation et ne peut donc pas révéler de détails. Je demande avec qui il a conclu ces accords. Il dit : « Avec les gens. Ils viennent et veulent parler. Je ne peux pas vous donner plus de détails.

LES OPPOSANTS À L'IDÉE DU MOTEUR

Jusqu’à présent, la théorie du voyage déformé est assez intuitive – déformer le temps et l’espace pour créer une bulle en mouvement – ​​et présente quelques défauts importants. Même si White réduisait considérablement la quantité d'énergie négative requise par Alcubierre, cela nécessiterait toujours plus que ce que les scientifiques peuvent produire, explique Lawrence Ford, physicien théoricien à l'Université Tufts qui a écrit de nombreux articles sur le thème de l'énergie négative au cours des 30 dernières années. . Ford et d’autres physiciens affirment qu’il existe des limitations physiques fondamentales, non pas tant dues à des imperfections techniques qu’au fait qu’une telle quantité d’énergie négative ne peut pas exister longtemps au même endroit.

Autre difficulté : créer une boule de distorsion qui bouge plus rapide que la lumière, les scientifiques devront générer de l’énergie négative autour et au-dessus du vaisseau spatial. White ne pense pas que ce soit un problème ; il répond très vaguement que le moteur fonctionnera très probablement grâce à un « appareil existant qui crée conditions nécessaires" Cependant, créer ces conditions à l'avant du navire nécessitera d'assurer un approvisionnement constant en énergie négative déplacée. plus rapide que la vitesse lumière, ce qui contredit encore une fois la théorie générale de la relativité.

La direction a un intérêt particulier à ce que White poursuive son travail ; c'est un de ceux-là notions théoriques, en cas de succès dont le jeu change complètement.

Enfin, le moteur de distorsion spatiale pose une question conceptuelle. En relativité générale, voyager à des vitesses supraluminiques équivaut à voyager dans le temps. Si un tel moteur est réel, White crée une machine à voyager dans le temps.

Ces obstacles suscitent de sérieux doutes. "Je ne pense pas que la physique que nous connaissons et les lois de la physique nous permettent de croire qu'il réalisera quoi que ce soit avec ses expériences", déclare Ken Olum, physicien à l'Université Tufts qui a également participé au débat sur la propulsion exotique lors du 100e anniversaire du Starship. Réunion d'anniversaire. Noah Graham, un physicien du Middlebury College qui a lu deux articles de White à ma demande, m'a envoyé un e-mail : « Je ne vois aucune preuve scientifique valable autre que des références à ses travaux antérieurs. »

Alcubierre, aujourd'hui physicien à l'Université nationale autonome du Mexique, a ses propres doutes. «Même si j'étais sur un vaisseau spatial et que j'avais de l'énergie négative à disposition, je ne pourrais pas la mettre là où elle doit être», me dit-il au téléphone depuis son domicile à Mexico. - Non, l'idée est magique, j'aime ça, je l'ai écrite moi-même. Mais il y a quelques lacunes sérieuses que j’ai déjà constatées au fil des années, et je ne connais pas un seul moyen de les corriger.

L'AVENIR DE LA SUPER VITESSE

À gauche de la porte principale du Johnson Science Center, une fusée Saturn V repose sur le côté, ses étages séparés pour montrer son contenu interne. C'est gigantesque - la taille d'un moteur parmi tant d'autres égale à la taille petite voiture, et la fusée elle-même mesure quelques pieds de plus qu'un terrain de football. Ceci, bien entendu, est une preuve assez éloquente des particularités de la navigation spatiale. En outre, elle a 40 ans et l’époque qu’elle représente – lorsque la NASA faisait partie d’un vaste plan national visant à envoyer l’homme sur la Lune – est révolue depuis longtemps. Aujourd’hui, JSC est simplement un endroit qui était autrefois génial mais qui a depuis quitté l’avant-garde spatiale.

Cette avancée pourrait signifier une nouvelle ère pour JSC et la NASA et, dans une certaine mesure, une partie de cette ère commence maintenant. La sonde Dawn, lancée en 2007, étudie l'anneau d'astéroïde à l'aide de moteurs ioniques. En 2010, les Japonais ont commandé Icarus, le premier vaisseau spatial interplanétaire. vaisseau spatial, conduit voile solaire, un autre type de mouvement expérimental. Et en 2016, les scientifiques prévoient de tester VASMIR, un système alimenté au plasma spécialement conçu pour la propulsion élevée de l'ISS. Mais même si ces systèmes peuvent transporter des astronautes sur Mars, ils ne pourront toujours pas les emmener au-delà du système solaire. Pour y parvenir, a déclaré White, la NASA devra entreprendre des projets plus risqués.

La pulsion de distorsion est peut-être l'effort le plus farfelu de Nas pour créer des projets de mouvement. La communauté scientifique affirme que White ne peut pas le créer. Les experts affirment que cela va à l’encontre des lois de la nature et de la physique. Malgré cela, la NASA est derrière le projet. « Il n'est pas subventionné au plus haut niveau gouvernemental comme il devrait l'être », dit Applewhite. « Je pense que la direction a un intérêt particulier à ce qu'il poursuive son travail ; C’est un de ces concepts théoriques qui, en cas de succès, changent complètement la donne.

En janvier, White a assemblé son interféromètre de déformation et s'est dirigé vers prochain objectif. Eagleworks est devenu trop grand propre maison. Le nouveau laboratoire est plus grand et, déclare-t-il avec enthousiasme, « isolé sismiquement », ce qui signifie qu’il est protégé des vibrations. Mais la meilleure chose à propos du nouveau laboratoire (et la plus impressionnante) est peut-être que la NASA a donné à White les mêmes conditions que Neil Armstrong et Buzz Aldrin sur la Lune. Eh bien, voyons.

Dès l'école, on nous a appris qu'il est impossible de dépasser la vitesse de la lumière et que, par conséquent, le mouvement d'une personne dans l'espace est un gros problème insoluble (comment voler vers le système solaire le plus proche si la lumière ne peut parcourir cette distance qu'en quelques mille ans ?). Peut-être que des scientifiques américains ont trouvé un moyen de voler à grande vitesse, non seulement sans tricher, mais en suivant également les lois fondamentales d'Albert Einstein. C’est en tout cas ce qu’affirme l’auteur du projet de moteur de déformation spatiale, Harold White.

À la rédaction, nous avons considéré la nouvelle comme absolument fantastique, c'est pourquoi aujourd'hui, à la veille de la Journée de l'astronautique, nous publions un rapport de Konstantin Kakaes pour le magazine Popular Science sur un projet phénoménal de la NASA, en cas de succès, une personne pourra voyager au-delà le système solaire.

En septembre 2012, plusieurs centaines de scientifiques, d'ingénieurs et de passionnés de l'espace se sont réunis pour la deuxième réunion publique du groupe, intitulée 100 Year Starship. Le groupe est dirigé par l'ancien astronaute Mai Jemison et fondé par la DARPA. L’objectif de la conférence est de « rendre possible le voyage humain au-delà du système solaire vers d’autres étoiles au cours des cent prochaines années ». La plupart des participants à la conférence admettent que les progrès dans l'exploration spatiale habitée sont trop faibles. Malgré les milliards de dollars dépensés au cours des derniers trimestres, les agences spatiales peuvent faire presque autant qu’elles le pouvaient dans les années 1960. En fait, 100 Year Starship a été convoqué pour résoudre tout cela.

Mais venons-en au fait. Après quelques jours de conférence, ses participants ont abordé les sujets les plus fantastiques : la régénération des organes, le problème de la religion organisée à bord d'un navire, etc. L'une des présentations les plus intéressantes de la réunion 100 Year Starship s'intitulait "Strain Field Mechanics 102" et a été donnée par Harold "Sonny" White de la NASA. Vétéran de l'agence, White dirige le programme avancé d'impulsions au Johnson Space Center (JSC). Avec cinq collègues, il a créé la feuille de route des systèmes de propulsion spatiale, qui décrit les objectifs de la NASA pour les futurs voyages spatiaux. Le plan répertorie toutes sortes de projets de propulsion, depuis les fusées chimiques avancées jusqu'aux développements de grande envergure comme l'antimatière ou les machines nucléaires. Mais le domaine de recherche de White est le plus futuriste de tous : il concerne le moteur de distorsion spatiale.

Il est clair que tout cela semble absolument fantastique : de tels développements constituent une véritable révolution qui libérera les mains de tous les astrophysiciens du monde. Au lieu de passer 75 000 ans à voyager jusqu'à Alpha Centauri, notre système stellaire le plus proche, les astronautes à bord d'un navire doté d'un tel système de propulsion pourraient faire le voyage en quelques semaines.

À la lumière de la fin du programme de navettes et du rôle croissant des vols privés vers l’orbite terrestre basse, la NASA affirme se recentrer sur des projets de grande envergure, beaucoup plus audacieux, qui vont bien au-delà des voyages sur la Lune. Ces objectifs ne peuvent être atteints que grâce au développement de nouveaux systèmes moteurs – le plus rapide sera le mieux. Quelques jours après la conférence, le directeur de la NASA, Charles Bolden, a répété les mots de White : « Nous voulons voyager plus vite que la vitesse de la lumière et sans nous arrêter sur Mars.

COMMENT CONNAISSONS-NOUS CE MOTEUR

La première utilisation populaire de l’expression « moteur de distorsion spatiale » remonte à 1966, lorsque Jen Roddenberry a sorti Star Trek. Pendant les 30 années suivantes, ce moteur n'a existé que dans le cadre de cette série de science-fiction. Un physicien nommé Miguel Alcubierre a regardé un épisode de la série alors qu'il travaillait sur son doctorat en relativité générale et se demandait s'il était possible de créer un moteur de distorsion spatiale dans la réalité. En 1994, il a publié un document exposant cette position.

Alcubierre a imaginé une bulle dans l'espace. Dans la partie avant de la bulle, l'espace-temps se contracte et à l'arrière, il se dilate (comme cela s'est produit lors du Big Bang, selon les physiciens). La déformation fera glisser le vaisseau en douceur dans l’espace, comme s’il surfait sur une vague, malgré le bruit ambiant. En principe, une bulle déformée peut se déplacer aussi rapidement qu’on le souhaite ; Les limitations de la vitesse de la lumière, selon la théorie d'Einstein, ne s'appliquent que dans le contexte de l'espace-temps, mais pas dans de telles distorsions de l'espace-temps. À l’intérieur de la bulle, comme le supposait Alcubierre, l’espace-temps ne changerait pas et aucun mal ne serait causé aux voyageurs spatiaux.

Les équations d'Einstein en relativité générale sont difficiles à résoudre dans une seule direction en déterminant comment la matière courbe l'espace, mais c'est faisable. Grâce à eux, Alcubierre a déterminé que la répartition de la matière est une condition nécessaire à la création d'une bulle déformée. Le seul problème est que les solutions ont abouti à une forme indéfinie de matière appelée énergie négative.

En termes simples, la gravité est la force d’attraction entre deux objets. Chaque objet, quelle que soit sa taille, exerce une certaine force d’attraction sur la matière environnante. Selon Einstein, cette force est la courbure de l’espace-temps. Cependant, l’énergie négative est gravitationnellement négative, c’est-à-dire répulsive. Au lieu de relier le temps et l’espace, l’énergie négative les repousse et les sépare. En gros, pour qu’un tel modèle fonctionne, Alcubierre a besoin d’énergie négative pour étendre l’espace-temps derrière le vaisseau.

Bien que personne n'ait jamais vraiment mesuré l'énergie négative, selon la mécanique quantique, elle existe et les scientifiques ont appris à la créer en laboratoire. Une façon de le recréer consiste à utiliser l'effet Casimir : deux plaques conductrices parallèles situées à proximité l'une de l'autre créent une certaine quantité d'énergie négative. Le point faible du modèle d’Alcubierre est qu’il nécessite une énorme quantité d’énergie négative, plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ce que les scientifiques estiment pouvoir produire.

White dit qu'il a trouvé un moyen de contourner cette limitation. Dans une simulation informatique, White a modifié la géométrie du champ de déformation afin qu'en théorie, il puisse produire une bulle déformée en utilisant des millions de fois moins d'énergie négative que celle estimée par Alcubierre, et peut-être suffisamment peu pour qu'un vaisseau spatial puisse transporter les moyens de la produire. "Les découvertes", dit White, "changent la méthode d'Alcubierre d'impraticable à entièrement plausible."

RAPPORT DU LABORATOIRE DE WHITE

Le Johnson Space Center est situé près des lagons de Houston, surplombant la baie de Galveston. Le centre ressemble un peu à un campus universitaire de banlieue, uniquement destiné à former des astronautes. Le jour de ma visite, White me retrouve dans le bâtiment 15, un labyrinthe à plusieurs étages de couloirs, de bureaux et de laboratoires où sont effectués les essais des moteurs. White porte un polo Eagleworks (comme il appelle ses expériences sur les moteurs), brodé d'un aigle planant au-dessus d'un vaisseau spatial futuriste.

White a commencé sa carrière en tant qu'ingénieur, menant des recherches au sein d'un groupe de robotique. Il a finalement pris le commandement de toute l’aile robotique de l’ISS tout en terminant son doctorat en physique des plasmas. Ce n’est qu’en 2009 qu’il s’est tourné vers l’étude du mouvement, et ce sujet l’a tellement captivé qu’il est devenu la principale raison pour laquelle il est allé travailler pour la NASA.

"C'est une personne assez inhabituelle", déclare son patron John Applewhite, qui dirige la division systèmes de propulsion. - C'est certes un grand rêveur, mais en même temps un ingénieur talentueux. Il sait transformer ses fantasmes en un véritable produit d’ingénierie. À peu près au même moment où il rejoignait la NASA, White demanda l’autorisation d’ouvrir son propre laboratoire dédié aux systèmes de propulsion avancés. Il a lui-même trouvé le nom d'Eagleworks et a même demandé à la NASA de créer un logo pour sa spécialisation. Puis ce travail a commencé.

White me conduit à son bureau, qu'il partage avec un collègue cherchant de l'eau sur la lune, puis à Eagleworks. Tout en marchant, il me parle de sa demande d’ouvrir un laboratoire et appelle cela « le long et ardu processus de recherche d’un mouvement avancé pour aider l’homme à explorer l’espace ».

White me montre l'objet et me montre sa fonction centrale - quelque chose qu'il appelle une « propulsion quantique à plasma sous vide » (QVPT). Cet appareil ressemble à un énorme beignet de velours rouge avec des fils étroitement enroulés autour du noyau. Il s'agit de l'une des deux initiatives d'Eagleworks (l'autre étant le moteur de distorsion). C'est aussi un développement secret. Quand je demande de quoi il s'agit, White répond que tout ce qu'il peut dire, c'est que la technologie est encore plus cool que le moteur Warp.) Selon un rapport de la NASA rédigé en 2011 par White, l'engin utilise les fluctuations quantiques dans l'espace vide comme source de carburant, ce qui signifie qu'un vaisseau spatial propulsé par QVPT ne nécessiterait aucun carburant.

Le moteur utilise les fluctuations quantiques dans l'espace vide comme source de carburant,
ce qui veut dire un vaisseau spatial,
entraîné par QVPT, ne nécessite aucun carburant.

Lorsque l'appareil fonctionne, le système de White semble cinématographiquement parfait : la couleur du laser est rouge et les deux faisceaux se croisent comme des sabres. À l’intérieur de l’anneau se trouvent quatre condensateurs en céramique à base de titanate de baryum, que White charge à 23 000 volts. White a passé les deux dernières années et demie à développer l'expérience et il affirme que les condensateurs présentent une énergie potentielle énorme. Cependant, lorsque je lui demande comment créer l’énergie négative nécessaire à un espace-temps déformé, il évite de répondre. Il explique qu'il a signé un accord de non-divulgation et ne peut donc pas révéler de détails. Je demande avec qui il a conclu ces accords. Il dit : « Avec les gens. Ils viennent et veulent parler. Je ne peux pas vous donner plus de détails.

LES OPPOSANTS À L'IDÉE DU MOTEUR

Jusqu’à présent, la théorie du voyage déformé est assez intuitive – déformer le temps et l’espace pour créer une bulle en mouvement – ​​et présente quelques défauts importants. Même si White réduisait considérablement la quantité d'énergie négative requise par Alcubierre, cela nécessiterait toujours plus que ce que les scientifiques peuvent produire, explique Lawrence Ford, physicien théoricien à l'Université Tufts qui a écrit de nombreux articles sur le thème de l'énergie négative au cours des 30 dernières années. . Ford et d’autres physiciens affirment qu’il existe des limitations physiques fondamentales, non pas tant dues à des imperfections techniques qu’au fait qu’une telle quantité d’énergie négative ne peut pas exister longtemps au même endroit.

Autre défi : pour créer une boule de distorsion qui se déplace plus vite que la lumière, les scientifiques devront générer de l'énergie négative autour et au-dessus du vaisseau spatial. White ne pense pas que ce soit un problème ; il répond très vaguement que le moteur fonctionnera très probablement grâce à un « appareil existant qui crée les conditions nécessaires ». Cependant, créer ces conditions à l’avant du vaisseau signifierait fournir un apport constant d’énergie négative se déplaçant plus vite que la vitesse de la lumière, ce qui contredit encore une fois la relativité générale.

Enfin, le moteur de distorsion spatiale pose une question conceptuelle. En relativité générale, voyager à des vitesses supraluminiques équivaut à voyager dans le temps. Si un tel moteur est réel, White crée une machine à voyager dans le temps.

Ces obstacles suscitent de sérieux doutes. "Je ne pense pas que la physique que nous connaissons et les lois de la physique nous permettent de croire qu'il réalisera quoi que ce soit avec ses expériences", déclare Ken Olum, physicien à l'Université Tufts qui a également participé au débat sur la propulsion exotique lors du 100e anniversaire du Starship. Réunion d'anniversaire. Noah Graham, un physicien du Middlebury College qui a lu deux articles de White à ma demande, m'a envoyé un e-mail : « Je ne vois aucune preuve scientifique valable autre que des références à ses travaux antérieurs. »

Alcubierre, aujourd'hui physicien à l'Université nationale autonome du Mexique, a ses propres doutes. «Même si j'étais sur un vaisseau spatial et que j'avais de l'énergie négative à disposition, je ne pourrais pas la mettre là où elle doit être», me dit-il au téléphone depuis son domicile à Mexico. - Non, l'idée est magique, j'aime ça, je l'ai écrite moi-même. Mais il y a quelques lacunes sérieuses que j’ai déjà constatées au fil des années, et je ne connais pas un seul moyen de les corriger.

L'AVENIR DE LA SUPER VITESSE

À gauche de la porte principale du Johnson Science Center, une fusée Saturn V repose sur le côté, ses étages séparés pour montrer son contenu interne. C'est gigantesque : l'un de ses nombreux moteurs a la taille d'une petite voiture et la fusée elle-même mesure quelques pieds de plus qu'un terrain de football. Ceci, bien entendu, est une preuve assez éloquente des particularités de la navigation spatiale. En outre, elle a 40 ans et l’époque qu’elle représente – lorsque la NASA faisait partie d’un vaste plan national visant à envoyer l’homme sur la Lune – est révolue depuis longtemps. Aujourd'hui, JSC est simplement un endroit qui était autrefois génial, mais qui a depuis quitté l'avant-garde spatiale.

Cette avancée pourrait signifier une nouvelle ère pour JSC et la NASA et, dans une certaine mesure, une partie de cette ère commence maintenant. La sonde Dawn, lancée en 2007, étudie l'anneau d'astéroïde à l'aide de moteurs ioniques. En 2010, les Japonais ont mis en service Icarus, le premier vaisseau interplanétaire propulsé par une voile solaire, un autre type de propulsion expérimentale. Et en 2016, les scientifiques prévoient de tester VASMIR, un système alimenté au plasma spécialement conçu pour la propulsion élevée de l'ISS. Mais même si ces systèmes peuvent transporter des astronautes sur Mars, ils ne pourront toujours pas les emmener au-delà du système solaire. Pour y parvenir, a déclaré White, la NASA devra entreprendre des projets plus risqués.

La pulsion de distorsion est peut-être l'effort le plus farfelu de Nas pour créer des projets de mouvement. La communauté scientifique affirme que White ne peut pas le créer. Les experts affirment que cela va à l’encontre des lois de la nature et de la physique. Malgré cela, la NASA est derrière le projet. «Il n'est pas subventionné au plus haut niveau gouvernemental comme il devrait l'être», dit Applewhite. - Je pense que la direction a un intérêt particulier à ce qu'il poursuive son travail ; C’est un de ces concepts théoriques qui, en cas de succès, changent complètement la donne.

En janvier, White a assemblé son interféromètre de contrainte et est passé à sa prochaine cible. Eagleworks est devenu trop grand pour sa propre maison. Le nouveau laboratoire est plus grand et, déclare-t-il avec enthousiasme, « isolé sismiquement », ce qui signifie qu’il est protégé des vibrations. Mais la meilleure chose à propos du nouveau laboratoire (et la plus impressionnante) est peut-être que la NASA a donné à White les mêmes conditions que Neil Armstrong et Buzz Aldrin sur la Lune. Eh bien, voyons.