close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

NAKED SCIENS сентябрь 2018

код для вставкиСкачать
16+
СЕНТЯБРЬ
2018
С ТОЧКИ
ЗРЕНИЯ
НАУКИ
САМЫЕ
ПОГОДНЫЕ
АНОМАЛИИ
БЫСТРЫЕ:
ВСЕ РЕКОРДЫ
ПОСЛЕДНИХ ЛЕТ
ТОП
ПСИХОЛОГИЯ
ЖИВОТНЫХ
СКОРОСТНЫХ
ВЕРТОЛЕТОВ
ШОН КЭРРОЛЛ
О СУДЬБЕ ВСЕЛЕННОЙ,
РАЗНЫХ МИРАХ И ХОДЕ ВРЕМЕНИ
ПОДВОДНЫЕ
АВИАНОСЦЫ
ПОЛЕТ В ПРЕИСПОДНЮЮ:
PARKER SOLAR PROBE
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED-SCIENCE.RU + iPad/iPhone + Android
I
1
2 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
3
ТЕМА НОМЕРА
ШОН КЭРРОЛЛ –
ЛУЧШИЙ ВОПРОС
Какие виды безракетного запуска кораблей в космос можно реализовать уже с
современным уровнем развития технологий? Почему не строят петлю Лофстрома? В интернете хвалят этот способ запуска, но почему его никто не реализует,
если он такой выгодный? И вообще, выгодно ли это, нужно ли ее строить? Можно ли создать ее или лучше и дальше выводить грузы на ракетах?
Виктор Анатольевич, г. Анапа
о судьбе Вселенной,
разных мирах и
ходе времени
У Naked Science появилась невероятная
возможность пообщаться с Шоном Кэрроллом. В этом интервью он рассказал,
над чем сейчас работает, и поделился
своим мнением о некоторых из последних открытий в областях темной материи, темной энергии, квантовой механики и по поводу самой Вселенной.
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
50
ЖАРЧЕ, ВЫШЕ, БЫСТРЕЕ: ПЛАНЕТА
ИДЕТ НА РЕКОРД
При принятии решения о реализации таких масштабных проектов, даже при необходимом
развитии технологий, в первую очередь оценивается экономическая целесообразность. По
расчетам, стоимость строительства петли Лофстрома составит от 10 до 30 миллиардов долларов, а окупаемость напрямую зависит от наличия значительного количества грузов, предназначенных для вывода на орбиту. Проблема в том, что нам не требуется выводить такое
количество груза в космос.
К примеру, масса полезной нагрузки РН «Протон» при выводе груза на низкую околоземную орбиту – 23 тонны. В 2017 году эта ракета запускалась в космос всего четыре раза. РН
«Союз» с массой полезной нагрузки 7,1 тонны для этой же орбиты запускали в космос 15 раз.
Петля Лофстрома рассчитана на запуск 40 тысяч тонн в год, то есть способна заменить 5 633
запуска РН «Союз» – или 2 666 стартов РН «Протон». В то же время за прошлый год всеми
государствами на планете было осуществлено только 90 пусков ракет.
Даже столь дешевый способ запуска не гарантирует, что у нас появится такой объем потребностей за пределами планеты, чтобы обеспечить загрузку пусковой петли. Поэтому ответ
на вопрос выгодности проекта, с экономической точки зрения, не такой однозначный.
Вероятно, стоит с некоторой долей скепсиса отнестись к утверждениям о возможности уже
сейчас построить такое сооружение. Ведь оно в 100 раз выше, чем самое высокое здание на
планете, имеет протяженность больше, чем, например, остров Британия с севера на юг, и должно быть закреплено на океанском дне, на глубинах, где мы никогда ничего не строили.
Существует также множество предложенных способов безракетного запуска грузов в космос:
космический лифт, космический мост, орбитальная пушка, электромагнитная катапульта и многие
другие. Но все они, на наш взгляд, еще дальше от реализации, чем пусковая петля Лофстрома.
По мнению экспертов Всемирного экономического форума, прошедшего в январе этого
года в Женеве, самые серьезные глобальные
риски 2018 года связаны именно с климатом.
92
100
ПОЛЕТ В ПРЕИСПОДНЮЮ: PARKER
SOLAR PROBE
Человечество еще никогда не было так близко
к раскрытию загадок родной звезды. Ни один
другой исследовательский зонд не подходил к
Солнцу на такое минимальное расстояние, как
запущенный недавно Parker Solar Probe.
4 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
5
Редакция
ВрИО главного
редактора
Руслан Зораб
Арт-директор
Наира Сароян
Научный редактор
Андрей Панов
Редакторы
Ольга Фадеева
Сергей Васильев
Сергей Соболь
Наталья Пелезнева
Сергей Сысоев
Дарья Добрынина
Анастасия Шартогашева
Выпускающий редактор
Егор Смолин
Технический
обозреватель
Илья Ведмеденко
Дизайнеры
Владимир Тарасов
Екатерина Горбункова
Корректор
Мария Назарова
Ответственный
секретарь
Людмила Макарова
Иллюстратор
Дмитрий Бисеров
Над номером
работали
Нарек Погосян
Василий Куликов
Менеджер по проектам
Игорь Волин
Контент-менеджер
цифровых версий
Алла Антонова
Отдел маркетинга
Наталья Наумова
Коммерческий отдел
Виктор Буряков
Отдел рекламы
Виктория Орлова
6 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
В прошлом делалось много прогнозов о будущем. Большинство из них не сбылись. Что
в итоге? Сроки перенесли? Или все это уже
никогда не сбудется?
Иван Поляков, г. Алапаевск
На самом деле срок – это часть прогноза. Возможно,
все сбудется, но ведь важно когда. Это как с прогнозом
погоды: мы знаем, что дождь когда-нибудь пойдет, но нам
важно знать, в какой день.
В 1999 году британский писатель, ученый и футуролог
Артур Кларк сделал свой прогноз по развитию мира в XXI
веке. Но его сценарии на 2000-2018 годы уже не сбылись.
И нельзя сказать, что все из них будут правдивыми. Причем по разным причинам.
Так, на 2002 год Артур Кларк запланировал окончание
эры сжигаемого ископаемого топлива. На смену углеводородному топливу должна была прийти «чистая» и безопасная энергия, получаемая путем «низкотемпературной
ядерной реакции», под которой, видимо, подразумевался
холодный термоядерный синтез. Этого не случилось, а в
возможностях холодного термоядерного синтеза ученые
не уверены до сих пор.
Не все так просто и с прогнозом на 2016 год, когда,
как предполагалось, полностью бы упразднили деньги и
появилась бы новая единица обмена материальных ценностей – мегаватт-час. Насколько это нужно человечеству
и как это решает его проблемы? Прогноз, вероятно, не
сбудется – не потому, что он технически недостижим, а
потому, что в этом нет необходимости.
А вот на 2005 год ученый запланировал доставку на
Землю образцов марсианского грунта. В запланированный
год этого не случилось, но можно с уверенностью сказать,
что если наша цивилизация не прекратит свое существование, то рано или поздно это случится. В принципе это
технически достижимо и вписывается в логику освоения
космоса. Так что здесь речь идет лишь о переносе сроков.
Правда ли, что раствор соды и соли помогает при воспалении слизистой горла?
В народной медицине эта методика широко распространена. А вот научных подтверждений или опровержений я в Сети
не нашел. На мой взгляд, раствор только
усилит раздражение. Так ли это на самом
деле?
Максим, г. Москва
Полоскание горла раствором соды и соли применяют для профилактики и при лечении целого ряда
стоматологических и ЛОР-заболеваний. Сода с соль­ю –
известные природные антисептики. Несмотря на то
что иногда врачи советуют использовать этот метод
лечения, он все-таки остается средством народной медицины. Научных исследований по этому вопросу нам
обнаружить не удалось.
США, ЕВРОПА
ИЛИ РОССИЯ:
кто построит
самый быстрый
вертолет
70
ПОДВОДНЫЕ АВИАНОСЦЫ:
НЕОПРАВДАВШИЕСЯ
НАДЕЖДЫ
Идея объединить два наиболее
смертоносных класса кораблей в единое целое родилась
намного раньше, чем можно
было подумать. И, по сути, в
значительной мере уже успела
себя изжить.
80
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
7
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
Почему нам что-то нравится, а что-то – нет? Как работает этот механизм? Говорят,
людям симпатично то, что они когда-либо уже видели, или то, что происходило с
ними. К примеру, если бы человек в детстве часто рисовал или смотрел, как ктото рисует, то ему будет нравится рисование. Так ли это?
Виктор Киселев
Действительно, одни вещи
нам нравятся, другие – нет, а
многие совершенно безразличны. Кофе по утрам, книжка
перед сном или прогулки под
моросящим дождем – все мы
по-разному к этому относимся.
Вам нравится играть в футбол,
а кто-то любит рисовать. Причины того, что одни люди отдают предпочтение одним любимым занятиям, а остальные –
другим, различны, но все же их
можно систематизировать.
Если говорить о выборе
занятий, таких как хобби или
профессия, то мы предпочитаем делать то, что у нас получается лучше и вызывает необходимую нам реакцию окружающих: к примеру, одобрение
или, наоборот, раздражение,
если человек руководствуется
«хулиганскими» намерениями.
Если вы играете в футбол
хуже, чем ваши партнеры по
игре, то, скорее всего, вам
разонравится быть вечно отстающим – вы оставите это
занятие. И займетесь, например, чем-то более понятным и
доступным для вас: рисованием портретов или дружеских
шаржей.
Если говорить о предпочтениях в еде, то считается,
что вкусовые привычки формируются у человека еще до
его рождения и на них может
оказывать влияние питание
матери во время беременности. Хотя известно, что с
возрастом вкусовые привычки
могут меняться. Кроме того,
ученые выяснили, что вкусы
зависят от генов. Именно поэтому большинство людей с
трудом меняют свои пищевые
привычки, даже если знают,
что те вредны.
Предпочтения в еде, при
выборе одежды и многих
других вещах могут быть связаны с определенными событиями в прошлом человека.
Нельзя сказать, что людям
нравится именно то, что они
когда-либо уже видели, или
же им нравится повторять то,
что они уже делали. Определенные события в прошлом,
если они оставили после себя
«положительный» отпечаток
в памяти, часто ассоциируются у нас с какими-либо
действиями либо одеждой,
в которую мы были одеты в
тот момент, пищей, которую
ели, или иными вещами. Возвращение к этим предметам
помогает памяти вернуть те
самые ощущения. Если вы
испытывали восторг, впервые
взявшись за кисть или наблюдая в детстве, как кто-то
рисует, то и в зрелом возрасте вам наверняка понравится
рисовать.
В 2006 году я читал много книг о трансгуманизме и сингулярности. Согласно им,
примерно к 2050-му можно будет увидеть первые горизонты бессмертной жизни.
Прошло 12 лет. Насколько прогнозы изменились? Каково положение дел? Очень
хочется жить вечно!
Захар Ч., г. Краснодар
Строго говоря, как тогда,
так и сейчас, есть множество
прогнозов и рассуждений на
эту тему. Они не всегда друг с
другом совпадают. Что касается последних 12 лет, то наука
за последнее время нашла множество ограничительных барьеров, на биологическом уровне
препятствующих бессмертию
нашего тела. Если ранее
сроки нашей жизни сдвигали
болезни и неблагоприятная
окружающая среда, то сегодня
мы, расширив эти границы,
обнаружили, что есть более
фундаментальные ограничения – естественные биологические законы, препятствующие
долголетию.
В 2009 году американские
ученые Элизабет Блэкберн,
Кэрол Грейдер и Джек Шостак
получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие «механизмов
защиты хромосом теломерами
и фермента теломеразы».
Теломеры – концевые участки
ДНК, отвечающие за ее рекопирование. В течение нашей
жизни они постепенно разрушаются, и в конце концов организм лишается способности
воспроизводить ДНК, то есть
создавать новые клетки. Это
запрограммированный самой
природой износ нашего тела.
Группа японских исследователей недавно открыла белковый комплекс C1q, который
активирует работу механизма,
связанного со старением клеток. Как может показаться, его
блокировка могла бы замедлить старение. Но белковый
комплекс задействован в работе иммунной системы, и такая
блокировка отключает иммунитет организма, а это приводит
организм к еще более ранней
гибели.
Кажется, природа постаралась, чтобы мы не нашли ключи
к долголетию или нашли как
можно позже. Большинство ученых слишком осторожны, чтобы
обещать человечеству продление жизни и вечную молодость
в ближайшее время. Правда,
преодоление биологических препятствий еще не означает доступность бессмертия для всех.
Ученые обращают внимание на проблему другого
рода – ресурсную. Речь идет
как о ресурсах, которые потребуются для самого продления жизни, в частности о
расходах на медицинские мероприятия, так и тех, которые
необходимы для обеспечения
комфортной жизни людей, получивших возможность долго
жить. Считается, что даже
если рождаемость на планете
замедлится, рост ее населения только ускорится за счет
прекращения естественной
убыли. Массовое долголетие
потребует гигантских ресурсов от планеты.
Поэтому, как отмечается,
в обозримом будущем долголетие будет доступно не для
всех. И если дожить до столетнего возраста смогут уже
многие, то перешагнуть этот
барьер удастся меньшинству.
Первоначально основным
препятствием станет цена, а
затем – по мере развития и
удешевления технологий – на
первый план выйдет проблема
ресурсов, которая опять-таки
выльется в ценовой барьер.
Вполне возможно, что
ограничение продолжительности жизни или числа людей,
которые смогут продлевать ее,
закрепят в законах, подобно
китайской политике «одна
семья – один ребенок». И
именно в КНР уже говорят об
этом. В 2016 году китайский
бизнесмен Джек Ма заявил,
что в ближайшие 30-40 лет
ученые найдут способ увеличить продолжительность жизни
человека, узнают секреты
бессмертия, но затем придется
принять закон о том, что ни
один человек не должен жить
дольше 200 лет.
Впрочем, за это время появилось немало положительных
прогнозов. Так, в 2013 году
футуролог Рей Курцвейл заявлял: «Если вы будете хорошо
чувствовать себя от настоящего момента до 2030 года, то
вполне сможете жить так долго, как вам захочется».
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
Что, если бы у нашей планеты было два спутника, как, например, у Марса?
Михаил, г. Норильск
Возможно, в прошлом
у нашей планеты было два
спутника. Но затем один из
них, меньший по размеру,
столкнулся с Луной. Такую гипотезу выдвинул профессор
Эрик Асфауг (Erik Asphaug)
из Калифорнийского университета Санта-Крус. Он
предполагает, что размер
второго спутника составлял
примерно одну тридцатую от
размера сегодняшней Луны.
Но приливные силы и гравитация Солнца привели к
нестабильности орбиты обоих
тел, что стало причиной их
столкновения.
Стоит отметить, что наш
спутник и спутники Марса не
похожи друг на друга. По сравнению с самой планетой Луна
достаточно крупная. Только
Земля и Плутон имеют такие
спутники. У Земли – это Луна,
у Плутона – Харон. Еще четыре спутника Плутона – Стикс,
Никта, Кербер и Гидра – совсем небольшие и расположены достаточно далеко от
планеты.
Есть все основания полагать, что второй спутник в
системе, будь он достаточно
крупный и расположенный
близко к поверхности Земли,
не просуществовал бы на
орбите достаточно долго. То
есть «вторая Луна», если бы
она сохранилась до настоящего момента, представляла бы
опасность для всего живого
на планете. Два из трех сценариев предполагают возможное падение ее осколков на
поверхность планеты. Второй
спутник может столкнуться с
Луной – и последствия будут
опасны для Земли. Либо при
спуске орбиты ниже предела
Роша его бы разорвало на
осколки приливными силами,
и часть из них впоследствии
упала бы на планету. Только в
третьем случае он покинул бы
систему Земля – Луна и стал
бы самостоятельным космическим объектом. Но и в этом
случае он оставался бы где-то
рядом в качестве околоземного астероида и периодически
сближался бы с Землей. Кроме того, наличие на орбите
достаточно крупного спутника
привело бы к иной схеме приливов и отливов.
Если же говорить о спутниках, подобных марсианским Фобосу и Деймосу, то они достаточно малы и могут находиться
на орбите в течение долгого
времени. Другое дело, что на
Марсе нет жизни и, возможно,
одна из причин этого – как раз
отсутствие крупного спутника.
Но если бы у Земли был
еще один спутник, достаточно
удаленный и небольшой, то
ровным счетом это никак бы
не повлияло на жизнь на планете. Разве что наблюдения за
ночным небом были бы увлекательнее.
LADA L-EGO –
НОВЫЙ
ВЗГЛЯД НА
ГОРОДСКОЙ
АВТОМОБИЛЬ
Универсальное транспортное
средство для больших городов.
38
СОБАЧЬЯ
ЖИЗНЬ:
ПСИХОЛОГИЯ
ЖИВОТНЫХ
На что способны животные и
как правильно их понимать.
108
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
11
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
Правда ли, что есть прижизненное фото А.
С. Пушкина? Было ли оно сделано в то время, когда он жил?
Виталий С., г. Сыктывкар
TITAN – ПОКОРИТЕЛЬ
ГЛУБИН
Подводный беспилотный
аппарат Titan может погружаться глубже, чем его
конкуренты.
42
NURO: ЗА
ПОКУПКАМИ
НЕ НУЖНО
ДАЛЕКО
ХОДИТЬ
Беспилотные автомобили –
близко, но прежде чем они
повезут нас с вами, беспилотники начнут развозить
по домам покупки, заказанные в магазинах
46
12 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Некоторое время назад
в Сети распространилось
изображение, которое представляли как прижизненное
фото Александра Сергеевича
Пушкина. Великий русский
поэт был смертельно ранен на
дуэли с Дантесом 27 января
1837 года и скончался спустя
два дня. Старейшая из сохранившихся фотографий «Вид
из окна в Ле Гра» сделана
французским изобретателем Жозефом Нисефором
Ньепсом в 1826 году. Сегодня
оригинал этого снимка находится в Исследовательском
центре Гарри Рэнсома в городе Остин, штат Техас (США).
Он заключен в специальный
кейс, наполненный бескислородной газовой смесью, замедляющей старение.
Казалось бы, Александр
Сергеевич мог успеть предстать перед объективом фото-
камеры. Но не все так просто.
Технология Жозефа Ньепса
была далека от совершенства.
Низкое качество его гелиогравюр не позволяло отображать
мелкие детали, а ведь они
важны при создании портрета.
Кроме того, изображения получались слишком контрастными. С декабря 1829 года Ньепс
уже работает в партнерстве
с французским художником,
химиком и изобретателем Луи
Дагером, ранее проводившим
собственные исследования
в области закрепления изображения. Но в 1833-м Ньепс
скончался. И Дагер продолжил
работать, стремясь самостоятельно создать технологию,
применимую на практике.
Лишь в 1837 году ему это
удается. Еще два года уйдет
на совершенствование своего
изобретения. Только в 1839-м
его представили на совмест-
ЯХТА DYNAMIC GTT 115 –
РОСКОШЬ, СКОРОСТЬ И
МОЩЬ GRAN TURISMO
ном заседании Французской
академии наук и Академии
изящных искусств. После
этого имя Луи Дагера и его
технология стали известны
во всем мире. О нем сразу же
узнают и в России, благодаря
докладу российского ученого,
химика-технолога Иосифа
Гамеля, познакомившегося
с дагеротипией во время поездки в Париж. В том же 1839
году в России выходит в свет
первая брошюра, посвященная
дагеротипии. А изготавливать
дагерротипные аппараты в
стране начали уже на следующий год – в 1840-м.
Предполагать, что Луи
Дагер еще до представления
своего изобретения в Академии наук на родине побывал
в России и тогда же сделал
фотопортрет А. С. Пушкина,
нет никаких оснований. Да и
вряд ли такое событие осталось бы незамеченным. Кроме
того, все ранние фотографии
нашли свое место в музеях и
специальных хранилищах, то
есть сохранились до этого вре-
мени. В информации, появившейся в Сети, не указывается
местонахождение оригинала.
Без него и правдоподобной
истории снимка, как и при
каких условиях он был создан
Разве нет возможности построить
яхту, которая ни в чем не будет
уступать великолепным спортивным автомобилям?
32
и, самое главное, как сохранился, нет никаких оснований
утверждать, что представленное изображение – настоящее
фото Александра Сергеевича
Пушкина.
ДА, ЭТО BUGATTI!
НО ЭТО МОТОЦИКЛ!
Мотоцикл Bugatti Type 100M Concept так соответствует традициям компании Bugatti, что это
вызывает восхищение.
28
Кад р
Телларо,
Италия
NASA.GOV/PAOLO LAZZAROTTI
Затмение над Заливом Поэтов
14 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Продолжительность полной фазы лунного затмения 27 июля составила около 103 минут. Это
делает его самым длительным полным лунным затмением XXI века. Луна прошла через центр земной
тени, одновременно она была близка и к апогею –
самой отдаленной от Земли точке своей эллиптической орбиты.
В этом составном изображении показано покрытие диска Луны земной тенью от начала и до конца.
Сказочная сцена включает в себя последовательность цифровых снимков, сделанных с интервалом
в три минуты. Изображения демонстрируют путь по
ночному небу затмившегося лунного диска, сопровождаемого непривычно ярким Марсом, находящимся
в противостоянии. Вместе они поднимаются над приморской деревней Телларо в Италии. На переднем
плане – спокойный средиземноморский залив ЛаСпеция, известный как Залив Поэтов.
В III веке до нашей эры древнегреческий астроном Аристарх Самосский, впервые предложивший
гелиоцентрическую систему мира, также отслеживал
продолжительность лунных затмений, хотя и без
использования цифровых часов и фотокамер. Благодаря геометрии и опираясь на данные о продолжительности лунных затмений, он разработал способ
вычисления расстояния до Луны в радиусах Земли.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
15
Кад р
Молнии Юпитера
NASA.GOV
Ученые давно предполагали, что
на Юпитере сверкают молнии. Данные, полученные от предыдущего посещения окрестностей планеты-гиганта зондом Voyager 1, хоть и подтвердили эти предположения, но несколько
озадачили астрономов.
Ожидалось, что молнии в атмосфере Юпитера не будут отличаться от
земных по своим частотным характеристикам. Однако они генерировали
радиосигналы только в килогерцовом
диапазоне – в отличие от молний на
нашей планете, которые порождают и
мегагерцовые, и гигагерцовые радиоволны. Данные миссии Juno успокоили
ученых. Пролетая далеко от разрядов
молний, Voyager просто обнаружил не
все сигналы. В то время как станция
Juno, облетевшая планету с 2016 года
восемь раз, с помощью своего радиоволнового радиометра, способного
улавливать электромагнитные волны
широкого диапазона, зафиксировала
377 разрядов. Они генерировали радиоволны не только в килогерцовом
диапазоне, но также в мегагерцовом
и гигагерцовом. При этом Juno показала, что большая часть грозовой
активности на Юпитере близка к его
полюсам.
Снимок Северного полушария
Юпитера сделан автоматической
станцией и лишь немного дополнен
художником на основе ряда других
изображений.
16 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
17
Кад р
Ранний старт
Каждый, кто встречал рассвет над мысом Канаверал
29 июня 2018-го, мог увидеть этот красный след ракеты.
Изображение получено одной 277-секундной экспозицией с
крыши сборочного корпуса NASA. На нем запечатлен предрассветный запуск ракеты Falcon 9, которая примерно за 45
минут до восхода Солнца устремилась в небо в восточном
направлении. Высоко в небе шлейф ракеты подсвечен Солнцем, которое еще не поднялось над горизонтом и не видно с
Земли, но там, наверху, уже освещает все своими лучами.
Первая ступень этой ракеты совершила полет 72 днями
ранее, отправив на орбиту космический телескоп TESS.
Новый старт провели в рамках миссии по снабжению Международной космической станции – она поручена компании
SpaceX. К станции отправлен уже побывавший до этого в
космосе грузовой корабль Dragon. В этот раз дальнейшее
использование ракеты не предусматривалось, поэтому эффектного возвращения первой ступени не последовало. Грузовик успешно прибыл на МКС 2 июля.
NASA.GOV
США, штат Флорида,
мыс Канаверал
18 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
19
ПЕРЕДНИЙ КРАЙ
НАУКИ
ПОДТВЕРДИЛАСЬ ОДНА ИЗ ГИПОТЕЗ ГИБЕЛИ ЦИВИЛИЗАЦИИ МАЙЯ
Причины исчезновения цивилизации майя долгое время были предметом спора ученых. Международная группа американских и британских исследователей нашла подтверждение доводам,
что главной причиной гибели древней цивилизации стала сильная засуха. Ученые разработали
метод, позволяющий измерить содержание изотопов в осадочных породах на дне озера Чичанканаб на полуострове Юкатан. Собранные данные позволили определить количество осадков,
выпадавших в далеком прошлом. Как выяснилось, в период с VIII по X век нашей эры ежегодное
количество осадков снизилось приблизительно вдвое, а в особо засушливые годы – на 70 процентов. Это сделало невозможным выращивание основных сельскохозяйственных культур, распространенных у майя, – бобов, кукурузы и тыквы. Упадок древней цивилизации наметился в IX
веке. Население начало сокращаться, жители стали покидать свои города, разрушались системы
водоснабжения. С середины X века майя более не воздвигали каменных сооружений.
СИМБИОЗ РАСТЕНИЙ И БАКТЕРИЙ МОЖЕТ СДЕЛАТЬ ПЛАНЕТУ
ЧИЩЕ
Для полноценного развития растениям нужен азот. И хотя атмосфера вокруг нас на 78 процентов состоит из азота, взять его напрямую из воздуха они не могут. Растения получают его из
почвы, куда столь необходимый химический элемент попадает благодаря азотофиксирующим
бактериям. Но если азота все-таки не хватает, в таком случае в почву вносятся азотосодержащие
нитратные удобрения. Американские и мексиканские ученые описали сорт кукурузы, которая способна получать азот от азотфиксирующих бактерий-симбионтов – они, в свою очередь, получают
его из воздуха.
Сорт кукурузы Sierra Mixe обнаружили еще около 30 лет назад, недалеко от мексиканского города Оахака. Местная почва бедна азотом, и растения научились получать азот
от бактерий, живущих на их воздушных корнях. Около основания стебля растения находятся воздушные корни, которые выделяют слизь с большим количеством сахаров, где и
живут бактерии.
Для того чтобы уверенно сказать, что кукуруза Sierra Mixe получает азот именно от бактерий,
ученые сравнивали соотношение изотопов азота в тканях растения и вокруг него. В почве азота-15 содержится больше, чем в воздухе, но, как выяснилось, в растении чаще встречается азот14: следовательно, оно получает его все-таки из атмосферы.
Если научить основные виды сельскохозяйственных культур вступать в симбиоз с бактериями,
то, как считают ученые, можно значительно снизить объем использования азотных удобрений,
которые загрязняют почву и водоемы.
НОВАЯ ОС ОТ GOOGLE ПРИУЧИТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ К УПРАВЛЕНИЮ ЖЕСТАМИ
БЕЗ ИЛЛЮМИНАТОРОВ
Арабская авиакомпания Emirates заявила
о своих планах убрать иллюминаторы из самолетов и заменить их виртуальными окнами.
На них будет выводиться изображение с вмонтированных в обшивку самолета наружных
камер. По заявлению президента Emirates Тима
Кларка, это должно сделать самолеты легче,
что позволит им быстрее и выше летать, затрачивая при этом меньше топлива. Одновременно
это повысит и уровень безопасности. В первую
очередь нововведение коснется новых лайнеров Boeing 777 – 300ER. О сроках нововведения
пока не сообщается.
20 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Компания Google выпустила новую версию своей операционной системы – Android 9. По традиции она получила название
кондитерского изделия: эта версия ОС называется Pie, то есть
«пирог». Новая операционная система доступна для установки
на смартфоны Pixel, Pixel XL, Pixel 2 и Pixel 2 XL. Что касается
остальных устройств, то они смогут обновиться только осенью
2018 года.
Android Pie будет завязана на взаимодействии мобильного
устройства и искусственного интеллекта. ИИ проследит за тем,
чтобы заряд батареи не садился быстро, будет управлять яркостью экрана и самостоятельно запускать приложения, прежде
чем они могут понадобиться пользователю. Угадывать, какое
приложение нужно открыть, смартфон будет, опираясь на собранную информацию о привычках своего владельца. К примеру, если вы, просыпаясь утром, сразу открываете новостной
сайт, то смартфон на базе новой ОС сделает это заранее и без
вашего участия.
Обновилась и функция управления жестами, которая не
менялась с 2011 года. Три системные кнопки заменены на две,
остались только «Назад» и «Домой». А просмотреть активные
приложения можно простым свайпом снизу вверх. Однако пользователю все равно придется отучаться от этих кнопок и привыкать выполнять привычные движения жестами.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
21
Передний край науки
НОВЫЙ РОССИЙСКИЙ РАКЕТНЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ БУДЕТ
НА МЕТАНЕ
СРЕДНЕВЕКОВАЯ ГРЕНЛАНДИЯ БЫЛА
ПЕРВЫМ МОНОПОЛИСТОМ
В течение четырех веков викинги, обосновавшиеся в Гренландии, удерживали монополию на торговлю моржовой костью в
Западной Европе. К такому выводу пришли британские генетики.
Все древние украшения из моржовой кости, найденные в
Европе, были изготовлены из бивней животных, обитавших на
берегах Баренцева моря и других северных регионов Евразии.
Но начиная с ХII века ситуация резко меняется. Генетический
анализ показал, что к 1100 году главным поставщиком моржовой кости для Западной Европы была Гренландия, став одной
из первых в истории экономических монополий. На ее долю
приходилось около 94 процентов европейской торговли. Даже
десятину Церкви Гренландия платила не деньгами, а моржовой
костью. Единственным источником этих бивней могли выступать
две колонии викингов в Гренландии и их поселения на Ньюфаундленде, скалистом острове у северо-восточных берегов Северной Америки.
Пока не понятно, что заставило викингов покинуть Гренландию и оставить сверхприбыльную торговлю. Возможно, это случилось по причине наступления малого ледникового периода в
середине XV века. Также вероятно, что в результате хищнической
охоты колонии моржей могли истощиться или бивни моржей попросту могли выйти из моды, уступив место слоновой кости.
22 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
К МАРСУ ПОЛЕТЯТ
МИКРОБЫ
Есть ли жизнь на Марсе
или нет, ученым еще предстоит выяснить, но вот отправить
ее на орбиту Красной планеты
вполне возможно.
Российские ученые планируют отправить к Фобосу,
одному из спутников Марса,
капсулу с микроорганизмами,
а затем вернуть ее на Землю.
Это позволит оценить возможные при космическом полете
мутации – об этом рассказали
в Институте медико-биологических проблем (ИМБП)
РАН. Проект «Бумеранг», в
рамках которого планируется
осуществить эксперимент, –
повторение потерпевшей
неудачу в 2011 году миссии
«Фобос-Грунт». Тогда маршевый двигатель станции так и
не включился, в результате
чего она не смогла выйти на
траекторию перелета к Марсу
и осталась на околоземной
орбите.
Прежде чем отправить
капсулу к спутнику Красной
планеты, те же самые штаммы
бактерий сначала побывают
на МКС. После полета ученые
смогут сравнить результаты.
Российский разработчик
ракетных двигателей НПО
«Энергомаш» приступил к разработке силового агрегата на
метане. Об этом сообщил его
генеральный директор Игорь
Арбузов.
Такие двигатели перспективнее керосиновых, но Россия
пока, в отличие от США и ЕС,
ими не располагает. Испытания
нового двигателя, получившего
название РД-169, планируют
провести через три-четыре
года. В дальнейшем на его
основе может быть создана
отечественная ракета с многоразовой первой ступенью.
В отличие от керосина, метан практически не дает нагара, поэтому двигатели на нем
можно многократно эксплуатировать в течение долгого
времени без переборки. Кроме
того, агрегаты не испытывают
таких нагрузок, как при использовании других видов топлива.
МЕТЕОРИТ ИЗ МАВРИТАНИИ ПОМОГ ВЫЯСНИТЬ, КОГДА В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
ПОЯВИЛИСЬ ПЕРВЫЕ ВУЛКАНЫ
Почти все древние метеориты состоят из самых примитивных форм первичной материи Солнечной системы. Но найденный в Мавритании полукилограммовый метеорит NWA 11119,
который попал в руки ученых из Центра космических полетов
НАСА имени Джонсона в Хьюстоне (США), уникальный. Он состоит из пироксенов, полевого шпата, плагиоклазов и других
вулканических пород, образующихся при высоких температурах
и давлениях. Сделав анализ долей изотопов и вычислив возраст
метеорита, специалисты с удивлением обнаружили, что он образовался не в то же время, как остальные каменистые метеориты, а фактически в момент зарождения Солнечной системы. То
есть примерно через 2,5-3,5 миллиона лет после запуска термоядерных реакций в недрах Солнца.
В то же время его минеральный состав практически полностью соответствует составу выбросов вулканов на Меркурии и
некоторых вулканов на нашей планете, извергающих особенно
густую и «щелочную» магму.
В РОССИИ СОЗДАДУТ МИНИАТЮРНУЮ КАМЕРУ, РАБОТАЮЩУЮ В
ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Входящий в структуру госкорпорации «Ростех» холдинг «Швабе» приступил к выращиванию
двумерных наноструктур, которые позволят создать камеру, не имеющую аналогов в мире. Миниатюрное устройство сможет «видеть» в широком диапазоне излучения – от ультрафиолетового до
инфракрасного. Это позволит совместить в одной камере функции сразу нескольких: телевизионной, стандартного видимого диапазона, тепловизора и ультрафиолетовой. Для тепловизионной
аппаратуры это будет означать уменьшение размера устройств в три-четыре раза.
Такое устройство будет очень функциональным и удобным и найдет себе применение в самых разных сферах. В первую очередь им оснастят беспилотники, которые получат одну легкую
и эффективную камеру вместо нескольких. Это позволит вести поисковые операции в условиях
плохой видимости – например, при пожаре или в тумане, в густой растительности. Другая сфера
применения – мониторинг энергетических объектов. Здесь инфракрасный и ультрафиолетовый
спектры позволят обнаружить повреждение изоляции и нарушение проводимости. Такие камеры
также можно использовать в перспективной экипировке военнослужащих.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
23
Передний край науки
ПОДВОДНЫЙ ТОННЕЛЬ МОЖЕТ СОЕДИНИТЬ ТАЙВАНЬ С
МАТЕРИКОМ
Китай в скором времени может начать строительство самого длинного подводного тоннеля
в мире, который соединит железнодорожным сообщением Пекин и Тайвань. Его протяженность
по завершении строительства, которое запланировано на 2030 год, составит 135 километров.
Он будет в три с половиной раза длиннее тоннеля под Ла-Маншем, чья протяженность – всего 37
километров. По тоннелю смогут двигаться поезда со скоростью 250 километров в час. Таким образом, тоннель станет и самым скоростным в мире. При этом составы будут ходить одновременно
в двух направлениях.
Даже для КНР такое строительство будет достаточно сложным. Однако не технологические, а
скорее политические сложности между Пекином и Тайванем могут стать главным препятствием
на пути строительства тоннеля. Не исключено, что Пекин может начать работу над проектом в
одностороннем порядке, не дожидаясь согласия второй стороны.
СИНГАПУР ТЕСТИРУЕТ ДИСПЕТЧЕРСКУЮ СЛУЖБУ ДЛЯ ДРОНОВ
НЕЗАМЕНИМУЮ АМИНОКИСЛОТУ УДАЛОСЬ ПОЛУЧИТЬ ИЗ
ВОЗДУХА
Биохимики из немецкого Технологического университета Мюнхена смогли синтезировать
метионин – одну из важнейших аминокислот. В качестве сырья они использовали атмосферный
углекислый газ и спирт. По заявлению ученых, в сравнении с фотосинтезом, природным аналогом
предложенного ими процесса, их идея чрезвычайно проста и элегантна. В то время как в фотосинтезе участвуют около 14 различных ферментов, предложенный подход требует применения
всего двух белковых катализаторов. Кроме того, КПД фотосинтеза, как правило, достигает отметки только в 20 процентов, а исследователям удалось получить фантастически высокий уровень КПД для подобных реакций – более 40 процентов.
Метионин входит в число незаменимых для человека аминокислот: в нашем организме эта
аминокислота не синтезируется. Также метионин используется в качестве аминокислотной пищевой добавки для птиц и домашнего скота.
По словам биохимиков, таким образом можно производить и многие другие критически важные
аминокислоты – например, изолейцин и лейцин. В перспективе это может позволить нам получать
пищу и витамины прямо из воздуха, используя только воду, углекислоту и аналогичные катализаторы.
Годовой объем производства метионина во всем мире сейчас составляет около миллиона
тонн. Однако сегодня в промышленном производстве метионина применяется шестиступенчатый
химический процесс с использованием нефтехимического сырья, в котором, среди прочего, необходима высокотоксичная синильная кислота.
24 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
В Сингапуре создадут диспетчерскую службу для управления воздушным движением беспилотных летательных аппаратов. По заказу Управления гражданской авиации Сингапура реализацией проекта займется консорциум Future Flight Consortium во главе с компанией Garuda Robotics.
В компании заявили, что предлагаемая система позволит осуществлять полеты вне прямой
видимости. Как именно будет работать система, не сообщается, но уже известно, что консорциум
начал испытания системы в разрешенном для полетов беспилотников деловом районе One North.
В течение ближайших двух лет члены консорциума будут совершенствовать систему и
проводить тщательные испытания, чтобы подтвердить ее надежность и безопасность. «Наша
цель – дать возможность любому, кто захочет использовать беспилотные летательные аппараты
в Сингапуре, делать это самым безопасным и эффективным способом», – заявил Онг Цзинь Джу,
директор проекта Future Flight и технический директор Garuda Robotics.
В ЕГИПТЕ НАШЛИ СЫР, ВОЗРАСТ КОТОРОГО – БОЛЕЕ ТРЕХ
ТЫСЯЧ ЛЕТ
Ученые из итальянского университета Катании в ходе раскопок в пирамидальном комплексе
Саккара под Каиром обнаружили твердый сыр, которому уже более 3200 лет. В Египте итальянские археологи работают в сотрудничестве с Каирским университетом.
Как отмечают исследователи, сыр изготовлен в период между 1290 и 1213 годом до нашей
эры. При его готовке использовали одновременно коровье, овечье и козье молоко. Ученые также
обнаружили в окаменелом продукте следы бактерий, которые, предположительно, вызывали в
Древнем Египте так называемую средиземноморскую лихорадку. Болезнь поражала как домашний скот, так и людей, сопровождалась сильной слабостью и повышенным потоотделением. Также следы этих бактерий были найдены на мумиях из некрополя в Саккаре.
Найденный сыр можно считать одним из старейших в мире. Еще более древний обнаружили в
2014 году германские археологи при раскопах в некрополе в пустыне Такла-Макан на северо-западе
Китая. Возраст этого найденного рядом с мумиями сыра – более 3600 лет.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
25
Передний край науки
РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ОЖИВИЛИ ДРЕВНИХ ЧЕРВЕЙ
Биологи из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения вернули
к жизни древних червей, которых обнаружили в зоне вечной мерзлоты. В образцах замерзшей
почвы, доставленных в лабораторию из арктической части Сибири, обнаружены нематоды двух
разных видов. Черви одного из видов, Panagrolaimus, оказались в образцах, взятых с глубины 30
метров. Возраст образца, согласно радиоуглеродному датированию, – 32 тысячи лет. Нематоды
второго вида, Plectus, нашли в образце, взятом с меньшей глубины – всего 3,5 метра. Но его возраст был еще больше – 42 тысячи лет. Попасть в почву в более позднее время черви не могли,
на такую глубину они не закапываются, тем более в условиях вечной мерзлоты. Кроме того, на
глубине более полутора метров нет и намека на оттаивание – даже девять тысяч лет назад, когда
в регионе, в котором были взяты пробы, было теплее всего.
Исследователи поместили нематод в чашку Петри с питательной средой при температуре
около 20° C и оставили на несколько недель. Спустя некоторое время нематоды начали двигаться и питаться.
Отмечается, что чем сложнее устроен организм, тем меньше вероятность оживить его после
такой заморозки. «Мы получили первые данные, демонстрирующие способность многоклеточных
организмов к длительному криобиозу в вечномерзлых отложениях Арктики», – сообщают исследователи. Таким образом, найденные нематоды – рекордсмены среди животных по пребыванию в
замороженном состоянии.
В ПРОШЛОМ ЛУНА МОГЛА БЫТЬ ОБИТАЕМА
Исследователи Йен Кроуфорд из Лондонского университета и Дирк Шульц-Макух из Университета штата Вашингтон считают, что на Луне как минимум дважды создавались условия, пригодные для зарождения жизни. Конечно, это не означает, что она действительно существовала, но
такая вероятность есть.
Условия для зарождения жизни на спутнике Земли появлялись два раза: вскоре после формирования Луны и в период максимальной вулканической активности – четыре и 3,5 миллиарда лет
назад соответственно. Из недр Луны в то время вырывалось значительное количество раскаленных газов и водяного пара. Это могло привести к формированию плотной атмосферы и образованию водоемов. Такие условия могли сохраняться на протяжении миллионов лет.
Выводы ученых основаны на результатах недавних космических миссий и анализе образцов
лунных пород и почвы, которые показывают, что Луна не настолько сухая, как считалось ранее.
В 2009-2010 годах было установлено, что на нашем спутнике есть залежи значительного количества льда. Кроме того, были получены доказательства существования воды в лунной мантии. И
эта вода появилась там, по всей видимости, на самых ранних этапах формирования Луны. Есть
также вероятность, что молодая Луна могла иметь магнитное поле, защищающее только появившуюся жизнь от солнечного ветра.
Зародиться жизнь на соседнем с нами небесном теле могла как и на Земле, но, возможно, ее
могли занести метеориты. Проверить гипотезу, как считают сами ученые, можно лишь с помощью
«агрессивной программы исследования спутника нашей планеты».
26 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
27
Концепт
Да, это
Bugatti!
ROMAIN GAUVIN
Но это мотоцикл!
Концепт
Н
массивную батарею прямо под
сиденьем водителя. Здесь же
находится главный процессор,
а спереди слева – зарядный
порт. Кроме того, у концепта – четыре довольно широких
колеса, спаренных по два для
более устойчивого вождения.
В отличие от привычных мотоциклов, здесь водитель находится в закрытом и, как может
показаться, довольно тесном
кокпите. Две камеры по обеим
сторонам корпуса передают
изображение заднего вида на
голографический монитор в
кабине.
В целом достаточно лишь
одного взгляда, чтобы с уверенностью сказать: автор
концепта своей цели добился –
как и все автомобили Bugatti,
Type 100M Concept выглядит
на миллион долларов!
ROMAIN GAUVIN
е нужно искать
логотип производителя, чтобы
понять, кто сделал этот мотоцикл. Его дизайн
настолько узнаваем, что концепт не нуждается
в представлении. Мотоцикл
Bugatti Type 100M Concept так
соответствует традициям компании Bugatti, что это вызывает восхищение. Он представлен в сочетании двух знакомых
и любимых всеми цветов, в
которые традиционно окрашивают многие автомобили
марки. Дизайнер смог вписать
в экстерьер даже фирменную
С-образную боковую линию.
И хотя ни одна модель
Bugatti не является электрической, концепт Type 100M имеет
электропривод и довольно
Современный подводный Парфенон
30 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
31
Концепт
Яхта Dynamic GTT 115 –
роскошь, скорость и мощь
BEDYNAMIQ.COM
Gran Turismo
32 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
33
Концепт
Е
Можно! Так решили в компании Porsche – и отправили
своих дизайнеров работать
над экстерьерами и отделкой
новой трехэтажной и 35-метровой суперяхты, которая
привносит концепцию Grand
Turismo в мир морских путешествий.
Два судовых двигателя
MAN V12-1650 обеспечивают максимальную скорость
в 21 узел и предназначены
для длительных переходов.
Благодаря им, яхта может без
дозаправки пройти 6,3 тысячи
километров, то есть пересечь
весь Атлантический океан. А
если вы хотите расслабиться
и устроить вечеринку, не отплывая далеко от берега, то
есть два электродвигателя
мощностью 20 кВт для бесшумного хода на скорости до
шести узлов. Яхта может принять на борт до десяти гостей
и экипаж из шести членов
команды.
BEDYNAMIQ.COM
сли вы привыкли к
комфорту и скорости, которые могут
подарить только
автомобили класса
Gran Turismo, то
наверняка задумывались, почему нельзя так же
путешествовать не только по
дорогам, но и по волнам. Разве
нет возможности построить
яхту, которая ни в чем не будет
уступать великолепным спортивным автомобилям?
Яхта Dynamic GTT 115 – роскошь, скорость и мощь Gran Turismo
34 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
35
BEDYNAMIQ.COM
36 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
37
Концепт
LADA L-Ego –
CARDESIGN.RU/GLEB DANILOV
новый взгляд на
городской
автомобиль
38 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
39
М
ля LADA L-Ego от Глеба Данилова, выпускника Санкт-Петербургской художественно-промышленной академии
имени А. Л. Штиглица, – универсальное транспортное
средство для больших городов. L-Ego – компактный
модульный электромобиль
с двухместной кабиной. Каждое из его задних колес
представляет собой моноцикл
с собственным электромотором и батареей. Водитель и
его пассажир доезжают до
перехватывающей парковки,
отсоединяют задние колеса и
уезжают по своим делам.
При этом электромобиль
не стоит все это время без
дела. Он не только подзаряжается на зарядной станции,
но и очищает воздух на благо
города. Ожидая возвращения пассажиров, автомобиль
работает, пропуская воздух
через свою систему фильтрации.
CARDESIGN.RU/GLEB DANILOV
ногие добираются до
центра мегаполиса из
пригородов
и спальных
районов на
своих автомобилях, а затем,
оставляя их на перехватывающих парковках, передвигаются
пешком или на общественном
транспорте.
Футуристическая концепция электрического автомоби-
40 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
41
Концепт
TITAN –
GENEINNO.COM
покоритель
глубин
42 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
43
Концепт
Д
GENEINNO.COM
роны способны
покорять не
только небо,
но и морские
глубины.
Подводный
беспилотный
аппарат Titan может погружаться глубже, чем его конкуренты. Шесть двигателей – два
горизонтальных и четыре
вертикальных – позволяют
ему не бояться даже сильных
подводных течений, а прочный
корпус дает возможность погружаться на глубину до 150
метров. Здесь пригодятся его
камера, которая снимает видео
44 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
в разрешении 4K, и два мощных светодиодных прожектора
яркостью в 3000 люмен, разгоняющие любую тьму.
Управление дроном и
наблюдение за подводным
миром в реальном времени
происходят с помощью мобильного устройства, которое
монтируется на контроллер –
подобный тому, что используют в видеоиграх. Полимерные
литиевые батареи позволяют
использовать Titan в течение
четырех часов, а для их зарядки требуется всего два часа.
Еще одна отличная функция аппарата – удлинительный
порт с питанием, размещенный
в нижней части корпуса. К
нему можно крепить дополнительные аксессуары, которые
вскоре также появятся: например, руку-манипулятор или
гидролокатор. Это позволит
задействовать его не только
для подводной съемки.
Независимо от того, исследуете ли вы подводный мир,
ищете ли места для рыбной
ловли, проводите технические
осмотры подводного оборудования или просто хотите
хорошо провести время, Titan –
ваш лучший помощник в любых начинаниях.
Концепт
NURO.AI
NURO:
за покупками не
нужно далеко
ходить
46 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
47
Концепт
Б
NURO.AI
еспилотные автомобили – близко,
но прежде чем
они повезут нас с
вами, беспилотники начнут развозить по домам
покупки, заказанные в магазинах. Выходцы из Waymo –
того самого подразделения
Google, которое выпустило на
американские улицы веселые
гугл-мобильчики – решили
не упускать новых возможностей. И создали перспективный стартап Nuro, который
и представил небольшой
беспилотный автомобиль для
доставки покупок. Немного
короче обычного легкового
авто, он в то же время в два
раза уже, что позволит с легкостью протискиваться там,
где обладателям больших
машин и не снилось. Он сможет вовремя доставлять вам
покупки, невзирая на пробки,
в которых в это время будет
стоять весь город.
Больше нет необходимости самому ходить в магазин.
Сделав заказ в приложении,
останется только выйти к обочине и подождать, пока юркий
беспилотный фургончик привезет покупки. Чтобы их забрать,
нужно ввести полученный PINкод в терминале прибывшего
автомобиля.
В июне Nuro начал сотрудничество с американским
ретейлером Kroger, который
владеет почти 2,8 тысячи
супермаркетов и универмагов
в 35 штатах. Это партнерство –
серьезный шаг на пути к превращению беспилотных систем
доставки в реальность.
Тема номера
ШОН КЭРРОЛЛ –
о судьбе Вселенной,
разных мирах и
ходе времени
NASA.GOV
Владимир Гильен
У Naked Science появилась невероятная возможность пообщаться с Шоном Кэрроллом. В
этом интервью он рассказал, над чем сейчас
работает, и поделился своим мнением о некоторых из последних открытий в областях темной
материи, темной энергии, квантовой механики
и по поводу самой Вселенной.
50 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Шон Кэрролл – один из ведущих космологов современности. Он написал несколько
книг, ставших бестселлерами, среди которых –
«Частица на краю Вселенной» о поиске бозона
Хиггса, «Вечность» о стреле времени, а также
«Вселенная». Кэрролл получил докторскую
степень по астрономии и астрофизике в Гарвардском университете в 1993 году под руководством Джорджа Филда. До 2006-го работал
в Массачусетском технологическом институте
и Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, был младшим профессором в Чикагском
университете. Сейчас доктор Кэрролл – профессор в Калифорнийском техническом
институте (Калтех) прямо за столом великого
Ричарда Фейнмана.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
51
Тема номера
– Доктор Кэрролл, спасибо, что нашли время
на это интервью. Наши
читатели уже немного знают о вас, где вы
учились и какова ваша
специализация – в частности, темная материя
и Общая теория относительности. Не могли
бы вы подробнее рассказать, чем именно вы
занимаетесь в Калтехе?
– Конечно. Я – физик-теоретик. Моя работа заключается в изучении того, как
работает Вселенная на самом
фундаментальном уровне.
Множество физиков-теоретиков исследуют, как формируются галактики или почему
определенные материалы
становятся сверхпроводниками. Я стараюсь понять,
какова истинная суть самых
глубинных законов природы.
Заниматься этим сегодня
нелегко, так как у науки уже
есть успешная модель – Общая теория относительности
Эйнштейна, объясняющая
Шон Кэрролл – о судьбе Вселенной, разных мирах и ходе времени
гравитацию. Также у нас есть
Стандартная модель физики
частиц, объясняющая все,
что мы когда-либо видели в
ускорителях частиц и других
машинах, а также в ходе экспериментов здесь, на Земле.
Тем не менее известно, что
на этом история не заканчивается. У нас есть данные о
вещах вроде темной материи
и темной энергии, которые
нелегко уместить в современную теорию, поэтому нам
следует каким-то образом ее
расширить. Также известно,
что Общая теория относительности и Стандартная модель
не особо сочетаются. Между
квантовой механикой – миром Стандартной модели – и
гравитацией, искривленным
пространством-временем –
миром Общей теории относительности – на самом базовом
уровне существует несовместимость.
Я изучал эти понятия на
протяжении всей своей карьеры. В прошлом очень много
работал над пониманием темной материи и темной энергии.
Сегодня больше времени уде-
ляю квантовой гравитации –
квантовому описанию гравитационного взаимодействия.
Надеюсь, существует какая-то
простая идея. Некоторые
считают, что это Теория струн,
некоторые верят во что-то
другое. Мы подходим к этому
вопросу с разных сторон,
пытаясь примирить квантовую
механику с гравитацией.
– Итак, вы посвятили
этому большую часть своей
жизни. Что вас вдохновило,
подтолкнуло к тому, чтобы
стать физиком и ученым?
– Примерно с десяти лет я
интересовался конкретными
идеями. Читал книги, которые
находил в местной библиотеке:
о черных дырах, кварках и лептонах, о Большом взрыве. Все
это было невероятно интересно. Еще в детстве я решил, что
хочу именно этим зарабатывать на жизнь. Честно говоря,
когда вам всего десять, не
нужно решать, кем вы станете
в будущем. Но мне повезло: я
выбрал отличную работу, которой занимаюсь до сих пор.
Ф А К Т Ы
Пантеры – не отдельный биологический вид, а
целый род семейства кошачьих, в который входят известные виды крупных кошек: львы, тигры,
ягуары и леопарды. Черная пантера – название
темноокрашенных особей ряда видов крупных кошек, представляющих собой генетический вариант
окраски: проявление меланизма, вызванного мутацией гена. Чаще всего это леопард или ягуар.
– Сейчас вы работаете
над квантовой гравитацией. Есть ли в этой области какие-то прорывные
открытия или решения,
о которых мир еще не
слышал?
– Говорить о том, что
есть какой-то прорыв в этом
вопросе, слишком громко.
Эта область движется крайне
медленно. Да, были некоторые прорывы за последние 60
лет. Одно из самых важных
открытий в квантовой гравитации, пожалуй, – обнаружение
Стивеном Хокингом излучения,
испускаемого черными дырами. Но за последнее время я
бы сказал, что у нас был не
столько прорыв, сколько смена
акцентов, так как мы стали серьезнее воспринимать квантовую информацию. Все больше
людей начинают понимать, что
квантовая информация – очень
полезный способ рассуждения
о квантовой механике в целом
и происхождении пространства-времени в частности. Над
этой идеей работают сотни
ученых. Запутывание было
В 1998 году мы узнали о
Вселенной кое-что новое: она
не только расширяется, но и
ускоряется. Если вы посмотрите на далекую галактику, то
увидите, что она отдаляется,
так как Вселенная расширя– На ваш взгляд, какова
ется. Но если вы подождете и
судьба Вселенной в дале- будете замерять ее скорость
ком будущем: случится
в течение более длительного
ли Большое сжатие или
времени, то заметите, что она
нечто иное?
стала отдаляться быстрее. Это
– Очень хороший вопрос.
тяжело осуществить на практиОчевидно, прошлое Вселенной ке, именно поэтому люди хотят
сильно отличается от ее предполучить за это Нобелевскую
полагаемого будущего. Мы
премию, но именно это они и
живем во Вселенной, которая
показали: далекие галактике
расширяется и остывает. Если отдаляются от нас с возрастаотмотать на 14 миллиардов лет ющей скоростью. И это тайна.
назад, то мы получим Большой Но не та, которую невозможно
взрыв. Вселенная находилась
разгадать. У нас есть одно
в состоянии, которое, насколь- хорошее объяснение, которое,
ко нам известно, было невескорее всего, верно.
роятно горячим и плотным, а
Речь идет о космологичетакже очень гладким: материя
ской постоянной, о вакуумной
была одинаковой во всех ее
энергии – идее, высказанной
областях. Она расширялась
еще Эйнштейном. Согласно ей,
и остывала, благодаря этому
в самом пустом пространстве
формировались планеты, звез- таится энергия. Она расталкиды и галактики, а также мы.
вает пространство, ускоряет
Все это известно уже ни один
галактики, удаляющиеся от
десяток лет и стало общепринас. Вакуумная энергия любонятой моделью.
пытна тем, что она не меняет-
идеей, от которой хотели избавиться, но в итоге она оказалась практически центральным
фактором в понимании того,
как все устроено.
Шерсть ленивца наполнена симбионтами –
зелеными водорослями Trichophilus welckeri.
Взамен жилья и влаги водоросли обеспечивают ленивцам камуфляж – окраску, которая
позволяет им скрыться в зеленой листве тропических деревьев.
Яркости марсианских спутников Фобоса и
Деймоса достаточно для того, чтобы ночью
предметы на поверхности планеты отбрасывали четкие тени.
NASA.GOV
Тема номера
ся. Не разбавляется в процессе расширения Вселенной.
Обычные вещи вроде материи
и излучения разбавляются в
ходе расширения: количество
частиц остается тем же, но
пространства становится больше, поэтому число частиц в
какой-либо области пространства сокращается. Однако,
когда дело доходит до темной
энергии и вакуумной энергии
в частности, ее количество
в кубическом сантиметре
остается одинаковым, даже
когда пространства становится
больше. Итак, получается, что
чем больше у нас кубических
сантиметров, тем больше энергии, – это никак не противоречит законам Общей теории
относительности. И если это
останется неизменным – может, останется, а может, нет, –
54 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Шон Кэрролл – о судьбе Вселенной, разных мирах и ходе времени
то Вселенная будет расширяться и растягиваться вечно.
Она никогда не коллапсирует
в Большое сжатие или нечто
подобное. Вселенная потратит
все свое топливо, звезды в
итоге перестанут гореть, так
как исчерпают все запасы водорода, гелия и так далее – и
Вселенная погрузится во тьму.
Все отдалится друг от друга
настолько, что Вселенная станет пустым пространством.
Со времени Большого
взрыва прошло 14 миллиардов
лет. От сегодня до будущего
Вселенной – бесконечность.
Это самая простая интерпретация того, что мы знаем о
Вселенной и ее судьбе. Могут
произойти разные вещи. Темная энергия может испытать
фазовый переход и исчезнуть,
и тогда в пустом пространстве
может появиться нулевая или
негативная энергия – и все
способно коллапсировать.
Любопытно, что мы думаем о
Вселенной как о чем-то старом – ведь ей 14 миллиардов
лет. Но мы сильно ошибаемся.
Вселенная очень молода – по
сравнению с тем, насколько
старой она станет в итоге.
– Мы видим, как от нас
отдаляются галактики. Но
в то же время знаем, что
однажды Млечный Путь
и Андромеда столкнутся.
Также нас притягивает к
себе Великий аттрактор –
и мы, по сути, падаем в
него…
– Скажем так: мы заявляем о том, что Вселенная
расширяется. И задаемся
вопросом: «Что это означает?»
Это значит, что галактики
отдаляются друг от друга. Но у
такого заявления есть оговорки, которые не всегда ясно
высказываются. На достаточно
большом расстоянии галактики
отдаляются друг от друга, но
галактики, достаточно близкие
друг к другу, могут вообще не
отдаляться.
Так что, когда мы говорим,
что Вселенная расширяется, а
галактики отдаляются, имеем
в виду в среднем, на самых
больших расстояниях, которые
можно наблюдать. Но соседствующие галактики вроде
Млечного Пути и Андромеды
гравитационно связаны друг
с другом, как и Магеллановы
Облака – маленькие галактики-спутники – связаны с нами
гравитацией. В общем, есть
своего рода разделительная
черта между связанными друг
с другом и свободно отдаляющимися системами. Как если
бы вы подбросили в воздух
мяч: если он летит достаточно
медленно, то в итоге упадет, но если вы бросите его
быстрее скорости убегания,
он улетит навсегда. Так что
большая часть Вселенной отдаляется от других ее частей
быстрее скорости убегания – и
в итоге отдалится навсегда.
Также есть некоторые части,
которые собраны вместе, – и
это никак не противоречит
общей картине.
ЦИФРЫ
два
Лишь
вида цветковых растений способны
произрастать в Антарктиде. Это луговик антарктический
(Deschampsia antarctica) из семейства злаковых и колобантус
кито (Colobanthus quitensis) из семейства гвоздичных.
восьми тысяч
Более
простых цветков
насчитывается в соцветии пуйи Раймонда (Púya raimóndii) –
крупнейшего растения семейства бромелиевых, произрастающего в Боливии и Перу. Само соцветие может достигать
высоты 10 метров.
– Значит, в далеком будущем, спустя миллиарды
и миллиарды лет, можно
будет сказать, что эти
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
55
Тема номера
NASA.GOV
галактические суперкластеры, собравшие вместе
ближайшие галактики, будут своими собственными вселенными в общей
огромной Вселенной?
– Это очень интересно.
То, что мы называем местной
группой, – наш маленький
кусочек Вселенной, в который
входят Млечный Путь, галактика Андромеда, Магеллановы Облака, другие небольшие
галактики и так далее – не
расширяется. Совсем. Как
и не расширяются Млечный
Путь, Солнечная система,
потому что они связаны друг
с другом гравитацией. Так что
вы правы: остальная часть
Вселенной отдаляется от нас,
и, если подождать достаточно долго, она исчезнет,
просто потухнет. И останемся
только мы с местной группой
галактик.
56 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Шон Кэролл – о судьбе вселенной, разных мирах и ходе времени
Если вы будете ждать
дальше, звезды Млечного Пути
и Андромеды в итоге потухнут,
и у нас останется только газ,
планеты и звезды, которые
уже не светят, а также черные дыры в этих системах. В
частности, в центрах больших
галактиках вроде Млечного
Пути и Андромеды находятся большие черные дыры.
Когда я говорю «большие»,
то имею в виду в миллионы
раз массивнее Солнца, но они
все равно невероятно малы
по сравнению с галактикой
весом в миллиарды солнечных
масс. Сейчас размеры черной
дыры в центре Млечного Пути
абсолютно незначительны по
сравнению с самой галактикой,
но если вы решите ждать миллиарды лет, то в нее будет падать материя, она продолжит
расти. Итак, вы ждете, ждете,
ждете. В черную дыру падает
куча всякой всячины, она становится все больше, больше
и больше. То есть не то чтобы
звезды и планеты будут вечно
где-то поблизости. В 70-х
Стивен Хокинг отметил, что
даже черные дыры производят
излучение. Даже они не вечны.
Они испускают излучение
из-за квантово-механических
эффектов и теряют энергию,
отдавая ее Вселенной. В итоге
черная дыра сожмется. Сейчас
этого не происходит, так как
материя падает в черные дыры
намного быстрее, чем они
испускают излучение. Но в
итоге, когда потухнет звездный
свет, а Вселенная расширится
и остынет, черные дыры будут
скорее усыхать, нежели расти.
И вы можете просто продолжать ждать – и тогда даже эти
черные дыры испарятся в пустое пространство. Если ждать
достаточно долго, Вселенная
Многомировая интерпретация в представлении художника
космологической Мультивселенной могут присутствовать
далекие регионы, в которых
частицы и силы отличаются от
тех, что мы наблюдаем у себя.
– Вы часто упоминаете,
Даже размерность пространчто придерживаетесь
ства может быть там иной. Мы
многомировой интерпрене можем знать, так это или
тации. Так ли это?
нет на самом деле, но все, что
– Здесь надо быть остомы знаем о физике сейчас, дорожнее с терминами. Есть
пускает существование чего-то
многомировая интерпретация – подобного.
самостоятельная идея. Еще
Многомировая интерпретаесть Мультивселенная – тоже
ция, пусть и звучит похоже, –
самостоятельная идея. Они
другая идея. Она пришла к нам
могут иметь сходства, но эти
не из космологии, а из кванидеи сильно отличаются друг
товой механики. У квантовой
от друга. Мультивселенная –
механики есть очень странное
мысль, пришедшая из космосвойство: ее часть, связанную
логии. По сути, она говорит о
с осуществлением измерений,
том, что очень далеко от нас,
тяжело понять. К примеру:
в регионах, которые мы не
частица вроде электрона
можем видеть из-за огромных
может пребывать в разных
расстояний (ведь свет двивозможных состояниях. Если
жется с ограниченной скоробы вы были классиком – настью), – условия могут быть со- пример, Ньютоном, – сказали
вершенно другими. Мы живем
бы: «У частицы есть какая-то
в мире, в котором есть законы
позиция. Может быть, мы не
физики, у частиц есть массы
знаем, какая именно, но она
и заряды, три измерения в
есть». Квантовая механика же
пространстве и так далее. В
говорит, что у электрона есть
станет пустым пространством.
Потенциально это может продолжаться вечно.
волновая функция – суперпозиция каждой возможной
позиции. Существуют разные
вероятности ее измерения в
различных местах. Согласно
многомировой интерпретации
квантовой механики, электрон
в действительности находится
в каждой возможной позиции,
пока его не измерят. Как только это происходит, Вселенная
разветвляется: разделяется на
разные копии. В одной копии
электрон находился там, и вы
его там увидели. В другой –
электрон был в другом месте,
и именно там вы его заметили.
В третьей же копии электрон
находился в совершенно ином
месте, и вы его увидели там.
Каждый возможный исход
этого измерения соответствует отдельной ветви волновой
функции Вселенной. Получается, целая Вселенная дублируется. И эти дублированные
вселенные почти идентичны,
за исключением различий в
исходе непосредственного
квантового измерения. Затем
вы можете сказать: «Так как я
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
57
Тема номера
увидел электрон тут, я пойду
налево» или «Раз я увидел
электрон там, пойду направо». Влияние этих различий в
итоге может распространиться
на макроскопический мир, в
результате чего ветви станут
совсем разными. Если вся эта
история верна, то пертурбации
плотности в ранней Вселенной, в результате которых
появились галактики и звезды,
сильно отличаются друг от друга в разных ее ветвях. Получается, расположения и природа
галактик и звезд в многочисленных ветвях этой волновой
функции различны.
Это и есть многомировая
интерпретация. Звучит экстравагантно, но в действительности это самая естественная
и простая интерпретация
базовых уравнений квантовой
механики. Если она вам не
Шон Кэрролл – о судьбе Вселенной, разных мирах и ходе времени
нравится – без проблем, – но
вам придется модифицировать
правила, чтобы избавиться от
дополнительных миров. Некоторые исследователи сейчас
занимаются именно этим.
Все звучит несколько фантастически, но дело в том, что
между такими ветвями невозможно путешествовать туда и
обратно. Нельзя отправиться
в путешествие по какой-то
другой ветви. Как только они
разделяются, это необратимо.
И точка.
– Эта теория и правда
очень интересна, над ней
следует поразмыслить.
Но есть ли какая-то возможность ее доказать?
– Говоря технически, в
физике мы никогда ничего не
доказываем. Мы собираем
доказательства в пользу и
против разных теорий. Раньше, в «дни битв» квантовой
механики (так доктор Кэрролл
называет время до разработки
Стандартной модели. – Прим.
авт.), мы спорили о разных ее
интерпретациях. Мы считали,
что, по сути, есть одна теория,
но о ней можно говорить
по-разному. Теперь ситуация
прояснилась. Существуют
разные физические теории,
которые могут привести к
известным и любимым нами
результатам – их мы называем квантовой механикой, о
которой пишут в учебниках.
Сами теории отличаются, и
эти различия проявляются в
экспериментах. Суть не в том,
чтобы доказать истинность
многомировой интерпретации,
а в том, чтобы собрать доказательства в пользу или против
определенной формулировки
квантовой механики. И сегодня существует экспериментальная программа, в которой
работают именно над этим.
Никогда не получится что-то
сказать наверняка, так как в
науке ничто не может быть
известным на 100 процентов.
Это не математика и не логика – вы не доказываете теоремы. Вы собираете данные и
спрашиваете себя: «Учитывая
всю информацию, которая у
меня есть, как лучше всего ее
объяснить?»
В каком-то смысле каждый
раз, проводя квантово-механический эксперимент – с двумя
прорезями, опыт Штерна – Герлаха или любой другой классический эксперимент в квантовой механике, – вы проверяете
многомировую интерпретацию
квантовой механики.
– На протяжении последних шести месяцев
ученые из разных стран,
лабораторий и обсерваторий сообщали об
удивительных открытиях
и теориях. О последнем
крупном открытии объявили совсем недавно, 12
июля: регистрация источника нейтрино высоких
энергий нейтринной обсерваторией IceCube. На
ваш взгляд, почему это
прорывное открытие для
астрофизики и как оно
повлияет на дальнейшие
исследования?
– Это отличный вопрос,
потому что почти все астрономические исследования на
протяжении истории совершались посредством фотонов.
Мы смотрим на мир своими
глазами, но в какой-то момент мы изобрели телескопы,
микроскопы и камеры, чтобы
видеть лучше, но это все еще
свет – электромагнитное
излучение, которое мы видим.
Однако Вселенная полна
других вещей. Первое, что
мы сделали в историческом
контексте, – расширили способы наблюдений за пределы
видимого света, чтобы была
возможность регистрировать
радиоволны, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение
и так далее.
И сегодня, когда мы проектируем новые телескопы,
делаем так, чтобы они видели
свет во всех частях электромагнитного спектра, но в итоге
это все равно свет, фотоны.
Не помню точно, когда именно,
но в какой-то момент люди
обнаружили космические лучи.
ICECUBE.WISC.EDU
Нейтринная обсерватория IceCube
58 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
59
ICECUBE.WISC.EDU, NASA.GOV
Тема номера
Это случилось довольно рано,
где-то в 1930-е: мы узнали, что
земная атмосфера бомбардируется частицами из космоса.
Это частицы высоких энергий,
принимающие формы протонов, электронов и даже атомных ядер. То был абсолютно
новый способ наблюдения Вселенной. Мы многое узнали о
космических лучах, но проблема в том, что они состоят из
заряженных частиц и по мере
их продвижения сквозь Галактику отражаются ее магнитным
полем. Выходит, что, когда
вы видите их, летящими из
космоса, можете определить,
откуда они летят, но это не то
место, из которого они появились изначально. Космические
лучи тяжело использовать для
составления плана Вселенной
так, как мы можем сделать это
с фотонами, потому что они
движутся по прямым линиям.
Нужно открывать другие способы наблюдать Вселенную –
посредством незаряженных
частиц, нейтральных частиц,
не только при помощи фотонов, но и других явлений.
Сейчас уже есть два
примера, появившихся за
последнюю пару лет. В 2016-м
мы впервые зарегистрировали гравитационные волны.
И эксперимент LIGO нашел
сигнал столкновения двух
черных дыр. Однако поймать
нейтрино гораздо сложнее. Мы
уже обнаруживали нейтрино
из космоса, а именно солнечные нейтрино – на Земле есть
несколько работающих обсерваторий, изучающих их. Это
обнаружение многое поведало
нам о физике нейтрино. Мы не
60 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Шон Кэрролл – о судьбе Вселенной, разных мирах и ходе времени
так много нового узнали о физике Солнца – оказалось, что
наши модели светила и того,
как оно сжигает свое ядерное
топливо, совпадают с тем, что
показали нейтрино. Как только
мы узнали, что у нейтрино есть
масса и они изменяются между
разными ароматами, Солнце
стало понятнее. Но нам нужны
нейтрино из более далеких областей, чем Солнце. В астрономии был всего один случай,
когда обнаружили нейтрино из
далекого космоса. В 1987 году
произошел взрыв сверхновой
в одном из Магеллановых
Облаков – Supernova 1987A.
Его можно было наблюдать посредством фотонов, но также и
при помощи нейтрино, которые
зарегистрировали на Земле.
Тогда мы смогли сравнить
время, потребовавшееся нейтрино, чтобы добраться до нас,
со временем, затраченным
фотонами, и так далее. Однако
потом с нейтрино из космоса
было сложнее.
Замечательный эксперимент IceCube расположен в
Антарктиде. Так как нейтрино
очень слабые и их тяжело
обнаружить, надо построить
гигантский детектор, а затем
ждать, чтобы в одну из множества его молекул попали
нейтрино. Для этого под
землей, в неиспользованных
шахтах под горами, изолированных от неба, люди строили
нейтринные обсерватории. Но
природа дала нам детектор
глубоко под землей – в форме
льда. Ученые, работающие над
проектом IceCube Collaboration,
создали километровый куб
внутри льда: пробурили в
нем отверстия и поместили
в них датчики, чтобы видеть
вспышки света, производимые
частицами из космоса. И им
удалось увидеть нейтрино,
которые, насколько они могли
судить, прилетели из открытого космоса – не от Солнца,
не из атмосферы. Наконец-то,
всего несколько дней назад,
они увидели нейтрино высоких
энергий, которые можно было
связать с определенным событием, с местом на небе. Это событие – блазар, определенный
тип очень активной и далекой
галактики. Источник за пределами Млечного Пути. Блазар – это галактика с огромной
черной дырой, вокруг которой
вращается материя в форме
диска, падающая в нее и испускающая высокоинтенсивное
излучение. Мы видели эти блазары с помощью оптических
телескопов, а теперь смогли
увидеть при помощи нейтрино.
Это абсолютно новый способ
наблюдения за Вселенной.
Всегда, когда мы смотрели на
Вселенную при помощи разных
способов и аппаратов, узнавали что-то неожиданное.
– Команда IceCube
Collaboration была очень
взволнована результатами на пресс-конференции
в честь открытия, на которой сделали заявление,
что это новый уровень
многоканальной астрономии. Но по какой-то
причине гравитационные волны остались в
стороне, несмотря на
то, что были заявлены в
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
61
Тема номера
Шон Кэролл – о судьбе вселенной, разных мирах и ходе времени
презентации. С чем это
связано? И почему порой
создается впечатление,
что гравитация – своего
рода изгой среди прочих
методов изучения?
– Во-первых, это объявление было сделано физиками,
изучающими элементарные
частицы и обнаружившими
нейтрино. В 2016 году мы
впервые наблюдали гравитационные волны с помощью
LIGO. Но у нас не было никаких дополнительных наблюдений вроде оптических или
других традиционных методов.
То есть мы могли зарегистрировать гравитационные волны,
но они были тихими. Суть в
том, что черные дыры сами по
себе не излучают свет. Если
нужно их увидеть, сделать это
будет сложно, так как черные
дыры буквально невидимы для
обычного света.
Недавно у нас появилась
возможность наблюдать столкновение двух нейтронных
звезд. Нейтронные звезды –
не черные дыры. Они состоят
из нейтронов, которые начинают светиться, производят
излучение при столкновении
друг с другом. Нам удалось
наблюдать это излучение
от слияния двух нейтронных
звезд. И с точки зрения гравитационных волн это была стопроцентная многоканальная
астрономия. Это открытие,
связанное с блазаром, – многоканальная астрономия с точки зрения нейтрино. Все эти и
другие способы наблюдения
за Вселенной актуальны. Суть
в том, что они будут применяться при различных обстоя-
тельствах. Будут происходить
события в небе, которые можно наблюдать гравитационно,
но без нейтрино или фотонов.
Будут события в небе, которые
можно наблюдать при помощи
нейтрино, но не фотонов – и
так далее. В тот день, когда мы сможем совместить
все три способа – нейтрино,
гравитационные волны и
фотоны, – станет поистине
чудесным днем. Более того,
удивительно просто увидеть
вместе гравитационные волны
и нейтрино. Но открытие, связанное с нейтрино из блазара,
не было столь интенсивным в
гравитационном контексте –
это просто материя, упавшая
в черную дыру. Черная дыра
находится там и на нее это не
влияет – это большая черная
дыра, в нее падает немного
Блазар
NASA.GOV, LIGO.CALTECH.EDU
Слияние нейтронных звезд
62 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
материи, из-за которой выделяются свет и нейтрино, но
очень мало гравитационных
волн. Так что для наблюдения
гравитационных волн вам
нужна нейтронная звезда,
падающая в черную дыру,
или две нейтронных звезды,
падающих друг на друга, –
что-то в этом роде, в нужном
месте, при определенных
обстоятельствах. Может быть,
взрыв сверхновой. Технологии
и телескопы развиваются,
поэтому мы надеемся, что
нам удастся наблюдать такие
события.
– Спасибо, что прояснили
этот момент. К слову о
LIGO и работе этого эксперимента. Общая теория
относительности гласит,
что для наблюдателя
объект, пересекающий горизонт событий, навечно
застывает во времени на
самой его границе, пока
в итоге не исчезнет из-за
красного смещения. LIGO
зарегистрировал слияние
двух черных дыр. Как мы
можем наблюдать такое
событие, если с точки
зрения наблюдателя в
черную дыру ничего не
падает?
– Мы думаем о черной
дыре как об области пространства с горизонтом событий и
так далее. Простое определеNAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
63
Тема номера
Шон Кэрролл – о судьбе Вселенной, разных мирах и ходе времени
ATLAS.CH
Эксперимент ATLAS
ние черной дыры такое: как
только вы пересечете горизонт
событий, уже не сможете из
него выбраться. Это как улица
с односторонним движением.
Если так думать о черной
дыре, то начинаешь себя спрашивать, как вообще можно
что-то узнать о черных дырах,
если из них ничего не выходит? Дело в том, что снаружи
черной дыры – гравитационное поле и, вполне вероятно,
даже магнитное поле. Снаружи
черной дыры есть нечто, что
мы можем видеть. И когда
гравитационное поле изменяется, мы это тоже видим.
При слиянии двух черных дыр
они искажаются, растягивают
друг друга по мере сближения
и испускают гравитационные
волны. То есть в контексте
черной дыры следует думать
не только о горизонте событий
64 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
и о том, что внутри нее, но и об
окружающем гравитационном
поле. Именно эта часть создает наблюдаемые эффекты,
которые мы можем измерить с
помощью телескопов.
– Это проясняет очень
многое. Но давайте
вернемся к квантовой
механике. Несколько
недель назад, в ходе
эксперимента ATLAS в
ЦЕРН объявили о распаде
бозона Хиггса на b-кварки. Что это означает для
современной науки?
– Тем самым мы больше
узнаем о Стандартной модели
физики элементарных частиц.
Звучит скучновато: Стандартная модель физики частиц –
но ее собирали по частям
в течение десятилетий, и
сейчас мы наконец-то ее понимаем. А бозон Хиггса, обнаруженный в 2012 году, стал
последней ее деталью. Любые
новые частицы, которые мы
откроем, будут выходить за
рамки Стандартной модели.
Пока мы не находили частиц,
которые бы действительно не
были ее частью. Однако нам
еще нужно расставить все
по своим местам – в соответствии с пониманием всех
деталей Стандартной модели.
Частиц очень много: есть
шесть видов кварков – частиц
сильного взаимодействия, –
из которых состоят протоны и нейтроны; есть шесть
видов лептонов, они более
легкие и быстродвижущиеся
частицы вроде нейтрино и
электронов, есть еще бозон
Хиггса, а также все частицы,
переносящие силы, такие
как фотоны, глюоны и W- и
Z-бозоны. Все эти частицы
очень интересно взаимодействуют друг с другом. Фотоны
взаимодействуют через электромагнитную силу – тут все
довольно просто и понятно.
Бозон Хиггса взаимодействует по-разному с каждой из
частиц Стандартной модели.
Но мы хотели бы увидеть,
как эти частицы распадаются
друг на друга, как они друг
друга производят, как они
разбиваются на две разные
частицы и так далее. Все это
часть Стандартной модели, и
если вдруг какая-то из них не
подойдет, если какие-то измерения будут несовместимы с
другими проведенным измерениями, это будет признаком
новой физики, чего-то сверх
Стандартной модели.
Проверка всех предсказаний Стандартной модели
всеми возможными способами – важная работа. Пока все
результаты примерно такие:
«Да, все верно! Это то, что
предсказывает Стандартная модель!» То есть это
не изменит историю, но это
очень важно для того, чтобы
удостовериться, что мы на
верном пути.
– Еще один вопрос
относительно квантовой
механики. В прошлом
месяце Мэтью Лейфер
из Чемпенского университета и Мэтью Пьюзи из
Института теоретической
физики «Периметр» предложили теорию ретропричинности, основанную на
квантовой запутанности,
утверждая, что измерение частицы в настоящем
влияет на свойства частицы-партнера в прошлом.
Что вы думаете об этом?
– Я рад, что они этим
занимаются. Как я уже сказал
ранее, мы не всегда совпадаем во мнении относительно
фундаментальной природы
того, о чем нам говорит квантовая механика. Существуют
разные альтернативы, мы их
одинаково уважаем, но в физическом сообществе мы пока
не пришли к единому мнению
о том, какая из них верна. Я
придерживаюсь многомировой
интерпретации квантовой механики. Не утверждаю, что она
абсолютно верна, но считаю,
что эта версия – одна из наиболее правдоподобных. Если
появятся какие-то доказательства в пользу других версий,
поменяю свое мнение. Мэтью
(Лейфер. – Прим. авт.) считает,
что многомировая интерпретация неверна, он ищет что-то
более близкое к эпистемической версии квантовой механики, которая говорит о том, что
волновая функция (которую я
считаю реальностью) – лишь
способ суммирования нашего
знания о реальности, поэтому
должно быть что-то другое,
являющееся реальностью. Он
считает, что волновая функция – просто возможность
определения вероятностей
получения различных экспериментальных результатов.
Программа эпистемического
подхода к квантовой механике сложна. Никто еще не
ответил на вопрос о том, что
есть реальность, если квантово-механическая волновая
функция – лишь сумма наших
знаний. И это важный вопрос.
Люди, занимающиеся физикой
частиц, проводящие вычисления на Большом адронном
коллайдере, связанные с
бозонами Хиггса и верхними
кварками, – они не думают об
этом в контексте ретропричинности и эпистемических волновых функций, они считают
волновую функцию реальным
явлением и проводят вычисления ради правильного ответа.
Лично для меня тот факт,
что кто-то размышляет о ретропричинности, распространении информации обратно во
времени, – показатель того,
что этим можно заниматься.
Не думаю, что есть основания
полагать, что это может быть
процессом, происходящим в
природе. Я считаю, что существуют более простые объяснения всему тому, что мы можем
наблюдать и с чем можем
экспериментировать.
– Наши читатели прислали нам множество
вопросов, когда мы объявили об интервью с вами.
Мы отобрали несколько
самых интересных из
них. Первый: существуют
ли какие-то исследования или теории в области поглощения темной
материи черными дырами и того, как карта ее
распределения изменяется по крупномасштабной
структуре? Будет ли она
самопроизвольно скатыNAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
65
NASA.GOV
Тема номера
ваться в черные дыры за
счет гравитации?
– Темная материя, безусловно, может падать в черные
дыры. В современной Вселенной черные дыры очень
малы по сравнению со всем
пространством. Возможность
того, что отдельная частица
темной материи, блуждающая по Вселенной, внезапно
упадет в черную дыру, крайне
мала. В космосе не так много
черных дыр. Обычная материя
может падать в черные дыры
из-за своего взаимодействия –
она испускает свет и тепло,
рассеивается и также может
потерять энергию и упасть в
черную дыру. Частица же темной материи просто пролетит
мимо. Для того чтобы темная
материя упала в черную дыру,
ей необходимо столкнуться с
ней напрямую, тогда как частица темной материи может на
протяжении многих лет падать
в нее по спирали.
66 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Шон Кэролл – о судьбе вселенной, разных мирах и ходе времени
– Вы называете свой
атеизм «поэтическим натурализмом». Расскажите
об этом подробнее. В
чем особенность вашего
мировоззрения?
– Я не считаю его особенным. Более того, я не
оригинален в использовании
этого «ярлыка». То есть сам
ярлык оригинален, но не идея.
Натурализм – идея о том, что
мир естественен, подчиняется
законам физики, которые мы
можем обнаружить в научных
экспериментах, но у Вселенной
нет дополнительной, сверхъестественной и нематериальной
части. «Поэтический» означает, что есть множество способов говорить о Вселенной. Мы
можем рассуждать о ней на
языке фундаментальной физики или же на языке биологии и
химии, которые очень отличаются, но должны совмещаться
с языком физики. И мы можем
разговаривать о ней на языках
из категории эстетики и морали, дискутировать о том, что
правильно и неправильно – на
языке красоты и удовольствия.
И все это, опять же, должно совмещаться с другими словарями, но может не определяться
ими. Может появиться какое-то
суждение извне, когда мы
говорим о том, что, например,
хорошо или плохо.
– В работе «Спонтанная
инфляция и происхождение стрелы времени» вы
утверждаете, что инфляции могут происходить и
назад во времени. Можем
ли мы регистрировать
или как-то ощущать такие
феномены в реальности?
– Я написал книгу «Вечность» (в оригинале – From
Eternity to Here. – Прим. авт.), в
которой рассказываю именно
об этом. Опять же, это очень
Мультивселенная
спекулятивный сценарий в духе
Мультивселенной, об истинности или ошибочности которого мы не можем узнать, но,
вероятно, со временем улучшим наши навыки, разовьем
теории – и в один день сможем
это сделать. Я пытался объяснить несбалансированность
Вселенной. Прошлое отличается от будущего. Почему? Ответ
тут заключается в том, что с
течением времени могут появляться новые вселенные из-за
случайных квантовых флуктуаций: если отщипнуть кусок
пространства и оставить его, он
станет отдельным, отсоединенным кусочком пространства. И
это может происходить в обоих
направлениях времени, так что
с течением времени Вселенная
создает все больше и больше
вселенных-малышей, которые в итоге вырастают в свои
собственные вселенные. Если
отмотать время назад – до
периода, предшествовавшего
Большому взрыву, – получится, что уже тогда рождались
вселенные, но иным путем. Мы
не сможем этого увидеть, так
как есть определенная вероятность того, что это квантовое
событие произойдет и создаст
новую Вселенную, – но она
мала. Единственная причина,
по которой эта идея может
быть уместной, – бесконечно
огромные размеры пространства-времени. Вселенная будет
существовать вечно, так что в
итоге произойдут даже совсем
маловероятные вещи. Мы этого
точно не дождемся. Но можем
попробовать осуществить это в
лаборатории и далее задаваться вопросом о том, сходится
ли логически этот сценарий
со Вселенной, которую мы
наблюдаем.
– Пространство расширяется? Или это просто
бесконечная координата?
– Думаю, это вопрос языка,
посредством которого мы
рассуждаем о расширении
пространства в сравнении с
использованием координат.
Если вы непременно хотите
использовать язык, в котором
пространство не расширяется,
тогда для соответствия данных
придется говорить на языке, в
котором материя сокращается
и каждый атом во Вселенной
уменьшается с одинаковой
скоростью. Правильно ли это?
Конечно, вы можете делать
все что угодно. Но это крайне
неэффективный способ рассуждать о том, что происходит во
Вселенной. Проще сказать, что
пространство действительно
расширяется.
– Какие последствия несет
открытие несимметричных грушевидных ядер
для темной энергии, темной материи и энтропии?
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
67
NASA.GOV
– Если вкратце, никаких.
Связано это вот с чем: когда
вы говорите о направлении
времени, отличиях прошлого от будущего, это может
проявиться разными способами. Когда я говорю о стреле
времени, то действительно
говорю о том, что энтропия
была ниже, а Вселенная – более упорядочена: вы можете
разбить яйцо, но не можете
обратить это вспять и так
далее. Важная частью этого
всего – необратимость: когда
вы разбиваете яйцо, не спо-
68 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
собны собрать его обратно. Не
важно, каково направление,
важна направленность.
В физике частиц есть
так называемая симметрия
по отношению к обращению
времени, утверждающая, что
я могу взять эксперимент и
провести его в направлении
вперед во времени, а затем
в обратном направлении,
назад во времени, и он будет
выглядеть идентично. Эта
симметрия нарушается квантовой механикой, Стандартной моделью физики частиц.
Это нарушение тестируется
разными способами, включая
формы атомов, их магнитные
поля и тому подобное. Это
все взаимосвязано, и существуют различные теоремы,
связывающие обращение
времени с изменением пространственного направления
и так далее, и тому подобное.
Ничего из этого не имеет
отношения к стреле времени. Даже если симметрия
по отношению к обращению
времени нарушается, это все
равно обратимый процесс.
События могут происходить
в одном направлении или в
другом, и то, как происходит
одно, отличается от другого.
Это не поможет вам получить
видимую стрелу времени
термодинамического типа,
которую мы хотим объяснить
космологически.
– Хорошо. У нас осталось еще два вопроса.
Какой ваш любимый
научно-фантастический
фильм?
– Знаете, у меня много
любимых фильмов, я фанат
научной фантастики. Не знаю,
считается ли это, но скажу,
что мой любимый научно-фантастический фильм – «Бразилия» Терри Гиллиама об
антиутопическом будущем. Он
невеселый, но очень хороший.
– О чем будет ваша следующая книга?
– На этот вопрос мне ответить проще. Я работаю над
ней прямо сейчас и вернусь
к процессу, как только мы закончим интервью. Она выйдет
в следующем году под названием Something Deeply Hidden
(«Нечто глубоко скрытое». –
Перевод автора) и будет посвящена квантовой механике,
многомировой интерпретации
квантовой механики и происхождению пространства-времени
с этой точки зрения. Надеюсь,
как только книга увидит свет,
все смогут понять квантовую
механику. Больше не останется
отговорок. Я обещаю. Посмотрим, как все сложится.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
69
Технологии
США, ЕВРОПА ИЛИ РОССИЯ:
кто построит самый быстрый вертолет
BOEING.COM
Илья Ведмеденко
Вертолеты вступают в новую эпоху, когда скорость полета для них
будет столь же важна, как и для боевых самолетов. Уже сейчас перспективные вертолеты намного опережают по этому показателю
своих «предков». Впоследствии различия в характеристиках будут
только увеличиваться.
70 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Sikorsky–Boeing SB-1 Defiant
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
71
Компьютерная эволюция
Технологии
В
Первые шаги
ертолеты прошли
долгий путь эволюции. Хотя справедливости ради нужно отметить, что на
протяжении своей
истории они не
сталкивались с метаморфозами, подобными «самолетным»
(только переход от винтовой
к реактивной эре чего стоит).
Мало кто знает, но вертолеты
применяли еще в годы Второй
мировой. Первыми, кто задействовал их в бою, стали американцы: с апреля 1944 года
вертолеты R-4B использовали
в боевых действиях на территории Бирмы и востоке Индии.
Они снабжали десантников и
эвакуировали раненых. Отличись и немцы. Сороковая авиатранспортная эскадрилья имела в период Второй мировой в
своем распоряжении вертолеты
Focke Achgelis Fa 223 и Flettner
Fl 282. Они, в частности, транспортировали грузы и корректировали работу артиллерии.
Тогда же, в годы войны, дал
о себе знать главный недостаток вертолета в лице небольших – на фоне самолетов –
максимальной и крейсерской
скоростей. Тот же Focke Achgelis
Fa 223 мог развивать лишь до
176 км/ч, что можно сравнить
с максимальными скоростями
аэропланов Первой мировой.
Еще одним недостатком, тесно
связанным с первым, стал высокий удельный расход топлива.
В сравнении с крылатыми «собратьями» вертолет отличается
высокой стоимостью полета
в расчете на пассажиро-километр – или единицу массы перевозимого груза.
Важно отметить, что различные представленные ранее
технические решения в целом
проблему экономичности не
NAVY.MIL
«Транспортный Focke Achgelis Fa 223 проявил себя как надежная и даже незаменимая машина, если нужно было транспортировать тяжелые грузы на не очень большое расстояние. «Детские
болезни» не помешали ему стать помощником рейха: немцы по
достоинству оценили возможность вертолета совершать взлет
и посадку по вертикали. Машину можно было свободно эксплуатировать, не имея поблизости аэродрома, что в условиях войны
было еще важнее, чем может показаться на первый взгляд».
72 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
решают. Концепция вертолета такова, что за увеличение
скорости иногда приходится
дорого платить, хотя и для
самолетов высокая скорость
полета совсем не гарантирует
экономичности. Сверхзвуковые
авиалайнеры – наш Ту-144 и
западный «Конкорд» – даже в
давние годы их эксплуатации
не были экономичными. Нет
смысла сравнивать их с современными самолетами.
И все же попыток повысить скорость вертолетов
никто никогда не оставлял.
Во всяком случае, это касается армейской авиации, где
экономичность не главный
показатель (хотя сам по себе
боевой радиус играет огромную роль). Вертолет, который
сможет доставить грузы и
десант к месту назначения
быстрее, чем противник, был
бесценен в реалиях холодной войны, когда каждый из
противников имел передовое
по тем временам оружие. И
любое промедление давало
преимущество врагу.
Westland Lynx
Революции не вышло
Э
ксплуатируемые
сейчас вертолеты, конечно, обладают разными
максимальными
и крейсерскими
скоростями. Так,
отечественный Ми-8 способен
летать со скоростью примерно
250-260 км/ч в зависимости
от модификаций (хотя лучше
последние соки из «старичка»
без надобности на выжимать).
В свою очередь, новый европейский многоцелевой вертолет NH90 может разгоняться
до 290 км/ч, а легкая проворная Gazelle – до 310 км/ч. Отметим, что разница отнюдь не
велика, хотя возможности этих
вертолетов отличаются существенно.
Почему же так происходит?
Для машин, выполненных по
классической схеме, пределом скорости можно считать
400 км/ч – именно столько
в 1986 году развил действующий рекордсмен Westland
Lynx. При установке рекорда использовали совсем не
обычную «строевую» машину.
Рекордсмен получил доработанный двигатель, мощность
которого была увеличена до 40
процентов, а также специаль-
Российский скоростной вертолет на базе Ми-24
Focke Achgelis Fa 223
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
73
США, Европа или Россия: кто построит самый быстрый вертолет
Технологии
«Достаточно скоростной винтокрылой машиной был
известнейший разведывательный и ударный вертолет Boeing/
Sikorsky RAH-66 Comanche. Он мог развивать максимальную
скорость в 324 км/ч. Впрочем, главной особенностью вертолета была не скорость, а малозаметность: в его конструкции
применяли элементы технологии стелс. Отчасти именно это и
погубило программу. Малозаметность обходится крайне дорого и
после холодной войны США решили сэкономить, закрыв проект».
ные лопасти несущего винта. К
слову, максимальная скорость
обыкновенного Westland Lynx
в версии AH.Mk 1 – какие-то
жалкие 260 км/ч.
Россия, грубо говоря, пошла
по тому же пути. В 2015 году в
небо впервые поднялся российский демонстратор скоростного
вертолета будущего, выполненный на базе старого советского
Ми-24К. В центре внимания
инженеров – испытание и доработка новых узлов и агрегатов,
прежде всего лопастей несущего винта. Эти элементы в дальнейшем хотят использовать для
скоростного вертолета, который,
как было заявлено ранее, сможет развивать скорость до 400
км/ч. Но это в теории.
В целом, как мы уже отмечали, разработанные сейчас
машины стали пределом эволюции: дальнейшие изменения
их конструкции будут зачастую
иметь «косметический» характер и едва ли принципиально
скажутся на скорости.
в 2010 году Sikorsky X2 установил неофициальный рекорд,
пролетев со скоростью 415
км/ч. Позже винтокрылая машина смогла достичь скорости
460 км/ч, а затем – и 480 км/ч.
В 2011 году проект закрыли, потратив на него 50
миллионов долларов, но эти
капиталовложения окупились
в плане развития технологий.
Новейший американский
вертолет Sikorsky S-97 Raider
концептуально почти один в
один повторяет Sikorsky X2.
Вертолет имеет соосную схему основного винта, а также
толкающий винт, расположенный в хвостовой части. Raider
должен стать революционной
военной новинкой, которая
сменит ряд существующих
американских вертолетов. Это
разведывательная и ударная
машина, которая будет нести
разную нагрузку в зависимости от модификаций и требований миссии. Так, в штурмовой конфигурации транспорт-
ный отсек сможет вмещать до
шести десантников. Это меньше, чем способен транспортировать знаменитый Sikorsky
UH-60 Black Hawk (в нем могут
разместиться одиннадцать
солдат), однако и скорость у
S-97 несравнимо выше. Максимум нового вертолета, предположительно, составит 444
км/ч, в то время как у UH-60
она равна 290 км/ч.
Сейчас Raider видится
в основном как замена уже
сильно устаревшим легким
разведывательным вертолетам, таким как Bell OH-58
Kiowa. Крейсерская скорость
последнего – всего лишь 200
км/ч против 400 км/ч у Sikorsky
S-97. Добавьте сюда больший
радиус действия, потенциально более мощное вооружение
и высокую живучесть – и получится почти идеальный разведывательно-ударный комплекс,
которого, что немаловажно, не
будет в обозримом будущем ни
у кого из оппонентов Штатов.
Даже жесткая посадка S-97 в
2017 году несильно повлияла
на график летных испытаний,
которые уже идут полным ходом. Другой вопрос, что когда
речь идет о настолько сложной
и передовой разработке, нельзя уверенно говорить о дате
принятия ее на вооружение.
Сроки могут как минимум несколько раз сдвигать.
«Еще одна попытка американцев сделать винтокрылые машины быстрее связана не с вертолетами, а с конвертопланами.
Перспективный летательный аппарат V-280 имеет два двигателя, расположенные на концах крыла в гондолах, и винты с тремя
трапециевидными лопастями. Он сможет развивать скорость до
500 км/ч и перевозить до одиннадцати пассажиров».
Sikorsky X2
Вертолет становится
быстрее
RAIDER.SIKORSKY.COM
Н
астоящей революцией должно
стать рождение
вертолета нового
типа. Именно
такой машиной
можно назвать
достаточно известный Sikorsky
X2. Это двухместный экс-
74 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
периментальный вертолет,
который фирма Sikorsky Aero
Engineering Corporation построила на базе экспериментального скоростного S-69.
Sikorsky X2 сильно отличается
от других современных вертолетов. В нем применили концепцию опережающей лопасти
(ABC). Машина получила два
четырехлопастных несущих
винта, которые вращались
в противоположных направлениях, а также хвостовой
толкающий воздушный винт.
Всех их приводит в движение
турбовальный двигатель LHTEC T800. Еще
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
75
Технологии
США, Европа или Россия: кто построит самый быстрый вертолет
Американский вертолет Sikorsky S-97 Raider
В целом выбранная схема
может оказаться наиболее
перспективной для вертолетов
будущего. Это подтверждают
не только испытания S-97, но
и стартовавшие в 2018-м наземные тесты оборудования
для перспективного, более
крупного вертолета, известного как Sikorsky–Boeing SB-1
Defiant. Американские гиганты
авиастроения намерены предложить Вооруженным силам
США машину, которая одним
махом сменит заслуженные UH60 Black Hawk и CH-47 Chinook,
а также дополнит ударный
«Апач – его, несмотря на все
достоинства, сложно назвать
«новым». Сейчас специалисты
испытали программное обеспечение для SB-1, двигатель,
трансмиссию, гидравлическую
и топливную системы.
Согласно расчетам, масса нового вертолета – 13,6
RAIDER.SIKORSKY.COM
Ка-90
тонны. Он сможет развивать
скорость до 463 км/ч и перевозить до двенадцати человек
десанта в полной выкладке.
При проектировании Defiant
применили технологии, полученные при разработке демонстратора технологий скоростного вертолета-разведчика
S-97 Raider.
Примечательно, что собственный крупный вертолет,
выполненный по соосной схеме
и имеющий толкающий винт,
намеревается (или намеревалась) создать Россия. Во всяком случае, модель таинственного Ka-92 представили на
выставке HeliRussia 2009. Озвученные характеристики выглядели так: крейсерская скорость аппарата – 420–430 км/ч;
максимальная скорость – 500
км/ч; дальность полета должна
составлять 1400 километров,
а коммерческая загрузка – до
30 пассажиров. Компанию «камов» все знают прежде всего
по военным машинам, однако
внешний вид Ka-92 делает его
скорее аналогом бизнес-джета,
нежели американских S-97 или
SB-1. С другой стороны, «чудесные» перерождения давно
стали нормальным явлением
для фирмы «камов». Достаточно вспомнить эпопею вокруг
Ка-60 и Ка-62. По сути дела,
это один вертолет, который в
разное время видели то военным, то гражданским, то вновь
военным.
Еще невероятнее выглядит
российский проект Ка-90. Это
сверхскоростной реактивный
вертолет, который в теории
сможет развивать скорость
до 800 км/ч! Взлет проходит
так: машина поднимается с
земли при помощи жестких и
укороченных винтов. Затем
она набирает скорость в 400
км/ч, после чего включается
турбореактивный двухконтурный двигатель, разгоняющий
аппарат до 700–800 км/ч. После этого винты автоматически
складываются в футляре на
«спине» вертолета. По имеющимся данным, планируют создать гражданскую и военную
модификацию машины. Вертолет сможет перевозить 24
человека, а его масса составит
10,5–11,5 тонны.
Ка-90 – совершенно уникальное явление. Если Россия
успешно испытает его, она
совершит настоящую технологическую революцию. С
другой стороны, проект выглядит чересчур футуристично,
а к самой конструкции есть
ряд вопросов, касающихся,
в частности, безопасного
перехода из одного режима
полета в другой. Кроме того,
поставить крест на российских
вертолетах будущего (не важно, военных или гражданских)
Eurocopter X3
могут санкции и другие финансовые проблемы разного
рода. В этой связи вспомним
танк Т-14 и истребитель Су-57,
закупаемые партии которых,
мягко говоря, сложно назвать
серьезными. Хотя раньше счет
вели на сотни и даже тысячи
единиц.
Более реальным выглядит
европейский проект скоростного вертолета. Еще в 2010
году Airbus представила экспериментальный Eurocopter X3.
Он получил основной несущий
винт и дополнительные тянущие пропеллеры на концах
крыльев. А в 2017-м Airbus презентовала разработанный на
его базе концепт Racer (Rapid
And Cost-Effective Rotorcraft).
Новую концепцию назвали
Boxwing-Design: она представляет собой два коротких
крыла в форме треугольника,
в каждом из которых расположен толкающий винт. Все три
винта приводят в движение
два двигателя Safran RTM322.
Компенсация вращающего
момента от вертикального
винта происходит за счет различной тяги боковых винтов.
В ближайших планах – полная
сборка вертолета к 2020 году,
первый полет – в 2021-м.
Предположительно, вертолет
сможет найти широкий спрос
на гражданском рынке, однако
для этого ему нужно быть не
только быстрым, но и экономичным.
Небольшой промежуточный итог
Разные концепции, нацеленные на то, чтобы сделать
винтокрылые машины быстрее, имеют свои преимущества
и недостатки. Рассмотрим основные.
США, Европа или Россия: кто построит самый быстрый вертолет
Технологии
МОДИФИКАЦИЯ
ОБЫЧНОГО ВЕРТОЛЕТА
Наличие рабочих прототипов и демонстраторов технологий.
Преимущества:
Невысокая стоимость разработки и умеренная
цена серийных машин;
Наличие отлаженных сборочных линий, которые не придется сильно менять;
Опыт эксплуатации базовых версий.
Недостатки:
Недостатки:
КОНВЕРТОПЛАН
Выполненный по классической схеме вертолет
сложно сделать намного быстрее.
ПРИМЕНЕНИЕ НЕСУЩЕГО И
ТОЛКАЮЩЕГО ВИНТОВ
(S-97 RAIDER, SB-1)
Преимущества:
Высокая скорость;
Функциональные возможности;
Большая, чем у обычных вертолетов, цена;
Повышенная техническая сложность;
Возможные проблемы с экономичностью.
Преимущества:
Наивысшая среди винтокрылых машин скорость;
Функциональные возможности вертолета;
Опыт эксплуатации (США давно используют
Bell V-22 Osprey).
Недостатки:
Очень высокая техническая сложность;
Цена конвертоплана сравнима с ценой истребителей пятого поколения.
Как мы видим, почти во
всех случаях сложности схожи. В целом схема «соосный
несущий винт плюс толкающий винт» выглядит на сегодня наиболее перспективной
для военных вертолетов – в
этой сфере вопрос цены машины и ее экономичности
не всегда занимает первое
место по своей значимости, а
куда важнее летные качества
и способность выполнить поставленную задачу. В свою
очередь, на гражданском
поприще возможны самые
разные варианты. При этом,
очевидно, классические вертолеты еще не скоро уйдут с
повестки дня.
О том, какая страна первой воплотит в жизнь концепцию сверхскоростного
вертолета, с уверенностью
говорить сложно, хотя пока
что наибольшие шансы совершить вертолетную революцию у США. Забудем, что
именно американцы вовсю
эксплуатируют вышеупомянутый конвертоплан «Оспри»
(мы все-таки говорим прежде
всего о вертолетах). Важно
другое. Летальный аппарат
S-97 существует уже не как
демонстратор технологий, но
и как прототип. Отказываться
от него американцы, вероятно,
не станут и введут в строй
примерно в 2020-х.
Россия, которая сейчас
входит в число основных
производителей вертолетов, сильно рискует, но тягаться с такими гигантами
авиастроения, как Sikorsky,
объективно тяжело. Европа, очевидно, постарается
бросить вызов США на
гражданском рынке, который больше военного по общему объему авиационной
продукции. Однако соревноваться с американским
оборонно-промышленным
комплексом не позволят
военные бюджеты европейских стран, которые на фоне
американского выглядят
просто крошечно.
AIRBUS.COM
Rapid And Cost-Effective Rotorcraft
78 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
79
Технологии
ПОДВОДНЫЕ АВИАНОСЦЫ:
неоправдавшиеся надежды
Илья Ведмеденко
Идея объединить два наиболее
смертоносных класса кораблей в
единое целое родилась намного
раньше, чем можно было подумать.
И, по сути, в значительной мере уже
успела себя изжить.
80 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
81
Подводные авианосцы: неоправдавшиеся надежды
Технологии
С палубы –
в небо
С
ами по себе
корабли-авианосцы – давняя
идея. Еще в
конце XIX века
появились так
называемые
аэростатоносцы. Как следует
из названия, это были суда
с наблюдательным аэростатом на борту. Считается, что
впервые нечто подобное
применили в 1849 году, когда
австрийский «Вулкано» запустил воздушный шар для бомбардировки Венеции. Из-за
направления ветра миссия не
завершилась успехом. В 1910м американец Юджин Б. Эли
впервые совершил взлет с палубы корабля на летательном
аппарате, который был тяжелее воздуха. В роли авианосца выступил легкий крейсер
«Бирмингем», который оборудовали взлетной платформой.
Через два месяца этот же
испытатель сел на борт броне-
носного крейсера
«Пенсильвания»,
который также
получил специальную взлетную
палубу.
Все это, конечно, было
очень далеко от практической пользы на настоящей
войне. Однако уже в 1915
году приняли на вооружение
первый «серьезный» авианосец: им стал британский
корабль HMS Ark Royal. Он
участвовал в Первой мировой
и осуществлял бомбардировки позиций турецкой армии.
Здесь, впрочем, нужно уточнить, что HMS Ark Royal был
гидроавианосцем. То есть
на его борту базировались
только летающие лодки – или
гидросамолеты.
Британский подводный авианосец HMS M2
82 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
«Странные» лодки Хирохито
Гидросамолет бомбардировщик-торпедоносец
M6A1 Seiran
Вскоре потенциал палубной авиации раскрылся в полной мере. Во Вторую мировую
действующие на Тихоокеанском
фронте американские авианосцы сыграли решающую роль в
разгроме Японии, хотя Страна
восходящего солнца тоже в качестве главного орудия победы
видела именно их. В
любом случае экспертам было понятно, что
могучие линкоры уже
никогда не смогут диктовать правила игры.
А решающее значение
будут иметь действия
палубной авиации.
И
дея «скрестить»
надводный корабль-авианосец
и подводную
лодку, как это
ни удивительно,
тоже появилась
в период Первой мировой.
Хотя тогда и аэропланы, и подводные лодки имели столько
недостатков, что это могло показаться безумием. Например,
немецкие подводные лодки
типа U-31 имели радиус действия под водой всего лишь 80
миль (148 километров) – при
скорости хода пять узлов (9,26
км/ч). А знаменитый и в целом
успешный для
своего времени
британский истребитель времен Первой мировой Sopwith
Camel имел максимальную
скорость полета в 199 км/ч и
дальность полета – всего лишь
485 километров. Но главное,
конечно, – отсутствие практической возможности создать
нечто подобное. И уж тем более – эффективно применять
это «чудо» в бою.
Тем не менее мечтающая
построить глобальную империю в Тихом океане Япония
одной из первых ухватилась
за такую возможность. Если
раньше базирующиеся на
борту подводной лодки самолеты применяли лишь в целях
разведки, то японцы мечтали
о бомбардировках далеких и
недосягаемых территорий. Так
родилась идея снабдить «подводный» самолет парой бомб.
Страна восходящего солнца
даже испытала концепцию на
практике. Впрочем, обо всем
по порядку.
Первую субмарину с
возможностью перевозки
самолетов японцы построили
уже к 1932 году. Подводная
лодка I-5 проекта J-1M получила герметичный ангар, где
мог помещаться маленький
гидроплан. Разумеется, нанести серьезный
Подводные лодки типа I-400
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
83
Подводные авианосцы: неоправдавшиеся надежды
Технологии
урон противнику он не мог:
такой самолет можно было
эффективно применять лишь
для разведывательных задач,
что в принципе немаловажно.
Но куда насущнее для Японии были проблемы, которые
дали о себе знать уже на
ранних этапах. Обеспечить
герметизацию щелей в большом люке ангара оказалось
сложной инженерной задачей. Кран, который цеплял
самолет, часто отказывал в
условиях соленой морской
воды, однако ни одна из этих
трудностей не стала неразрешимой. Как и на некоторых
других подводных авианосцах, на субмарине не было
взлетной палубы. Самолет
просто спускали на воду при
помощи крана, а потом точно
так же подбирали.
В 1935 году японский флот
получил еще одну похожую
лодку – I-6 проекта J-2. Как и
ее старший брат, она несла
один гидросамолет, который
также совершал старт с поверхности океана. Ангар увеличенного объема позволил
разместить там гидросамолет
Watanabe E9W, специально
спроектированный для применения с борта подводных
лодок. Он представлял собой
биплан с двумя поплавками,
оснащенный двигателем
Ф А К Т Ы
Лишайники, внешне кажущиеся однородными
организмами, на самом деле – симбиотические ассоциации грибов и микроскопических
зеленых водорослей и цианобактерий. Гриб
получает от водоросли органические питательные вещества, производимые в результате
фотосинтеза, сам же поставляет ей неорганические, смягчает для нее действие неблагоприятных факторов окружающей среды и
создает оптимальный микроклимат.
Hitachi Tempu II мощностью в
300 лошадиных сил, который
вращал двухлопастный деревянный винт постоянного
шага. Самолет можно было
легко собирать и разбирать
прямо на палубе подводной
лодки, что стало несомненным
плюсом. Между тем к началу
Второй мировой он уже успел
устареть – и Япония задумалась о замене этой крылатой
машины.
Были слишком очевидны
и недостатки лодок I-5 и I-6.
Подготовка к старту и сам запуск требовали много времени
и сил, что в условиях войны
было чревато потоплением
субмарины. Так появился
более удачный проект подводного авианосца J-3: эти лодки
произвели уже не в единичных
экземплярах, а мини-серией в
две единицы – I-7 и I-8. Ангар
субмарины вмещал уже два
самолета, а для их взлета
использовали катапульту и
трамплин. Нужно ли говорить,
насколько сложные инженерные задачи решали японские
конструкторы. Можно сказать,
им пришлось разрабатывать
принципиально новый класс
боевых кораблей.
Империя спешила: лодку
I-7 спустили на воду в 1939
году, а немного позже достроили I-8. Незадолго до атаки на
Перл-Харбор японский Военно-морской флот пополнила
еще одна похожая субмарина – I-9 проекта A1, который
включал в себя всего три
подводные лодки, каждая из
которых несла один гидросамолет. Полученный японцами
опыт позволил создать и первый по-настоящему массовый
подводный авианосец в истории. Летом 1942 года японцы
спустили на воду лодку I-15
проекта B1: до 1944-го они
построили двадцать субмарин
этого типа.
Важной отличительной
особенностью более поздних
Наша планета по отношению к Марсу является
внутренней планетой, как и Венера для Земли.
Поэтому с Марса Голубая планета наблюдается как утренняя или вечерняя звезда, восходящая перед рассветом или видимая на небе
после захода Солнца.
Поскольку Фобос двигается навстречу суточному вращению марсианского звездного неба, он
восходит на западе, а заходит на востоке. Если
Фобос и второй спутник Марса – Деймос – наблюдаются на ночном небе одновременно, то
они оба движутся по небосводу в противоположных направлениях.
Технологии
Подводные авианосцы: неоправдавшиеся надежды
«Субмарина I-25 имела длину 108,7 метра, ее полное водоизмещение составляло 3654 тонны. Экипаж субмарины – 94
человека. Лодка имела шесть 533-миллиметровых носовых торпедных аппаратов, а также 140-миллиметровое морское орудие.
Третьего сентября 1943 года I-25 была потоплена американским
эсминцем у берегов Новых Гебрид».
японских лодок был возросший, если можно так сказать,
воздушный потенциал. Ранее
упомянутый Watanabe E9W
заменили на гораздо более
современный гидросамолет
Yokosuka E14Y. Это одномоторный моноплан смешанной
конструкции с двумя поплавками, который мог нести малокалиберные бомбы и был
оснащен оборонительным пулеметом (чего, конечно, недостаточно для хорошей защиты
от атак истребителей).
Несмотря на ограниченные
возможности, в сентябре 1942
года самолет Yokosuka E14Y,
доставленный лодкой I-25 типа
B1, совершил налет на территорию штата Орегон, сбросив две
76-килограммовые зажигательные бомбы. Предполагалось,
что они спровоцируют пожары
в лесных массивах с последующим ущербом для экономики.
Но этого не случилось. Зато
субмарина I-25 вошла в исто-
86 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
рию: рейд Yokosuka E14Y стал
единственным случаем бомбардировки континентальной части
США с самолета за всю Вторую
мировую. Практически полное
отсутствие у Японии тяжелых
бомбардировщиков лишало
страну возможности ковровых
бомбардировок США, так что
воздушные авианосцы стали
единственной отдушиной. Подобного рода акции можно было
использовать в целях пропаганды для собственного населения,
хотя серьезно повлиять на ход
войны они, конечно, не могли.
В целом лодки проекта
A1 и B1 можно назвать от-
носительно удачными – по
тогдашним японским меркам.
Конструкция первой легла в
основу улучшенного подводного авианосца типа АМ. В то же
время лодки типа B1 породили
серии B2 и B3, хотя субмарины
последней серии, имея ангары,
самолетов никогда не несли:
к концу войны их переоборудовали под носители торпед,
управляемые смертниками.
Настоящей же мини-революцией были японские
субмарины типа I-400, первые
из которых завершили в 19441945-х. Лодка имела солидное
полное водоизмещение в 5223
тонны, а экипаж, по некоторым
оценкам, достигал 195 человек, включая несколько десятков офицеров. Главное – в том,
что каждая такая субмарина
имела серьезную авиагруппу, включавшую до четырех
бомбардировщиков Aichi M6A
Seiran. Это цельнометалличе-
«К концу войны винтовые истребители могли развивать
скорость на большой высоте до 700 км/ч. Поэтому шансов на
спасение у «тихоходных» японских гидросамолетов было не
очень много, встреться они с американскими летчиками. Не
стоит забывать и то, что во второй половине конфликта США
уже имели господство в небе над Тихоокеанским фронтом военных действий».
ский гидросамолет, который
мог нести одну 800-килограммовую торпеду или 250-килограммовую бомбу. Его максимальная скорость составляла
475 км/ч, а дальность полета – 1,2 тысячи километров. В
походном состоянии самолеты
хранили в ангаре, который находился в рубке. Все оперение
гидросамолетов складывалось
так, чтобы не выходить за радиус воздушного винта. Для их
запуска на лодках применяли
стартовую катапульту и стартовые рельсы.
Несмотря на свои недоставки, бомбардировщики
Aichi M6A Seiran появись они
неожиданно, могли пустить на
дно американский эсминец или
фрегат, нанести серьезный
урон крейсеру или авианосцу.
Почти во всех случаях это был
бы полет в один конец, поскольку американские корабли
имели серьезную зенитную
защиту, даже без учета палубных истребителей. Так или
иначе, опробовать большие
подводные авианосцы японцы
не смогли: ни одна из трех
построенных субмарин проекта I-400 не успела принять
участие в конфликте. Впоследствии их в 1946 году затопили
американцы.
В целом масштабы войны
на Тихом океане были таковы,
что подводные авианосцы,
вероятно, не могли принести
победу Стране восходящего
солнца. Даже если бы их построили значительно большей
серией. Максимум, на что можно было рассчитывать, — удачное проведение воздушной
разведки.
ЦИФРЫ
2%
Только
территории материковой Антарктики свободны от ледников и снега.
32%
– такую долю атмосферного давления на
уровне моря составляет давление на вершине Эвереста, высочайшей горы Земли.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
87
Технологии
Подводные авианосцы: неоправдавшиеся надежды
Британская M2 и
французский «Сюркуф»
Е
вропейцы и американцы, впрочем, не
могли похвастаться
и такими достижениями. Вернее, им
такие субмарины,
вероятно, были попросту не нужны. Послевоенные события впрямь показали,
что японские подводные авианосцы были тупиковой ветвью
эволюции, хотя в период войны
это еще не казалось столь
однозначным. Еще до Второй
мировой бывшая «владычица
морей» всерьез рассчитывала на такое оружие. Одна из
88 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
самых любопытных страниц
британского подводного флота
связана с субмариной HMS M2,
которую построили в 1919-м. В
1927 году ее переоборудовали
в первый подводный авианосец в мире.
Лодка потерпела кораблекрушение в британском заливе
Лайм, графство Дорсет, в 1932
году. M2 оставила свою базу
в Портленде 26 января 1932
года и направилась в сторону
Вест-Бэя для проведения учений. Она несла на борту разведывательный одномоторный
гидросамолет-биплан Parnall
Peto. Во время выхода в эфир,
в 10:11, было заявлено о наблюдаемом судне «Титания».
Его капитан тоже отметил, что
видел корму большой подводной лодки при погружении, но
не придал этому значения. На
связь лодка больше не выходила: как оказалось, экипаж из
60 человек погиб.
М2 нашли 3 февраля. Дальнейшее обследование показало, что дверь ангара была
открытой и самолет все еще
находился там. Вероятно, вода
попала через открытую дверь.
Не исключено, что моряки
пытались запустить самолет
в рекордное время, за что и
поплатились жизнями, хотя эта
версия не была единственной.
Еще более загадочной
оказалась гибель французского подводного авианосца.
Субмарину спустили на воду
18 октября 1929 года и ввели
в состав флота в мае 1934-го.
Она несла легкий разведывательный гидросамолет Besson
MB.411, предназначенный для
разведки и корректировки
артиллерийского огня. Дело
в том, что уникальная субмарина получила два гигантских
203-миллиметровых орудия
в спаренной установке – ее
считали «артиллерийской
подводной лодкой». На момент нападения Германии на
Францию в 1940 году субмарина находилась на ремонте в
Брестe. С одним работающим
двигателем и заклиненным
рулем ей удалось пересечь ЛаМанш и прибыть в британский
Портсмут. Дальнейшая служба
лодки оказалась непростой изза огромного количества поломок. Двенадцатого февраля
1942 года «Сюркуф» вышел в
море и взял курс на Панамский
канал для перехода в Тихий
океан: на лодке исправно работал только один двигатель.
В точку назначения «Сюркуф» не прибыл. Самой вероятной причиной ее гибели
потом называли столкновение
с американским сухогрузом
«Томсон Лайкс» 18 февраля
1942 года. Однако до сих пор
место гибели субмарины так и
не нашли – и загадка французского подводного «крейсера»
все еще не раскрыта.
ЦИФРЫ
Семь 39 14
часов,
минут и
секунд требуется Фобосу, чтобы сделать один оборот вокруг
Марса. Это примерно в три раза быстрее вращения планеты
вокруг собственной оси. Из-за этого он дважды в сутки пересекает марсианское небо.
71,4 %
Плотность Марса –
от плотности Земли. При объеме в 15,1 % объема Земли его масса составляет
лишь 10,7 % массы нашей планеты.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
89
Подводные авианосцы: неоправдавшиеся надежды
Технологии
Беспилотник Cormorant
С
Нынешнее время
ейчас подводных
авианосцев нет,
что в принципе
неудивительно.
Размеры современных истребителей, бомбардировщиков и разведчиков
почти полностью исключают
возможность их запуска с борта субмарин, даже очень крупных. Впрочем, стремительное
развитие БПЛА делает идею
не такой уж и безумной. Так, в
ее реальность верят США.
Еще в 2010 году стало известно о разработке конструкторским бюро Skunk Works
беспилотника Cormorant,
способного стартовать с борта
субмарины «Огайо» из подводного положения. В качестве
взлетной площадки предложили использовать пусковые
шахты баллистических ракет
UGM-133A «Трайдент II» (D5).
Cormorant получил стелс-технологию и может использовать
для разведки. Из шахты БПЛА
будет не «выстреливаться»,
как ракета, а скорее всплы-
вать. Как только он окажется
на поверхности, включатся
реактивные двигатели, и аппарат взлетит прямо с воды.
Выполнив свою задачу, он сможет вернуться в точку встречи
с подлодкой и опуститься обратно на морскую поверхность
c помощью парашюта. Затем
дрон «утянут» обратно, используя трос.
Такой аппарат может в
очередной раз переосмыслить
концепцию морской войны.
Огромное количество БПЛА,
запускаемых с борта субмарин, могут стать серьезной головной болью для вражеского
флота, особенно если их научат нести ударное вооружение.
В то же время идея выглядит
дорогой, рискованной и тех-
нически сложной. К слову, за
последние годы новой информации о разработке Cormorant
почти не поступало.
А вот на постсоветском пространстве решили
«припугнуть» вероятных
противников гигантской
лодкой-авианосцем проекта
941бис, имеющей взлетно-посадочную палубу и способной
запускать самолеты Су-33.
Увы, это всего лишь модель,
полет фантазии, хотя в Сети
и сейчас ведутся вполне
серьезные рассуждения о
лодке. Есть даже популярная
городская легенда – о группе
офицеров ВМФ, которые не
желали мириться с распадом
СССР и «продолжили борьбу
с капитализмом», используя
такой корабль, построенный
собственными силами. Якобы
эту историю даже напечатали
в газете The New York Times.
Примечательно, что в советские годы проект создания
подводного авианосца действительно существовал. Однако он был бесконечно далек
от представленной модели. В
1937 году разрабатывали проект 41а, который планировали
оснащать гидросамолетом
«Гидро-1». Ангар на лодке
проектировали величиной в 2,5
метра в диаметре и 7,5 метра
в длину. Самолет мог развивать скорость до 183 км/ч, его
подготовка к полету должна
была занимать примерно пять
минут. Но проект так и не реализовали.
Подводная лодка типа «Огайо»
Проект 941бис
90 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
91
Технологии
Полет в преисподнюю:
PARKER SOLAR PROBE
PARKERSOLARPROBE.JHUAPL.EDU/
Илья Ведмеденко
Человечество еще никогда не было так близко к раскрытию
загадок родной звезды. Ни один другой исследовательский
зонд не подходил к Солнцу на такое минимальное
расстояние, как запущенный недавно Parker Solar Probe.
92 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
93
Полет в преисподнюю: Parker Solar Probe
Технологии
К
PARKERSOLARPROBE.JHUAPL.EDU/
Д
венадцатого
августа 2018
года произошло
знаменательное событие,
которое с нетерпением ждали
астрономы всего мира. Со
стартовой площадки SLC-37
на мысе Канаверал запустили
ракету Delta IV Heavy, на борту
которой находился исследовательский зонд Parker Solar
Probe. Пуск прошел успешно.
Заказанный NASA космический
зонд должен стать одной из самых ярких страниц в исследовании светила: предполагается,
что он приблизится к солнечной
«поверхности» на расстояние
6,2 миллиона километров.
Может показаться, что это
очень много. Для сравнения:
среднее расстояние от Земли
до Луны – 384 тысячи километров. Но не стоит забывать,
что условия рядом со светилом
таковы, что выжить там сможет
далеко не каждый космический
94 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
аппарат. Опять же, приведем
пример. Ближайшая планета
к Солнцу – Меркурий. Средняя температура его дневной
поверхности равна 349,9 °C, а
ведь он находится на расстоянии 58 миллионов километров
от светила: несравнимо больше того расстояния, на которое
Parker Solar Probe подойдет к
нашей родной звезде.
Полет зонда будет долгим
и сложным. Первой «остановкой» Parker Solar Probe в
этом долгом странствии будет
Венера, а его основная цель –
Солнце. План полета таков.
После первого пролета Венеры
зонд должен выйти на эллиптическую орбиту с периодом 150
дней (2/3 от венерианского
периода), делая три оборота,
когда Венера совершает два.
После второго пролета период
снижается до 130 дней. Менее
чем через два оборота космический аппарат встретится
с планетой в третий раз, что
сократит период до половины
венерианского – около 112,5
дня. Во время четвертой встречи период составит 102 дня.
Через 237 дней зонд встретит
Венеру в пятый раз, период
снизится до 96 дней. Шестая
встреча, спустя почти два
года, сократит период до 92
дней (или 2/5 от венерианского). Еще через пять оборотов
зонд встретится с Венерой в
седьмой – и последний – раз,
уменьшая период до 88-89
дней, что позволит сблизиться
с Солнцем.
Звучит это все, конечно,
весьма сложно. Еще одной
проблемой для NASA стало
то, что зонду нужно набрать
крайне высокую скорость движения, необходимую для выхода на траекторию сближения с
Солнцем. Зонд разгонится до
рекордно высоких скоростей –
700 тысяч километров в час.
Иными словами, Parker Solar
Probe должен стать самым быстрым космическим аппаратом
в истории человечества.
Parker Solar Probe:
назначение
ак мы уж отмечали,
миссия Parker Solar
Probe во многом
революционна. Ни
один другой зонд
не подходил к светилу так близко,
как должен подойти недавно
запущенный аппарат. Причина
этого тривиальна: вплоть до
сегодня просто не существовало технологий, который бы
смогли гарантировать сохранность зонда на столь близком
расстоянии к Солнцу. Можно
сказать, что в основе концепции аппарата – щит, состоящий из двух углерод-углеродных композитных пластин,
между которыми пролегает
11,5-сантиметровый слой углеродной пены.
Все это призвано справиться с высочайшими температурами: щит должен выдерживать температуру около 1400
градусов по Цельсию. Диаметр
устройства – 2,4 метра, что
позволяет полностью укрыть
зонд. Внешняя часть щита
окрашена специальной белой
краской, чтобы отражать как
можно больше тепловой энергии. Масса щита – всего лишь
72,6 килограмма. Сам Parker
Solar Probe тоже относительно
легкий: его вес – 555 килограммов. При этом габариты
аппарата можно сравнить с
размером легкового авто.
Система тепловой защиты – не единственное, чем
может похвастаться зонд. Другие важные нововведения: система охлаждения солнечной
батареи и бортовая система
контроля отказов. Первая позволяет солнечным батареям
вырабатывать энергию, не
перегреваясь из-за палящих
лучей светила, а вторая защищает Parker Solar Probe в течение долгого времени, когда
он не может выйти на связь с
Землей. В случае выявления
проблем автоматика сама откорректирует курс и проследит
Первый перигелий
1 ноября, 2018 г.
Запуск
31 июля, 2018 г.
Солнце
Меркурий
Пролет Венеры
28 сентября, 2018 г.
Венера
Земля
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
95
Полет в преисподнюю: Parker Solar Probe
Технологии
за тем, чтобы инструменты
работали исправно.
Технические новинки вместе с целым набором сложных
научных приборов сделали
Parker Solar Probe крайне дорогим удовольствием даже по
меркам США. Стоимость зонда
с его выводом в космос – 750
миллионов долларов. Эта
сумма, впрочем, несравнима
с самыми важными миссиями
в истории NASA, такими как
предстоящий запуск космического телескопа «Джеймс
Уэбб». На этот проект к весне
2018 года потратили 9,66 миллиарда долларов, а с учетом
нового переноса сроков цена
может еще существенно возрасти. О стоимости МКС и говорить не приходится: она давно превысила отметку в 150
миллиардов долларов и стала
одной из главных причин предполагаемого отказа от станции
к середине 2020-х.
Перечислим озвученные научные задачи
Parker Solar Probe:
Определить уровень энергии, испускаемой короной Солнца, и показатели ускорения солнечного
ветра;
Выявить механизмы, которые лежат в основе ускорения и переноски энергетических частиц;
Определить структуру и динамику магнитных полей в источниках солнечного ветра;
Изучить частицы плазмы около светила и их влияние на солнечный ветер, а также появление
энергетических частиц.
PARKERSOLARPROBE.JHUAPL.EDU/
«Зонд Parker Solar Probe назвали в честь астронома Юджина
Паркера, предположившего в 1958 году существование солнечного ветра. Ученый, которому 10 июня 2018 года исполнился 91
год, лично присутствовал на запуске космического аппарата».
96 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
97
Полет в преисподнюю: Parker Solar Probe
Технологии
Исследования и планы
О
PARKERSOLARPROBE.JHUAPL.EDU/
б исследованиях,
которые проведет космический
аппарат, стоит
рассказать более
подробно. Без
деталей невозможно понять общую концепцию миссии. Всего основных
экспериментов будет пять:
Зачем все это нужно? Современные реалии таковы, что
человек, который всегда зависел от родного светила, стал
зависеть еще больше. Речь
идет не только об альтернативной энергетике – хотя и о ней
тоже. Сам по себе солнечный
ветер может представлять
опасность: его заряженные
частицы, как и солнечные
вспышки, могут провоцировать
магнитные бури. Их вызывают
поступление в окрестности
Земли возмущенных потоков
солнечного ветра и их взаимодействие с магнитосферой
Земли. Напомним, в 1989 году
мощная буря повлекла масштабные сбои в энергосети
Северной Америки. По всему
миру фиксировали нарушения
высокочастотной радиосвязи
и сбои в работе космических
аппаратов. Речь идет далеко
не о повседневном явлении,
но почти каждые несколько
лет происходят бури, приводящие к нарушениям в работе
отдельных энергетических комплексов. Из недавнего. В ок-
98 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
тябре 2017 года вырвавшийся
из крупной корональной дыры
высокоскоростной поток солнечного ветра вызвал на Земле магнитную бурю в пять
баллов из девяти возможных.
По словам заведующего лабораторией Института земного магнетизма, ионосферы
и распространения радиоволн
имени Н. В. Пушкова Анатолия
Белова, это событие могло
воздействовать как на работу
разной аппаратуры, так и на
здоровье людей.
Еще опаснее вспышки
солнечного ветра могут быть
для экипажей предполагаемых
долговременных космических
экспедиций. В этом случае
стабильная работа каждого
прибора будет буквально на вес
золота: устранить возникшие
неполадки в космосе намного
сложнее, чем на Земле. В этом
смысле новые исследования
Солнца окажут огромное влияние на планирование экспедиций, позволив сделать их менее
опасными. В целом Parker Solar
Probe может ответить на мно-
гие вопросы, связанные с космической погодой, магнитными
бурями и полярными сияниями.
Есть еще одно важное
направление работы зонда, о
котором мы уже упомянули.
При помощи аппарата ученые
надеются раскрыть тайну очень
высоких температур солнечной
короны. Напомним, температура поверхности Солнца равна
6000 К. При этом температура
короны, несмотря на ее удаленность от ядра, составляет
порядка миллиона кельвинов.
Это обстоятельство ставит
современную науку в тупик.
«Будто мы отошли от костра, и
вдруг нам стало намного жарче», – отметил исследователь
из Лаборатории прикладной
физики Университета Джона
Хопкинса Никки Фокс (Nicky
Fox). Некоторые астрономы
считают, что атмосфера Солнца разогревается мощными выбросами плазмы и вспышками,
периодически происходящими
на его поверхности, однако однозначных свидетельств этого
так и не было найдено.
Комплексное научное
исследование Солнца.
Во время этого эксперимента
специалисты исследуют электроны, протоны и тяжелые
ионы. Это осуществят при
помощи двух независимых инструментов: EPI-Hi и EPI-Lo.
Изучение электромагнитных полей. В рамках
этого эксперимента ученые
намерены получить результаты
измерений электрических и
магнитных полей, радиоволн,
вектора Пойнтнинга, плазмы и
температуры электронов.
Получение данных
от широкоугольного приемника изображения. Используя оптический телескоп,
ученые намерены получить
максимально четкие изображения короны и гелиосферы для
анализа.
Анализ альфа-частиц, электронов и протонов солнечного ветра.
Это исследование призвано
ответить на вопрос о количестве электронов, протонов и
ионов гелия. Также ученые
проанализируют их свойства,
такие как скорость, плотность
и температура.
Исследование происхождения солнечной
гелиосферы. Эксперимент
предполагает ряд теоретических исследований и моделированное изучение для получения максимально полных
результатов миссии.
Предполагается, что путешествие Parker Solar Probe
продлится семь лет, во время
него, как мы уже ранее отмечали, зонд будет постепенно
сближаться со светилом, корректируя траекторию полета
при помощи силы притяжения
Венеры. Согласно планам,
зонд пролетит через корону
Солнца 24 раза. После этого
он совершит «самоубийство»,
но сначала передаст на Землю
всю ценную информацию. Запланировано, что зонд сгорит в
атмосфере Солнца примерно в
середине следующего десятилетия – и за это время ученые
смогут получить бесценные
материалы для дальнейших
исследований. Остается только
пожелать будущему рекордсмену удачного пути. И надеяться на успех миссии.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
99
С точки зрения науки
ЖАРЧЕ, ВЫШЕ, БЫСТРЕЕ:
планета идет на рекорд
Сергей Соболь
Климат Земли меняется – этого сложно не заметить. Мы часто слышим
об этом из новостных сводок, но иногда достаточно всего лишь посмотреть в окно. Одни страдают от аномальной жары, другие впервые в
жизни видят снег, покрывающий песчаные барханы. Растут средние температуры, тают ледники, повышается уровень океана – и если бы только
в рекордных цифрах было дело. Природные системы вышли из равновесия. Меняется режим выпадения осадков, температурные аномалии
стали привычным событием, по всему миру растет частота экстремальных явлений, наносящих вред людям. Ураганы, наводнения, засухи и
сопровождающие их лесные пожары – не проходит и недели, чтобы мы
не услышали о них. По мнению экспертов Всемирного экономического
форума, прошедшего в январе этого года в Женеве, самые серьезные
глобальные риски 2018 года связаны именно с климатом. Впрочем, как
и прошлого. Несколько перечисленных рекордов погоды за последние
пять лет – и, кажется, «тренер», который сподвиг планету на такие результаты, – человек.
100 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
101
С точки зрения науки
П
Жарче, выше, быстрее: планета идет на рекорд
Океаны все теплее
о итогам прошлого года
Мировой океан
поставил очередной рекорд.
Среднегодовая
температура
верхнего слоя воды в 2017м обновила исторический
максимум, хотя прежнее «достижение» зафиксировали
всего двумя годами ранее.
К таким выводам пришли
специалисты Института физики атмосферы Китайской
академии наук, опубликовавшие результаты своих исследований в январском выпуске Advances in Atmospheric
Sciences.
Для оценки степени ра-
зогрева океана, в отличие
от атмосферы, как правило,
берутся данные не о самой
температуре океана, а о его
теплосодержании. В прошлом году Мировой океан в
верхнем двухкилометровом
слое был на 15 зеттаджоулей
теплее, чем в 2015-м, и примерно на 200 зеттаджоулей
теплее климатологического
эталонного периода 19812010 годов. Таким образом,
китайские ученые провели
сравнение, что он содержит
в 700 раз больше энергии,
чем все потребление электричества в Китае за 2016
год.
Из-за большой теплоемкости воды океан накапли-
вает тепло, в том числе то,
что образуется в результате
деятельности человека. По
подсчетам экспертов, океаном поглощается более 90%
остаточного тепла планеты,
связанного с глобальным
потеплением. Согласно анализу, последняя пятилетка
стала для океана самой теплой. При этом самая высокая динамика прогрева воды
отмечена в Атлантическом
и Южном океанах. Правда,
в других регионах Мирового
океана потепление отмечалось и ранее.
Выводам китайских
ученых вторят и данные,
полученные специалистами
Института океанографии
PUBLIC.WMO.INT
Карта среднегодовой температуры верхнего слоя мирового океана в 2017 году относительно среднего уровня 1981–2010 гг
102 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. Они измерили температуру поверхности в Тихом
океане у побережья Калифорнии. В течение нескольких дней в этом августе вода
прогревалась до рекордного
значения в плюс 25,9 °С.
Такие наблюдения проводят
уже с 1916 года: показатель,
который зафиксировали
исследователи сейчас, оказался самым высоким за все
время. Предыдущий рекорд
зарегистрировали еще в
1931 году – тогда столбик
термометра поднялся до отметки плюс 25,8 °С.
Следовательно, долгосрочная тенденция нагрева
океана не ослабевает. Повышение температуры воды
представляет большую опасность для обитателей моря:
например, это приводит
к обесцвечиванию коралловых рифов. Потепление
океана выгоняет из рифов
симбиотические водоросли,
которые придают кораллам
яркую окраску. После этого
они прекращают расти, быстрее разрушаются волновой
деятельностью, что влечет
за собой гибель огромного
числа обитающих там представителей морской флоры
и фауны.
Но рост температуры
воды в океане вызывает и
увеличение его объема, а
это, в свою очередь, приводит к повышению глобального уровня моря. Так, только
в 2017 году это привело к
росту уровня моря на 1,7
миллиметра.
ЦИФРЫ
10 2084
ноября
года, находясь на поверхности Марса, можно будет наблюдать прохождение Земли по диску Солнца.
15
сантиметров – на такое расстояние ежегодно удаляется наша планета от Солнца. Причина изменения орбиты,
по мнению ученых, – приливное взаимодействие Земли и
светила.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
103
С точки зрения науки
Г
Жарче, выше, быстрее: планета идет на рекорд
Льды тают быстрее
лобальное потепление растапливает
арктический лед быстрее, чем когда-либо
за последние 1500
лет, отмечается в докладе Национального
управления США по исследованию океанов и атмосферы,
представленном в декабре
прошлого года. Джереми Мэтис (Jeremy Mathis), руководитель программы арктических
исследований в НОАА и один
из авторов доклада, подчеркивает: «В Арктике сегодня
происходят беспрецедентные
за всю историю человечества
изменения, и они касаются
каждого из нас, а не только
тех, кто живет в приарктическом регионе».
Согласно докладу сегодня Арктика не похожа на ту,
которой она была еще десять
лет назад. В 2017 году общая
площадь арктического льда
была на 25% меньше, чем в
104 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
среднем в 1981-2010-х. Средняя температура в Арктике за
период с октября 2016 года по
сентябрь 2017-го была выше
обычной на 1,6 °С. Что особо
тревожит, так это уменьшение
толщины ледяного покрова.
Зимой 2016-2017 года в Арктике было особенно тепло.
В результате 7 марта 2017
года была зарегистрирована
минимальная площадь льда
в Арктическом бассейне на
дату максимального развития
ледяного покрова. Таким образом, арктический ледяной
покров сократился до исторического зимнего минимума. И
уже есть данные, полученные
NASA этой весной: в 2018-м
ледяной покров достиг только
чуть большего значения, чем в
прошлом году.
Кроме того, повышается
средняя температура воды в
Северном Ледовитом океане. В
расположенном между Чукоткой и Аляской Чукотском море
ее рост составил 4 °С по сравнению со средними показателями в течение 1982-2010 годов.
Повышение температуры
зафиксировано и вечномерзлом грунте материковых
районов, окружающих Арктику.
Его потепление существенно
отражается на жизни людей:
разрушаются дома и дороги,
значительный ущерб причиняется другим объектам инфраструктуры. Оттаивание вечномерзлого грунта приводит к
высвобождению углекислого
газа и метана. Парниковые
газы еще больше подстегнут
рост температуры на планете
и, соответственно, дальнейшее таяние льда и мерзлоты
в полярных регионах. Опасность потепления в Арктике
заключается в том, что оно
способно изменить движение
атмосферных течений, что,
в свою очередь, приведет к
погодным аномалиям уже по
всей планете.
Уровень
океана
все выше
У
скоренная потеря
ледяной массы
полярных ледяных
щитов – основная
причина ускорения
глобального повышения среднего
уровня моря, что подтверждается спутниковой альтиметрией.
Но в целом за последние годы
увеличился вклад почти всех
факторов, влияющих на повышение уровня Мирового океана.
Специалисты отмечают, что более высокая температуры воды
в океане и расширение ее объема вследствие этого провоцируют примерно треть роста уровня
моря. Таяние льдов на полюсах
дает еще треть. И оставшаяся
треть роста вызвана таянием
ледников в горах. Наблюдаемое
ускорение сокращения арктических льдов – также следствие
эффекта гидроразрыва. Талая
вода затекает в щели ледовых
полей. Замерзая, она расширяется и раскалывает их. В
2017 году изменение глобального среднего уровня моря по
сравнению с 1993-м составило
восемь сантиметров – это самый высокий показатель за всю
историю наблюдений.
Подъем уровня океана
представляет серьезную угрозу
для жителей прибрежных регионов, тем более что на планете
более 150 миллионов человек
проживают менее чем в одном
метре от береговой линии.
ЦИФРЫ
66
До
сантиметров в длину могут достигать шишки
сосны Ламберта (Pinus lambertiana), произрастающей в западной части Северной Америки. В среднем размер ее гигантских шишек – от 25 до 50 сантиметров.
100
Примерно через
лет в Антарктиде из-за глобального потепления могут появиться первые деревья.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
105
Жарче, выше, быстрее: планета идет на рекорд
О
Карта отклонения среднегодовой температуры
в 2017 году от уровня
1981–2010 годов
Все жарче и жарче…
PUBLIC.WMO.INT
П
ока что 2016-й
удерживает рекорд как самый
теплый год в
истории наблюдений. Глобальная
средняя температура поверхности была
приблизительно на 1,2 °C
выше аналогичного показателя
доиндустриальной эпохи (18801900 годы). Всемирная метеорологическая организация использует этот двадцатилетний
период как опорный при сравнении с доиндустриальными
условиями. При этом средняя
температура 2016 года превышает аналогичный показатель
1981-2010-х на 0,56 °C
А вот 2017-й стал самым
теплым годом без влияния
эффекта Эль-Ниньо – климатического феномена, связанного
с повышением температуры
воды в экваториальной части
Тихого океана и влияющего
на погодные условия почти на
всем земном шаре. Это один
из факторов, повышающих
106 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
глобальные годовые температуры, наряду с ростом уровня
парниковых газов в атмосфере. Средняя глобальная температура прошлого года приблизительно на 1,1 °C выше
уровня доиндустриальной
эпохи и примерно на 0,46 °С
выше среднего значения за
1981-2010 годы.
Именно влияние Эль-Ниньо
2015-2016 годов объясняет рекордную температуру в 2016-м.
При этом прошлый год, напротив, начался с очень слабого
проявления Ла-Нинья (феномен, вызывающий обратный
эффект и связанный с понижением температуры воды) и
завершился также его слабым
влиянием на климат.
В целом 2015-й, 2016-й и
2017-й стали тремя самыми теплыми годами за всю историю
наблюдений, а это признак
продолжающегося долгосрочного изменения климата. К
слову, в 2015 году впервые
в современной истории был
пройден порог в один градус
превышения над доиндустриальным уровнем.
С большой уверенностью
можно сказать, что и нынешний, 2018 год войдет в топ
рекордных лет по показателям
температуры. Но, согласно
прогнозу Флориана Севеллека
(Florian Sevellec) из Брестского университета (Франция) и
Сибрена Дрижфута (Sybren
Drijfhout) из Саутгемптонского
университета (Великобритания), разработавших новый
статистический алгоритм прогнозирования глобальной температуры, он займет четвертое
место в списке, хотя от лидеров его будут отделять сотые
доли градуса. Первенство в
рейтинге прогнозируемо будет
оспариваться уже последующими годами. Предстоящая
пятилетка – с 2018 по 2022
год – должна стать теплее
средних показателей. Объясняется это тем, что потепление,
вызванное деятельностью человека, усилится естественной
изменчивостью климата.
... и кислее
кеан поглощает
до трети годового объема
выбросов в
атмосферу CO2,
образовавшегося в результате
человеческой деятельности,
тем самым помогая смягчить
наше воздействие на изменение климата. Однако это сопряжено с существенным негативным влиянием на окружающую
среду. Поглощение углекислого
газа приводит к изменению
уровней кислотности в океане:
вода становится кислее, ее уровень pH понижается.
Уровень кислотности океанических вод повышается из
года в год вследствие высокого содержания углекислого
газа в атмосфере. В 2017-м
ученые зарегистрировали очередной рекорд концентрации
CO2 в атмосфере: за прошедшие 150 лет уровень углекислого газа вырос на 43%. Таким
образом, за последние 800
тысяч лет концентрация CO2 в
атмосфере достигла наивысшего уровня.
Так, согласно данным
Обсерватории Мауна-Лоа на
Гавайях, в течение этого апреля концентрация углекислого
газа в атмосфере превышала
в среднем 410 частей на миллион (ppm). Ученые прогнозируют дальнейшее повышение
этого значения. Последний раз
уровни углекислого газа достигали таких значений примерно
три-пять миллионов лет назад,
еще в эпоху плиоцена. К слову,
первые люди на планете появились именно в плиоценовую
эпоху.
2015, 2016 и 2017 –
самые теплые годы
за всю историю наблюдений.
Глобальная температура
на 1,1-1,2 °C выше уровня
доиндустриальной эпохи
2017: самый
теплый год
без Эль-Ниньо
Состояние
глобального
климата в
2017 году
Долгосрочное
изменение
климата,
вызванное
парниковыми
газами
Средняя
глобальная
температура
на 1,1 °C
выше уровня
доиндустриальной эпохи
Экстремальные погодные явления с сильным воздействием
наэкономическое и
социальное
развитие
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
107
Психология
СОБАЧЬЯ ЖИЗНЬ:
психология животных
Ольга Фадеева
Вороны способны изготавливать орудия труда,
киты имеют свой «язык» и, возможно, даже имена.
Обезьяны умеют «разговаривать», обманывать,
грустить, решать математические задачи и жарить
рыбу. А коэффициент IQ знаменитой гориллы Коко
равен норме для человека – от 75 до 95. На что
способны животные и как правильно их понимать?
108 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
109
Собачья жизнь: психология животных
Психология
Эйнштейны от обезьян
В
прочем, что касается «говорящих»
обезьян, то речь
идет о гениях.
Известная на весь
мир 47-летняя
самка гориллы по
имени Коко, умершая в июне
этого года в питомнике при
Стэнфордском университете
(США), была одним из них.
Работавшие с ней ученые
утверждают, что горилла
знала более тысячи жестов
языка глухонемых и понимала
значение порядка 2 тысяч английских слов (для сравнения:
обычные обезьяны способны запомнить, как правило,
примерно 500 слов). А еще
Коко любила юморить. Как-то
она назвала себя «хорошей
птичкой» и заявила, что умеет
летать. Строгие смотрители,
похоже, розыгрыш не оценили,
поэтому, видимо, обезьяна
призналась, что пошутила. На
первый взгляд, ничего особенного в этой «юмореске» нет,
но, учитывая, что иногда пока-
зывают по телевизору, становится понятно, что животное не
так уж неудачно шутит. А юмор
и интеллект, как доказали биологи, связаны друг с другом.
Правда, эксперименты с гориллой Коко иногда подвергаются
критике, потому что многие из
них опубликованы не в научных журналах, а в научно-популярных. Впрочем, интернет
переполнен видеороликами
об обезьяне, которые весьма
наглядно демонстрируют ее
способности.
Ф А К Т Ы
Ранее открытые небесные тела могут быть потеряны
впоследствии. Так, достаточно легко «теряются» кометы. Орбита кометы может быть возмущена при взаимодействии с планетами-гигантами, такими как Юпитер.
Также со временем большая часть летучих веществ в
ядре кометы испаряется, и от нее остается только маленькое темное каменное ядро, напоминающее астероид. В некоторых случаях кометы делятся на части.
Человекообразные обезьяны (шимпанзе, гориллы и
орангутаны) отлично понимают
человеческую речь и могут
выполнять несложные команды
вроде «налей колу в молоко» и
наоборот. А еще «сказать» на
языке глухонемых или лексиграмм (такие знаки специально
печатают на клавиатуре, а
потом обучают обезьян на них
общаться) что-то типа «дай
банан», то есть шимпанзе и гориллы умеют составлять фразы из одного-двух слов, очень
редко – из трех (если обезьяна
не знает, каким словом обозначить пресловутый банан,
но знает слово «огурец», то
она вполне может сказать,
например: «Дай мне вот этот
зеленый огурец»; то есть у них
вполне развито и сравнительное мышление).
По мнению антрополога
Дуайт Рид из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса и многих других ученых,
интеллектуальные способности сильно зависят от объема
кратковременной рабочей
памяти – ОКРП. Как показали
эксперименты, человеческий
ОКРП в среднем равен семи.
Значит, вы можете, закрыв
глаза, повторить последние
семь слов этого текста, а обезьяна сможет повторить максимум три. Но та же гениальная
Коко превзошла и этот рекорд.
Однажды она заявила своему
партнеру – горилле по имени
Майкл, который оторвал ногу
ее любимой тряпичной кукле:
«Ты грязный плохой туалет».
Математика, картошка и
любовь
К
стати, о куклах.
Обезьянам не
чужды игры. Удивительно, но даже
в дикой природе
детеныши – самки
шимпанзе играют с
палочками или связками травы
(которые мастерят сами), имитирующими других детенышей,
то есть, по сути, обычных человеческих пупсов (с ними они
играют в зоопарках и питомниках). «Мальчики» шимпанзе,
как и в сообществе Homo
sapiens, выбирают, напротив,
более «мужские» игры: любят
разбирать и ломать предметы.
В том числе «девчачьи» куклы
(вспомните Коко и Майкла).
А еще обезьян можно научить убирать, стирать, мыть посуду, пользоваться столовыми
приборами, спать на кровати,
Если забраться на самую высокую точку марсианского вулкана Олимп, то его склон уйдет
за горизонт. Если же встать у склона – не
будет видна его вершина. Полностью вулкан
можно увидеть, лишь пролетая над ним.
Саудовская Аравия занимает 12-е место в
мире по размеру территории: она больше, чем,
например, Мексика или Франция, но в этой
стране нет ни одной реки или озера.
Собачья жизнь: психология животных
Психология
Использовать и иногда изготавливать орудия труда могут
не только люди, но и высшие приматы и даже птицы. Например, новокаледонские вороны способные делать крючок из
прямого куска проволоки и доставать им приманку из узкого
горлышка или дупла.
строить башни из кубиков,
заправлять постель или даже
готовить. В Сети есть ролик о
том, как японский энтузиаст
научил шимпанзе жарить рыбу
на гриле. Это еще что! Ученые
доказали, что даже в дикой
природе человекообразные
обезьяны предпочитают термически обработанную пищу
сырой. В одном из питомников
Конго провели эксперимент:
исследователи раздавали
шимпанзе ломтики картошки –
сырой и вареной. Почти все
животные выбрали вареную,
а сырую... сварили (для этой
цели им выдали специальные
устройства и показали, как
ими пользоваться). Вероятно,
у наших далеких предков изначально была некая предрасположенность к употреблению
термически обработанной
пищи. Ничего удивительного –
такая еда легче усваивается.
Но умны не только человекообразные сородичи, но и
обычные обезьяны. Например,
макаки-резусы умеют решать
математические примеры.
Впрочем, совсем простые –
вроде 1 + 1. Человекообразные, конечно, умнее. Взрослые
особи в среднем достигают
уровня развития ребенка двухтрех лет, а особоодаренные
вроде гориллы Коко – и вовсе
четырех-пяти лет.
Знаменитая зоолог и
приматолог Надежда Ладыгина-Котс еще в середине
прошлого века обнаружила у
шимпанзе способность к обобщению и абстрагированию. А
ведь это ведущие операции
мышления. И именно такой
барьер ученые и философы в
свое время называли главной
пропастью между людьми и
животными.
Обезьянам известны такие
эмоции, как скука и воображение, они очень ревнивы; доказано, что они умеют грустить,
радоваться, обманывать,
понимать чужие поступки и,
конечно, любить. Именно это
чувство глубокой привязанности к своему другу по имени
Чарли продемонстрировала
шимпанзе по имени Джина,
умершая два года назад в Колтушском антропоиднике под
Санкт-Петербургом. Обе обезьяны любили друг друга, и,
когда Чарли скончался, Джине
дали резинового Чебурашку.
Шимпанзе не расставалась с
ним целый год – носила под
мышкой и в паху. А еще подолгу грустила.
Понятие интеллекта может быть очень разным. Причем не только среди людей, но и среди
животных. Белка, запоминающая сотни мест, где она прячет свои запасы, в этом смысле далеко
обойдет по развитию памяти сам венец творения. Но зато она не умеет читать и писать – без перспективы научиться. В целом самым умным животным после человека можно, вероятно, назвать
шимпанзе – нашего ближайшего сородича, общая предковая линия с которым разошлась около
шести-семи миллионов лет назад. Говорят, кровь бонобо (карликовые шимпанзе) можно даже переливать человеку – причем безо всякой обработки.
112 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Е
Животный разум
ще Дарвин предположил, что различие между нами и
братьями меньшими
не качественное,
а количественное.
Хотя до него животных относили к совершенно
неразумным существам (если
не считать Средневековье,
когда даже гусениц могли
по-настоящему осудить за то,
что те съели урожай, и вынести постановление – чтобы
вредители убрались восвояси;
но такое мышление связано
скорее с отсутствием научных
данных вообще).
XX век реабилитировал
животный мир. Особенно высших млекопитающих (хотя зачатки мышления, как выясни-
ли ученые, есть и у широкого
спектра видов позвоночных:
например, рептилий и птиц).
Выяснилось, что мышление
их принципиально не отличается от человеческого. У них,
«Элементы мышления проявляются у животных в разных
формах. Они могут выражаться в выполнении многих операций,
таких как обобщение, абстрагирование, сравнение, логический
вывод, экстренное принятие решения за счет оперирования
эмпирическими законами и др.».
Из работы Зои Зориной и Инги Полетаевой
«Элементарное мышление животных»
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
113
Собачья жизнь: психология животных
Психология
безусловно, есть что-то очень
похожее на разум и, вероятно,
сознание. Потому что высшие
приматы и даже дельфины
могут узнавать себя в зеркале
и в некоторой степени осознавать себя как некую особь
вообще. Также они умеют
отличать «своих» от «чужих» –
не только сородичей, но и
людей. А приматы-антропоиды
достигают уровня формирования довербальных понятий и
овладения символами, то есть
ближе всех стоят к человеческому мышлению.
Главное отличие между
нами и шимпанзе не столько
в том, что они не могут преодолеть барьер пятилетнего
ребенка, а в том, что они не
умеют говорить: у них гортань
находится слишком низко, как
и у наших далеких предков –
Ф А К Т Ы
В тканях антарктических
растений содержится
мало воды – это препятствует обледенению
клеток. Полученная
растением жидкость
тотчас используется, а
не откладывается, как
у растений в более теплом климате.
австралопитеков. Речевой
аппарат этих животных попросту не приспособлен для того,
чтобы издавать членораздельные звуки. Поэтому, несмотря
ни на что, по-настоящему
стать людьми у обезьян не
получится. По крайней мере,
в ближайшее время. А ведь
именно благодаря речи наше
мышление продвинулось
столь далеко.
«Появление речи изменило функции мозга человека:
появился новый аппарат
кодирования информации с
помощью абстрактных символов. Речь – не только средство общения, но и аппарат
мышления, наличие которого
существенно усложняет его
структуру. Суть мышления – в
выполнении некоторых когнитивных операций с образами,
составляющими внутреннюю
картину мира. Эти операции
позволяют ее достраивать
и делать более совершенной», – пишут этолог Зоя Зорина и доктор биологических
наук Инга Полетаева в работе
Масса тела, кг
(ср. зн.)
Масса мозга, г
(ср. зн.)
Человек
60
1250-1450
Новорожденный ребенок
3,2
365
Человек умелый
(homo habilis)
40
700
Австралопитек
40
550
Шимпанзе
36,4
410
Дельфин афалина
209,5
1824
Белый медведь
700
500
Крыса
0,3
2
«Элементарное мышление
животных».
Современные человекообразные обезьяны похожи
на наших предков, которые
еще не владели членораздельной речью, но отлично
пользовались речью невербальной – жестами и мимикой. Последние, как известно, немало помогают нам и
сегодня, будучи, как правило,
более информативным средством передачи информации,
чем слова.
Между тем некоторые
специалисты считают, что,
если обезьян целенаправленно развивать, поколение
за поколением, то есть шанс
вырастить кого-то столь же
разумного, как современный человек. Можно даже
научить разговаривать.
Правда, для этого понадобится порядка миллиона лет.
Примерно столько же времени назад – а точнее, 800
тысяч лет – в Африке появился новый вид рода Homo
(«люди») – человек гейдельбергский, у которого, как полагают ученые, и развилась
членораздельная речь.
Самая яркая планета на небе Марса – Венера, на втором месте – Юпитер: его четыре
крупнейших спутника можно было бы наблюдать без телескопа. Земля только на третьей
позиции. А вот Меркурий будет практически
недоступен для наблюдений невооруженным
глазом из-за чрезмерной близости к Солнцу.
Личинки комара-звонца Polypedilum
vanderplanki – наиболее сложные известные
живые организмы, способные переносить высыхание. При дегидратации вода в их телах
замещается молекулами трегалозы и некоторыми другими биомолекулами, которые способствуют «консервации» тканей личинки при
высушивании.
Собачья жизнь: психология животных
Горилла Коко во время эксперимента
Т
И все равно не люди
ем не менее в этологии до сих пор
существует проблема антропоморфизма, которым
грешили ученые
прошлого, напря-
мую отождествлявшие животных и человека. На самом
деле, несмотря на все вышеперечисленные схожие черты,
сравнивать людей и зверей
можно лишь опосредованно.
Еще Надежда Ладыгина-Котс
Особенно показательным в этом смысле можно считать
историю «умного Ганса» – это получивший широкую известность в начале XX века эксперимент с конем по имени Ганс,
который провел некто барон В. Фон Остен. Его конь проявлял
удивительные способности: умел не только считать, но даже
извлекать корень из чисел и правильно отвечать на вопросы.
Перед этим барон долго обучал своего рысака различать
цвета, азбуке и счету. После чего можно было пожинать плоды
тренировок: коню предлагалось несколько вариантов ответов
на вопрос, где правильным был только один. И Ганс в самом
деле «отвечал», причем в присутствии множества ученых.
Однако, как позже выяснилось, конь попросту реагировал на
малейшие изменения мимики и жестов своего хозяина, возникавшие при варианте правильного ответа. Люди этих проявлений на лице барона просто не замечали. Самое удивительное, что даже после того, как коня «отделили» от хозяина
картонной загородкой, – он неведомым образом продолжал
«считывать» правильный ответ. Как именно ему это удавалось,
ученые не знают до сих пор.
116 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
писала в послесловии к книге
Яна Дембовского «Психология обезьян», что «обезьяны
имеют элементарное конкретное образное мышление (интеллект), способны к элементарной абстракции и обобщению, и эти черты приближают
их психику к человеческой»,
но при этом подчеркивала:
«... Их интеллект качественно,
принципиально отличен от понятийного мышления человека, имеющего язык, оперирующего словами как сигналами сигналов, системой кодов,
в то время как звуки обезьян,
хотя и чрезвычайно многообразны, но выражают лишь их
эмоциональное состояние и
не имеют направленного характера. Они (шимпанзе) обладают, как и другие животные, лишь первой сигнальной
системой (ответное конкретно-чувственное отражение
воздействия на рецепторы
со стороны окружающего
мира. – Прим. авт.)».
Именно антропоморфизм
зачастую владеет умами – к
примеру, владельцев собак. Последние – в самом
деле одни из самых умных
животных, им свойственно
не только мышление, но
и чувства, однако полное
отождествление между собачьими и человеческими эмоциями и разумом проводить
нельзя. Например, злоба
человека и агрессия собаки,
как и многих других животных, – похожие, но отнюдь
не идентичные понятия. Человек, как известно, может
вредить ближним не только
из-за непосредственной выгоды вроде желания добыть
пищу или устранить конкурента – его чувства гораздо
сложнее.
Между тем определенный
«язык» иесть даже у китов и
дельфинов: их знаменитые
песни – набор звуков, каждый
из которых обозначает какую-то фразу: «привет», «мне
больно», «я боюсь», «все ко
мне» и так далее. Есть мнение, что они могут называть
друг друга по своеобразным
«именам». Но опять же, систему общения этих умных
животных нельзя назвать
идентичной человеческой. Потому что песни китов – все же
не язык, а, увы, лишь набор
звуков. Тем не менее многие
животные обходят нас по другим показателям. Дело в том,
что наш высокоразвитый мозг,
подобно хоботу у слона, –
лишь одна из эволюционных
адаптаций к условиям окружающей действительности. Хотя
и весьма успешная.
ЦИФРЫ
12 %
– такую долю от среднего атмосферного
давления на поверхности Марса составляет давление на вершине Олимпа, высочайшей горы Красной планеты.
3 900 000
км² – площадь
самого большого леса на планете – Восточно-Сибирской
тайги. Это громаднейшая территория, занятая нетронутыми
лесами. Для сравнения: площадь этого леса больше площади
Индии – седьмого по размеру государства на планете.
NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
I
117
Ответы на вопросы читателей
ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ
Возможно ли, что в Солнечной системе существует еще одна разумная цивилизация, о которой мы можем не знать?
Анна Кривицкая, г. Омск
Легче представить, что
мы не одиноки во Вселенной
или даже в своей Галактике.
Там-то уж точно кто-то должен
быть. С собственной звездой
и ее окрестностями, которые
мы более-менее изучили, все
сложнее. Чтобы обоснованно предположить, что кто-то
равный по разуму или даже
превосходящий нас живет в
Солнечной системе, нам нужны какие-нибудь факты, говорящие об их присутствии.
Официально ни учеными,
ни правительством какой-либо
страны такие доказательства
не были представлены. С другой стороны, множество людей
утверждают, что они были
очевидцами визита представителей иной цивилизации или
даже контактировали с ними.
Предположим, что в этих
заявлениях есть хотя бы частица правды. И что нашим
братьям по разуму не нужно
преодолевать десятки и сотни
световых лет, ведь они совершают куда более короткое путешествие, так как находятся
рядом. Какие вопросы сразу
же возникают?
Во-первых, как они появились рядом с нами? Кто
они, пришельцы из другой
звездной системы или местные, бывшие жители Марса,
гипотетических планет вроде
Фаэтона, или, может быть, они
раньше жили на Земле, еще
до нас, но по каким-то причинам покинули ее? И, во-вторых, где они сейчас?
Если они подобны нам,
то должны были пройти тот
же эволюционный путь, что
и жители Земли. Вот только
если это происходило в пределах Солнечной системы,
то где эта планета, которая
стала колыбелью внеземной
цивилизации? А может быть,
и земной?
Данные о геологической
истории Земли, как и археология, не дают нам оснований полагать, что на нашей планете
успела развиться и бесследно
исчезнуть цивилизация, способная выйти в космос.
Любая цивилизация создает вокруг себя искусственно
измененную среду, то есть
природную среду, в которой
ярко проявляется ее активность. Например, в форме
уничтожения многих других
биологических видов, увеличе-
ния концентрации в атмосфере
углекислого газа, изменения
климата и тому подобное.
Климатолог Гевин Шмидт,
директор Института космических исследований NASA,
и Адам Франк, профессор
астрофизики из Рочестерского университета (США), считают, что, возможно, человечество может быть не первой
цивилизацией на Земле.
Следы другой цивилизации, достаточно развитой для
того, чтобы изменить среду
вокруг себя, по их мнению,
нужно искать примерно 55–60
миллионов лет назад – в
период, называемый палеогеном. Именно тогда средняя
температура на Земле загадочным образом поднялась
на шесть-восемь градусов по
шкале Цельсия – и началась
эпоха потепления. Пять миллионов лет – достаточный
срок, чтобы развитая працивилизация могла появиться и
затем уничтожить саму себя.
При этом оба ученых признаются: конкретные доказательства того, что до человечества на Земле была древняя
цивилизация, вряд ли удастся
отыскать. И если это сложно сделать на Земле, то на
других планетах с нынешним
уровнем развития техники это
практически невозможно.
Но если предположить, что
такая цивилизация все-таки существовала, значит, она могла
освоить космическое пространство. Катастрофа, приведшая
к гибели среды обитания этой
цивилизации на Земле или на
другой планете, могла не затронуть созданную в космосе
инфраструктуру, или, предвидя
апокалипсис на своей планете,
инопланетяне заранее построили себе дом на орбите.
Так мы переходим ко второму вопросу. Где же они? А
вдруг они пришельцы из другой Галактики или давно уже
живут в Солнечной системе?
Может быть, они обитают в
космическом корабле, который
движется по орбите вокруг
Солнца, или на одной из планет? Но, увы, человечество
уже достаточно давно изучает
космос. Только астероидов обнаружено более 780 000, а это
тела диаметром от 30 метров.
Вряд ли астрономы пропустили бы орбитальную станцию,
населенную представителями
другой цивилизации, где-нибудь в космосе.
Однако было бы неправильно полностью отрицать
возможность существования
еще одной разумной цивилизации в Солнечной системе,
но пока факты говорят о том,
что мы здесь одни.
Присылайте свои вопросы на адрес: blitz@naked-science.ru
С ТОЧКИ
ЗРЕНИЯ
НАУКИ
Скачай Naked Science
на свой iPad, iPhone или Android-устройство
В дополнение к материалам ты получишь:
интерактивные схемы
видеоролики
спецэффекты и анимацию
3D-иллюстрации
эксклюзивные фотографии
16+
Подробности на сайте naked-science.ru
120 I NAKED SCIENCE I сентябрь, 2018
Автор
barmaley
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
49 686 Кб
Теги
NAKED SCIENS
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа