Номер 3, страница 188, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Можно ли путешествовать к другим звездам на современном космическом корабле?

3. Можно ли путешествовать к другим звездам на современном космическом корабле?

Технически, запустить корабль в сторону другой звезды можно, но с практической точки зрения, осмысленное путешествие человека к другим звездам на современном космическом корабле невозможно. Основными препятствиями являются колоссальные расстояния и, как следствие, огромное время в пути.

Рассмотрим это на примере путешествия к ближайшей к нам звезде после Солнца — Проксиме Центавра. Для этого проведем расчеты.

Дано:

Расстояние до Проксимы Центавра, $d \approx 4,24$ световых года.

Рекордная скорость, достигнутая космическим аппаратом (солнечный зонд "Паркер"), $v_{max} \approx 192$ км/с. Важно отметить, что эта скорость была достигнута при сближении с Солнцем и не является крейсерской скоростью для межзвездного перелета.

Переведем данные в систему СИ:

Скорость света, $c \approx 3 \times 10^8$ м/с.

Количество секунд в году, $T_{год} \approx 3,15 \times 10^7$ с.

Один световой год в метрах: $1 \text{ св.год} = c \times T_{год} \approx (3 \times 10^8 \text{ м/с}) \times (3,15 \times 10^7 \text{ с}) \approx 9,46 \times 10^{15}$ м.

Расстояние до Проксимы Центавра в метрах: $d = 4,24 \times 9,46 \times 10^{15} \text{ м} \approx 4,01 \times 10^{16}$ м.

Максимальная скорость аппарата в м/с: $v_{max} = 192 \text{ км/с} = 1,92 \times 10^5$ м/с.

Найти:

Время полета до Проксимы Центавра, $\text{t}$.

Решение:

Время путешествия можно рассчитать по простой формуле: $t = d/v$.

Подставим наши значения: $t = \frac{4,01 \times 10^{16} \text{ м}}{1,92 \times 10^5 \text{ м/с}} \approx 2,09 \times 10^{11}$ с.

Теперь переведем это время в годы: $t_{годы} = \frac{2,09 \times 10^{11} \text{ с}}{3,15 \times 10^7 \text{ с/год}} \approx 6635$ лет.

Получается, что даже с самой высокой скоростью, когда-либо достигнутой рукотворным объектом, полет к ближайшей звезде займет более 6,5 тысяч лет. Это расчет без учета времени на разгон и торможение, которое также потребует огромного количества энергии и времени.

Помимо времени, существуют и другие нерешенные проблемы:

1. Жизнеобеспечение: современные системы не способны поддерживать жизнь экипажа на протяжении тысячелетий. Потребовалось бы создать полностью замкнутую и самодостаточную экосистему ("корабль поколений"), что является пока неразрешимой задачей.

2. Радиация: в межзвездном пространстве экипаж будет подвергаться постоянному воздействию галактических космических лучей, для защиты от которых потребовалась бы чрезвычайно массивная обшивка, что еще больше увеличит массу корабля и время полета.

3. Надежность: ни один современный механизм не способен функционировать без сбоев и обслуживания на протяжении тысяч лет.

Ответ: Нет, на современном космическом корабле путешествовать к другим звездам невозможно в пределах человеческой жизни. Полет даже до ближайшей звезды с использованием существующих технологий занял бы тысячи лет и столкнулся бы с неразрешимыми на сегодняшний день проблемами жизнеобеспечения, радиационной защиты и надежности оборудования.