Космический корабль с ускорением 1g

Давайте представим, что земные инженеры сумели создать ракету, которая обладает неограниченным запасом топлива. И может двигаться сколько угодно долго с каким угодно ускорением. Именно это допущение сделает возможным сегодняшний мысленный эксперимент.

Итак, ракета на старте. Ящики с тушенкой надежно закреплены, скафандр наглухо застегнут, все провода и шланги в штатном положении. Поехали!

Движение с ускорением

Оптимальное ускорение для пилотируемого космического корабля, летящего к манящим звездам, должно быть равно 1g. То есть ускорению свободного падения на Земле. Эта именно та сила, которую мы ощущаем, ежедневно передвигаясь по планете. Такое постоянное ускорение позволит экипажу жить в условиях нормальной земной гравитации. А также поможет космическому кораблю достаточно быстро достичь скорости, которая сделает возможным межзвездное путешествие.

С таким ускорением туманность Ориона (которая находится на расстоянии около 1000 световых лет) может быть достигнута (по бортовым часам) всего за 30 лет!

Хм. А ведь это реально (скажите Вы). Взять с собой нарды, шахматы, полное собрание сочинений В.И. Ленина и вопрос досуга решен😁! Но почему Вы сказали по бортовым часам?

Дело тут вот в чем. По мере того как космический корабль будет приближаться к скорости света, релятивистские эффекты, такие как замедление времени, постепенно будут становиться все более очевидными. Время на корабле будет течь медленнее, чем на Земле. И разница во времени, прошедшем на Земле и на космическом корабле, вернувшимся из космоса, где он летал с околосветовыми скоростями, будет весьма очевидной.

Релятивистские эффекты также гарантировали бы появление еще одной странного эффекта. Ведь согласно измерениям стационарных наблюдателей, космический корабль никак не мог бы непрерывно выдерживать ускорение 1 g. Если бы это было так, то менее чем через год корабль преодолел бы скорость света.

Однако согласно специальной теории относительности ни один объект не может разогнаться до скорости света.

Но как же так получается, товарищи дорогие! Обещали в начале статьи чудо-ракету. А теперь говорите это невозможно! (Воскликнет юный ученик астронома).

Жить медленно

Никто никого не обманул. Просто есть нюанс. По мере приближения к скорости света соотношение между пространством и временем будет изменять систему отсчета в космическом корабле. И хотя экипаж будет продолжать ощущать и регистрировать на своих приборах ускорение в 1 g, сторонние наблюдатели будут видеть странную вещь. Им будет казаться, что космический корабль все еще разгоняется. Но все медленнее и медленнее. Если в этот момент подлететь к кораблю и заглянуть в иллюминатор, то можно будет наблюдать, как космонавт Собакин, например, в течение 9 часов наливает чай в свою кружку. Медленно медленно.

Если космический корабль достигнет скорости света, для земного астронома он просто застынет в одной точке. Однако этого не может случиться. Поскольку достичь скорости света ни одно тело, имеющее массу, не может.

В приведенной ниже таблице показаны некоторые из невероятно далеких мест космоса, которые может достичь космический корабль, движущийся с ускорением 1g. Приведенные цифры указаны с учетом периодов ускорения и замедления со значением 1g как в начале, так и в конце пути.