FUTURYCON

Когда обсуждается правдоподобность теории большого взрыва, то ее критиков возмущает главным образом вопрос: что же могло взорваться, когда еще ничего не существовало?

Но волновать то, на самом деле, должно было бы не это!

Взорваться как раз было чему. Известный нам закон сохранения энергии намекает на то, что вся энергия, которая в настоящий момент наполняет вселенную, была сосредоточена в одной «очень маленькой» точке, которую ученые называют «сингулярностью».

Но можно ли говорить об этой точке как об «очень маленькой»? Ведь сравнивать ее в тот момент было просто не с чем. И взрываться этой точке тоже было некуда, потому что пространства помимо нее самой тогда просто не существовало.

Так что же взорвалось?

А «взорвалось» само пространство!

В какой-то момент оно стало стремительно расширяться. Не разлетающиеся во все стороны и сметающие все на своем пути массы вещества, а именно чудовищная скорость расширения самого пространства и позволяет называть этот событие взрывом.

Аналогично этому мы используем термин «взрыв», когда говорим о взрыве рождаемости или взрыве популярности.

2022-й год стал очень сложным для всего человечества и научно-технический прогресс, как могло показаться, ушел из внимания общества на второй план. Однако это не помешало ученым и инженерам со всего мира добиваться серьезных достижений.

1.  11 января

Зонд орбитальной лунной станции «Чанъэ-5» впервые в истории обнаружил воду прямо на поверхности естественного спутника Земли.

Зонд совершил посадку на Луне еще в декабре 2020 года. Тогда он взял образец грунта, который в конце прошлого года был успешно доставлен на Землю, и провел наблюдения за окружающей лунной породой. На Землю зонд передал спектроскопические изображения лунной поверхности, на которых ученые и нашли доказательства существования воды. Согласно измерениям, проведенным с помощью лунного минералогического спектрометра, вода в лунном грунте находится в объеме до 120 частей на миллион. По меркам Земли это крайне мало, а для суперсухой Луны — сенсационно много. Извлечь воду из грунта будет невероятно сложно, поэтому о том, что будущие миссии на Луну будут иметь надежный источник влаги, говорить пока рано. До этого ученые уже находили свидетельства существования воды на нашем естественном спутнике. Однако новое свидетельство является первым, полученным в результате измерений прямо на месте посадки.

2.  18 января

Впервые в мире создан имплантат человеческого спинного мозга

Исследователи из Тель-Авивского университета (Центр регенеративной биотехнологии Сагол) во главе с профессором Тала Двир создали имплантаты человеческого спинного мозга для лечения паралича. Для проектирования спинного мозга исследователи использовали клетки человека и имплантировали их в животных с хроническим параличом. В 80 процентах тестов было продемонстрировано восстановление способности ходить. Прорывной способ создания имплантата основан на имитировании развитие спинного мозга у человеческих эмбрионов. Как пояснил профессор Двир - технология основана на взятии у пациента небольшой биопсии жировой ткани живота. - После отделения клеток от внеклеточного матрикса ученые с помощью генной инженерии перепрограммировали клетки, вернув их в состояние, напоминающее эмбриональные стволовые клетки. Такие клетки как-бы превращаются в трехмерные имплантаты нейронных сетей, содержащих двигательные нейроны. Теперь исследователи готовятся к клиническим испытаниям на людях. 

3.  22 апреля  

Большой адронный коллайдер (БАК) возобновил работу после более чем трёхлетнего перерыва.

22 апреля прошедшего года по самому мощному на Земле ускорителю частиц пронеслись два пучка протонов. Европейская организация по ядерным исследованиям провела последние три года, занимаясь техническим обслуживанием и серьезной модернизацией системы. Теперь учёные готовятся начать новый четырехлетний рабочий период сбора данных. В этом третьем запуске БАК, названном Run 3, будут проводиться эксперименты по сбору данных о столкновениях не только с рекордной энергией, но и в беспрецедентных количествах. Эксперименты обновленных инструментов ATLAS, CMS, LHCb могут ожидать получения значительно большего количества столкновений, чем до этого. Например, специализированный детектор для изучения столкновений тяжелых ионов ALICE теперь получит пятидесятикратное увеличение общего числа зарегистрированных столкновений ионов. Одна из главных задач Run 3 — поиски физики за пределами Стандартной модели. Фактически учёные попытаются открыть, как это сейчас часто говорят, «новую физику», которая позволит объяснить то, что не позволяет полноценно описать Стандартная модель.

4.  12 мая

Глобальная сеть радио- и миллиметровых обсерваторий под названием Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) получила первое в истории изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь

Чёрная дыра Стрельца A* находится на расстоянии около 27 тысяч световых лет от Солнца и связана с радиоисточником Sagittarius A*. Новые результаты исследований Млечного Пути были представлены на совместной конференции ученых Европейской Южной обсерватории (ESO) и коллаборации EHT. Астрофизики смогли разглядеть Стрельца A* благодаря новым методам обработки получаемых данных, это заняло пять лет. Проект EHT начался в апреле 2017 года – восемь обсерваторий в разных уголках Земли работают как один телескоп на длине волны 1,3 миллиметра. В сфере внимания этого проекта была также черная дыра в центре галактики M87, изображение которой стало первым в истории исследования черных дыр.

5.  11 июля

Было опубликовано первое изображение, полученное космическим телескопом «Джеймс Уэбб»

Оно предоставило человечеству потрясающий новый взгляд на Вселенную — первое в своем роде инфракрасное изображение, столь далекого космоса, что оно показывает звезды и галактики такими, какими они были 13 миллиардов лет назад. Значимость события подчеркивает тот факт, что это новое изображение в понедельник 11 июля представил лично Президент Джо Байден в Белом доме вместе с вице-президентом Камалой Харрис и официальными лицами НАСА. Названное «Первым глубоким полем Уэбба», это первое полноцветное изображение от обсерватории стоимостью 10 миллиардов долларов, которая была запущена в космос в 2021 году. И это инфракрасное изображение Вселенной с самым высоким разрешением, которое когда-либо было получено. На фоне черноты космоса «Первое глубокое поле» Уэбба показывает калейдоскоп галактик — некоторые из них выглядят как светящиеся точки, в то время как другие выглядят «согнутыми» и полосатыми, деформированными гравитацией на их долгом пути к Земле.

6.  11 августа 

Было заявлено о разработке имплантата из белка коллагена свиной кожи, который аналогичен роговице человека.

В пилотном исследовании имплантат восстановил зрение у 20 человек с заболеваниями роговицы, большинство из которых были слепы до установки имплантата. Исследование и тестирование технологии было проведено совместно учеными из Университета Линчёпинга (LiU) и LinkoCare Life Sciences AB. Многообещающие результаты вселяют надежду в тех, кто страдает роговичной слепотой и слабым зрением, предоставляя биоинженерный имплантат в качестве альтернативы трансплантации донорской человеческой роговицы, которых не хватает. «Результаты показывают, что можно разработать биоматериал, отвечающий всем критериям для использования в качестве человеческих имплантатов, которые можно производить серийно и хранить до двух лет и тем самым охватить еще больше людей с проблемами зрения. Это прозрачный дискообразный имплантат. Он полностью воспроизводит функционал роговицы человека, хотя изготовлен он из белка коллагена из кожи свиньи. Это позволит избавить медицину от проблемы нехватки донорской ткани роговицы и доступа к другим методам лечения глазных заболеваний.

7.  26 сентября

Зонд американского космического агентства НАСА врезался в астероид Диморф.

Это первая попытка человечества изменить траекторию небесного тела и отработать механизм планетарной защиты. Столкновение произошло ровно в 23:14 по Гринвичу в понедельник 26 сентября (2:14 по Москве). Полет зонда транслировался в прямом эфире. DART - это первая испытательная миссия планетарной защиты, демонстрирующая столкновение космического аппарата с астероидом, чтобы немного изменить положение этого астероида в космосе. Для этой цели был выбран околоземной астероид Дидим диаметром около 780 метров и его спутник, 163-метровый Диморф. В реальности ни один, ни другой астероид угрозы для нашей планеты не представляют. Миссия под названием DART (Double Asteroid Redirection Test) направила 570-килограммовый аппарат на скорости более 20 000 км/ч к астероиду Диморф диаметром около 160 м. Орбита Диморфа должна будет отклониться "на долю процента". В последующие недели и месяцы ученым предстоит выяснить, оказалась ли миссия успешной. В настоящее время Диморфу требуется примерно 11 часов 55 минут, чтобы облететь Дидим. Ожидается, что столкновение изменит период обращения примерно до 11 часов 45 минут. Измерения телескопа подтвердят это в ближайшие недели и месяцы. Оценить произведенный столкновением эффект и уточнить новую орбиту астероида поручено другой космической миссии Европейского космического агентства под названием "Гера". Впрочем, произойдет это уже при следующем приближении Дидима и Диморфа к Земле в 2026 году.

8.  28 октября

Самый большой в мире самолет совершил первый полет с макетом гиперзвукового аппарата Talon-A

Аэрокосмическая компания Stratolaunch заявила об успешном завершении первого испытания гиперзвукового аппарата Talon-A (TA-0), установленного на пилоне самолета Roc. Самолет Roc с двумя фюзеляжами и размахом крыльев 117 метров совершил уже восьмой полет, но это было первое испытание совместного полета с другим аппаратом. Восьмой полет длился пять часов и шесть минут над пустыней Мохаве и проходил на высоте 7000 метров. В процессе полета была получена информация об аэродинамических нагрузках обоих летательных аппаратов. Транспортное средство Talon-A представляет собой многоразовый гиперзвуковой испытательный самолет, который сможет нести различную полезную полезную нагрузку на скорости, превышающей 5 Махов. Stratolaunch уже начала производство первых полностью многоразовых гиперзвуковых испытательных транспортных средств, ТА-2 и ТА-3. А пока что проводит испытания версии без двигателя, названной TA-0. 

9.  16 ноября

В 9:47 по Москве с мыса Канаверал (Флорида) стартовала ракета SLS

Это знаковое событие для мировой космонавтики, тем более, что полет откладывали несколько месяцев по разным причинам: от утечек водорода до плохих погодных условий. Данная миссия Artemis I это первое комплексное испытание системы НАСА, предназначенной для исследования дальнего космоса. Система миссии состоит из космического корабля Orion, ракета SLS (Space Launch System) и наземных систем в Космическом центре Кеннеди на мысе. Artemis I это полет без экипажа. Самая мощная ракета в мире запустила космический корабль, который пролетит дальше, чем любой другой построенный для астронавтов. Маршрут миссии начинается с пролета в 2 млн км, после чего опишет петлю вокруг Земли и Луны в течение примерно четырех недель миссии. Orion пробудет в космосе дольше, чем любой корабль для астронавтов без стыковки с космической станцией. Сама ракета SLS предназначена для полетов за пределы низкой околоземной орбиты с экипажем или грузом на Луну или дальше. С помощью этой первой исследовательской миссии НАСА сможет перейти к следующим этапам исследования человеком космоса: прежде всего, Луны и Марса. Второй полет доставит в космос экипаж и проверит критически важные системы «Ориона» с людьми на борту.

10.  12 декабря

Учёные из Ливерморской национальной лаборатории США совершили прорыв, впервые получив в результате термоядерного синтеза больше энергии, чем было потрачено на запуск реакции.

Это открывает невероятные перспективы, в теории позволяя обеспечить человечество почти неисчерпаемым источником энергии. До этого ученым не удавалось добыть больше энергии, чем затрачивалось на запуск реакции синтеза. Данное достижение может стать альтернативой как обычным атомным электростанциям, так и углеводородному топливу. Ученые воспроизвели т.н. инерционный управляемый термоядерный синтез, предусматривающий облучение крошечной порции водородной плазмы самым большим в мире лазером. Реакции синтеза позволили сгенерировать 2,5 мегаджоуля энергии — то есть почти 120 % от затраченного лазером 2,1 мегаджоуля. В Министерстве энергетики США уже назвали результаты эксперимента «крупным научным прорывом». Это значит, что из Ливерморской национальной лаборатории удалось добиться цели, которой научное сообщество не могло достичь на протяжении десятилетий.

Будем надеяться, что эти достижения послужат хорошим заделом для улучшения жизни в глобальном масштабе. И конечно мы будем ждать новых свершений для целей мирного прогресса всей нашей цивилизации уже в наступившем 2023 году.

Согласно самому распространенному объяснению принципа работы двигателя Алькубьерре, он позволяет буквально сжимать пространство перед космическим кораблем по направлению его движения и растягивать позади него. В виду того, что пространство нельзя считать физическим объектом, имеющим массу, на него не распространяются релятивистские ограничения, а следовательно сжатие и растяжение пространства может осуществляться со скоростью, превышающей скорость света. Благодаря этому в своей локальной системе координат корабль может вообще оставаться на месте, но при этом его область пространства, которую можно считать пунктом отправления А, будет перемещена ближе к области пространства пункта назначения Б. И все это произойдет со сверхсветовой скоростью.

Способ привода, предложенный Мигелем Алькубьерре (в честь которого он и назван) в 1994 году, вроде бы решает эти проблемы. Горючее необходимо лишь для стартового разгона и торможения (при необходимости), а скорость вообще неограниченная – она якобы может превышать скорость света в разы!

Ученым-теоретикам уже удалось обосновать возможность решения основным узких мест в идее мексиканского физика. В принципе уже объяснено как превысить скорость света искривляя пространство-время, где брать для этого отрицательную энергию, как

Вроде бы вырисовывается понятная технология, в основе которой лежат вполне реальные и более-менее управляемые физические явления. Ну, если не сегодня, то в перспективе.

Но дает ли это основание, чтобы считать, что все вопросы сняты, и что путь к развитию технологий, которые позволят в обозримой перспективе воплотить идею мексиканского физика хотя бы в виде прототипа, открыт?

Скорее нет, чем да!

Ответы, на казалось бы решенные вопросы, ставят новые вопросы.

Так, например, очень сложно представить, что именно происходит с физической материей, занимающей область сжимаемого и растягиваемого пространства. Будет ли она также подвержена сжатию и растяжению?

И как это сжатие/растяжение должно выглядеть для экипажа корабля, как для стороннего наблюдателя, и как для того, кто находится в области сжимаемого или растягиваемого пространства?

Не вызовет ли искривление пространства изменение хода течения времени в разных областях пузыря, такое, что это полностью нивелирует сокращение расстояния между пунктами назначения?

Каким образом защитить экипаж космического корабля от излучения Хокинга, которое при таком способе перемещения неизбежно грозит путешественникам.

И еще один очень интересный вопрос состоит в том что даже, если принцип получения нужной кривизны пространства-времени с помощью возмущений, создаваемых сильными электрическими полями, окажется вполне рабочим, то не сводит ли на «нет» саму идею путешествия быстрее скорости света тот факт, что физика самих электрических полей все равно ограничена скоростным пределом света.

1. Новый китайский поезд на магнитной подушке должен развивать скорость более 600 км/ч

На самом деле рекорд пока еще не состоялся и на первый взгляд делать в топе ему нечего. Однако с нашей точки зрения есть несколько причин считать новость о выходе из заводских цехов полноценной модели одним из достижений года. Во-первых, это ожидаемый уже несколько лет технологический прорыв Китая – раньше инженеры демонстрировали только неоснащенный прототип. Во-вторых, данная разработка демонстрирует полную самодостаточность Китая в вопросах разработки и реализации высоких технологий, которые даже ведущие мировые корпорации обычно осуществляют в рамках международной кооперации.

2. Посадка и начало работы Perseverance на Марсе

Сам по себе очередной марсоход на Красной планете мог бы оказаться рутинным событием в области космонавтики. Особенным его делает основная миссия, с которой он прибыл на Марс – это поиск признаков внезмной жизни. Раньше такое было возможно только в произведениях научной фантастики.

3. Результаты измерения мюонов в эксперименте Muon g-2

Здесь, пожалуй, все просто – результаты эксперимента дают надежду на появление «новой физики» частиц. Пока здесь все менее определенно, чем, например, было с бозоном Хиггса. Там хотя бы понятно было что представляет собой искомая частица. В данном случае «новая физика» может подразумевать как некую тонкую и неизвестную частицу, так и силу, влияющей на мюон, или и то и другое вместе.

4. Вертолет НАСА Ingenuity

Это событие может со временем войти не только в топ года, но целого десятилетия, а возможно и века. Полет механизированного устройства в атмосфере другой планеты раньше никто не только не мог осуществить, но даже и не пытался. Впервые такое произошло за пределами нашей планеты.

5. Запуск первого модуля будущей китайской орбитальной станции

Значимость этому событию придает то, что вскоре после прекращения работы МКС китайская станция, начало строительства которой положил этот запуск, может оказаться единственной постоянной станцией землян на орбите.

6. Посадка марсохода Zhurong на Красной планете

Если бы Китай в свое время обогнал США и СССР в гонке за высадку автоматического зонда на Марсе, то это событие стало бы эпохальным и вошло бы в топ века. Ну, поскольку китайцы стали только третьими, то это заслуженное место в десятке года.

7. Фиксация гравитационных волн от слияния нейтронной звезды и чёрной дыры

Значимость этому событию придает не только то, что в нем задействованы два самых культовых космических объекта во Вселенной, но и то, что ранее такие явления считались исключительно теоретическими, а тут было зафиксировано сразу два подобных случая.

8. Миссии Inspiration4

В эру частной космонавтики коммерческими полетами удивить сложно. Но особенностью данной миссии явилось еще и то, что впервые в составе команды астронавтов были исключительно гражданские лица, профессиональная деятельность которых не связана с космосом. Данное событие сравнимо разве что с началом эпохи персональной авиации.

9. Запуск миссии планетарной защиты DART

Важность здесь в том, что человечество от слов и красивых фантазий, наконец, перешло к делу. Предназначенный к атаке астероид Земле не угрожает, но столкновение с ним позволит узнать насколько эффективной может оказаться тактика, направленная на изменение траектории движения крупных космических тел.

10. Вывод на орбиту телескопа Джеймса Уэбба

Однозначным достижением начатой миссии является использование сверхпередовых технологий, благодаря которым телескоп обладает выдающимися и не имеющими аналогов характеристиками дальности и точности астрономических наблюдений. Теперь есть все основания ожидать менее выдающихся и беспрецедентных результатов наблюдений, которые будут нацелены на самые ранние этапы существования Вселенной. Будущие наблюдения без сомнений существенно расширят наши представления о физических явлениях, благодаря которым наш мир такой, каким мы его знаем.

1. Январь - Китай продемонстрировал новый поезд маглев, который сможет развивать скорость более 600 километров в час.

2. 19 февраля - марсоход НАСА Perseverance осуществил посадку на Красной планете с целью поиска признаков древней марсианской жизни.

3. 7 апреля - опубликованы сенсационные результаты измерения мюонов в эксперименте Muon g-2. Они вполне могут являться свидетельством обнаружения абсолютно новой физики частиц.

4. 19 апреля - марсианский вертолет НАСА Ingenuity осуществил первый в истории человеческой цивилизации полет над поверхностью другой планеты.

5. Конец апреля - Китай отправил в космос первый и главный модуль своей будущей орбитальной космической станции. После завершения сборки станции целиком она может остаться единственной орбитальной станцией на околоземной орбите.

6. 15 мая - была осуществлена историческая посадка китайского марсохода Чжужун на поверхность Марса.

7. В июне - обсерватории Ligo и Virgo впервые зафиксировали сигналы гравитационных волн от слияния нейтронной звезды и чёрной дыры.

8. 16 сентября - был осуществлен запущен первой в истории космонавтики миссии с полностью коммерческим экипажем, состоящим из непрофессиональных астронавтов.

9. 24 ноября - был осуществлен старт первой в истории человечества космической миссии, которая направленна на испытание методов планетарной защиты.

10. Конец декабря - успешно запущен на орбиту телескоп, который получил имя второго руководителя НАСА Джеймса Уэбба. Телескоп сможет более детально изучать свидетельства в космосе о самых ранних этапах жизни Вселенной.