Почему в космосе нет гравитации
Перейти к содержимому

Почему в космосе нет гравитации

  • автор:

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе?

Поместите человека в космос, подальше от гравитационных пут земной поверхности, и он будет ощущать невесомость. Хотя все массы Вселенной все еще будут воздействовать на него гравитационно, они также будут притягивать и любой космический аппарат, в котором находится человек, поэтому он будет плавать. И все же по телевизору нам показывали, что экипаж некоего космического судна вполне успешно ходит ногами по полу при любых условиях. Для этого используется искусственная гравитация, создаваемая установками на борту фантастического судна. Насколько это близко к реальной науке?

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Капитан Габриэль Лорка на мостике «Дискавери» во время имитации битвы с клингонцами. Весь экипаж притягивается искусственной силой тяжести, и это как бы уже канон

Касательно гравитации, большим открытием Эйнштейна стал принцип эквивалентности: при равномерном ускорении система отсчета неотличима от гравитационного поля. Если бы вы были на ракете и не могли видеть Вселенную через иллюминатор, вы бы и понятия не имели о том, что происходит: вас тянет вниз сила гравитации или же ускорение ракеты в определенном направлении? Такой была идея, которая привела к общей теории относительности. Спустя 100 лет это самое правильное описание гравитации и ускорения, которое нам известно.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Идентичное поведение мяча, падающего на пол в летящей ракете (слева) и на Земле (справа), демонстрирует принцип эквивалентности Эйнштейна

Есть и другой трюк, как пишет Итан Зигель, который мы можем использовать, если захотим: мы можем заставить космический корабль вращаться. Вместо линейного ускорения (вроде тяги ракеты) можно заставить работать центростремительное ускорение, чтобы человек на борту чувствовал внешний корпус космического корабля, подталкивающий его к центру. Такой прием был использован в «Космической одиссее 2001 года», и если бы ваш космический корабль был достаточно большим, искусственная сила тяжести была бы неотличима от настоящей.

Только вот одно но. Три этих типа ускорения — гравитационное, линейное и вращательное — единственные, которые мы можем использовать для имитации эффектов гравитации. И это огромная проблема для космического аппарата.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Концепт станции 1969 года, которая должна была собираться на орбите из отработанных этапов программы «Аполлон». Станция должна была вращаться на своей центральной оси для создания искусственной гравитации

Почему? Потому что если вы хотите отправиться в другую звездную систему, вам нужно будет ускорить ваш корабль, чтобы туда добраться, а затем замедлить его по прибытии. Если вы не сможете оградить себя от этих ускорений, вас ждет катастрофа. Например, чтобы ускориться до полного импульса в «Звездном пути», до нескольких процентов световой скорости, придется испытать ускорение в 4000 g. Это в 100 раз больше ускорения, которое начинает препятствовать кровотоку в теле.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Запуск космического шаттла «Колумбия» в 1992 году показал, что ускорение протекает на протяжении длительного периода. Ускорение космического корабля будет во много раз выше, и человеческое тело не сможет с ним справиться

Если вы не хотите быть невесомым во время длительного путешествия — чтобы не подвергать себя ужасному биологическому износу вроде потери мышечной и костной массы — на тело постоянно должна действовать сила. Для любой другой силы это вполне легко сделать. В электромагнетизме, например, можно было бы разместить экипаж в проводящей кабине, и множество внешних электрических полей просто исчезли бы. Можно было бы расположить две параллельные пластины внутри и получить постоянное электрическое поле, выталкивающее заряды в определенном направлении.

Если бы гравитация работала таким же образом.

Такого понятия, как гравитационный проводник, просто не существует, как и возможности оградить себя от гравитационной силы. Невозможно создать однородное гравитационное поле в области пространства, например, между двумя пластинами. Почему? Потому что в отличие от электрической силы, генерируемой положительными и отрицательными зарядами, существует только один тип гравитационного заряда, и это масса-энергия. Гравитационная сила всегда притягивает, и от нее никуда не скрыться. Вы можете лишь использовать три типа ускорения — гравитационное, линейное и вращательное.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Подавляющее большинство кварков и лептонов во Вселенной состоит из материи, но у каждого из них существуют и античастицы из антиматерии, гравитационные массы которых не определены

Единственный способ, с помощью которого можно было бы создать искусственную гравитацию, которая защитит вас от последствий ускорения вашего корабля и обеспечит вам постоянную тягу «вниз» без ускорения, будет доступен, если вы откроете частицы отрицательной гравитационной массы. Все частицы и античастицы, которые мы нашли до сих пор, обладают положительной массой, но эти массы инерциальны, то есть о них можно судить только при создании или ускорении частицы. Инерционная масса и гравитационная масса одинаковы для всех частиц, которые мы знаем, но мы никогда не проверяли свою идею на антиматерии или античастицах.

В настоящее время проводятся эксперименты именно по этой части. Эксперимент ALPHA в ЦЕРН создал антиводород: стабильную форму нейтральной антиматерии, и работает над изолированием ее от всех других частиц. Если эксперимент будет достаточно чувствительным, мы сможем измерить, как античастица попадает в гравитационное поле. Если падает вниз, как и обычное вещество, то у нее положительная гравитационная масса и ее можно использовать для строительства гравитационного проводника. Если падает в гравитационном поле вверх, это все меняет. Один лишь результат, и искусственная гравитация может внезапно стать возможной.

Почему у нас нет искусственной гравитации в космосе? Фото.

Возможность получения искусственной гравитации невероятно манит нас, но основана на существовании отрицательной гравитационной массы. Антиматерия может быть такой массой, но мы пока этого не доказали

Если антиматерия имеет отрицательную гравитационную массу, то при создании поля из обычного вещества и потолка из антивещества, мы могли бы создать поле искусственной гравитации, которое всегда тянуло бы вас вниз. Создав гравитационно-проводящую оболочку в виде корпуса нашего космического корабля, мы защитили бы экипаж от сил сверхбыстрого ускорения, которые в противном случае стали бы смертельными. И что самое крутое, люди в космосе не испытывали бы больше негативных физиологических эффектов, которые сегодня преследуют астронавтов. Но пока мы не найдем частицу с отрицательной гравитационной массой, искусственная гравитация будет получаться только за счет ускорения.

Многие заблуждаются при ответе на этот вопрос: в чем причина невесомости на орбите

Многие заблуждаются при ответе на этот вопрос: в чем причина невесомости на орбите

Согласно закону всемирного тяготения все тела притягиваются друг к другу, и сила притяжения прямо пропорциональна массам тел и обратна пропорциональна квадрату расстояния между ними. То есть выражение «отсутствие гравитации» вообще не имеет смысла. На высоте нескольких сотен километров над поверхностью Земли — там, где летают пилотируемые корабли и космические станции — сила притяжения Земли очень велика и практически не отличается от силы гравитации вблизи поверхности.

Если бы существовала техническая возможность сбросить некий предмет с башни высотой километров 300, он бы начал падать вертикально и с ускорением свободного падения, точно так же, как он падал бы с высоты небоскреба или с высоты человеческого роста. Таким образом, во время орбитальных полетов сила земного притяжения не отсутствует и не ослабевает в значимых масштабах, а компенсируется. Точно так же, как для водных судов и аэростатов, сила притяжения земли компенсируется архимедовой силой, а для крылатых летательных аппаратов — подъемной силой крыла.

Да, но вот самолет-то летит и не падает, а пассажиру внутри салона не летают как космонавты на МКС. При обычном полете пассажир прекрасно ощущает свой вес, и от падения на землю его удерживает не непосредственно подъемная сила, а сила реакции опоры. Лишь во время аварийного или искусственно вызванного резкого снижения человек вдруг чувствует, что перестает давить на опору. Возникает невесомость. Почему? А потому что если потеря высоты происходит с ускорением, близким к ускорению свободного падения, то опора больше не мешает пассажиру падать — она и сама падает.

Понятно, что когда самолет прекратит резкое снижение, или, к несчастью, упадет на землю, тут-то и станет ясно, что гравитация никуда не девалась. Ибо в земных и околоземных условиях эффект невесомости возможен только во время падения. Собственно продолжительным падением и является орбитальный полет. Космическому кораблю, двигающемуся по орбите с первой космической скоростью, мешает упасть на Землю сила инерции. Взаимодействие гравитации и инерции имеет название «центробежной силы», хотя в реальности такой силы не существует, это в некотором роде фикция. Аппарат стремится двигаться по прямой (по касательной к околоземной орбите), но земная гравитация постоянно «закручивает» траекторию движения. Здесь эквивалентом ускорения свободного падения является так называемое центростремительное ускорение, в результате которого меняется не значение скорости, а ее вектор. И поэтому скорость корабля остается неизменной, а направление движение постоянно меняется. Поскольку и корабль, и космонавт движутся с одной и той же скоростью и с тем же самым центростремительным ускорением, космический аппарат не может выступать в качестве опоры, на которую давит вес человека. Вес — это возникающая в поле сил тяжести сила воздействия тела на опору препятствующую падению, А корабль, как и резко снижающийся самолет, падать не мешает.

Вот поэтому совершенно неправильно говорить об отсутствии земной гравитации или о наличии «микрогравитации» (как принято в англоязычных источниках) на орбите. Напротив, притяжение земли является одним из главных факторов возникающего на борту феномена невесомости.

Об истинной микрогравитации можно говорить лишь в применении к полетам в межпланетном и межзвездном пространстве. Вдали от крупного небесного тела действие сил притяжения отдаленных звезд и планет будет настолько слабым, что возникнет эффект невесомости. О том, как с этим бороться, мы не раз читали в фантастических романах. Космические станции в виде тора (баранки) станут раскручиваться вокруг центральной оси и создавать имитацию гравитации с помощью центробежной силы. Правда, чтобы создать эквивалент земного притяжения, придется задать тору диаметр более 200 м. Есть и другие проблемы, связанные с искусственной гравитацией. Так что все это дело отдаленного будущего.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?


В космосе, хотя все массы во Вселенной подчиняются силе гравитации, как обычно, не ощущается «верха» и «низа», как на Земле, поскольку космический корабль и всё, что у него на борту, ускоряется гравитацией с одинаковой скоростью.

Если поместить человека в космос, подальше от гравитационных воздействий, испытываемых им на поверхности Земли, он испытает невесомость. Хотя все массы Вселенной продолжат притягивать его, они продолжат притягивать и космический корабль, поэтому человек будет «плавать» внутри. В сериалах и фильмах типа «Звёздный путь», «Звёздные войны», «Боевой крейсер „Галактика“ и множестве других нам всегда показывают, как члены команды стабильно стоят на полу корабля вне зависимости от прочих условий. Это потребовало бы возможности создания искусственной гравитации – но с учётом законов физики в том виде, в котором мы их знаем сегодня, это слишком трудная задача.


Капитан Габриэль Лорка на мостике „Дискавери“ во время симуляции битвы с клингонами. Всю команду притягивает „вниз“ искусственная гравитация – на сегодня технология из области научной фантастики

С гравитацией связан важный урок принципа эквивалентности: равномерно ускоряющаяся система отсчёта неотличима от гравитационного поля. Если вы находитесь в ракете и не можете выглянуть наружу, у вас не будет способа понять, что происходит: вас придавливает „вниз“ сила гравитации или равномерное ускорение ракеты в одном направлении? Эта идея привела к формулированию общей теории относительности, и, спустя более чем сто лет, это самое правильное из известных нам описание гравитации и ускорения.


Идентичное поведение мяча, падающего на пол, в ускоряющейся ракете и на Земле демонстрирует принцип эквивалентности Эйнштейна

Есть ещё один трюк, который мы могли бы использовать: заставить корабль вращаться. Вместо линейного ускорения (разгонной силы ракеты) можно получить центробежное, в котором человек на борту будет чувствовать, как его притягивает корпус корабля. Этим знаменит фильм „2001: космическая одиссея“, и эта сила при достаточно большом корабле была бы неотличима от гравитации.

Но это и всё. Три типа ускорения – гравитационное, линейное и вращательное – единственные в нашем распоряжении силы, оказывающие гравитационное воздействие. И для находящихся на борту космического корабля это большая, большая проблема.


Концепция космической станции 1969 года, которую предполагалось собирать на орбите из использованных ступеней программы „Аполло“. Станция должна была вращаться вокруг центральной оси и порождать искусственную гравитацию.

Почему? Потому, что для путешествия в иную звёздную систему придётся ускорять корабль по пути туда, а по прибытию – замедлять. Если вы не сможете защититься от этих ускорений, вас ждёт фиаско. К примеру, чтобы разогнаться до „импульсной скорости“ „Звёздного пути“, до нескольких процентов от скорости света, пришлось бы выдержать ускорение в 4000 g в течение часа. Это в 100 раз больше ускорения, которое предотвратит ток крови в вашем теле – весьма неприятная ситуация, как ни крути.


Запуск шатла Колумбия в 1992 году показывает, что ускорение ракеты происходит не мгновенно, а длится достаточно долгое время, много минут. У космического корабля ускорение должно было быть гораздо большим, чем может выдержать человеческое тело

Более того, если вы не хотите быть невесомым во время долгого пути, и подвергаться ужасным биологическим эффектам вроде потери костной массы и космической слепоты, необходимо, чтобы на ваше тело действовала постоянная сила. Для других сил, кроме гравитации, это не было бы проблемой. К примеру, для электромагнитного воздействия можно было бы поместить команду в проводящую оболочку и это устраняло бы все внешние электромагнитные поля. А потом внутри можно было бы устроить две параллельные пластины и организовать постоянное электрическое поле, заставлявшее бы заряды двигаться в определённом направлении.

Эх, если бы гравитация работала так же.


Схематическая диаграмма конденсатора, две параллельные проводящие пластины которого имеют одинаковые по величине и разные по знаку заряды, что создаёт между ними электрическое поле

Никаких „гравитационных проводников“ не существует, и от гравитации нельзя защититься. Невозможно создать равномерное гравитационное поле между какими-нибудь пластинами в определённом участке пространства. Причина в том, что в отличие от электричества, создаваемого положительными и отрицательными зарядами, гравитационный „заряд“ бывает одного типа, масса-энергия. Сила гравитации всегда притягивает, и с этим ничего нельзя поделать. Придётся делать всё возможное с тремя доступными типами ускорения – гравитационным, линейным и вращательным.


Подавляющее большинство кварков и лептонов Вселенной состоят из материи, но для каждого из них существуют и частицы антиматерии, гравитационные массы которых не определены

Единственным способом создать искусственную гравитацию, способную защитить вас от эффектов ускорения корабля и придать вам постоянное притяжение „вниз“ без ускорения, было бы открыть новый тип отрицательной гравитационной массы. У всех открытых нами частиц и античастиц масса положительна, но это инерциальные массы, то есть, массы, имеющие отношение к ускорению или созданию частиц (то есть, это m из уравнений F = ma и E = mc 2 ). Мы показали, что инерциальная и гравитационная массы для всех известных частиц совпадают, но пока не проводили достаточно тщательных проверок для антиматерии и античастиц.


Коллаборация ALPHA ближе других экспериментов подошла к измерению поведения нейтральной антиматерии в гравитационном поле

И в этой области эксперименты идут прямо сейчас! В эксперименте ALPHA на ЦЕРН получили антиводород — стабильную форму нейтральной антиматерии — и сейчас работают над изоляцией её от всех других частиц на низких скоростях. Если он окажется достаточно чувствительным, мы сможем измерить, в какую сторону антиматерия будет двигаться в гравитационном поле. Если она будет падать вниз, как и обычная, тогда её гравитационная масса больше нуля, и её нельзя использовать для создания гравитационного проводника. Но если она будет падать вверх, это изменит всё. Единственный экспериментальный результат внезапно сделает искусственную гравитацию физически возможной.


Возможность получить искусственную гравитацию соблазнительна, но она требует существования отрицательной гравитационной массы. Такой массой может стать антиматерия, но это пока неизвестно.

Если у антиматерии будет отрицательная гравитационная масса, тогда сделав потолок комнаты из антиматерии, а пол из материи, мы сможем создать искусственное гравитационное поле, постоянно притягивающее вас „вниз“. Построив оболочку корабля из гравитационного проводника, мы защитим всех внутри него от сил сверхвысокого ускорения, которое иначе было бы смертельным. И, что самое прекрасное, люди в космосе больше не будут страдать от отрицательных физиологических эффектов, от нарушения вестибулярного аппарата до атрофии сердечной мышцы, досаждающих современным космонавтам. Но пока мы не откроем частицу (или набор частиц) с отрицательной гравитационной массой, искусственную гравитацию можно будет получить только через ускорение.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? ⁠ ⁠

Вопрос создания искусственной силы тяжести был актуален на протяжении всей истории освоения космоса, тем более принципы её создания известны человечеству уже давно.

Впервые искусственную гравитацию (искусственную силу тяжести) обосновал и рассчитал ещё Константин Эдуардович Циолковский. Это было необходимым условием при разработке орбитальных станций и аппаратов для межзвёздных полётов.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Согласно идеям Циолковского, искусственная гравитация должна создаваться во вращающеёся вокруг своей оси торообразной космической станции.

И этому есть наглядное подтверждение, ведь при вращении любого тела в инерциальной системе отсчёта возникают силы инерции, совокупность которых принято называть «центробежной силой». Центробежная сила воздействует на объекты, «прижимая» их к периферии вращающегося тела, тем самым создавая эффект гравитационного притяжения.

Собственно, вот и весь рецепт создания искусственной силы тяжести, который известен уже более 100 лет.

Но что-то с реализацией этой вполне осуществимой идеи, которая нам известна более века мы "немного" затянули.

Одно дело — реализовать искусственную гравитацию путём интерференции гравитационных волн, или изменения плотности поля Хиггса (чего сегодня человечество делать не умеет, хотя теоретически обосновывать может), и совсем другое дело — создать условный «волчок», который прост до безобразия, но который поможет с комфортом проводить время на околоземной орбите без риска пострадать от последствий долгого нахождения в невесомости.

Многим непонятно, в чём тут проблема.

И правда — в чём?

Эксперименты по созданию искусственной гравитации на орбите Земли действительно были запланированы. Этим вопросом занимался лично Сергей Павлович Королёв, особенно много внимания он уделил этому в своих проектах полёта к Марсу.

К концу 1964 года было подготовлено всё техническое описание эксперимента, а к 1966 году были изготовлены необходимые узлы и агрегаты. Началась подготовка к эксперименту, в котором будет создана искусственная сила тяжести на орбите Земли.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

На космическом корабле «Восток» предполагалась отработка методов создания искусственной гравитации в связке с отработанной ступенью ракета-носителя.

Однако преждевременная кончина Королёва не позволила этим планам воплотиться в жизни, впрочем, как и многим другим.

Но эксперименты на земле продолжались: при помощи вращающейся камеры "МВК-1" проводились эксперименты по изучению воздействия на человека вращающейся среды, начатые ещё в 1960-х годах.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Далее стартовал более грандиозный эксперимент — «Орбита», в ходе которого на центрифуге с плечом длиной 20 м был смонтирован целый жилой отсек, рассчитанный на двух человек, которым предстояло провести там до 35 суток.

Конструкция центрифуги была такова, что её не нужно было останавливать для пополнения запасов. Учёные могли посещать испытуемых в любое время, снимать показания и проводить эксперименты. Исследования проводились с 1965 по 1973 годы.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Однако подобные работы проводились не для создания эффекта искусственной гравитации, с которым и так было всё понятно, а для исследования как физического, так и психического воздействия центробежной силы на здоровье человека.

Эксперименты однозначно показывали, что нахождение человека во вращающейся среде приводит к возникновению в вестибулярном аппарате эффекта укачивания. При высокой скорости вращения начинают развиваться клинической формы болезни движения, в результате чего человек теряет координацию и становится недееспособным. В первую очередь страдает наш вестибулярный аппарат.

Эксперимент «Орбита» дал много ценной информации касательно воздействия непрерывного вращение на самочувствие людей, на их здоровье, работоспособность и разного рода психологические акценты
(например, взаимодействие друг с другом).

То есть в нашем распоряжении имеются наработки для обоснования и создания кораблей и станций, внутри которых искусственная гравитация будет достигаться за счёт вращения всей конструкции. Однако, учитывая энергозатраты и инженерные решения, которые требуются для создания близкого аналога центрифуги «Орбита», становится очевидно, что сегодня такое конструктивно невозможно, потому что современная космическая инженерия не достигла такого уровня, чтобы выводить на орбиту или строить там столь сложные динамические конструкции.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Решить эту проблему была призвана центрифуга следующего поколения — «Юпитер-2».

Установка «Юпитер-2» появилась в 1989 году. Она представляла собой металлический цилиндр диаметром 4,6  метра и высотой 2,2 м, внутри которого созданы условия для активного и достаточно комфортного пребывания одновременно двух испытуемых.

На этой установке были подтверждены результаты, полученные в эксперименте «Орбита», а именно — зависимость самочувствия человека от частоты вращения центрифуги, а не от радиуса, описываемого ею в ходе вращения.

Например, практически никому не удавалось выдержать частоту вращения выше 12 об/мин. Это была настоящая пытка для человека. Даже для более-менее сносной переносимости частоты вращения около 9 об/мин требовалось принимать большой спектр фармакологических процедур и препаратов, однако и это зачастую не помогало.

При частоте вращения 6 об/мин подготовленные испытуемые уже могли адаптироваться к условиям за несколько часов, а затем провести в такой обстановке до нескольких суток.

Работоспособность и общее самочувствие человека резко начинало ухудшаться про частоте вращения выше 4 об/мин.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

По итогу этих экспериментов выяснили ещё одну особенность человеческого организма, помещённого в непривычные условия. Речь о перепаде в величине силы тяжести, когда стопы ног условно притягиваются сильнее, чем голова. Так стало ясно, что для имитации земной силы тяжести направление действия перегрузок в невесомости должно быть вдоль продольной оси тела от головы к ногам.

Именно такое расположение тела человека создаёт гидростатическое давление крови, аналогичное тому, что испытывает человек, стоящий на Земле. Поэтому, для минимизации последствий негативного влияния на организм невесомости, можно в качестве профилактической терапии использовать центрифуги даже с относительно малым диаметром корпуса.

Для того, чтобы человек в условиях вращения не испытывал каких-либо эффектов, а его физическое и психологическое состояние в космосе не было отличимо от состояния в земных условиях, требуется частота вращения меньше 4 об/мин и максимальный перепад в силе тяжести по всему телу не более 3%.

Для этого требуется увеличивать радиус всей конструкции. А это большие динамические нагрузки на конструкцию. Сегодня создать такие конструкции возможно только на Земле, в космосе создание даже медленно вращающейся центрифуги малого диаметра технически затруднительно.

Конструкция для имитации земных условий существования и схожей силы тяжести должна быть со следующими характеристиками: диаметр — 412 метров, частота вращения — 2,08 об/мин.

Разумеется, создать нечто подобное ещё долго будет невозможно. Скорее всего, к тому времени, когда начнётся постройка в космосе первой космической станции с искусственной гравитацией аналогичной по величине земной силе тяжести, на Луне уже будут базы с несколькими поселениями и тысячами колонистов.

Условия невесомости слишком пагубно влияют на здоровье человека, и тот же полёт на Марс будет представлять чрезмерную опасность для здоровья человека, что сделает большую часть экипажа недееспособной в условиях гравитации Марса. А если добавить сюда ещё и фоновое космическое излучение, или наведённую вторичную радиацию в корпусе самого корабля, то вообще получается смертельный риск.

Собственно глава американской компании "SpaceX" Илон Маск в интервью фонду "Xprize" по поводу полёта и освоения Марса так и сказал: «Честно говоря, куча людей, вероятно, умрёт вначале. Добраться туда непросто».

Да, сегодня мы не можем создать на орбите Земли станцию с искусственной гравитацией, имитирующую земные условия хотя бы отчасти. Но вот проводить так называемую гравитационную терапию, благодаря которой космонавты смогут свести к минимуму пагубные воздействия невесомости, вполне реально.

С 2014 года начали проводиться новые испытания на усовершенствованной центрифуге короткого радиуса.

РКК «Энергия» с 2012 года работает над технологией надувных модулей с размещением в них бортовой центрифуги короткого радиуса. В 2016 году прошли сертификацию все необходимые материалы, изготовлены и отработаны фрагменты оболочки, создан и испытан полномасштабный макет модуля.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Не все работы пока завершены: по состоянию на 2021 год требуется создание независимых подвесок, гасящих вибрацию в условиях космического пространства.

Однако работы ведутся, и новая национальная космическая станция "РОСС" будет уже с модулем искусственной гравитации. И это даже логично, так как опыт и конструкторские решения СССР и России существенно опередили мировые наработки, в части систем изучения и влияния искусственной гравитации на человека.

Почему до сих пор нет орбитальных станций с искусственной гравитацией, ведь это так просто? Космос, Гравитация, Эксперимент, Наука, Все не просто, Длиннопост

Как сказал ранее Дмитрий Рогозин, станция "РОСС" станет платформой для отработки технологий полёта на Марс и на остальные планеты солнечной системы.

На последнем поколении центрифуги уже выяснено, что для существенного снижения последствий воздействия невесомости на организм человека за время полёта, например, к Марсу требуется совершить от 50 до 150 полных оборотов внутри центрифуги.

В любом случае подобная гравитационная терапия будет необходима для длительных (больше месяца) космических путешествий наряду с прочими мерами профилактики, используемыми сегодня на МКС, и тогда «куча людей, вероятно, выживет».

К вопросу создания искусственной гравитации подходят крайне осторожно, десятилетиями изучая воздействие вращающихся систем на организм и здоровье человека. Ведь когда технологии позволят создавать подобные модули и космические сооружения, мы должны быть к этому готовы во всех аспектах.

Автор: Кочетов Алексей

по старинке рисуют тор. нахуй нужен тор? для уменьшения сопротивления воздуха? два судовых контейнера, соединенные тросом.

и 9.8м/с^2 тоже не нужно. нужно, чтобы можно было ходить, кипятить чай в чайнике, пить чай из чашки, чтобы болтики падали на пол, а не разлетались по всей станции. чтобы можно было ссать в унитаз. чтобы кровь минимально приливала к ногам от головы. чтобы можно было поливать растения, высаженные в грунт. чтобы кот мог лежать. четверти g должно хватить для всего!

надо пришвартовать грузовой корабль — пусть цепляется тросом и подтягивает себя лебёдкой.

Простите, может я конечно что-то не понимаю, поэтому и обращаюсь за разъяснениями.

Ок. В центрифугах поизучали человеков, выяснили что укачиваются, рыгают лёжа. И автор этой статьи (или авторы этих исследований. ) делает вывод о невозможности нахождения людей на орбите во вращающейся станции. Я правильно понял смысл этой публикации?

Но, позвольте. Вращаться на земле, в поле действия её гравитации во всей её красе (т.е. во внутреннем ухе будет два вектора силы) и вращаться в условиях невесомости (свободного падения), имхо, сильно разные вещи.

Как же можно сравнивать настолько разные вещи?

Потому что орбитальные станции с искусственной гравитацией не нужны.

Единственное условие, которое есть на орбитальной станции, но невозможно воспроизвести не Земле — это невесомость. Делать орбитальную станцию, где невесомости нет — никакого смысла.

Если нужна сила тяжести ниже земной — то её можно на той же станции обеспечить отдельной центрифугой, а не крутить всю станцию.

Поэтому, пока орбитальная станция будет не просто местом для жизни, а научной лабораторией — на ней будет невесомость.

А горючки не посчитали, сколько нужно забросить на орбиту для раскрутки крупного объекта? А лишние движки? А совершенно иная конструкция станции? А площадь орбитальной станции? А как стыковать тороидальные секции? А шлюзы? А герметичные вводы подачи электроэнергии, кислорода, воды между аварийными шлюзами? А безопасность и противоаварийные меры? А обслуживание? Тут и за сраной одной дырки в 1,5 мм на околоземной станции столько шухеру было! А нагрузки конструкции на разрыв при вращении? Рано еще. Рано. Просто у них всё.

Есть ли спирт в настое чайного гриба? [газовая хроматография]⁠ ⁠

Для ЛЛ: есть. Но очень мало, меньше, чем в квасе.

Заказал на Ozon чайный гриб. Захотелось вспомнить вкус — когда-то было до дюжины банок, пили всей семьёй. Правда, вместо пластины нормального диаметра приехал кружочек с полладони размером, но удивительная живучесть этого симбиотического организма сделала своё дело; вот как этот красавец выглядит спустя месяц:

Есть ли спирт в настое чайного гриба? [газовая хроматография] Химия, Эксперимент, Наука, Хроматография, Чайный гриб, Научпоп, Алкоголь, Этиловый спирт, Анализ, Длиннопост

Он смотрел бы тебе прямо в душу. если бы у него были глаза.

Отнёс немного с «первого урожая» на работу, угостить коллег. Распробовали — и началось: оно ведь бродит, а спирт там есть? А сколько? А за руль можно? Стали гуглить, читать статьи — но зачем гадать, если в лаборатории есть газовый хроматограф! Кстати, собственно, вот он:

Есть ли спирт в настое чайного гриба? [газовая хроматография] Химия, Эксперимент, Наука, Хроматография, Чайный гриб, Научпоп, Алкоголь, Этиловый спирт, Анализ, Длиннопост

О том, что это такое и как оно работает, замечательно написал уважаемый @Grum25 вот здесь. В двух словах: анализируется проба и параллельно с ней — раствор, содержащий определяемое вещество (в данном случае — этиловый спирт) в известной концентрации. Прибор выдаёт график — так называемую хроматограмму. На ней есть пики, соответствующие отдельным веществам. Связанная с прибором программа вычисляет площадь этих пиков, а уже по этой ней находим собственно содержание. К счастью, в тот день как раз нужно было определить содержание этанола в предъявленном для анализа образце, к которому легко было подставить дополнительную пробу. И вот так выглядят наложенные друг на друга хроматограммы настоя чайного гриба и стандартного раствора этилового спирта:

Есть ли спирт в настое чайного гриба? [газовая хроматография] Химия, Эксперимент, Наука, Хроматография, Чайный гриб, Научпоп, Алкоголь, Этиловый спирт, Анализ, Длиннопост

Опущу описание пробоподготовки и вывод формулы для расчёта; результат (площадь измеряется в пикоампер*секунду):

Есть ли спирт в настое чайного гриба? [газовая хроматография] Химия, Эксперимент, Наука, Хроматография, Чайный гриб, Научпоп, Алкоголь, Этиловый спирт, Анализ, Длиннопост

Всего лишь 0,14%! Для сравнения, в квасе допускается содержание этилового спирта до 1,2% — почти в десять раз больше.

Вывод: за руль садиться можно, детям наливать тоже. Но надо учитывать, что чёткой рецептуры приготовления никто не придерживается, количество заварки и сахара, как и время выдержки, варьируются в очень широких пределах. Сам гриб тоже может быть старше или моложе — всё это повлияет на результат.

30 000 рублей золотом в 1929 году: первый проектор для Московского планетария⁠ ⁠

30 000 рублей золотом в 1929 году: первый проектор для Московского планетария СССР, Космос, Популяризация, Наука

В день планетария расскажем историю про Московский планетарий, которая меня поразила.

В 1929 году СССР было всего семь лет. Проблем масса, много чего не хватает и в экономическом плане прям все очень сложно. Но для Московского планетария покупается первый проектор. Показать звездное небо и движение звёзд было сложно: нужны были мощные лампы накаливания и точная механика, чтобы показать движение звезд по небу и их положение на любую дату. Точность, порядок? В общем такие проекторы делали только немцы, которые запросили за него 30 000 золотом.

И вот, 1929 год, в СССР только построен Московский планетарий и для него куплен проектор, который по цене возможно сравним со стоимостью всего здания. Вот это я понимаю, стремление государства заинтересовать граждан наукой!

PS Слайд и самая история — Андрей Лобанов, руководитель Ассоциации планетариев. Рассказано всё было на Астрономическом фестивале в Армавире в 2022 году. (В этом году обещают повторить!)

Что такое гравитационные волны простым языком | Лекции по астрофизике – Гор Оганесян | Научпоп⁠ ⁠

Что такое гравитационные волны? Как их изучают? Какими бывают источники гравитационных волн? Кому и когда была присуждена Нобелевская премия за их изучение? Где и как работает детектор гравитационных волн? Какие перспективы в будущем у этого направления исследований? Об этом и многом другом простым языком рассказывает Гор Оганесян, астрофизик, PhD, научный сотрудник Научного института Гран-Сассо (GSSI).

Что будет, если Солнце внезапно исчезнет⁠ ⁠

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны?⁠ ⁠

Искусственные клапаны сердца были одним из первых продуктов медицинской инженерии. Впервые хирургическое вмешательство на сердечном клапане выполнил в 1913 году Южен Дойе (Eugene Doyen). Но началом клапанной кардиохирургии считается 1957 год, когда из тефлона и нейлона был создан первый механический клапан сердца. Рассказываем о том, какие они были и насколько сильно изменились за более чем 60 лет.

Короткая история о том, как работают сердечные клапаны

До конца XIX века сердце считалось органом, недоступным для хирургических вмешательств. Такому представлению способствовали многочисленные эксперименты на животных и клинические наблюдения, в результате которых возникло выражение «смертельная зона сердца».

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Сегодня заболевания сердечно-сосудистой системы являются основной причиной смерти во всем мире. По данным ВОЗ в 2016 году в 31% случаев смерть наступила в результате сердечно-сосудистых заболеваний. В общей сложности потери, связанные с болезнями сердца и кровеносной системы, только в тот год составили почти 18 миллионов человек.

Патологии клапанов сердца входят в список основных заболеваний сосудов, приводящих к преждевременной смерти. Если сердце — главный двигатель человеческого организма, то четыре клапана, перекачивая венозную и артериальную кровь внутри него, обеспечивают правильную работу главного механизма человека. Направляя кровоток в одну сторону и запрещая ему возвращаться обратно в сердце клапан со временем может изнашиваться (хотя и не должен.)

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Со второй половины 1950-х годов было проведено несколько сотен тысяч операций по замене сердечного клапана искусственным аналогом. За это время мировое сообщество выделило ряд критериев, которым должен отвечать современный протез клапана.

Надёжность и долговечность протеза.

Гемодинамические свойства протеза должны быть близки к естественным, то есть кровь должна проходить сквозь клапан и удерживаться им.

Протез должен обладать минимальным объёмом и массой, не травмировать находящиеся рядом ткани и быть биоинертным, не отторгаясь организмом.

Протез должен быть удобен для хирурга при имплантации при любых анатомических условиях.

Протезирование должно исключать опасность развития тромбов без использования антикоагулянтной терапии, разжижающей кровь.

Размеры и форма протеза не должны ухудшать механику работы сердца.

А теперь переходим к самим клапанам и биотехнологиям, которые за ними стоят.

Все существующие протезы клапанов сердца принято делить на две группы по типу используемого материала: механические и биологические клапаны. Самыми первыми появились причудливые механические протезы, про них и пойдет речь. Если тема окажется интересной, мы позже напишем и про биологические протезы, там много интересного!

Шаровой протез:

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Наиболее старым среди механических протезов можно назвать сердечные клапаны на основе шарового механизма. Запирающим элементом клапанов данного типа служит шарик, сделанный из биоинертных материалов: пластмассы или металла. Шар заключен в своеобразную «клетку», которая определяет объем его движений. В открытом положении клапана шар удерживается клеткой протеза для обеспечения беспрепятственного кровотока. А при закрытии клапана шар либо плотно прилегает к кольцу протеза. Однако такая система не совершенна, и конструкция данного импланта чаще других вызывает образование тромбов и гемолиз (разрушение эритроцитов в крови.)

Двустворчатый клапанный протез:

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

На сегодняшний день при имплантации механического клапанного протеза предпочтение отдают именно двустворчатому клапанному протезу. В таких клапанах имеются две полукруглые створки одинакового размера, которые удерживаются на уровне середины клапана с помощью шарниров. Кровь через такой клапан течет равномерно и по центру, но для захлопывания створок требуется энергия обратного тока крови. И даже в закрытом положении кровь просачивается между створками, корпусом и шарниром клапана.

Поворотно-дисковый протез клапана сердца:

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Протез такого типа состоит из округлого диска, который поворачивается вокруг своей оси и удерживается на месте хомутом. Угол открытия диска колеблется от 55° до 70°, и чем меньше угол, тем больше зона застоя крови, образующаяся за диском, а это уже повышает риск тромбообразования. А еще во многих моделях в закрытом положениях диска тоже есть обратный кровоток.

А что дальше?

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Так работает искусственный клапан сердца, созданный инженерами Biomap. Мы в компании не только производим анатомические модели для сосудистых и кардио- хирургов, но и придумываем новые решения для повышения реалистичности симуляции. О том, как и для чего нужны силиконовые симуляторы сосудистой системы, мы рассказывали в прошлом посте.

Механические протезы, вживляемые прямо в сердце. Как и почему работают искусственные клапаны? Кардиология, Хирургия, Наука, Медицина, Научпоп, Интересное, Познавательно, Исследования, Изобретения, Эксперимент, Анатомия, Биология, Гифка, Длиннопост

Чтобы точно воспроизводить кровоток внутри искусственных сосудов, мы придумали собственный трехстворчатый клапан для внедрения в сердце. В отличие от механических протезов разработка Biomap повторяет оригинальную анатомию сердечного клапана человека. Он широко открывается, пропуская жидкость равномерным потоком, и плотно закрывается, сдерживая обратный кровоток. Установка такого клапана в симулятор сосудистого русла позволяет медицинским специалистам тренироваться перед операцией или проводить исследования, составлять план лечения в сложных случаях.

А еще мы хотим доработать этот клапан, чтобы потом его можно было трансплантировать человеку. Только тсс.

Спасибо всем пикабушникам, которые дочитали до конца. Если кому-то интересно узнать про создание таких моделей кровеносной системы, милости просим в наш Telegram-канал. Там мы с командой рассказываем, как живет наше производство и что нового мы придумали.

PS Делать второй пост о биологических протезах клапана сердца? Пишите в комментариях свои пожелания, мы всегда рады общению!

Тёмная сторона Вселенной | Лекции по астрономии – астроном Владимир Сурдин | Научпоп⁠ ⁠

Тёмная сторона Вселенной – что о ней известно и как её изучают? Что такое гравитационная могила? Тёмная материя и тёмная энергия – это одно и то же? Какие открытия и нововведения в астрофизике позволяют узнать о структуре Вселенной? Как астрономы наблюдают и изучают то, что не видно глазу? Об этом и мном другом в лекции по астрономии Владимира Сурдина, астронома, кандидата физико-математических наук, доцента физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, старшего научного сотрудника отдела изучения Галактики и переменных звёзд Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга.

Пыль, звёзды и космические лучи. Пейзаж на комете Чурюмова-Герасименко⁠ ⁠

Пыль, звёзды и космические лучи. Пейзаж на комете Чурюмова-Герасименко

Топ 12 товаров «собери сам» для любителей двигателей и научных экспериментов⁠ ⁠

1) Модель двигателя Стирлинга

Познавательная модель двигателя внешнего сгорания, для запуска потребуется 95% чистый спирт. Цена такого набора около 3 300 руб.

2) Модель двигателя Стирлинга с спиртовой лампой 2х цилиндровый

Очень интересная модель двухцилиндрового двигателя. Цена такой модели около 3 000 руб. без учёта доставки.

3) Одноцилиндровый двигатель Стирлинга

Такой же двигатель, только одноцилиндровый. Стоимость около 900 руб. без учёта доставки. Ссылка на модель.

4) Самоходный танк с двигателем внешнего сгорания

Стоимость такого танка около 5 000 руб. без учёта доставки.

5) Сборная модель двигателя V8

Довольно сложная механическая модель для сборки двигателя. Стоимость около 50 000 руб. без учёта доставки. Ссылка на источник.

6) Трехцилиндровый паровой двигатель

Стоимость такого удовольствия 48 000 руб. Ссылка на двигатель

7) Двигатель с нагревательным бойлером

Ретро-двигатель, стоимость модели около 10 000 руб. Ссылка на набор

8) Модель бензинового двигателя

Топ 12 товаров «собери сам» для любителей двигателей и научных экспериментов Техника, Сборка, Стендовый моделизм, Двигатель, Физика, Двигатель стирлинга, Наука, Изобретения, Эксперимент, Технологии, Научпоп, Видео, Вертикальное видео, Длиннопост

Набор для сборки мини-бензинового ретро-двигателя. Стоимость этой модели около 20 000 р.

9) Двигатель на спирту

Тоже довольно интересная модель спиртового двигателя, стоимость около 20 000 р. Ссылка

10) Метаноловый двигатель

Топ 12 товаров «собери сам» для любителей двигателей и научных экспериментов Техника, Сборка, Стендовый моделизм, Двигатель, Физика, Двигатель стирлинга, Наука, Изобретения, Эксперимент, Технологии, Научпоп, Видео, Вертикальное видео, Длиннопост

Двухцилиндровый метаноловый мини-двигатель. Стоимость такого чуда-техники около 39 000 руб.

11) Авиационный турбовентиляторный двигатель

Для любителей авиации и авиатехники, модель для сборки двигателя самолёта. Стоимость около 15 000 руб. без учёта доставки. Ссылка на двигатель.

12) Модель 16-цилиндрового авиационного двигателя

Стоимость такой модели около 68 000 р. Осторожно, можно улететь=))

Как космические корабли стыкуются с МКС⁠ ⁠

“Парковка по звуку” – не вариант, когда дело касается скоростей под 30 тыс км/ч. Сближение корабля с Международной космической станцией происходит по четкому сценарию, но даже в нем есть место для небольшой импровизации.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

1. Ракета-носитель доставляет корабль на орбиту выведения примерно в 200 км над Землей. Он летит со скоростью 27000 км/ч, чуть медленнее, чем МКС. Время запуска ракеты рассчитывают так, чтобы на момент стыковки станция была хорошо освещена и видна космонавтам.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

2. Корабль поднимается выше с помощью маневра, известного как гомановский переход. Двигатель включается два раза. Первый импульс выводит аппарат на новую высоту по эллиптической траектории. Второй позволяет остаться на этой высоте и занять круговую орбиту.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

3. Орбита фазирования (желтый) располагается на высоте примерно 300 км, скорость здесь равняется 27800 км/ч, как у МКС. На этой промежуточной орбите корабль дожидается идеального расположения по отношению к станции. Говоря точнее, верного фазового угла.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

4. Фазовый угол — это угол между орбитальными радиусами, на которых находятся станция и корабль. К примеру, если корабль летит прямо под МКС, угол равен нулю. Радиус орбиты фазирования меньше, чем орбиты станции, поэтому при равных линейных скоростях двух аппаратов угловая скорость корабля выше. Чтобы добиться идеального положения, достаточно просто подождать.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

5. Дождавшись идеального фазового угла, корабль переходит на орбиту МКС (зеленый, приблизительно 400 км). Гомановский переход для этого недостаточно точен, поэтому используют другой маневр — биэллиптический переход с тремя включениями двигателя.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

6. Корабль движется по орбите на 200 км/ч быстрее МКС, стремительно догоняя станцию. Чтобы избежать столкновения в случае неудачного торможения, корабль уводят чуть в сторону с помощью маневрового двигателя.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

7. Когда до станции остается менее 200 км, корабль быстро разворачивается на 180 градусов и включает основной двигатель, чтобы затормозить. Сравняв скорость с МКС, аппарат разворачивается обратно.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

8. За 180 км до станции радарная система “Курс” захватывает МКС. Маневровыми двигателями управляет компьютер, и стыковка проходит в полностью автоматическом режиме. Однако при необходимости командир может включить ручной режим и взять управление на себя.

Как космические корабли стыкуются с МКС Наука, Техника, Технологии, Космос, Популярная механика, МКС, Длиннопост, Как это сделано

пост уже был на пикабу, но скорее всего подписчики сообщества не видели его.

Познавательные посты и ролики о том как устроены вещи, как работают и как сделаны публикуются в сообществе Как это сделано , присоединяйтесь, там много интересного!

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон⁠ ⁠

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

20 июля 1969 года, в 20:17:39 по Гринвичу, лунный модуль миссии «Аполлон-11» совершил первую в истории человечества пилотируемую посадку на другое небесное тело. Событие огромной значимости, как в плане науки, так и в плане идеологическом, стало возможным благодаря самоотверженной работе сотен людей — техников, контролёров, специалистов по связи. И, конечно, программистов. Знаете поговорку: «За каждым великим мужчиной стоит женщина»? Так вот, в случае Нила Армстронга, Базза Олдрина и Майкла Коллинза, это на 100% правда, хотя и женщина была одна на троих. И имя ей — Маргарет Гамильтон, госпожа программного кода НАСА.

Каждая история имеет своё начало, и эта началась 17 августа 1936 года в городе Пейоли, штат Индиана, когда в семье Кеннета и Рут Хэфилд родилась девочка, которую назвали Маргарет. Известно, что средний житель Индианы 40% своей жизни посвящает выращиванию кукурузы и 10% идут на незначительные мелочи, вроде сна, еды и пряток от ураганов (остальные 50% времени в Индиане смотрят гонки NASCAR). Ничего из вышеперечисленного Маргарет не нравилось, поэтому девочка решила попытать счастья где-то ещё. Первая попытка преодолеть зов Великого Кукурузо не увенчалась успехом — два года поизучав математику в Мичигане, Маргарет вернулась домой, получив степень бакалавра по математике в колледже Эрлхэм (видимо, в Ричмонде звуки джаза были громче, чем визг покрышек на NASCAR’овских стадионах). Там она и встретила молодого человека по имени Джеймс Гамильтон, которому повезло стать её мужем. Тут заканчивается история Маргарет Хэфилд и начинается история Маргарет Гамильтон.

Со второй попытки Маргарет удалось вырваться за пределы Индианы (хотя и не сильно далеко), и она начинает изучать абстрактную математику в бостонском университете Брандейса. Однако вскоре её муж поступил в Гарвард, а потом у пары ещё и родилась дочь, так что миссис Гамильтон пришлось искать какие-то доходы, чтобы обеспечивать молодую семью. Некоторое время поработав учительницей, она смогла устроиться не абы куда, а аж в знаменитый MIT. Кто же знал, что эта, как ей тогда казалось, временная работа, проложит путь на Луну?

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

И даже в Лего! Официальный набор, между прочим.

В MIT она работала в лаборатории профессора Эдварда Лоренца (создателя теории хаоса) и заключалась её работа в разработке системы, предсказывавшей погоду. Собственно, именно в той лаборатории она впервые увидела компьютер. С одной стороны, с компьютерами она дела никогда не имела. С другой стороны, компьютер того времени работал по принципу алгоритма, а с этим Маргарет, как математик со стажем, была хорошо знакома. За дело она принялась с энтузиазмом, и провела на этой должности целых два года (с 1961 по 1963), и результатом её работы была программа, предназначенная для отслеживания и предсказывания погодных явлений (собственно, теория хаоса вживую), также известная, как проект «Вихрь» (Project Whirlwind). Однако несколько позже на перспективную программу наложило свою цепкую лапу в погонах министерство обороны США, и переделало её в программу SAGE (Semi-Automatic Ground Environment), предназначенную для выведения большого объёма данных со множества радаров и выведения их на экран\экраны в командном центре для контроля большой зоны воздушного пространства (проще говоря, программа, чтобы начальники с самыми большими звёздами сразу видели, куда летят весёлые бомбардировщики с серпами и молотами на обшивке). Ну, и ведущего программиста они тоже забрали, потому что никто лучше автора кода не разбирается в том, как он работает. После этого ей пришлось поработать над некой программой по отслеживанию спутников для ВВС. Судя по всему, именно к этому периоду её жизни относится эта цитата:

В этой компании принято давать новичкам программу, в которой никто не может разобраться и тем более запустить. Когда я была стажером, мне тоже дали такую задачку. Это была весьма заковыристая программа, и более того, автор кода находил удовольствие в написании комментариев к коду исключительно на греческом и латыни. Так, мне дали эту задачу, и, собственно, я заставила ее работать. Она даже результат выводила на печать на греческом и латыни. Я была первой, кто смог ее запустить.

Впечатлённые успехами девушки, начальники с самыми большими звёздами предложили ей работать в НАСА. Но продвигаться вверх по карьерной лестнице Маргарет пришлось постепенно. А работы было много настолько, что приходилось даже брать с собой дочь на работу.

С этим связан интересный эпизод — во время работы над «Аполлоном-8» маленькая Лорен случайно запустила предстартовую программу в то время, когда аппарат уже был «в полёте», в результате чего программа засбоила и стёрла все навигационные данные. Обнаруженная ошибка была оперативно проигнорирована вышестоящим начальством, и, в результате, именно эту ошибку допустил экипаж уже во время реального полёта.

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

Маргарет и её дочь Лорен. На фото девочке явно больше четырёх лет.

Летом 1968 года Маргарет наконец-то получила возможность поработать над настоящим шедевром — бортовым управляющим компьютером для «Аполлона-11». Борткомпьютер был настоящим технологическим чудом — при достаточно скромных размерах (61 см × 32 см × 17 см) он был способен выполнять достаточно большое количество операций — в теории. Эти операции ещё предстояло облечь в форму кода, и именно эта задача легла на плечи Маргарет. Поскольку она уже успела зарекомендовать себя в качестве достаточно опытного программиста (в том числе и с опытом в сфере программ для космических судов), то её сразу же поставили главой отдела разработки программного обеспечения. А было там два бортовых компьютера – один на командном модуле «Колумбия», и другой на лунном «Орле». В задачу отдела входила разработка ПО, которое должно было работать на каждом модуле само по себе, а также их общего ПО. Как выяснилось позднее, ПО оказалось одним из самых важных компонентов всей лунной программы, так что изначально небольшой отдел разросся до 100 человек. По словам Маргарет, начальство (с большими звёздами и без них) в её компетенции не сомневалось, а вот у некоторых мужчин из её команды возникали с этим определённые проблемы, хотя и до откровенного неповиновения дело ни разу не доходило. К тому же, все они работали над одним общим делом, и было не до распрей.

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

Борткомпьютер «Аполлона».

Сразу сделаем оговорку: Маргарет Гамильтон не изобрела термин «software engineering». Это сделал профессор прикладной математики и лингвистики университета Гарварда и президент ассоциации вычислительной техники Энтони Оттингер (Anthony A. Oettinger) в своём «письме к АВЧ» (letter to the ACM membership, журнал «Communications of the ACM», выпуск за 1966 год, том 9, статья (number) 8, страница 546). А именно:

Мы должны признать себя […] представителями инженерной профессии, будь то аппаратная или программная инженерия, профессии без искусственных и необязательных разграничений, как, например, между «теоретическим» и «практическим» применением.

We must recognize ourselves […] as members of an engineering profession, be it hardware engineering or software engineering, a profession without artificial and irrelevant boundaries like that between ‘scientific’ and ‘business’ applications.

А вот что она изобрела — так это асинхронные процессы, когда процессы с большим приоритетом могут по-хамски прерывать низкоприоритетные. Отчасти это было связано с ранее упомянутым инцидентом с «Аполлоном-8», так что Маргарет предпочла добавить эдакую защиту «от дурака». И, естественно, она пригодилась.

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

Маргарет на фоне якобы программного кода. Фото, само собой, постановочное, и в этой стопке находилась буквально вся бумага, которая была в офисе миссис Гамильтон. Но доля правды в этом есть — что-то среди этой горы макулатуры действительно было кодом для «Аполлона».

Что произошло: 16 июля 1969 года с мыса Канаверал стартовала ракета-носитель с модулями миссии «Аполлон-11» и тремя членами экипажа: Нилом Армстронгом, Баззом Олдрином и Майклом Коллинзом (что самое интересное, Армстронг жил в соседнем с Индианой штате — Огайо — и, видимо, тоже хотел оказаться подальше от Наскара и кукурузы). Однако в процессе полёта возникла неисправность — незадолго до посадки на приоритетном дисплее компьютера появились предупреждения о чрезвычайной ситуации. Как выяснилось позднее, переключатель радара (который нужен был уже для обратного полёта) оказался в неправильном положении. Это привело к запросу на выполнение компьютером большего числа операций, чем он был способен обработать. Тут-то и сработала защита. В данном конкретном случае реакцией ПО было приостановить работу низкоприоритетных задач и перезапустить наиболее важные. Итог всем известен — полёт продолжился в штатном режиме, Аполлон приземлился, «Маленький шаг для одного человека» и далее по тексту. И всё это стало возможно благодаря усилиям и таланту одного человека.

Fly me to the moon. Маргарет Гамильтон IT, Научпоп, Познавательно, Технологии, Инновации, Timeweb, Космос, Наука, Изобретения, Длиннопост

Вот так выглядел пользовательский интерфейс борткомпьютера. Юзерфрендли!

Сегодня Маргарет Гамильтон 86 лет. Она возглавляет компанию Hamilton Technologies. Она опубликовала более 130 научных работ, трудов и отчетов по 60 проектам и шести крупным программам, в которых она принимала участие. Заслуги этой замечательной женщины в освоении космоса неоспоримы, хотя она и находится всегда в тени астронавтов и конструкторов космических аппаратов.

Подпишись на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *