Представьте мир, в котором штормы, ураганы, торнадо, наводнения и молнии больше не опасны для человека. Мир, в котором перелет от Лондона до Сиднея занимает один час. Вообразите будущее, в котором наши познания о материи настолько глубоки, что путешествия во времени становятся реальностью. Над этими технологиями уже работают ученые в Калифорнии, в Пало-Альто, в лабораториях компании Lockheed Martin — мирового гиганта в области авиакосмической техники и авиастроения.
Lockheed Martin работает бок о бок с NASA, ведущими мировыми университетами и мощными коммерческими партнерами. Ученые сосредоточены на четырех проектах, которые коренным образом изменят наш мир:
- сохранение человеческой жизни;
- открытие новых знаний о происхождении Вселенной;
- полеты со скоростью звука;
- предотвращение конца света.
Следуя за молнией
В мае торнадо, наводнения и другие природные катастрофы обошлись экономике США в сумму более $4,5 млрд. По данным страховой компании AON, за один месяц произошло 412 торнадо. В Китае в том же месяце 81 человек погиб и 100 000 домов были повреждены и разрушены с приходом дождей Мэй-ю.
Никто не застрахован от погодных катаклизмов. В 2011 году в результате наводнения в Таиланде пострадали заводы по производству компьютерных комплектующих, в результате во всем мире поднялись цены на жесткие диски.
Точный прогноз наступающего торнадо поможет спасти жизни. Карта молний (GLM) даст людям шанс укрыться от катастрофы.
Скотт Фос (Scott Fouse), вице-президент Lockheed Martin’s Advanced Technology Center, рассказывает, что молнии формируются в облаках и только через некоторое время достигают земли, поэтому можно предугадывать бедствие. Датчики для сбора данных о молниях ученые подключат к американскому спутнику GOES-R, который запустят в следующем году.
Главный инженер спутника GOES-R Стивен Джолли объясняет, что датчики выполнены с использованием технологии телескопа «Хаббл», только теперь мы будем смотреть не на звезды, а на Землю. Торнадо начинается через 10 минут после начала активности молний, и эти 10 минут спасут множество жизней.
Погодный трекер, снимая Землю со скоростью 500 кадров в секунду, поможет самолетам пробраться сквозь бурю и пошлет предупредительный сигнал электрическим сетям, находящимся под угрозой на Земле. Ученые планируют развернуть систему GLM над всем миром.
Кроме плохой погоды, угрозу для электрических систем и авиации создают корональные выбросы массы — вещества из солнечной короны. Преодолев миллиарды километров в космосе, частицы вещества достигают Земли через 1–3 дня. Даже небольшие выбросы могут ухудшить сигнал от спутников, и мы потеряем контроль над самолетами и электрическими системами.
Чем крупнее выброс, тем опаснее последствия. В зависимости от времени, когда случится выброс, от места на солнце, в котором это произойдет, и от направления движения частиц, некоторые части мира могут лишиться электроэнергии на срок до 5 месяцев. Выплаты страховых компаний, связанные с ущербом от выбросов корональных масс, составляют около $10 млрд в год. Ультрафиолетовый тепловизор, установленный на спутнике GOES-R, будет заранее предупреждать о предстоящих выбросах.
Еще один инструмент на GOES-R — geoCARB — разрабатывается совместно с университетом Оклахомы. Он измеряет уровень углекислого газа в атмосфере Земли, чтобы мы могли прогнозировать изменения, связанные с его количеством.
Путешествия во времени и съемки зарождающихся галактик
Lockheed Martin и университет Аризоны разрабатывают суперчувствительную камеру ближнего инфракрасного диапазона, которой надеются заснять свет самых ранних звезд и галактик на стадии их формирования. Астрономы установили в камеру коронограф, который делает снимки слабовидимых объектов вблизи ярких источников. Механизм работы коронографа в NIRCam похож на то, когда мы прикрываем глаза ладонью от солнечного света, чтобы разглядеть что-то.
NIRCam будет запущена в космос на борту космического телескопа имени Джеймса Уэбба в октябре 2018 года из Французской Гвианы с помощью ракеты «Ариан-5». При помощи спектрометров ученые узнают больше о природе света и увидят, как формируются газовые облака. Это поможет многое понять о происхождении Вселенной.
С NIRCam исследователи изучат темную материю и темную энергию. Сейчас они скрыты от наших телескопов, но мы знаем, что они существуют. Эти знания заложат фундамент в понимание взаимодействия пространства и времени.
Мы считаем, что время движется в одном направлении, но материя не такая, какой мы ее представляем. Существуют впадины в пространстве, вызванные крупными объектами, такими как Солнце, например. Может ли это открытие привести к путешествиям во времени? Я ничего не исключаю. В старом сериале Star Trek рассказывалось о многих подобных технологиях, и мой отец, физик, смеялся над ними. Теперь эти технологии становятся реальностью. Когда мы поймем основы происхождения Вселенной, мы сможем объяснить все явления, которые не можем осознать сейчас.
Исследования с NIRCam важны не только для космологов, но и для всего мира: они повлияют на систему верований и изменят религиозные представления человечества.
В двадцать раз быстрее звука
Идея гиперзвуковых путешествий не нова. Термин появился в 70-е годы и обозначал скорость в 5 Махов, то есть в 5 раз превышающую скорость звука. Множество проектов посвящено попыткам преодолеть скорость звука в десятки раз. Разработчики из Германии к 2030 году планируют запустить Hypersonic SpaceLiner, который сможет долететь из Европы до Австралии за 90 минут. Компания Lockheed Martin занята разработкой технологий, позволяющих преодолеть скорость в 20 Махов — 24 498 км/ч — и скорость в 30 Махов.
Попытки достичь скорость в 20 Махов сорвались из-за отсутствия надежных материалов, которые смогли бы выдержать нагрев, возникающий на этих скоростях. Сейчас у ученых есть материал, который охлаждается самостоятельно, «проливая» электроны, как человеческое тело выделяет пот.
Компания Lockheed Martin работает совместно с Имперским колледжем Лондона, который владеет гиперзвуковой аэродинамической трубой, необходимой для испытаний материалов. Сверхзвуковые полеты нужны не только обычным пассажирам, чтобы быстро перемещаться из страны в страну. Они важны для оказания незамедлительной гуманитарной помощи или помощи жертвам стихийных бедствий, хотя в первые годы использования стоимость сверхзвуковых перелетов будет очень высокой.
Наряду с гиперзвуковыми материалами для создания машин будущего будут использоваться другие разработки. Например, углеродные нанотрубки, которые в 50 000 раз тоньше человеческого волоса, будут использоваться в аккумуляторах.
Мы используем космические технологии в авиастроении, в автомобилестроении и уже в повседневной жизни. Мы изобрели датчики с источником питания, который может самостоятельно включаться и выключаться, без проводов. Это позволит создавать спутники, в тысячи раз меньшие по размеру, чем нынешние. А какими будут автомобили? Кто знает!
Предотвращение конца света
В 2013 году в Челябинске упал метеорит размером около 15 метров в поперечнике, пострадало около 2 000 человек. Это первый случай в новейшей истории, когда упал крупный метеорит и вызвал значительные разрушения. Небольшие метеориты постоянно падают на Землю. Глобальную угрозу может представлять метеорит размером около 400 метров в диаметре. Но такие прилетают на Землю раз в тысячу лет, по словам ученых из NASA.
В настоящее время NASA наблюдает более 1 400 астероидов, которые могут нанести значительный ущерб. Землю защищают планеты-гиганты Солнечной системы, которые «оттягивают» метеориты на себя. Поэтому последний серьезный метеорит упал на Землю в 1908 году опять же на территории России и вызвал землетрясение силой 5 баллов по шкале Рихтера. Место его падения оказалось безлюдным, только один человек погиб. Если бы метеорит упал на 4 часа и 47 минут позже, он стер бы с лица Земли Санкт-Петербург, население которого составляло на тот момент более миллиона человек.
66 миллионов лет назад, во времена Мелового периода, когда по Земле бродили динозавры, на полуостров Юкатан в Мексике упал метеорит размером около 10 км в ширину, образовав кратер Чиксулуб. Сила воздействия была эквивалентна миллиарду бомб, какие были сброшены на Хиросиму, и вызвала химическую реакцию, которая «вскипятила» Землю.
Ученые из NASA и Lockheed Martin работают над тем, чтобы предотвратить подобные катастрофы в дальнейшем. NASA ведет каталог околоземных объектов с 1998 года, а в 2016 году планирует запустить миссию, которая изменит отношения человечества с астероидами.
Беспилотная миссия OSIRIS-REX отправится к астероиду Bennu, одному из самых потенциально опасных астероидов. Высока вероятность, что он врежется в Землю в конце XXII века. OSIRIS-REX подлетит к Bennu, возьмет образец его состава и принесет на Землю. Ученые надеются понять, каким образом можно повлиять на астероид и его орбиту. Также миссия может найти на астероиде еще не известные ученым химические элементы.
Сохранение нашей планеты — это больше, чем просто ее защита от падения метеорита. Например, одна из самых больших загадок: что произошло с атмосферой на Марсе, что вызвало кардинальные изменения климата? В 2013 году был запущена миссия MAVEN, которая, возможно, даст ответы на эти вопросы и поможет понять, не уготовано ли Земле будущее красной планеты.
(via)