Ракеты продвигаются вперед, выбрасывая сгоревшие газы назад через сопло. Тот же принцип сохранения импульса объясняет движение фигуриста при отталкивании от партнера или отдачу при стрельбе из пистолета. В 1897 году ракетный ученый Константин Циолковский осознал, что масса топлива, необходимая для разгона ракеты, экспоненциально растет с увеличением желаемой конечной скорости. Эта тирания ракетного уравнения возникает из-за того, что ракета несет топливо на себе, и импульс, передаваемый полезной нагрузке, должен делиться с несгоревшим топливом.

Ограничение массы топлива в миллион раз больше массы полезной нагрузки означает, что конечная скорость полезной нагрузки не может превысить четырнадцать раз скорость выброса газа через сопло. Ограничение соотношения масс до миллиарда дает фактор двадцать. Характерная скорость выброса химических топлив — несколько километров в секунду — ограничивала все ракетные запуски, начиная со спутника «Спутник-1» и заканчивая «Нью-Хорайзонс», до конечных скоростей в десятки километров в секунду.

Может ли существовать новая физика, которая подавит ужасный экспонент ракетного уравнения?

В 1933 году Фриц Цвикки осознал, что скорость движения галактик в кластерах слишком высока, чтобы они могли удерживаться только видимой материей. В начале 1970-х годов Вера Рубин и её коллеги наблюдали плоские кривые вращения для звезд и газа в галактических дисках, далеко за пределами их светящихся ядер, что подтверждало гипотезу о возможном существовании темной материи в гало, окружающих эти ядра. Несмотря на наши усилия за последние полвека, астрономы и физики до сих пор не обнаружили частицы, из которых состоит темная материя. Поэтому разумно рассмотреть альтернативную возможность, что законы движения изменены и нет никакой "недостающей" материи.

В 1983 году Моти Милгром предложил, что плоские кривые вращения галактик можно объяснить, если стандартная ньютоновская динамика изменяется при низких ускорениях ниже универсальной величины a0, равной одной стомиллионной сантиметра (примерно размер атома) в секунду в квадрате. Интересно, что значение порогового ускорения a0 имеет порядок скорости света, деленной на возраст Вселенной. В частности, если инерция материи, ускоренной ниже a0, уменьшается пропорционально ускорению, деленному на a0, то плоские кривые вращения галактик возникают естественным образом. Удивительно, но спустя четыре десятилетия закон ускорения в Модифицированной Ньютоновской Динамике (MOND) по-прежнему согласуется с большинством доступных данных по галактикам всех размеров и форм.

В новой статье я предложил, что интерпретация модифицированной инерции в MOND позволила бы ракетам пересекать межгалактические расстояния, потребляя умеренные массы топлива. Для ракет, запущенных при низких ускорениях, экспонента уравнения Циолковского подавляется фактором, равным ускорению в единицах a0. Это дает возможность достичь конечной скорости, которая в сто раз больше скорости выброса, если ускорение в сто раз меньше a0, при использовании массы топлива, сопоставимой с массой полезной нагрузки. Экспоненциальная тирания исчезает.

Если интерпретация модифицированной инерции в MOND верна, химическая ракета с массой топлива, сопоставимой с массой полезной нагрузки, может достичь скорости в сотни километров в секунду — в десять раз быстрее, чем все ракеты, запущенные с Земли до сих пор. При ускорении, в сто раз меньшем, чем a0, ракета достигнет конечной скорости 300 километров в секунду за 8 миллиардов лет — примерно за оставшееся время жизни Солнца. За это время ракета могла бы пересечь расстояние в несколько миллионов световых лет, пролетев через всю Местную группу галактик. Разумеется, прежде чем достичь таких расстояний, ракета должна будет сжечь дополнительное топливо, чтобы преодолеть гравитационные силы Земли, Солнца и Млечного Пути.

Реальность модифицированного ракетного уравнения может быть проверена путем запуска нашей собственной ракеты с низким ускорением или поиска низкоускоряющихся ракет, которые прибыли в нашу космическую окрестность с больших расстояний. Неясно, какой подход скорее принесет плоды как первое прямое испытание интерпретации модифицированной инерции в MOND. Если проект Galileo обнаружит экзотические внеземные ракеты в космосе, это может пролить новый свет на фундаментальную физику.

Если вам нравится читать статьи на нашем канале и вы хотите помочь в его развитии, вы можете поддержать канал донатом:

https://www.donationalerts.com/r/blessedmma