Книга Наука "Звёздных Войн" - Джон Чейз

Сегодня НАСА готовит солнечный парус для миссии по изучению околоземных астероидов, которая начнется в 2018 году. Согласно расчетам, после трех лет пути парус поможет зонду развить скорость 240 тысяч км/ч (0,022 % скорости света).

Пассажирам подобного судна придется долго ждать, прежде чем оно разгонится. А потом им потребуется еще достаточно много времени – и соотвествующего расстояния, – чтобы затормозить перед тем, как они достигнут пункта назначения. Такие технологии не прокатят у жителей вселенной «Звёздных войн».

К сожалению, земные технологии в части межзвездных путешествий не так развиты, как в «Звёздных войнах».

Там разумные расы используют двигатели гиперпространства – гипердрайвы. Мы же пока не знаем, сможем ли в будущем достичь – или превысить – скорости света. За исключением гипотетического существования червоточин, описанных теоретиками, известные законы физики на сегодня отрицают возможность столь быстрого перемещения.

Может быть, бóльшая часть космоса так и останется для нас недоступной, и судьбой нам предначертано обжить только близлежащие звезды. Однако исследователи из Института будущего человечества в Оксфорде придерживаются более амбициозных взглядов:

Путешествие между галактиками и, возможно, даже колонизация всей обозримой вселенной – достаточно простая задача для цивилизации, достигшей межзвездных путешествий, не требующая значительных затрат энергии и ресурсов… Если мы захотим, то человечество, вероятно, сможет достигнуть этого в обозримом будущем.

Почему корабли в «Звездных войнах» наклоняются, когда маневрируют в вакууме?

Конечно, мы все видели захватывающие космические сражения, гарантирующие «Звёздным войнам» место среди классики жанра космической оперы.

Вражеские СИД-истребители со свистом нагоняют Х-крылы Повстанцев, которые маневрируют, пытаясь уйти из-под огня лазеров противника.

В финале сражения Дарт Вейдер в сопровождении двух СИД-истребителей преследует Люка Скайуокера, но ему на помощь приходит Хан Соло на «Тысячелетнем соколе», сбив один истребитель. Затем он наклоняет корабль и уходит вправо, давая Люку возможность произвести выстрел, который разрушит Звезду Смерти.

Тот факт, что «Тысячелетний сокол» наклоняется, необычен, поскольку наклон необходим только при полете в атмосфере. Почему же в «Звёздных войнах» при повороте наклоняются корабли, летящие в вакууме?

Вопрос аэродинамики

Наклон летательных аппаратов связан с аэродинамикой. Проще говоря, аэродинамика – это то, как воздух движется вокруг вещей. На Земле воздуха предостаточно, в отличие от вакуума космического пространства. Поэтому при проектировании и постройке летательных аппаратов аэродинамические свойства рассматриваются лишь касательно тех, которые летают на планетах с атмосферой.

Крыло создает подъемную силу благодаря движению воздуха над ним, а точнее, благодаря движению крыла в воздухе. Двигаясь по воздуху, аппарат сталкивается с лобовым сопротивлением, которое можно было бы назвать врагом подъемной силы. Бороться с сопротивлением легче, если придать судну аэродинамическую форму.

Центром масс называют условную точку, относительно которой массы всех элементов системы находятся в равновесии. Если приложить к летательному аппарату силу в направлении, не проходящем через его центр масс, то он повернется, изменив свое положение в пространстве.

Для описания движения в пространстве используются три оси, связанные с самим аппаратом и образующие так называемую связанную систему координат.

Изменение положения

Движения летательного аппарата относительно трех осей – это крен, рысканье и тангаж. Рассмотрим их на примере самолета. Тангажем называют движение относительно поперечной оси, когда опускается или поднимается нос самолета. Рысканьем называется движение вокруг вертикальной оси – оно схоже с тем, как мы поворачиваем голову вправо-влево. И, наконец, крен – это движение относительно продольной оси, когда самолет наклоняется, поднимая одно крыло и опуская другое. За контроль над этими движениями отвечают руль высоты, руль направления и элероны – так называемые рулевые, или контрольные, поверхности.

Когда самолет движется в каком-либо направлении, на поворот уходит время. Обычно протяженность поворота определяется по его радиусу. Чем быстрее движется предмет, тем больше места ему нужно для поворота, поэтому у сверхзвукового истребителя F-16 Fighting Falcon радиус поворота будет больше, чем у легкомоторной «Цессны».

Так при чем же тут повороты с наклоном?

Наклон в атмосфере

Когда самолет поворачивает, он не просто рыскает, что привело бы к большому радиусу поворота. Вместо этого он использует подъемную силу.

При обычном горизонтальном полете подъемная сила направлена вертикально вверх, поддерживая самолет в равновесии с силой притяжения Земли. Но, если самолет накренится, часть подъемной силы будет направлена в ту сторону, куда самолет поворачивает. Именно она помогает самолету повернуть быстрее.

Если вы посмотрите на большинство космических кораблей в мире «Звёздных войн», то вы не увидите у них рулевых поверхностей, необходимых для смены ориентации в пространстве. Выглядит логичным, потому что корабли были построены для полетов в космосе, где законы аэродинамики не действуют.

Несмотря на это, при поворотах корабли наклоняются, как самолеты в земной атмосфере. Очевидно, в космосе корабли используют другой способ смены направления, не связанный с аэродинамическими свойствами.

Нужны ли крылья Х-крылу?

Х-крыл относится к группе летательных аппаратов под аббревиатурой СВВП (самолет вертикального взлета и посадки). Хотя в реальном мире летательные аппараты типа СВВП могут еще и парить на большой высоте, Х-крылы никогда так не поступают. Вероятно, из-за того что при взлете они используют репульсорную технологию.

Во время полета крылья Х-крыла сложены, и в этом виде истребитель напоминает классический двукрылый самолет. Но в бою они раскрываются, придавая ему знаменитую форму буквы «Х».

Подобное конструкторское решение снижает максимальную скорость и маневренность судна при полете в атмосфере – например, на планете, где находится база «Старкиллер». В чем же его смысл?

В наши дни изменение конфигурации крыла позволяет самолету изменить его летные характеристики. Такой возможностью пользуются различные самолеты: «Конкорд», F3 Tornado, F-14 Tomcat и многие другие.

Изменение конфигурации крыла позволяет самолетам лучше маневрировать или пролетать большее расстояние, тратя меньше горючего, то есть увеличивать потенциальную дальность. Однако все эти изменения эффективны только в атмосфере.

Таким образом, в случае Х-крыла мы должны спросить: дает ли раскрытие крыльев какие-то плюсы при полете в космосе? Нет. Оно увеличивает зону поражения для установленных на крыльях лазерных орудий, так что смысл раздвижных крыльев касается боевых, а не летных качеств корабля.