Энциклопедия будущего
- -
- 100%
- +
За свою основную особенность – уменьшать не саму массу, а лишь силу её взаимодействия с внешней средой – экранную антигравитацию называют относительной антигравитацией. И именно благодаря такому своему свойству она смогла стать действительно востребованной, смогла превратить антигравитационные технологии в инструмент большого практического значения. Дело в том, что реальное снижение массы имеет очень неприятные побочные эффекты. Как мы знаем, всякое тело состоит из атомов, а атомы в свою очередь из ещё более мелких элементов, из субатомных частиц. Сделав легче его, мы сделаем в соответствующих пропорциях легче и их все. А это приведёт к резкому изменению характера взаимодействий между ними: они начнут двигаться на более высоких скоростях, энергия их соударений многократно уменьшится, а степень магнитного взаимодействия между заряженными частицами, напротив, существенно возрастёт, и т.д. Как следствие, все физические свойства подвергшихся уменьшению массы тел и сред так же немедленно изменятся: температура, прочность, плотность, пластичность, теплопроводность, электропроводность, химическая активность, характер химических взаимодействий, вязкость, температуры смены агрегатных состояний, и всё прочее – все мгновенно станут радикально иными. Вот почему отсутствие реального уменьшения массы у экранной антигравитации позиционируется как исключительно важное её достоинство. В частности оно означает, что ни у человеческого тела, ни у технических устройств и деталей корпуса летательного аппарата физические свойства под её воздействием не претерпят никаких изменений, что гарантирует людям сохранение полной жизнеспособности, а машинам полной работоспособности. При этом, несмотря на свою относительность, экранная антигравитация нисколько не утрачивает характерных для антигравитации полезных рабочих качеств. Для всякого тела внутри антигравитационного экрана его сопротивление изменению своей кинетической энергии относительно внешнего пространства уменьшается прямо пропорционально понижению его массы относительно того же пространства. Таким образом, любой летательный аппарат, укрытый за экраном и имеющий относительно внешней вселенной массу, близкую к нулевой, практически не обладает инерцией, т.е. способен мгновенно разгоняться до гигантских скоростей и мгновенно останавливаться, затрачивая на перемещение минимум энергии и испытывая совершенно микроскопические перегрузки, в численном выражении тоже стремящиеся к нулю (скажем, от десятых долей G до миллионных и менее, в зависимости от качества и эффективности антигравитационного оборудования). Вследствие относительности не для всех сфер деятельности, требующих снижения массы, экранная антигравитация пригодна, но как основа двигательных систем антигравитационного транспорта она, можно сказать, идеальна.
Недостатком экранной антигравитации прежде всего считают некомпактность. Сам генератор антигравитационного поля всегда довольно внушительный по размерам агрегат, к тому же для него требуется источник энергии значительной мощности, который вкупе с навешанными на него системами защиты и элементами энергетической разводки так же имеет немалые габариты. Минимальный объём, который они совместно занимают, фактически не может составлять менее полутора метров кубических. Поэтому на базе данного вида антигравитации нельзя создавать миниатюрные транспортные средства. Вторым из основных недостатков является необходимость обеспечить наличие прослойки антигравитационного поля по всей поверхности подвергающегося антигравитации тела. Технологий, как это сделать, существует достаточно много, к примеру для воздушного транспорта преимущественно используют напыление из специального сверх высокотехнологичного материла – его наносят на внешнюю строну корпусов аэромашин, неизменное требование к нему – полная прозрачность, чтобы под ним был виден окрас машины, толщина его не принципиальна и в областях где нет нужды в излишней ударопрочности и износостойкости зачастую составляет буквально одну молекулу. Антигравитация возбуждается непосредственно в самом напылении. Альтернативные технологии – покраска составами со сходными напылению свойствами, изготовление внешнего слоя корпуса из специальных материалов, насыщение поверхностного слоя корпуса особыми молекулами или наночастицами, закладка в подповерхностный слой сети проводников антигравитации, и т.д. Факт в том, что какова бы ни была технология, она так или иначе всегда крайне дорогостоящая и всегда существенно сказывается на конечной стоимости летательного аппарата. Только представьте себе структурную сложность антигравитационного покрытия – хотя бы той же антигравитационной краски. Она должна обладать всеми качествами красящей субстанции для аэромашин – не выцветать, выдерживать перепады давления, температур, высокую и низкую влажность, быть неподверженной оледенению, иметь повышенную прочность, чтобы не слезать и не повреждаться при контактах с внешними предметами (большинство антигравитационных летательных аппаратов не имеют ни шасси, ни посадочных стоек, садятся они всегда на брюхо, признаем правда, что у многих из них всё же есть небольшие посадочные контактные выступы, и те всегда в плане стойкости антигравитационного покрытия значительно отличаются от всего остального корпуса), должна обладать так же всеми качествами материала для возбуждения антигравитационного поля, и все эти свои многочисленные рабочие свойства обязана сохранять неизменными под воздействием антигравитации – ведь вещество экрана как раз то единственное, что подвергается ей и всем сопутствующим изменению массы отрицательным эффектам. Необходимость в экранной прослойке кроме стоимости и сложности подразумевает и ещё одно обстоятельство – посредством экранной антигравитации нельзя создавать открытые антигравитационные системы – не бывает экранных аэромашин «без верха», экран формируется в физическом теле, в предмете, в материале, на пустом месте его не организуешь. Известно, что проводились эксперименты по формированию экрана в лучах ленточных лазеров (ленточный лазер испускает не отдельный луч, а широкую плоскость из лучей – то же самое, как если много обычных лазеров установить параллельно корпус к корпусу вплотную друг к другу и включить, дабы объединить их в нечто вроде плоской широкой световой ленты). Но прикладного применения данная технология не нашла.
Третьим недостатком экранной антигравитации называют высокое энергопотребление. Формирующий её ИИГ вынужден непрерывно расходовать на её поддержание энергию, пропорциональную величине уменьшаемой массы, и у экранных ИИГ оные расходы выше всего. Они безусловно меньше, чем потребовалось бы энергетических затрат при реактивных или воздушно-винтовых способах движения, иначе антигравитация наверное имела бы мало практического смысла (тут правда следует ещё учесть, что ИИГ питается электроэнергией, получаемой как правило от бортового мини-реактора, тогда как реактивные самолёты древности вынуждены были таскать с собой топливо, масса которого могла исчисляться и десятками тонн, и даже сотнями – шокирующие цифры для любого авиаинженера современности). И всё же они достаточно велики. Особенно заметной проблема энергопотребления становится на дорогих или высокоскоростных летательных аппаратах, где необходимо эффективно подавлять и «просачивающуюся массу» тоже. В этом случае энергозатраты возрастают как минимум в несколько раз. Для их уменьшения источники антигравитации некоторых аэромашин работают в «высокочастотном импульсном режиме», при котором часть времени (например, 0,0005 секунды каждые 0,001 секунды) генерируется антигравитационное поле полной мощности, а остальное время пониженной. Это позволяет сократить потребляемую генератором энергию на величины от нескольких до 50-80 процентов в зависимости от амплитуды импульсов, особенностей гравитационного оборудования машины и условий его эксплуатации. Наиболее существенную экономию энергии импульсный режим даёт если подавление «просачивающейся массы» происходит не постоянно, а только на пике импульсов.
На недорогих летательных аппаратах для их удешевления часто применяют упрощённый вид антигравитационного экранирования – поляризованное экранирование, т.е. производимое посредством поляризованного антигравитационного поля. Последнее действует только в одну сторону, оно позволяет собственному гравитационному полю аэромашины свободно выходить наружу, но не позволяет внешним гравитационным полям попадать внутрь. Подобный принцип экранирования тоже вполне эффективен, хотя и уступает полноценному экрану, в частности, просачивающаяся масса здесь на порядки выше – но это всё равно лишь килограммы максимум. И если в летательном аппарате и не предполагалось эффективное подавление просачивающейся массы – например она нужна для нейтрализации выталкивающей силы (об эффекте выталкивания см. ниже), использование поляризации не только удешевляет стоимость гравитационного оборудования, но и в несколько раз снижает его энергопотребление, благодаря чему становится возможным так же упростить энергетическую установку, уменьшить её габариты и мощность, что тоже положительно сказывается на цене.
Из достоинств экранной антигравитации отдельной строкой выделяют её высокую эксплуатационную безопасность. Будучи относительной, не снижая массу реально, она не подвергает жизни пользующихся ей никакому риску. Сбои в генерирующем её оборудовании гарантированно не причинят увечий или смерти. Так же она не травмоопасна для окружающих. Казалось бы, мы знаем, что экран из антигравитации находится снаружи всякой экранной летающей машины, обволакивает ту. А значит случайное соприкосновение с ней прохожих, когда она готовится к взлёту, наверное должно иметь для их здоровья какие-то негативные последствия. Ведь внутри экрана антигравитация далеко не относительна, она относительна лишь для того, что скрыто за ним. И вообще, каким образом антигравитационное поле не распространяется из экрана внутрь салона? Это же просто поле, а поля имеют обыкновение распространятся. Взять хотя бы гравитационное поле. Оно свободно проходит везде, ничто ему не помеха. Всё дело в очень необычных свойствах антигравитационных полей. Нормальное пространство чрезвычайно плохой проводник для них. Чтобы они могли в нём распространятся, фактически должны быть преобразованы характеристики самого пространства, так же должны быть сформированы особые физические, в частности электромагнитные, условия, несвойственные для естественной среды. Не даром антигравитация не наблюдается в природе, она продукт исключительно рукотворный. Непроходимость пространства и есть основная причина, почему антигравитационное поле столь легко локализуется, почему его относительно просто «запереть» в определённых границах, не дать ему выйти, скажем, за пределы экрана летательного аппарата. И именно у экранной антигравитации локализация реализуется проще и эффективнее всего. Как результат, у большинства из воздушных транспортных средств, имеющих экранное напыление на внешней стороне корпуса, антигравитационное поле отдаляется от краёв материала экрана буквально на микроскопичное расстояние, сопоставимое с размерами атомов. Вследствие чего совершенно не способно причинить вред ни тому что внутри аэромашин, ни тому что снаружи. Прикосновение к их покрытию ничем не грозит, вы просто не сможете настолько плотно прижать к нему руку, чтобы попасть под действие антигравитации. Хотя бы чуть-чуть, хотя бы отдельными участками поверхностного слоя кожи. Заметим, это вовсе не значит, что при желании нельзя обеспечить выход антигравитации глубоко за пределы материала экрана. Экранных технологий действительно много, иные из них позволяют даже регулировать дальность её выхода наружу, плавно изменяя по желанию от микрон до сантиметров и более. Для тех из воздушных транспортных средств, которым необходимо поддерживать сверхнизкую массу близкую к нулевой, расширенная дальность действия антигравитации крайне важна, она обеспечивает возможность лишать веса попавшие на корпус пыль и влагу, дабы избежать утяжеления. Правда эксплуатация подобного транспорта требует определённых мер предосторожности и соблюдения правил техники безопасности. Поэтому в быту для решения обычных транспортных задач его применение считается нецелесообразным.
Законы антигравитации. Эффект отложенной кинетики
Каковы бы ни были антигравитационные системы тел, всем им присущ ряд особенностей, характерный только для них и ни для каких иных систем. В физике данные особенности сформулированы как «основные законы антигравитации». Всего таких закона четыре:
• Закон сохранения скорости – при антигравитационном уменьшении массы тела его скорость не меняется.
• Закон безинерционности – антигравитационное изменение массы тела никогда не сопровождается инерцией, даже если приводит к изменению скорости тела. (Кажется, будто данный закон слегка противоречит предыдущему. Однако там говорится исключительно об уменьшении массы, а её можно не только уменьшать, но и, к примеру, возвращать обратно телу, отключая антигравитацию или понижая её интенсивность.)
• Закон кинетического сохранения – при антигравитационном воздействии на тело его кинетическая энергия уменьшается прямо пропорционально уменьшению его массы, при этом потерянная энергия не исчезает, а так же как и масса, становится скрытой, недоступной, неявной, она никак себя не проявляет до тех пор, пока антигравитация не будет прекращена. При прекращении антигравитации масса возвращается телу вместе с её кинетической энергией. (Всё это, собственно, вполне очевидно вытекает из первого закона – раз антигравитация не влияет на скорость, значит она уменьшает не только массу, но и кинетическую энергию, и соответственно при своём отключении должна так же как и массу, ту возвращать. Фактически мы можем говорить, что антигравитация уменьшает кинетическую энергию тела, а не его массу.) Скрытую антигравитацией кинетическую энергию принято называть «отложенной».
• Закон кинетического равновесия – приобретённая телом под воздействием антигравитации кинетическая энергия при отключении антигравитации векторно складывается с возращенной телу отложенной кинетической энергией.
Приложительно к экранной антигравитации на практике эти законы становятся источником двух знаковых физических явлений: «эффекта кинетического равновесия» и «эффекта отложенной кинетики».
• Эффект кинетического равновесия – характеризует влияние кинетической энергии, приобретённой системой с антигравитационно пониженной массой, на скорость этой системы при отключении антигравитации. Его действие проще всего проиллюстрировать на примере. Допустим, у нас есть некое покоящееся тело. Если мы снизим его массу в 10 000 раз, далее разгоним его до 10 000 км/ч, и после отключим антигравитацию, в полном соответствии с традиционным законом сохранения энергии его скорость упадёт до 100 км/ч, причём данное падение не будет сопровождаться инерцией, т.е. перегрузками, скорость просто изменится, без всяких присущих торможению физических проявлений, слово она была таковой у тела всегда, словно она никак не менялась.
• Эффект отложенной кинетики – характеризует влияние отложенной кинетической энергии системы на скорость этой системы после отключения антигравитации. Снова обратимся к наглядному примеру. Если массу тела, имевшего до включения антигравитации скорость в 10 000 км/ч, уменьшить в 10 000 раз, далее затормозить тело до 0 км/ч, и после отключить антигравитацию, его скорость мгновенно вместо 0 станет равна 9900 км/ч, причём такое изменение не будет сопровождаться инерцией.
Эффект кинетического равновесия пожалуй не имеет для людей какого-то особого значения. Он просто демонстрирует суть логики кинетических отношений в антигравитационных системах. А вот эффект отложенной кинетики совсем иное дело. Достаточно сказать, долгое время он весьма затруднял использование технологий на базе антигравитации экранированием, делая их менее безопасными, менее комфортными и в заметной степени более сложными в эксплуатации, требующими определённых осторожности и ответственности. И хотя в последствии все проблемы были разрешены, сделать это удалось только за счёт усложнения антигравитационного оборудования, что привело к немалому удорожанию транспортных средств на основе антигравитации. Однако не будь эффекта отложенной кинетики, не существуй он, экранную антигравитацию невозможно было бы использовать в принципе. Чем же он столь важен, почему столь неудобен, и какими средствами нейтрализуется его негативное влияние при применении антигравитации в транспортных системах? Давайте остановимся на этом поподробней.
Основной источник неприятностей указанного эффекта – нестатичность вселенной. Всё в ней пребывает в движении. Прежде всего вспомним, что планеты вращаются вокруг своей оси. А значит всякое покоящееся на них тело перемещается в пространстве, совершая обороты вместе с их поверхностью с быстротой, равной быстроте вращения планеты на этой параллели. Например, если взять Землю, скорость движения её поверхности на линии экватора составляет приблизительно 465 м/с. Таким образом, абсолютно неподвижный, стоящий на поверхности планеты Земля в какой-либо точке её экватора летательный аппарат в действительности стремительно мчится, преодолевая 465 метров каждую секунду, т.е. обладает достаточно высокой кинетической энергией. Теперь представим, что этот аппарат включил антигравитацию, поднялся в воздух, пролетел по прямой ровно половину длины окружности земного шара, приземлился и выключил антигравитацию. Так как он оказался на противоположной относительно центра вращения стороне Земли, её поверхность в точке приземления будет двигаться с той же быстротой, но в обратном от места старта направлении. Следовательно, когда антигравитация выключится и к аппарату вернётся его прежняя «отложенная» кинетическая энергия, проще говоря, его прежняя скорость «покоя», которую он имел до старта, те самые 465 м/с, он на своих 465 м/с помчится в одну сторону, а поверхность планеты на своих 465 м/с в другую. Иными словами, аппарат мгновенно приобретёт относительно поверхности земли скорость, равную удвоенной скорости вращения планеты, т.е. в нашем примере 930 м/с, причём под полной массой, без всякого антигравитационного её снижения. Ему потребуется двигатель очень большой мощности чтобы суметь остановиться, а так же понадобятся многие километры свободного ничем не занятого пространства, этакий тормозной полигон, иначе перемещаясь столь быстро (почти километр в секунду) он наверняка врежется в какое-нибудь препятствие и разобьётся. Добавим теперь, кроме планетарных перелётов бывают и иные – космические. При путешествии с планеты на планету, или не дай бог, из одной солнечной системы в другую, всё становится заметно хуже, ведь помимо вращения вокруг своей оси планеты так же движутся и по своим орбитам (Земля, к примеру, со скоростью 30 км/с), и вместе со своими солнечными системами ещё быстрее (Земля 250 км/с) по галактическим орбитам, и т.д. То есть, совершив межпланетное путешествие в пределах одной солнечной системы, по отключению антигравитации летательный аппарат приобретёт скорость, равную сумме векторов скоростей вращения и движения по орбитам планеты старта и планеты приземления, а это уже десятки км/с, при перелёте из одной звёздной системы в другую «послепосадочная» скорость достигнет сотен километров в секунду, а при полёте в другую галактику может перевалить и за тысячи. Казалось бы, отсюда сам собой напрашивается вывод о безусловной вредоносности эффекта отложенной кинетики. Но давайте на минутку вообразим, что его нет, что во время антигравитации кинетическая энергия не «откладывается», а загадочным образом исчезает совсем. В этом случае после отключения антигравитации ваш летательный аппарат оказался бы покоящимся относительно гипотетического начала отсчёта системы координат космического пространства (некоторые учёные считают таким началом отсчёта центр масс вселенной). Проблема в том, что планета, солнечная система, галактика – все они продолжили бы движение, только уже без вас. Вы покоитесь, а они мчатся относительно вас со своими скоростями в десятки, сотни и тысячи километров в секунду. Любой антигравитационный перелёт в пределах планеты в плане изменения кинетической энергии стал бы похож на межгалактический, просто мы называли бы эту энергию не «отложенной», а «потерянной». В общем, стоит порадоваться, что эффект отложенной кинетики существует в природе, одаривая нас возможностью прикладного использования экранной антигравитации.
Технологии нейтрализации вредных свойств эффекта отложенной кинетики не отличаются излишним многообразием. Изначально, на ранних этапах эксплуатации антигравитации экранированием, их было всего две. Первая заключалась в банальном «выстаивании»: после приземления летательный аппарат не отключал антигравитацию сразу, а плавно уменьшал её интенсивность до нуля в течение определённого времени. При постепенном возвращении массы и кинетическая энергия возвращается постепенно, и если это происходит достаточно медленно, чтобы сила тяготения планеты и сила сцепления с землёй справлялись с удерживанием аппарата в неподвижности, он сможет погасить отложенную кинетику просто оставаясь на месте. Достоинство данного метода – примитивность и непритязательность вкупе с экономичностью и отсутствием нужды в усложнении конструкции аэромобилей, дооснащении их чем-либо. Большое его неудобство – после посадки приходится ждать десятки минут, пока кинетическая энергия летающей машины и окружающей местности станут одинаковыми (процесс выравнивания кинетической энергии летательного аппарата с точкой поверхности планеты, на или над которой он находится, называют «компенсацией кинетики» и так же «выравниванием кинетики»). Для ускорения времени компенсации иногда применялись специальные посадочные боксы – приземляясь туда, транспортное средство оказывалось запертым стенками бокса, не позволявшими ему сдвигаться, благодаря чему могло осуществлять компенсационные процедуры во много раз быстрее. Вторая технология состояла в оснащении летательного аппарата так называемой ДСКК – «двигательной системой компенсации кинетики», иначе говоря, двигателями значительной мощности, рассчитанными на кратковременную работу только перед посадкой при отключении антигравитации. Здесь основным недостатком были, собственно, сами двигатели. Когда антигравитация включена, т.е. фактически в течение всего пути, аэромашине они ни к чему. Устанавливать их лишь для моментов приземления как экономически, так и конструктивно (они занимают немало места, они потребляют значительные энергетические ресурсы, нуждаясь в соответствующей силовой установке) крайне невыгодное решение. Общей проблемой обеих технологий являлась низкая эксплуатационная безопасность. Весь полёт до самой посадки летательный аппарат имел нескомпенсированную кинетику, поэтому если в дороге случался отказ антигравитационного оборудования, он немедленно превращался в несущийся с огромной скоростью неуправляемый болид. Особенно страшны подобные аварии становились, когда происходили на низких высотах – машина не только разбивалась сама, но и могла причинить огромные разрушения окружающим постройкам или унести немало жизней случайных прохожих. Было ясно, что кинетику необходимо компенсировать постоянно в течение всего пути, не дожидаясь момента приземления. Оптимальным вариантом на какое-то время оказались всё те же компенсационные двигатели. Их стали задействовать периодически и во время полёта, что несколько отрицательно сказывалось на общей скорости передвижения, но давало определённые конструктивные преимущества, ведь величина раскомпенсированности накапливается постепенно, находясь в прямой зависимости от расстояния между местом включения антигравитации (точкой взлёта) и местом, над которым летательный аппарат в данный момент находится, соответственно при регулярной компенсации кинетики требуются двигатели на порядки меньшей мощности, чем у двигателей для одномоментной компенсации во время посадки. Это позволяет удешевить компенсационное оборудование и уменьшить его габариты.
В настоящее описываемому время вышеописанные технологии считаются устаревшими и используются только как вспомогательные. Вместо них входу две иных, действительно эффективно обеспечивающих постоянную компенсацию кинетики: «воздушная компенсация» и «антигравитационная компенсация». Первая чрезвычайно проста, практически не требует никакого дополнительного оборудования, но может применяться только на невысотных аэромашинах, рассчитанных на полёты в плотных слоях атмосферы. Суть её в следующем: летательный аппарат снабжается сквозными воздуховодами, проходящими от его передней части к задней, причём на их торцах антигравитационный экран организуется иначе, чем по всей остальной поверхности корпуса, здесь антигравитационное поле достаточно глубоко выходит за края экрана, закрывая входное и выходное отверстия воздуховода целиком. Таким образом внутренняя часть последнего становится тоже гравитационно отделённой от забортного пространства, как и весь остальной аппарат, а вот физически она остаётся не отделена, ведь поля не являются препятствием для физических тел. Смысл в том, чтобы во время полёта воздух постоянно попадал извне в воздуховод, проходил сквозь оный и выходил наружу. Пока он внутри, он подвергается воздействию антигравитации, соответственно теряя большую часть массы, а вектор кинетической энергии этой потерянной массы складывается с вектором кинетической энергии остальной скрытой массы, принадлежащей самому аппарату. Так как наружная воздушная среда практически не имеет никакой раскомпенсированности кинетики с местностью, над которой находится, подобное сложение на очень малую величину, равную суммарному весу молекул газов воздуха в воздуховоде, но изменяет общую раскомпенсированность кинетики транспортного средства, делая её меньше для данной геопозиции. Молекулы же приобретают эту потерянную часть раскомпенсированности, далее они выходят наружу за пределы действия антигравитации и просто рассеиваются в атмосфере. С учётом скорости аэромашин, за секунду даже сквозь скромных размеров воздуховоды могут проходить десятки тысяч литров воздуха, а при нормальной плотности литр воздуха весит примерно 1,3 грамма. То есть за секунду летательный аппарат способен пропустить сквозь себя десятки его килограмм. Этого достаточно для эффективной компенсации кинетики. Системы выравнивания кинетики, основанные на подобном принципе частичного обмена массой с внешней средой, называют «Системами Кинетической Компенсации с Разомкнутым Контуром» (РСКК). Помимо низкого потолка высот к их явным недостаткам относят невозможность полной нейтрализации кинетической раскомпенсированности до нулевых значений из-за подвижности воздушных масс (т.е. ветров, восходящих и нисходящих воздушных потоков) и снижение эффективности технических систем, служащих для уменьшения сопротивления воздуха. Впрочем, последние два изъяна нивелируются достаточно легко, без необходимости применения сложного дорогостоящего оборудования, посему практически не сказываются на главном достоинстве РСКК – чрезвычайно малой стоимости. Что касается ограниченной высотности, это скорее свойство РСКК, а не нуждающаяся в разрешении проблема. Из-за низкого потолка высот РСКК могут применяться лишь на флаерах и дропперах (о видах летательных аппаратов см. раздел о транспорте). Основными техническими характеристиками РСКК служат: