Ваза Клейна – фигура парадоксальная. Это нечто вроде бутылки, чье горлышко соединено с днищем. У нее есть только одна сторона, нет краев, нет лица, нет изнанки. Вход является выходом. Внешнее – внутри. Внутреннее – снаружи. Быть может, наша не имеющая ни начала, ни конца Вселенная обладает формой вазы Клейна.

Бернард Вербер

Визуализация моделирования аэродинамических процессов при отделении боковых ускорителей разрабатываемой в НАСА тяжелой ракеты-носителя SLS (Space Launch System).

Видна ударная волна, создаваемая ракетой. Цвета соответствуют значениям числа Маха (чем ярче - тем больше). Моделирования проводились на суперкомпьютере "Плеяды", при этом имитировались различные ситуации при разделении, в том числе и нештатные.

Оригинал на английском: http://www.nas.nasa.gov/SC15/demos/demo14.html

Кто не рискует, тот не пьет шампанское

Российские ученые обсуждают концепцию будущего лунохода

Впервые за 40 лет Россия готовит новый луноход к запуску на естественный спутник Земли. Корреспондент «Газеты.Ru» побывал на обсуждении концепции лунохода, которое состоялось в стенах Института геохимии и аналитической химии РАН, и выяснил, в чем заключаются отличия лунохода будущего от советских аппаратов и в чем состоят особенности бурения Луны.

Спустя почти 40 лет после отправки последней миссии на Луну российские ученые готовятся к запуску лунохода, который может проложить путь к новому этапу исследований и освоения естественного спутника Земли.

Новый луноход с рабочим названием «Робот-Геолог» будет сильно отличаться от двух советских луноходов, превосходно поработавших на Луне в 1970-е годы — в его отправке будет куда меньше политики и больше науки, поскольку объем задач, стоящих перед ним, не под силу выполнить никакой пилотируемой или любой неподвижной посадочной миссии.

Подробнее о будущем луноходе корреспондент «Газеты.Ru» узнал, побывав на обсуждении концепции лунохода, которое состоялось в стенах Института геохимии и аналитической химии РАН.

«В основе разрабатываемой программы лежит концепция лунной опорной сети — автоматических научных станций долговременного мониторинга, которые будут разворачиваться как при помощи стационарных автоматических аппаратов «Луна-Грунт», так и с помощью автоматических луноходов», — рассказал Евгений Слюта, руководитель лаборатории геохимии планет.

Такие станции будут представлять собой компактные контейнеры с приборами и радиоизотопной энергетической установкой, которая позволит им автономно работать более десяти лет. Центральное место в программе исследований Луны отведено исследованию вещества, поэтому главное внимание будет уделено способам сбора и доставки его на Землю. В этом и должен помочь луноход, концепция которого в настоящее время прорабатывается в Санкт-Петербургском ЦНИИ робототехники и технической кибернетики совместно с ГЕОХИ по заданию ЦНИИмаш.

Планируется, что луноход может быть отправлен на Луну ориентировочно в 2028 году, после завершения современного этапа разовых миссий — отправки аппаратов «Луна-Глоб», а также орбитального и посадочного аппарата «Луна-Ресурс». Основной его задачей станет небывало длинный поисково-разведочный маршрут, в ходе которого будут производиться забор грунта с поверхности и бурение скважин глубиной до 6 м в нескольких точках пути.

При этом на одной из скважин планируется развернуть и оставить одну из автоматических научных станций долговременного мониторинга.

Способность аппарата преодолеть около 500 км позволяет ученым исследовать породы с различным возрастом, происхождением и составом. «Одним из таких районов является Океан бурь, вулканическая провинция Румкер Хиллз, уникальный, пожалуй, единственный район на Луне, где компактно присутствуют все возрастные типы лунных базальтов — более десяти вулканических структур», — пояснил Слюта.

В комплект научного оборудования лунохода планируется включить научно-навигационные приборы, совмещенные с техническим зрением, комплект инструментов для геофизических исследований и изучения состава лунного грунта.

Самым габаритным и тяжелым инструментом аппарата станет каротажно-буровая установка для бурения глубоких скважин.

Еще одним новшеством станет активная сейсморазведка при помощи подрыва взрывчатых веществ вблизи пробуренных скважин. Кроме того, в ГЕОХИ считают необходимым использовать опыт китайского лунохода и установить на российский аппарат георадар, который сможет просвечивать лунный грунт на сотни метров в глубину по ходу движения.

В планах разработчиков изучать Луну при помощи лунохода около года, после чего собранные образцы (до 40 кг) будут отправлены на Землю другой автоматической миссией на начальном этапе пилотируемых исследований Луны. Тогда же возможно произвести ремонт и дооснащение автоматического лунохода и отправку его в очередной долговременный маршрут.

В отличие от восьмиколесной схемы, применявшейся на советских луноходах, в ЦНИИ РТК остановились на шестиколесной схеме, позволяющей, с одной стороны, упростить конструкцию, с другой — допускающей движение лунохода при выходе из строя одного из колес.

Шасси будут выполнены с использованием набирающих популярность сегодня в области транспорта и робототехники мотор-колес с безредукторным приводом и наработок ВНИИтрансмаша в области строения колеса лунохода. «Эта схема даст возможность движения по заданному радиусу, разворот на месте без буксования, диагонального хода и стоянки на месте без специальных тормозных механизмов», — пояснил один из разработчиков, ведущий конструктор ЦНИИ РТК Андрей Васильев.

Но главным отличием лунохода будущего от советских первопроходцев станет развитая интеллектуальная система управления, позволяющая во время движения не зависеть от команд с Земли, а самому прокладывать маршрут, анализируя рельеф местности.

Масса лунохода составит примерно 1,4 тыс. кг, длина — до 4 м. Основным источником энергии для него будет служить солнечная панель площадью 2 кв. м и радиоизотопный термоэлектрогенератор (РИТЭГ). Эти элементы используют энергию распада радиоактивных изотопов для питания многих космических аппаратов (такие же использовались на первых луноходах). На «Роботе-Геологе» РИТЭГ будет использоваться в основном для согревания приборного отсека долгой лунной ночью.

Предполагается, что цикл работы лунохода будет состоять из десятичасовых переходов и таких же по длительности периодов научных исследований, когда энергопотребление не превышает 100 Вт.

Пока ученые дискутируют о внешнем облике и начинке будущего лунохода. «Меня глубоко опечалила «пушка» весом 200 кг (каротажно-буровая установка. — «Газета.Ru»), которая сделает всего пять дырочек на поверхности, а мы ее возим, возим, возим», — считает известный исследователь Луны, заведующий лабораторией сравнительной планетологии ГЕОХИ Александр Базилевский. По его словам, известно, что состав приповерхностных пород на Луне можно изучать по выбросам вблизи ударных кратеров.

Корреспондент «Газеты.Ru» поинтересовался, не достигло ли за 40 лет приборостроение того уровня, чтобы провести необходимые исследования лунного грунта на месте и не рассчитывать на дорогостоящую и сложную операцию по их доставке на Землю. «На луноходе будут приборы для исследования in situ, для экспресс-анализа. А то, что касается исследования минералогического, химического и изотопного состава грунта, будет делатся на Земле. Ряд анализов, в том числе сложных органических соединений и соотношения изотопных пар, можно провести только на Земле», — пояснил Слюта.

Разработка и начальное финансирование лунохода осуществляются по линии пилотируемых программ. Отчасти потому, что возможная высадка российских космонавтов на Луну возможна только после достаточных исследований, проведенных автоматическими аппаратами.

Кроме того, планируется, что на платформе автоматического лунохода в дальнейшем будут создаваться лунные роверы для пилотируемых миссий.

По словам академика Михаила Марова, в НПО Лавочкина после неудачи миссии «Фобос-Грунт», «обжегшись на молоке, дуют на воду». Он напомнил, что в последние годы Россия постоянно сдвигала сроки запусков своих лунных миссий и теперь отправка первого аппарат «Луна-Глоб» по планам должна состояться только в 2019 году. «Когда я встречаюсь с главным конструктором НПО Лавочкина, то говорю ему, что все это очень здорово, но хотелось бы при жизни. Мы чувствуем гражданскую ответственность за то, чтобы страна не осталась на задворках», — сказал 82-летний Маров, обращаясь к сотрудникам ГЕОХИ, многие из которых не только помнят запуски советских лунных аппаратов, но и непосредственно участвовали в их создании.

http://www.gazeta.ru/science/2015/11/23_a_7904099.shtml

The Brains

Прокачай мозги!

https://telegram.me/the_brains

Теперь, что касается Em Drive и нарушения им закона сохранения импульса (ЗСИ). Вообще-то говоря, ЗСИ – это не постулат, он выводится. Выводится из идеи, что, если сдвинуться во вселенной на определенное расстояние, законы мироздания не изменятся (это называется трансляционная симметрия). Пока весь человеческий опыт говорит о том, что это предположение верно, и законы физики не зависят от координат, в которых мы их изучаем, либо изменяются настолько незначительно, что никакие наши приборы это не фиксируют (что, впрочем, в то же самое время значит, что нам нет смысла это учитывать). Получается, что, если мы объясняем работу Em drive с помощью нарушения ЗСИ, этого недостаточно. Мы к тому же должны объяснить, почему во всех остальных экспериментах человечество не наблюдало отклонения от ЗСИ.

Зачастую многие «прорывные» идеи и технологии сыпятся именно на том, что они не справляются с объяснениями всего предыдущего опыта, а псевдокулибины обижаются и не понимают, почему их «гениальные» открытия отвергает научное сообщество. Вместе с тем, любому хорошо образованному ученому проще объяснить работу чудо-прибора тем, что автор либо дурак, либо жулик, чем то, что человечество за несколько сотен лет экспериментов проглядело нарушение фундаментальных законов. И, что самое интересное, в подавляющем большинстве случаев наш хорошо образованный ученый оказывается прав. Это есть не что иное, как принцип «бритвы Оккама» в действии.

Но так было не всегда. Иногда ученому или изобретателю удавалось доказать, что результат его труда действительно обобщает накопленный человеком опыт. Ярчайшим примером этого является специальная теория относительности, которая замечательно обобщает Ньютоновскую механику. Более того, зачастую оказывалось так, что человечество действительно упускало из виду то, что лежало на поверхности. Так, например, квантовая механика, с боями застолбившая себе место под солнцем в пантеоне официального научного знания, смогла объяснить линейчатую структуру спектра атома водорода, обнаруженную почти за 30 лет до этого. И хотя тогда, в далеком 1885 году линейчатый характер спектра шёл вразрез с классической теорией электромагнетизма, этому не придавали особенного значения.

Я не утверждаю, что Em drive – это ошибка или мошенничество. Всё-таки интерес со стороны NASA и других экспериментальных групп заставляет серьезнее относиться к этой разработке. Но я призываю понять тех, кто отказывается признавать реальностью нарушения ЗСИ «в каком-то там мутном устройстве», поскольку, если знать историю вопроса, Em drive – вызов не просто физической теории, но самой формальной логике, поскольку в этом случае мы должны признать отсутствие в нашей вселенной трансляционной симметрии. Впрочем, нам не в первОй отказываться от симметрии во вселенной: в 1964 году было экспериментально обнаружено, что наша вселенная не симметрична относительно зеркального отражения (а также замены частиц на античастицы). Тогда эта идея тоже была встречена в штыки, все ожидали, что в эксперименте допущена ошибка. Однако, пройдя все необходимые процедуры (повторение другими группами, рецензируемые публикации и общественное обсуждение, а, главное, объяснение, почему оно раньше не наблюдалось), принцип нарушения закона сохранения чётности стал академическим знанием. Если Em drive – это реальность, а не вымысел, его ждёт похожий путь.

Наконец, вторая мысль. Если до этого я накатал манускрипт в защиту иммунной системы человеческого знания, позвольте внести ложку дёгтя в эту идиллическую картину. В действительности, у выстроенной системы есть недостатки, я бы даже сказал, баги. Но баги не в природе научного подхода как такового, а в человеческой натуре. В реальности некоторые ученые мужи действительно перегибают палку и очень агрессивно относятся к коллегам, пытающимся привнести в науку что-то принципиально новое.

Итак, что же такого может стать причиной чрезмерного критицизма при опубликовании новых результатов, которые могут привести к перевороту в отрасли? Причин может быть несколько. Самая распространенная и банальная – это конкуренция. Например, у вас есть группа, разрабатывающая некую технологию, которая может принести прибыль и гранты. Если кто-то другой начинает вести исследования альтернативной технологии, которая может оказаться конкурентоспособнее вашей, вы наверняка будете хорошенько критиковать результаты ваших коллег-конкурентов и тщательно искать в них ошибки, делая, порой, из мухи слона.

Бывает, и когда новые результаты задевают честолюбие ветеранов какой-то конкретной отрасли. Ещё бы: вы N-дцать лет отпахали в данном разделе науки, излазили всё вдоль и поперек, а тут появляются эти вотэтивот и утверждают, что вы что-то упустили. Да что эти выскочки себе позволяют! Доходит порой до абсурда. Так, в 2010 году на конференции, посвященной сверхточной физике атомных систем и проходившей в местечке Лез-Уш, что во Франции, была впервые представлена загадка радиуса протона. Если вкратце: были обнаружены аномальные сдвиги в спектрах мюонных атомов, которые ну никак не согласовывались с теорией.
Когда результаты эксперимента были объявлены в зале, кто-то из теоретиков-корифеев этой области крикнул, что этого не может быть. Чтобы было понятнее, переформулирую: теоретик – доктор наук – дал понять экспериментатору – тоже, между прочим, доктору наук, – что тот совершил ошибку только лишь на основании того, что он, теоретик, не способен это обсчитать. Последний раз подобное слышали от Гегеля 200 лет назад. Впрочем, надо войти в положение уважаемых теоретиков: они много лет подряд получали гранты на основании того, что их теория самая точная и будет способна предсказывать эксперимент ещё на пару знаков после запятой вперед, а теперь вот как-то нехорошо получается.

Ещё одна важная причина – и это самый грустный случай – это потеря критического мышления к старому, которая, как это ни парадоксально, увеличивает критическое отношение к новому. Поясню. Для любого, кто понимает структуру научного знания, не секрет, что любое стройное объяснение фактов (иначе говоря, теория) строится на постулатах. Эти постулаты мы формулируем без доказательства («руками»), чтобы иметь отправные точки для построения наших логических конструктов. Сама формулировка их и общественное признание, как правило, сопровождается бурными и драматичными дискуссиями. Но если основополагающие постулаты долго не обновляются, со временем рождается поколение ученых, которое не застало конфликта смены научной парадигмы. Это поколение пишет учебники и преподает уже новому поколению, которое начинает относиться к постулатам, как к истине в последней инстанции. Иначе говоря, верить в них.

Конечно, вера в постулаты существенно ускоряет прогресс. Так, квантовая теория поля, например, долгое время не могла давать достоверные предсказания без крайне нелогичных «костылей» (т.н. перенормировок). Как справедливо заметил Стивен Вайнберг, после того, как люди поверили в перенормировки, теория поля стала развиваться, и сегодня мы не понимаем только квантовую гравитацию. Но с верующим сложно спорить. Там, где должно было быть сомнение и поиск, остался догматизм, несмотря на предупреждения отцов-основателей. Речь идёт, например, о фразе, брошенной Ричардом Фейнманом во время лекции на вручении Нобелевской премии, данной ему и коллегам за саму теорию перенормировок. Он сказал, что «перенормировки – это лишь способ спрятать проблемы под ковер» и что «будущие поколения должны будут решить эту проблему». Но прошло почти 70 лет, а некоторые теоретики даже и не знают, что такая проблема была – их просто-напросто этому не учили в университетах.

Часть вины за эту ситуацию лежит на повальном увлечении наукометрией по всему миру. Из-за того, что гранты распределяют чиновники, которые не всегда могут оценить, какое из научных направлений лучше поддержать, было придумано оценивать продуктивность научного знания по числу публикаций. Поначалу этот критерий действительно коррелировал с научным потенциалом группы. Однако затем это неизбежно создало у ученых мотивацию увеличивать число публикаций за единицу времени, что существенно сказалось на глубине исследований. Если в первой половине 20 века хороший ученый уровня Фейнмана или Эйнштейна публиковал одну или две статьи в год, в которых переосмысливал и излагал результат своей работы за этот срок, то теперь правилом хорошего тона является двух-, а то и трехзначное число статей в год. На то, чтобы провести глубокий анализ и переосмысление, банально не хватает времени. Получается, как в знаменитом анекдоте про студентов-медиков и ведро с помоями.

И всё-таки, что же делать, если вы – ученый-неофит со свежими идеями, которые способны изменить этот мир, но вас не заслуженно игнорируют? Что ж, если идеи на самом деле жизнеспособны в том смысле, про который я написал выше, вам понадобится упорство. К счастью, далеко не все уважаемые ученые в этом мире ослеплены жадностью или догматизмом. Нужно ездить на конференции, общаться с большим количеством народу, убеждать, находить слова, демонстрировать факты и математические выкладки. Если вам отказывают в публикации, надо подавать апелляции. Если и это не работает, надо пробоваться в другой журнал. Необходимо призывать на свою сторону мировое сообщество, как бы пафосно это не звучало. На самом деле многие ученые только и ждут, когда кто-нибудь совершит прорыв в их области, привнесет свежие идеи в исхоженные вдоль и поперек разделы, и тогда снова закипит работа, и появится этот сладкий вкус новизны и первооткрывательства.

Подытоживая этот длинный текст, я бы хотел отметить, что плох тот физик, который не хотел бы, чтобы Em drive нарушил ЗСИ и стал реальностью. Все мы любим разгадывать загадки, особенно если за это нам платят. Но в погоне за сенсацией важно не терять голову и не допустить ошибок. Если создатели Em drive действительно нащупали что-то, они должны быть готовы биться в кровь за свои идеи, привлекая на свою сторону всё больше союзников. И, похоже, им это удается. Если так, то нас ждёт ещё много удивительного, связанного с этим двигателем.

Марат Хамадеев.
https://tjournal.ru/c/17964-pro-em-drive-nauchnii-immunitet-i-uchenih-ludei