Космические исследования очень дорогое удовольствие существует мнение что

Так зачем же человечеству тратить деньги на космические исследования?

Если человечество хочет выжить в долгосрочной перспективе, ему нужно найти способ покинуть планету Земля. Знакомые слова? В этот раз они прозвучали из уст известного астрофизика Стивена Хокинга. Возможно, у людей осталось меньше 200 лет, чтобы выяснить, как сбежать с родной планеты, заявил Хокинг в недавнем интервью Big Think. В противном случае нашему виду может грозить вымирание.

«Будет довольно сложно избежать катастрофы в ближайшие сто лет, не говоря уже о следующей тысяче или миллионе лет, — сказал Хокинг. — Наш единственный шанс долговременного выживания — не остаться на планете Земля, а распространиться в космосе».

Жизнь на Земле также может быть под угрозой внеземных цивилизаций, о чем любит говорить Хокинг. Опасные чужаки могут завладеть планетой и ее ресурсами для собственного использования. Для выживания нашего вида было бы безопаснее иметь запасной план в виде других миров.

«Человеческой расе не стоит держать все яйца в одной корзине, или на одной планете. Будем надеяться, что мы не уроним корзину, пока не перераспределим нагрузку».

На днях Хокинга спросили, какие недостатки людей он бы изменил, а какие добродетели улучшил, если было бы возможно. Он ответил: «Больше всего я бы хотел поправить в человеке его агрессию. Она давала преимущество при выживании в дни пещерных людей, чтобы получить больше еды, территории или партнера, с которым можно продолжить род, но сегодня она угрожает уничтожить нас всех».

В ноябре Элон Маск, генеральный директор SpaceX и Tesla, предупреждал, что шанс на то, что случится нечто опасное в результате появления машин с искусственным интеллектом, может выстрелить уже через пять лет. Ранее он утверждал, что развитие автономных думающих машин сродни «призыву демона». Выступая на симпозиуме AeroAstro Centennial в октябре, Маск описал искусственный интеллект как нашу «крупнейшую угрозу для выживания». Тогда он сказал: «Я думаю, нам стоит быть очень осторожными с искусственным интеллектом. Если бы я мог предположить, какой будет наша крупнейшая угроза для выживания, то это он. Нам нужно быть очень осторожными с искусственным интеллектом. Я все больше и больше склоняюсь к тому, что должен быть некий регулятивный надзор, возможно, на национальном и международном уровне, просто чтобы знать, что мы не делаем дурацких ошибок».

«С искусственным интеллектом мы вызываем демона. Вы знаете эти истории, в которых парень с пентаграммой и святой водой… он думал, что сможет контролировать демона, но нет».

Возвращаемся к Хокингу. «Качество, которое я хотел бы улучшить — это эмпатия, сочувствие. Она удерживает нас в состоянии мира и любви». Профессор также добавил, что космическая гонка для людей будет «страхованием жизни» и должна продолжаться.

«Отправка людей на Луну изменила будущее человеческой расы таким образом, о котором мы пока даже не подозреваем, — сказал он. — Она не решила наши насущные проблемы на планете Земля, но позволила нам взглянуть на них под другим углом, изнутри и снаружи».

«Я считаю, что долгосрочным будущим человеческой расы должен быть космос и что он представляет собой важную страховку жизни для нашего дальнейшего выживания, поскольку может препятствовать исчезновению человечества путем колонизации других планет».

В декабре 2014 года Хокинг выступил с другим предупреждением — что искусственный интеллект может означать конец человеческой расы. Выступая на мероприятии в Лондоне, физик рассказал BBC, что «развитие полноценного искусственного интеллекта может положить конец человеческой расе».

В январе группа ученых и предпринимателей, включая Элона Маска и Стивена Хокинга,подписала открытое письмо, обещающее положить начало исследованиям безопасности ИИ. Письмо предупреждает о том, что без каких-либо гарантий развитие умных машин может означать темное будущее для человечества.

Источник

От законов механики к механическим устройствам. (Урок-лекция) (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5

Количественно низкая эффективность реактивного двигателя может быть понята на основе формулы Циалковского (см. §18 10 кл.). Из нее, в частности, следует, что, если скорость истечения газов в ракете достигает даже 4 км/с, то для вывода космического корабля на орбиту Земли (достижения первой космической скорости – около 8 км/с) необходимо иметь массу горючего, более чем в 6 раз превосходящую массу самого космического корабля.

Реактивный двигатель, несмотря на его низкую эффективность, является в настоящее время единственным двигателем, позволяющем осуществить целенаправленное перемещение в космическом пространстве.

Реактивное движение может быть «вредным». Те, кто пытался высаживаться с легкой лодки на причал, или пересаживаться на другую лодку, знают, что это не просто сделать, если лодку не удерживать, или не привязать к причалу. Пытаясь оттолкнуться от лодки, Вы, толкая лодку, остаетесь на месте. Лодка для Вас становится то же, что отбрасываемый реактивным двигателем газ. По этой же причине следует быть осторожным, ныряя с легкой лодки. Неправильно оценив силу и направление толчка, легко пораниться о край лодки.

1. · Проведите простейший опыт: надуйте воздушный шарик и, не завязывая его, отпустите. Проследите за движением шарика и объясните его.

Проделав предыдущий опыт Вы убедились, что шарик является плохим реактивным двигателем, он не летит по прямой. Пиротехнические игрушки, основанные на реактивном движении, также являются не очень хорошими двигателями и часто летят не туда, куда хотелось бы. Будьте осторожнее с подобной «техникой», выполняйте инструкции, которые обязательно должны быть на упаковке и используйте только сертифицированный товар.

2. · Приведите примеры реактивного движения, помимо тех, что были в данном параграфе.

3. * В известном произведении о капитане Врунгеле сказано, что он использовал для ускорения своей яхты «выстрелы» пробками из бутылок с шампанским, то есть своеобразный реактивный двигатель. Взяв за основу выражение для реактивной силы и оценив «на глазок» массу пробки и скорость ее вылета из бутылки, рассчитайте, сколько «выстрелов» в секунду нужно сделать, чтобы развить силу хотя бы в 1000 Н (то же, что поднимать предмет массой в 100 кг).

2. Массу пробки можно определить взвешиванием. «На глазок» можно взять 10 г. Скорость вылета пробки можно оценить, взяв за основу высоту, на которую она подлетает при вылете. Высоте около 3 м. соответствует . Для оценки проще взять 10 м/с. Из выражения для реактивной силы Q=F/u. С другой стороны эта величины равна массе пробки, умноженной на количество выстрелов в секунду: Q=mn. В результате получим: n=F/(mu)»10000 выстрелов в секунду. Даже скорострельный пулемет не достигает такой результативности.

§14. Космические исследования.

Земля колыбель человечества, но мы не можем вечно жить в колыбели.

Какова польза от космических исследований? Каковы основные этапы космических исследований? Как космические исследования связаны с развитием оборонных технологий? Как влияют условия космического полета на организм человека? Каковы в настоящее время перспективы космических исследований и, в частности, возможности космических путешествий с участием человека?

Цель семинара: Понять целесообразность и возможности космических исследований. Обсудить основные этапы развития космических исследований, достижения к настоящему времени и перспективы таких исследований.

1. Значение космических исследований для человечества.

2. Космические исследования в военных и мирных целях.

3. Влияние условий космического полета на организм человека.

4. Перспективы космических исследований, в том числе, полетов с участием человека.

Необходимые источники информации

1. Детская энциклопедия.

3. Штернфельд косммонавтики.– М.: Наука.

Тема для обсуждения 1. Космические исследования «очень дорогое удовольствие». Существует мнение, что у человечества достаточно проблем на Земле и космические исследования следует сократить, а, может быть, и прекратить, по крайней мере, в настоящее время. Насколько справедливо это суждение с моральной и с прагматичной точек зрения? Что дают космические исследования «простому человеку»? Что дают космические исследования для развития науки и технологии? Можете ли Вы привести примеры, когда Вы непосредственно используете результаты космических исследований?

Существует мнение, что запуски ракет имеют отрицательные экологические последствия. Что Вы знаете об этом?

В конце 20-го века были высказаны идей «звездных войн». Кинематографисты сняли множество фильмов об этом. Что Вы знаете о реальном использовании космического пространства в военных целях?

Тема для обсуждения 3.

К настоящему времени человечество освоило земные окрестности и научилось проводить исследования, связанные с достаточно длительным пребыванием человека в условиях космического полета. Путь человечества в космос был не легок. Что Вы знаете о влиянии невесомости и других факторов космического полета на организм человека? Как всегда, при исследованиях, связанных с влиянием вредных факторов на организм человека, мы использовали «братьев наших меньших». Кто были первыми космонавтами из них. Каковы возможности человеческого организма в космических условиях?

Тема для обсуждения 4. К настоящему времени человек побывал лишь на одном космическом теле вне Земли – на Луне. Однако космические аппараты уже опускались на такие планеты, как Венера и Марс, а также пролетали достаточно близко по космическим масштабам вблизи других планет. Каковы перспективы космических путешествий с участием человека? В чем принципиальные сложности посылки человека на другие планеты? Что полезного может получить человечество от космических путешествий с участием человека? Насколько реальны межзвездные перелеты?

Космические исследования позволяют нам расширить наши знания о Вселенной, и, следовательно, дают огромный вклад в культуру. Они также являются практически полезными, большинство людей на планете непосредственно используют в своей жизни результаты космических исследований.

Исследование влияния внеземных условий на организм человека расширило наши познания о возможностях человеческого организма и возможностях его адаптации к необычным условиям.

Изучение перспектив космических исследований показывает, что уже в ближайшие десятилетия станут реальными космические путешествия человека на другие планеты.

§15. Принципы работы тепловых двигателей.

М а р т ы н. Что такое perpetuum mobile?

Б е р т о л о л ь д. Perpetuum mobile, то есть вечное движение.

Если найду вечное движение,

то я не вижу границ творчеству человеческому.

. «Сцены из рыцарских времен».

Что такое двигатель? Почему невозможен вечный двигатель? Что такое тепловой двигатель? Что такое термодинамический цикл?

Вечный двигатель. Циклический тепловой двигатель. Изохорный процесс. Изобарный процесс. Термодинамический цикл.

Закон сохранения энергии в тепловых процессах. Преобразования энергии в тепловых машинах. (Физика 7-9 классы). Естествознание 10 § 60.

Двигатель не может быть вечным.

Как уже говорилось (см. § 11) под двигателем можно понимать любое устройство, способное совершать механическую работу. Естественными двигателями являются любые живые организмы. Однако работы мускул человеку всегда было мало, и со временем, еще задолго до появления науки, человек научился использовать средства, заменяющие свои физические усилия.

С древних времен человек научился использовать энергию ветра для движения судов. Позднее появились ветряные и водяные мельницы (упоминание о первых водяных мельницах относится к началу нашей эры). Механизм подобных устройств совершенствовался, в них использовались такие простейшие механизмы, как рычаги, шкивы, цепи. В средневековье появляются уже достаточно совершенные водяные двигатели, использующиеся для различных нужд, например, как подъемные устройства (см. Рис. 1).

Рис. 1. Подъемник с водяным колесом.

Усложнение механизмов привело к идее построения вечного двигателя, по-латыни perpetuum mobile. Под таким двигателем понимали некоторое хитроумное устройство, которое без каких-либо внешних воздействий могло бы двигаться и совершать полезную механическую работу сколь угодно долго. Идея вечного двигателя была очень популярна в 17 – 18 веках. Следует сказать, что законы механики (законы Ньютона) не запрещали создание такого двигателя. Действительно, если есть процессы, в которых механическое движение исчезает (казалось бы, бесследно), то почему бы ни существовать обратным процессам, в которых механическое движение возникает из ничего? Кроме того, в природе человек наблюдал движения, кажущиеся вечными (движение Солнца, движение ветра и волн).

Развитие науки термодинамики и строгие опыты Джоуля показали, что механическое движение никогда не исчезает бесследно. Исчезновение механического движения приводит к тому, что движение частиц вещества становится более интенсивным. Энергия механического движения переходит в энергию хаотического движения таких частиц. Соответственно и родиться из ничего механическая энергия не может. Впоследствии закон сохранения энергии был распространен на другие виды энергии. (Фундаментальное значение этого закона мы уже обсуждали в § 39).

Закон сохранения энергии, основанный на опытных фактах, запрещает существование вечного двигателя. Любой двигатель является устройством способным совершать упорядоченную макроскопическую работу на основе преобразования энергии из одного вида в другой.

Например, в самых первых двигателях механическая энергия ветра и воды преобразовывалась в механическую энергию вращающегося колеса. Позднее появились тепловые двигатели (подробнее далее в этом параграфе). Развитие науки об электричестве привело к появлению электродвигателей, преобразующих энергию электрического поля в механическую энергию. Наконец в 20 веке человек научился преобразовывать в механическую энергию внутреннюю энергию атомных ядер.

Циклический тепловой двигатель.

Идея использования тепла для совершения механических действий также пришла из глубокой древности. Одно из первых дошедших до нас изобретений принадлежит Герону Александрийскому, жившему приблизительно за 120 лет до нашей эры. Соответствующее устройство, которое он назвал «эолипилом», приведено на Рис. 2.

Рис. 2. Эолипил Герона.

Принцип действия устройства понятен из рисунка. В шаре, из которого выходят две г-образные трубки находится вода. При нагревании вода закипает, и образующийся пар, выходя из трубок, вращает сосуд. Каждая трубка при этом работает как реактивный двигатель.

Поскольку движение поршня при расширении газа ограничено размерами цилиндра при сколь либо продолжительной работе двигателя поршень должен периодически возвращаться в исходное состояние. Таким образом, любой тепловой двигатель должен работать по циклу. Подобные двигатели называются циклическими тепловыми двигателями.

Конструкция любого реального теплового двигателя достаточно сложна. Поэтому, чтобы понять принцип работы тепловых машин, рассмотрим вымышленный упрощенный двигатель (идея близкого по принципу действия двигателя была выдвинута Папином в начале 18 века).

Наш двигатель состоит из цилиндра с поршнем, который может перемещаться вдоль цилиндра в определенном диапазоне (Рис. 3). В объеме цилиндра ограниченного поршнем находится газ. Поднимаясь вверх, цилиндр может поднять некоторое тело, то есть совершить полезную механическую работу.

Рис. 3. Простейший мысленный тепловой двигатель.

Пусть в начальном состоянии цилиндр в отсутствие груза находится в нижнем состоянии. Подвесим груз и начнем нагревать газ в цилиндре, для чего подсоединим к цилиндру нагреватель. Первоначально газ расширяться не будет, поскольку давление снизу недостаточно для подъема поршня. Процесс нагрева или охлаждения газа при постоянном объеме называется изохорным. Все передаваемое газу тепло идет на нагрев газа, при этом его давление возрастает. Этот процесс и соответствующий ему график изображен на Рис. 4а.

Рис. 4. а, б, в, г – последовательные фазы цикла.

Когда давление под поршнем возрастет достаточно для того, чтобы сила давления уравновесила вес поршня и груза, поршень начнет подниматься (Рис. 4б). Поскольку вес поршня и груза не изменяются, сила давления, а значит, и само давление остаются постоянными. При этом температура и объем газа увеличиваются. Процесс нагрева или охлаждения газа при постоянном давлении называется изобарным. Его график изображен на Рис. 4б.

После достижения верхней точки наш двигатель совершит полезную работу. Поднятый груз можно отсоединить. Однако, если мы хотим продолжить работу по циклу, необходимо вернуть поршень в нижнее положение. Для этого газ необходимо охладить, для чего следует убрать нагреватель и привести в тепловой контакт с цилиндром некоторое холодное тело. После того, как мы убрали груз, сила давления газа будет больше веса поршня. Поэтому первоначально процесс охлаждения газа пойдет без изменения объема (Рис. 4в). Это тоже изохорный процесс, но с уменьшением давления.

После того, как давление газа упадет настолько, что сила давления будет уравновешивать вес поршня, дальнейшее охлаждение газа будет сопровождаться уменьшением его объема. То есть поршень начнет двигаться вниз (Рис. 4г). Так же, как и процесс 2-3 процесс 4-1 будет происходить при постоянном давлении, то есть будет изобарным.

После достижения нижней точки поршня охлаждение газа можно прекратить и начать новый цикл. Заметим, что соответствующий процесс на диаграмме p—V изобразился в виде замкнутой направленной линии (в данном случае – прямоугольника). Такой термодинамический процесс называется термодинамическим циклом.

Таким образом, для мысленного конструирования теплового двигателя нам потребовался сосуд с газом, (газ называется рабочим телом), нагреватель и холодное тело. Оказывается, что эти принципиальные элементы можно найти в любом тепловом двигателе, а схему любого двигателя можно изобразить в виде, приведенном на Рис. 5.

Рис. 5. Принципиальная схема теплового двигателя.

Природа нагревателя, охлаждающего тела и рабочего тела для принципа работы теплового двигателя не важна. Термодинамические циклы, соответствующие тепловым двигателям могут иметь вид разнообразных замкнутых кривых. В любой конструкции принцип работы двигателя остается неизменным.

Принцип работы любого циклического теплового двигателя заключается в том, что взятое от горячего тела тепло при выполнении циклического процесса рабочим телом идет на совершение механической работы. При этом часть этого тепла отдается некоторому холодному телу.

Может показаться удивительным, но даже в 21 веке встречаются люди, пытающиеся изобрести вечный двигатель. Как правило, это люди, патологически увлеченные данной идеей и умеющие убеждать других, в частности при «выбивании» инвестиций. Мы надеемся, что вы не будите такими «изобретателями», но возможно к вам будут обращения за подобными инвестициями. Вспомните то, о чем говорилось в этом параграфе.

1. · После 18 века было открыто много новых законов природы, в частности новые фундаментальные взаимодействия. Возможно ли в настоящее время с учетом этих открытий построение вечного двигателя? Если нет, то почему?

2. · Какова роль нагревателя и охлаждающего тела в тепловом двигателе?

3. · Приведите примеры тепловых двигателей, использующихся в настоящее время.

4. * При объяснении принципа работы циклического теплового двигателя мы, не делая акцента, пренебрегали многими факторами, то есть идеализировали процесс. Попробуйте сформулировать, чем пренебрегалось.

§16. Законы термодинамики и коэффициент полезного действия тепловых двигателей.

От этой картины очень большая польза – она дырку в обоях закрывает.

Чем ограничен КПД теплового двигателя? Что такое идеальный тепловой двигатель? Какова теплоемкость идеального газа? Как вычислить КПД термодинамического цикла?

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Вечный двигатель 2-го рода. Идеальный тепловой двигатель.

Удельная теплота сгорания. Удельная теплоемкость. Преобразования энергии в тепловых машинах. КПД тепловой машины. (Физика 7-9 классы). Естествознание 10 § 60.

Эффективность теплового двигателя и КПД.

Усовершенствование тепловой машины Дж. Уатом привело к внедрению этих машин в производство. К концу 18 века в Англии работали уже сотни тепловых двигателей на шахтах, рудниках, металлургических заводах и фабриках. Естественно встал вопрос о том, чтобы строить более эффективные двигатели. С точки зрения экономики двигатель тем более эффективен, чем больше полезных действий он производит и чем меньше топлива потребляет. Однако топливо обладает различной теплотворной способностью (различной теплотой сгорания). Поэтому на физическом уровне целесообразно определять эффективность не по массе топлива, а по энергии, которое оно дает. Мерой эффективности двигателя является коэффициент полезного действия (КПД) двигателя. По определению КПД есть отношение работы, произведенной двигателем, к тепловой энергии (теплу), полученной за время выполнения этой работы. Обозначают КПД обычно греческой буквой h (эта).

Вспомните схему работы теплового двигателя (Рис. 5 §13). Если взять за основу обозначения, приведенные на рисунке, то легко получить выражение, определяющее КПД: h=A/Qн. С другой стороны из закона сохранения энергии следует, что все полученное от нагревателя тепло идет на совершение механической работы и на частичную передачу тепла охлаждающему телу, что выражается соотношением: Qн=A+Qх. Комбинируя эти два равенства можно получить еще одно выражение для КПД, которое окажется нам полезным: .

КПД является безразмерной физической величиной, то есть его можно выражать просто числом. Однако часто КПД выражают в процентах. Значение КПД в процентах есть просто 100h.

Источник

Космические исследования — пустая трата денег?

Мы все, ну или почти все, можем согласиться с тем, что космос прекрасен. И что там есть всякие планеты и звезды. А также галактики. И еще огромное бесконечное пространство.

Однако далеко не все согласятся с тем, что космические исследования — необходимая для человечества область деятельности. И этот вопрос все остается для многих очень актуальным — стоит ли вообще исследовать космос? И что хорошего для нас могут принести эти исследования?

Космос чрезвычайно огромная штука. И мы, вероятно, даже не может представить себе насколько. Расстояние даже до ближайшей звезды просто колоссально. Ученые, астрономы и разные другие исследователи могут наблюдать только крошечную часть Вселенной. Есть мнение, что все, что они видят на небе — не более одной части от ста миллиардов подобных частей пространства, содержащих вещество.

Но имеет ли вообще какое-то значение, сколько пространства мы видим, а сколько не видим? Какая, в общем-то разница? И какая нам польза от этого? Ответ на этот вопрос довольно прост и одновременно противоречив. Звучит он так — исследования дальнего космоса не приносит нам никакой пользы…

Кому нужны космические исследования?

Знаете ли Вы, сколько денег НАСА тратит на эти ваши космические исследования? 22,6 миллиарда долларов только в 2020 году! И чего они достигли? Все, чего они добились, — это сделали новые красивые изображения Вселенной. И открыли несколько планет, которые они называют «экзопланетами». По мнению специалистов НАСА, они (экзопланеты) могут иметь жизнь. Ну и что из этого? И при этом они ведь не говорят Вам, что почва на этой экзопланете должна быть правильной. Что она должна содержать определенные минералы, иначе жизни там не будет. Не будет овощей, растений, производящих кислород, не будет пищи. Коровы и зайцы тоже будет полностью отсутствовать. Как класс! Об этом они Вам почему-то не говорят😀.

К тому же, у этих людей нет достоверно работающего метода, который мог бы им позволить сказать: «Мы нашли жизнь там, во Вселенной». Но даже если они найдут ее, то что? Реальность такова, что мы в любом случае не сможем установить с инопланетянами контакт. Потому что в наши дни нам, чтобы добраться до Марса, потребуется 1 год. До Юпитера — 6 лет. До Нептуна — 12 лет. Поэтому насчет того, чтобы покинуть нашу Солнечную систему, можно даже не заикаться.

Вас может шокировать этот факт. Однако, согласно исследованиям, на то, чтобы просто покинуть нашу Солнечную систему, потребуется 40 лет! Ну так что? Какие космические исследования дальних уголков Вселенной может осуществить человечество?

Скорее всего мы никогда не сможем этого сделать. И сегодня нам нужно позаботиться о родной планете. Нам нужно начать сосредотачиваться на том, что мы знаем и имеем. А не на том, чего у нас нет. И никогда не будет.

Космос слишком велик

И все же НАСА тратит миллиарды долларов на поиск экзопланет, до которых мы все равно не сможем добраться. Космос слишком велик, а люди слишком мало живут, чтобы побывать в его дальних уголках. Нам нужно правильно прожить эту жизнь здесь, на Земле.

Друзья мои, я призываю вас сосредоточиться на том, что у нас есть — это наша Земля! И перестать беспокоиться о том, чего мы не знаем, или не имеем. Мы просто пыль по сравнению с необъятностью Вселенной. И даже если мы создадим космический корабль, который сможет лететь очень быстро, правда состоит в том, что мы, вероятно, уничтожим себя быстрее, чем получим такую ​​технологию.

Если Вы все равно хотите сделать этот шаг, просто помните — космос кишит радиацией, крайне вредной для жизни человека! Даже международную космическую станцию, которая летает невысоко ​​над Землей, постоянно бомбардируют частицы космической радиации. Инженеры используют какую-то технологию, которая немного препятствует этому. Но она все равно не имеет 100 процентного эффекта. Вот почему срок пребывания на МКС космонавтов и астронавтов ограничен.

Истина заключается в том, что мы пока не способны даже достаточно долго жить на космической орбитальной станции. А хотим путешествовать к далеким мирам, чтобы заселить другие экзопланеты!

НАСА непременно должно перестать тратить деньги на проблемы, которые они не могут решить! Космические исследования не должны быть такими разорительными и бесполезными! Организация должна расставить правильные ориентиры в своей деятельности. И снизить свой бюджет хотя бы до уровня финансирования Роскосмоса! Который не тратит деньги граждан свой станы попусту, выбрасывая их в никуда.

Статья написана Дмитрием Олеговичем Р., главным специалистом по космосу в Российской Федерации😀.

Источник