Двигатель космолёта на эффекте гравитационного самоускорения

Петр Путенихин, 2021

Считается, что для разгона космического корабля до больших, вплоть до субсветовых, скоростей необходимы значительные запасы топлива. Однако ограниченность скорости распространения гравитации приводит к возникновению релятивистского эффекта гравитационного самоускорения, когда протяженный объект увеличивает скорость своего движения без приложения к нему внешней силы, так называемое, безопорное движение. Spacecraft engine on the effect of gravitational self-acceleration It is believed that significant reserves of fuel are required to accelerate a spacecraft to high speeds, up to subluminal speeds. However, the limited speed of propagation of gravity leads to the emergence of the relativistic effect of gravitational self-acceleration, when an extended object increases the speed of its motion without the application of an external force to it, the so-called unsupported motion. Conversely, gravitational some acceleration becomes impossible if the speed of propagation of gravity is infinite.

Исчезновение Солнца

Ограниченность скорости распространения гравитационного взаимодействия как следствие второго постулата СТО должно привести к весьма любопытному явлению — самоускорению движущихся тел. Без каких-либо затрат энергии или приложения внешних сил, в том числе реактивных, тело должно увеличивать свою скорость.

Как вариант, этот эффект может быть, например, одной из причин аномального ускорения Пионеров. На момент появления этой идеи никаких расчетов не проводилось, и каким окажется результат этих расчетов, неясно. Поэтому, начиная вычисления, я не знаю, увидит ли эта статья свет или так и останется в неудачных черновиках. Давайте, проведём эти вычисления и посмотрим, что при этом получится.

Начнём издалека. Первое, с чего, видимо, следует начать анализ, — это известный фрагмент научно-популярного фильма о теории относительности Эйнштейна. В фильме для демонстрации второго постулата теории приводился такой красочный эпизод. Что произойдёт, если Солнце вдруг исчезнет? Утверждается, что Земля «почувствует» исчезновение Солнца не мгновенно, а только через 8 минут, и лишь после этого прекратит вращательное движение и будет двигаться по прямой. Это связано с тем, что гравитационной воздействие распространяется в пространстве как и фотоны — со скоростью света. Поэтому при исчезновении Солнца, это гравитационное воздействие также не исчезнет мгновенно, а будет удаляться от точки, где было Солнце, в бесконечность со скоростью света, поочерёдно «освобождая» от своего влияния все планеты солнечной системы.

Что при этом, собственно говоря, движется в пространстве, «отключая» притяжение планет? Очевидно, это своеобразный «фронт» гравитационного потенциала. Напротив, если затем Солнце вновь мгновенно окажется, возникнет на своём прежнем месте, то также возникнет новый фронт гравитационного потенциала, который вновь пробежит от Солнца на бесконечность, вновь «захватывая» своим воздействием планеты одну за другой. То есть, в этом гипотетическом примере в пространстве «пробежит» своеобразный провал гравитационного потенциала. На рисунке это можно изобразить следующим образом в виде анимации:

Рис.1 Распространение провала гравитационного потенциала при исчезновении и появлении Солнца вновь.

На рисунке величина гравитационного потенциала изображена в относительном значении — то есть в долях от максимального своего значения на поверхности Солнца. Понятно, что он линейно возрастает от центра Солнца, где любое тело находилось бы в состоянии невесомости, затем до максимального значения в 100% на его поверхности и далее спадая по закону обратных квадратов до нуля на бесконечности. Для улучшения визуализации масштабы на рисунке не соблюдены. Тонкой линией потенциала изображен его контур. Также для простоты на нашем рисунке принято, что вся масса Солнца сосредоточена в его центре.

Двигаться в пространстве график потенциала, очевидно, будет не целиком, как единое целое. После исчезновения Солнца потенциал в каждой точке пространства будет мгновенно спадать до нуля, и этот спад, «тыл» гравитационного потенциала будет со скоростью света двигаться по направлению от Солнца. Точно так же, и при мгновенном возникновении Солнца «фронт» гравитационного потенциала в каждой точке будет мгновенно возрастать до уровня, соответствующего удалённости от Солнца, и двигаться от него со скоростью света.

Сразу же возникает новый вопрос, а как будет изменяться этот гравитационный потенциал, если Солнце просто начнёт удаляться от места своего первоначального положения? Или, наоборот, Солнце придёт в эту точку с некоторой скоростью из бесконечности? Можно догадаться, что в случае движения Солнца со скоростью света мы получим точно такой же эффект, как и при его мгновенном исчезновении-появлении. А что будет в случае конечной скорости движения Солнца?

Рассмотрим последовательные, «скачкообразные» положения Солнца в процессе этого движения. Пусть движение началось из крайнего правого положения на рисунке 2. Солнце скачкообразно переместилось влево на некоторое расстояние. В этом и во всех случаях «промежуточных остановок» Солнца его гравитационный потенциал должен быть распределён в пространстве, как показано на рисунке черной линией. Красная линия изображает прежнее значение гравитационного поля Солнца, когда оно находилось в той точке. Очевидно, что мгновенный «отскок» Солнца приведёт к тому, что у «красного» гравитационного потенциала пропадает его источник, и он сразу же начинает спадать до нуля. Но мы приняли, что второй постулат СТО справедлив также и для гравитации, скорость распространения которой не может быть больше скорости света. Поэтому край зоны, в которой гравитационный потенциал спадает до нуля, будет двигаться в бесконечность со скоростью света.

С другой стороны, Солнце ведь не исчезло совсем, а просто переместилось. Поэтому гравитационный потенциал от него также со скоростью света будет распространяться вслед за исчезающим потенциалом предыдущего положения. Из этого прямо следует, что в каждой точке пространства потенциал не будет спадать до нуля — он будет спадать до значения потенциала, вызванного новым положением Солонца.

На рисунке Солнце изображено в виде маленькой красной точки, в которой сосредоточена вся его масса. С каждым новым «скачком» Солнца влево, «оставленный» им гравитационный потенциал сразу же начинает спадать до нуля, и фронт этого падения движется вправо со скоростью света. Каждый новый «график» гравитационного потенциала будет подменять собой предыдущий, сформированный предыдущим положением Солнца.

Конец ознакомительного фрагмента.