Странствующие объекты

Если считать среди созданных человеком объектов, преодолел ли Вояджер-1 наибольшее расстояние? Он определенно улетел дальше всех от Земли, насколько мы можем судить. Но как насчет края ультрацентрифуги или, скажем, турбогенератора, проработавших многие годы?

— Мэтт Рассел

Космические аппараты движутся быстрее, чем центрифуги^[1].↲С некоторыми исключениями, как будет видно в следующих сносках.↳ Их скорость измеряется километрами в секунду и поддерживается постоянной. Детали механизмов редко развивают скорости выше нескольких сотен метров в секунду, а значит, вряд ли смогут составить тут конкуренцию.

Но точный ответ на этот вопрос зависит от выбора системы отсчета. Пройдемся по нескольким вариантам:

Относительно Солнца

Если рассматривать движение через Солнечную систему, Вояджер-1 — один из самых медленных искусственных объектов^[2].↲И все же не самый медленный — это звание принадлежит космическому аппарату Галилео. 6 сентября 1996 года в 10:57 (UT) его скорость относительно Солнца упала до 276 м/с, что сделало его, возможно, самым медленным искусственным объектом в истории Солнечной системы.↳ Он летит со средней скоростью в 16 км/с, а это меньше половины орбитальной скорости движения Земли вокруг Солнца.

На интуитивном уровне может показаться странным, что Вояджер-1, летящий достаточно быстро, чтоб покинуть Солнечную систему, двигается медленнее Земли, которая остается на орбите. Но это обретет смысл, если рассматривать Солнечную систему как свирепый водоворот, в который попали планеты. Вояджер-1 умудрился (в том числе и отталкиваясь от этих планет) разогнаться настолько, что его выбросило из водоворота, и теперь он мирно дрейфует по водной глади^[3].↲И никогда не остановится, если только мы за ним не слетаем.

Другими словами, любой Плимут Вояджер 1977 года проехал больше, чем Вояджер-1 пролетел.

При таком измерении дольше всех людских творений путешествовали вовсе не космические аппараты, а объекты, которые пробыли на Земле дольше остальных, из-за чего прошли длиннейший путь вокруг Солнца. Первые известные искусственные объекты, дожившие до наших дней — эфиопские каменные инструменты возрастом 2,6 миллиона лет, которые в общей сложности преодолели 250 световых лет.

Для сравнения: космический зонд, зашедший дальше всех (возможный кандидант — прекративший существование Маринер-10, который описывал относительно тугую петлю вокруг Солнца в течение десятков лет), прошел лишь пару световых дней, а Вояджеры с трудом дотянули до дюжины световых часов.

Относительно Земли

При таком замере снова побеждают эфиопские каменные орудия. Их изготовили относительно близко к экватору, где они и провели свои миллионы лет, путешествуя благодаря вращению Земли со скоростью 460 метров в секунду, накопив таким образом пробег в 4 световых года.

Относительно поверхности Земли

Эта вращающаяся система отсчета с успехом обнуляет пробег каменных орудий. Кроме того, космические аппараты, находящиеся вдали от Земли, в этой системе ведут себя довольно странно: над поверхностью планеты они движутся со скоростью ее вращения. Но это, как оказывается, не важно, поскольку победителем в этой категории является Авангард-1, который находится на орбите с 1958 года и за это время прошел около 8,888 миллиардов километров над поверхностью.

Просто скорость — без всякой космической зауми, вращения Земли и прочего

Сперва рассмотрим все то, что движется по прямой. Таких объектов много, и среди них — Вольво 1966 года из Лонг-Айленда, преодолевшее 5 миллионов километров. Есть и другие транспортные средства, проходившие большие расстояния, — к примеру, длиннорейсовые авиалайнеры; но победителем в этой категории все же может оказаться человек.

Стюард авиакомпании United Airlines Рон Акана за свою 63-летнюю карьеру налетал около 32 миллионов километров, и это, возможно, рекорд среди людей; даже если всю жизнь плавать пароходами, преодолеть такое расстояние очень сложно^[4]↲И все равно этого не хватит, чтобы переплюнуть астронавтов; космонавт Валерий Поляков провел на орбите более года, и его жизненный одометр накрутил в 10 раз больше, чем счетчик Рона Акана.↳^[5].↲Можно поспорить: мол, нельзя считать его искусственным объектом. Но его несомненно сделали люди. Да и в любом случае, на большинстве вылетов у него мог быть с собой какой-нибудь предмет. Статья упоминает, что он был женат, так что, возможно, его обручальное кольцо подходит.

Некоторые вагоны — или предметы из них — могли бы поднять планку немного выше, но с трудом верится, что какое-то транспортное средство прошло сотни миллионов километров.

Вращающиеся предметы — другое дело.

Начнем с жестких дисков. Пластина 3,5-дюймового винчестера^[6]↲Для читателей из будущего: пластина жесткого диска — это такая штука для… а, не берите в голову, это не важно.↳ на 7 200 об/мин имеет скорость около 130 км/ч. У дисков ограниченный срок службы — особенно если их не выключать, но несложно представить себе, как где-то там кромка пластины наматывает за этот срок миллионы километров.

Есть несколько хороших кандидатов и у энергетической промышленности. Лопасти ветряков могут двигаться быстрее автомобилей, а сами ветряки способны крутиться десятками лет. Даже при непостоянном ветре некоторые из них могли накрутить десятки миллионов километров.

У дисков, используемых в супермаховике, еще больше потенциала, чем у ветряков. Маховики сконструированы так, чтобы вращаться (как правило, в вакууме) в течении десятков лет на скорости, превышающей 1 Мах. Вероятно, где-то есть маховик, край диска которого прошел девятизначное число километров^[7].↲Сотни миллионов.

Края центрифуг, особенно тех, что используют для обогащения урана, могут двигаться еще быстрее: фактически они подходят к пределам того, насколько быстро материал может вращаться.

Существует абсолютный предел скорости, с которой что-либо может вращаться, не разлетевшись на части. Для самых прочных материалов — таких как карбон или кевлар — максимальная скорость для грани крутящегося цилиндра составляет от 1 до 2 километров в секунду^[8].↲Единицы измерения совсем странные: максимальная скорость вращения края цилиндра, сделанного из некого материала, равна корню квадратному из удельного предела прочности на разрыв (прочность на разрыв на единицу плотности).↳ Если допустить, что эти материалы и точные технологии их изготовления просуществовали всего полвека, то любая центрифуга в принципе могла накрутить максимум около миллиарда километров — а действительный рекорд почти наверняка гораздо меньше. Вот поэтому при обогащении урана используют титановые центрифуги; крутить уран нужно очень быстро, и только особые материалы способны не рассыпаться при таких скоростях.

В общем, центрифуги для обогащения урана, счетчик пробега которых за время жизни доходит до сотен миллионов километров, имеют все шансы на победу.

Как быстро?

Так какое же конкретно расстояние преодолела та центрифуга, которая работала дольше всех?

Я не знаю.

Обычно я вот так не сдаюсь, но если бы я знал способ точно оценить, как долго и с какой скоростью разные страны крутили свои центрифуги для обогащения урана, я скорее всего не писал бы об этом здесь.

В любом случае, центрифуги намотали гораздо меньшее расстояние, чем множество предметов, сделанных человеком, включая (по различным меркам) эфиопские каменные орудия, МКС, Маринер-10 и Вояджеров.

И если уж на то пошло, исходя из правила «каждых 5 000 километров», Вояджеры пропустили по несколько миллионов смен масла.

Возможно, нам лучше просто оставить их в покое.