Нейтрализация ускорения

on 08 May 2008.

(О принципиальной возможности уменьшения деформации тел при действии ускорений различной природы).

   Возможно такое ускоренное движение, при котором деформация тела будет уменьшена. Условие этого- 1-наложение механических колебаний высокой частоты на тело;2- помещение в мощное магнитное поле.
    Есть пределы человеческого организма, которые сейчас диктуют нам развитие техники, да, пожалуй, и всей цивилизации. Это и способность находиться без пищи и воды, без общества, без кислорода. И один из жестких пределов - это максимально возможное переносимое ускорение. Если нетренированный человек перенесет 3…5 земных ускорения (3…5 g), то хорошо тренированный - 10 g. И это все.     Дальнейшее наращивание ускорения ведет к разрушению организма.
   

 

Увеличение переносимого ускорения в космонавтике и авиации - экономия топлива и увеличение маневренности, в транспорте - это безопасность.
   Таким образом, есть налицо нерешенная задача: двигаться с ускорением, которое сегодня уже может обеспечить техника, но без каких бы то ни было вредных последствий для организма. Сформулируем задачу более четко: необходимо найти или создать такие условия, которые позволяли бы человеку длительное время находиться в условиях повышенного ускорения (скажем, 100g) без вредных последствий для организма.
     Автор будет двигаться по ступеням своих знаний.
Как действует на материальное тело
гравитация?
    
На все без исключения атомы тела одновременно и с одним и тем же ускорением. Резкое изменение
гравитации повлечет изменение ускорения для всех материальных составляющих тела, и это изменение будет распространяться со скоростью света.
     Как действует инерциальное ускорение на тело?
   
Только на ближайшую к опоре поверхность, изменение ускорения распространяется со скоростью звука.
    Разница колоссальная!На все атомы тела - гравитация, на слой атомов - инерция.

Изменение распространяется со скоростью света - гравитация, изменение распространяется со скоростью звука - инерция.
    Если бы было возможно инерциальное ускорение распределить, как и гравитационное, по всем атомам тела, то было бы возможно лететь на Луну из пушки (причем не испытывая никакого ускорения).
Переберем воздействия, которые мы имеем в своем арсенале.
     Магнитное поле. Живые организмы не ферромагнитны. Но именно ферромагнетики уже сейчас демонстрируют нам полное решение поставленной проблемы, то есть возможность двигаться с любым достижимым ускорением без каких бы то ни было разрушений структуры тела. Опыт: ферромагнетик летит с большой скоростью и влетает в соленоид, на который (когда весь ферромагнетик в соленоиде) подается ток. Происходит торможение, причем для внешнего наблюдателя есть ускорение (скажем, 1000 g), но для ферромагнетика ускорение равно нулю, потому что все точки тела тормозились со строго идентичным ускорением и не происходило деформации тела, расстояние между любыми двумя точками тела оставались постоянными. Тело продолжало находиться в состоянии невесомости, хотя внешний наблюдатель заявляет, что ускорение таково, что перейден предел прочности! Два ферромагнитных тела, связанных измерительным прибором (пружиной) не изменят расстояния между собой (прибор покажет нулевое смещение). Магнитострикция демонстрирует ускорения в десятки тысяч земных без разрушения структуры тела. Диамагнетики выталкиваются из магнитного поля, а живые организмы диамагнитны. Но ведь магнитное поле воздействует и на них! Лягушка, плавающая в поле катушки из сверхпроводника, демонстрирует это. Поле, правда, должно быть огромной величины. Но ведь принципиально вопрос решен: можно воздействовать на все молекулы тела, придавать ему огромные ускорения без разрушения его.
    Электрическое поле. Тот же самый вывод, только пока эффект демонстрируется лишь для очень малых тел, но зато ускорения достигают таких фантастических величин, которые только в электрических полях и возможно получить. Для живых организмов использование электрического поля пока проблематично. Пьезоэлектрический кристалл при подаче переменного напряжения дает те же громадные ускорения, что и магнитострикция. И с тем же впечатляющим эффектом.
    Проникающая радиация (альфа, бета, гамма лучи). Совершенно невозможно представить для живого организма использование этого вида воздействия, да и для любого твердого тела интенсивность излучения должна достигать таких величин, которые сегодня просто нереальны.
    Электрический ток через тело, на которое еще и наложено мощное магнитное поле. Мнение автора - это малоперспективно. Хотя исследование стоило бы произвести, хотя бы для того, чтобы защитить особо важные узлы в конструкциях.
    Электромагнитное поле. Силы слабы, использование для живых организмов нереально, да и для любых тел (проводников или нет) использование проблематично и явно не несет успеха.
      Волна давлений. Вот тут автор видит возможность успеха, а возможность анализа здесь просто безгранична.
     Итак, опыт: тело двигалось равномерно и прямолинейно, но вдруг появилось ускорение (произошел удар), это ускорение (давление) волной распространяется по телу (со скоростью звука), но, не дав ему дойти до границы тела, удар повторяется (предпочтительно в том же направлении). То есть в этот момент в теле существуют две волны давлений, две одинаково бегущие волны, расстояние между которыми не меняется! Скорость звука в теле и протяженность тела будут иметь большое значение.
Отсюда следуют выводы:
-При коротком и резком ударе импульс передается только малой части тела, следовательно, передача импульса, например, частицей массивному телу может не подчиняться закону сохранения импульса для тела как монолита (при ударе в пружину это особенно очевидно).
-В тела с очень малой скоростью звука можно вложить тысячи импульсов (резина, пружина). Тогда в этом теле будет находиться в данный момент времени множество волн, каждая из которых передает свой импульс телу, но совокупность которых позволяет телу двигаться так, что расстояние между срезами тела не меняется.
Давайте отвлечемся. Имеются данные, что чем быстрее и короче всплеск ускорения, тем легче организм перенесет его. Более внятно: короткий и резкий удар (даже до 100 g и более) организм перенесет тем легче, чем меньшее время он длился. Это очень большая надежда на успех.
Представим двигатель с тягой, которая меняется с заданной нами частотой, причем такой, что за время прохождения первого импульса до конца тела следуют ещё несколько импульсов. В теле теперь находится несколько волн, каждая из которых движется со скоростью звука и каждая из которых тащит тело в направлении своего движения. То есть мы имеем несколько срезов тела, расстояние между которыми не меняется (чем их больше, тем, конечно, лучше). Если расстояние не меняется, то эти срезы находятся (относительно лишь друг друга) в состоянии равномерного и прямолинейного движения (то есть, в бездеформационном состоянии).
Итак, чтобы вовлечь максимально возможное количество атомов тела в процесс бездеформационного ускорения предпочтительно использование импульсной тяги, причем 100% вовлечение возможно лишь при бесконечно большой частоте импульсов.
Известно антиперегрузочное устройство, представляющее собой сосуд с водой, в котором находится организм. Это позволяет очень хорошо распределить давление по площади, но разве вовлечет это устройство хотя бы один процент массы тела в ускорение? Нет! Но позволяет ли это устройство смягчить последствия ускорения? Да!
Давайте проанализируем следующий опыт.
Воздействуем ультразвуком на тело, частично проницаемое для волны. Получится ультразвуковое сканирование. Так действуют все ультразвуковые приборы в медицине. То есть часть энергии поглощается, часть отражается от каких-то внутренних органов.
Если направить луч ультразвука на маленький кораблик, он придет в движение (это полное отражение), причем ничуть не хуже, чем с винтом.
Но полное отражение - это работа плоскости, это лишь имитирует антиперегрузочное устройство, но весь объём не работает. Чтобы добиться вовлечения хотя бы части объёма в процесс необходимо добиться прохождения луча через тело, а это вызовет ряд нежелательных эффектов: нагрев, неравномерное давление на различные органы, разрушение тканей. С одной стороны необходима максимально возможная частота и мощность сигнала, с другой стороны высокая частота и мощность сигнала разрушают организм. Автор видит выход в возбуждении в теле системы волн достаточно низких частот, соизмеримых с размерами тела, предположим, длина волны должна составлять 0,1…0,01 характерного размера в направлении действия ускорения. Это позволяет увеличить мощность сигнала без разрушающих последствий. Принятые нормы воздействия ультразвука на мышечные и костные ткани, невредящие здоровью, используемые в терапевтических целях - до 2 Вт/см2, в диагностических целях - до 0,1 Вт/см2. Частоты, используемые в медицине, порядка мегагерца. Учитывая, что воздействие ультразвуковыми колебаниями будет длиться малое время: время ускорения, экстренного торможения или удара, то можно заключить, что большого вреда для здоровья это воздействие не принесет даже при величине общей подводимой мощности порядка 1-10 кВт. Приняв среднюю площадь воздействия в 0,5 м2 (5000 см2) на один сантиметр тогда придется 0,2…2 Вт. При скорости звука в теле 1500 м/с и характерном размере 0,3 м (спина - грудь) одна волна уместится при частоте 5000 Гц, десять волн- 50 000 Гц, сто волн- 500 000 Гц. Никаких проблем с получением таких частот при указанных мощностях для современной техники нет.
Частица в быстро осциллирующем неоднородном поле - эта задача относится к одной из базовых моделей в вибрационной механике. Получены выводы, которые, как считает автор, дают очень большие надежды для решения вопроса о возможности бездеформационного ускорения.
Частица в таком поле всегда смещается, дрейфует к точкам минимума поля, к узлам как к некоторым устойчивым состояниям квазиравновесия. Конечно, при наличии внешней силы (гравитации, ускорения) положения квазиравновесия частицы могут сместиться, изменить свой характер и даже совсем исчезнуть. Установленная закономерность в этих случаях проявляется лишь в виде тенденции (1).
Важно то, что есть некоторые положения, к которым притягиваются частицы в поле, важно, что этих положений достаточно много и важно, что ускорение или гравитация могут сместить, но не уничтожить совсем эти положения, если поле достаточно интенсивно.
Можно подойти к решению этого вопроса только лишь со стороны давления ультразвука, которое распределяется теперь не только по поверхности, а по объему тела, то есть вовлекает все тело в процесс ускорения. Этот путь значительно ближе к решению, но, на взгляд автора, он не выявляет так рельефно и красиво механизм сохранения формы тела при воздействии ускорения, не объясняет механизм возможности бездеформационного движения.
Опыты для подтверждения эффектов:
Маятниковые часы на вибрирующем основании всегда спешат, как будто появляются дополнительные пружины жесткости (это есть факт).
Если груз висит на пружине и колеблется с собственной частотой, то при подаче вибрации частота собственных колебаний возрастет, как будто увеличилась жесткость пружины. Для тела в осциллирующем поле это равносильно стремлению к сохранению расстояния между двумя точками, то есть переходу к бездеформационному движению. Можно слегка растянуть пружину, попасть на другой минимум, можно слегка сжать ее и попасть на следующий минимум осцилляции, и пружина будет держать эти новые положения. Тот же результат можно получить меняя частоту осцилляции при какой-то определенной, неизменной силе.
Взвешивание динамометром в условиях вибрации даст заведомо неверный результат (это есть факт).
Если положить груз на вибрирующую пружину, то сжатие пружины будет меньше, чем без вибрации (это есть факт).
Итак, повторим: возможно организовать такое ускоренное движение тела, при котором расстояние между двумя любыми точками тела не будет изменяться или будет изменяться меньше, чем в обычных условиях. Условие этого - наложение осциллирующего поля на тело. Поле должно быть достаточно интенсивным, чтобы внешнее ускорение не сместило точки притяжение частиц тела к местам узлов осцилляций. То есть ускорения при осцилляции должны существенно превышать ускорения внешние.
Наложение на тело осциллирующего поля эквивалентно по результату увеличению жесткости тела, то есть смещение частиц в таком поле при воздействии внешней силы будет меньше, чем без него.
Установка будет выглядеть так: организм помещается в ванну с водой или другой жидкостью, хорошо проводящей ультразвук. Со стороны предположительного воздействия ускорения на тело с помощью пьезоэлементов или магнитострикционных излучателей направляется ультразвуковое излучение приемлемой частоты. Излучение частично отражается, частично проникает в тело, вызывая описанные эффекты. Возможность поглощения телом такого излучения без вреда для здоровья доказана многолетней практикой на миллионах людей, правда, при воздействии на небольшую часть тела: суставы, мышцы, кости и костные мозоли, кожные заболевания.
Таким образом, уже сейчас возможно организовать такое движение тела с ускорением (или нахождение в поле гравитации), при котором деформация тела будет стремиться к минимуму. Увеличение переносимого ускорения позволит выйти на новые рубежи в космосе, поднимет безопасность и откроет новые горизонты в исследованиях.

Использованная литература:
1. Блехман И. И. Что может вибрация? - М.: Наука, 1988, 208 с.