Тепер американські дослідники можуть змінити це правило, яке довгий час вважалося майже непорушним. Фахівці Aerospace Corporation спільно з науковцями з Університету Південної Каліфорнії та Військово-морської аспірантури США працюють над новою системою, яка потенційно дозволить створити багаторазово керований твердопаливний двигун.

Чому це важливо для космічної галузі

Сучасні космічні місії дедалі частіше потребують кількох етапів роботи двигуна. Наприклад, супутник може спочатку вийти на проміжну орбіту, а потім виконати додатковий маневр для досягнення робочої висоти. Також корекція орбіти необхідна під час тривалих польотів або міжпланетних місій.

Саме тому для складних завдань часто використовують рідинні двигуни, які можна вимикати та запускати повторно. Проте вони значно складніші за конструкцією, потребують насосів, трубопроводів, клапанів і додаткових систем контролю.

Твердопаливний двигун із можливістю перезапуску міг би об’єднати переваги обох технологій: простоту та надійність класичних твердопаливних систем із гнучкістю рідинних двигунів.

Як працює нова технологія

В основі розробки лежить технологія Nanosecond Pulsed Plasma Discharge (NPPD) — плазмовий розряд, який створюється за допомогою надкоротких високовольтних імпульсів тривалістю менше 100 наносекунд.

Такі імпульси формують низькотемпературну плазму, яка вже показала свою ефективність у покращенні процесів горіння. Тепер дослідники перевіряють, чи можна використати цю властивість для точного керування твердопаливним двигуном.

На відміну від традиційного запалювання, плазмові імпульси дозволяють дуже точно впливати на процес горіння, використовуючи мінімальну кількість електроенергії. Теоретично це відкриває можливість багаторазово запускати двигун або регулювати його роботу під час польоту.

Нове покоління ракетного палива

Важливою частиною проєкту стали так звані іонні рідинні полімери. Вони поєднують термічну стійкість іонних рідин із механічною міцністю полімерних матеріалів.

За словами керівника проєкту Алехандро Брісеньйо, така комбінація дозволяє створити паливо, яке залишається стабільним у широкому діапазоні температур і водночас зберігає електрохімічну активність. Науковці вважають, що подібні матеріали можуть значно підвищити ефективність космічних двигунів і зробити супутники більш маневровими та довговічними.

Від CubeSat до великих космічних апаратів

На цьому етапі дослідники вже створили експериментальний прототип двигуна. Його особливістю є компактність та універсальність. Система не потребує складних резервуарів високого тиску, що спрощує конструкцію та зменшує вагу. Крім того, двигун може працювати з різними типами палива, які можна адаптувати під конкретні місії.

Завдяки невеликим розмірам технологія потенційно підходить як для мініатюрних супутників класу CubeSat, так і для великих космічних платформ. Поки що розробка перебуває на стадії лабораторних випробувань. Дослідники наголошують, що до практичного застосування ще далеко, але перші результати виглядають багатообіцяючими.

Якщо технологію вдасться довести до комерційного використання, вона може суттєво змінити підхід до космічних польотів. Супутники отримають більше можливостей для маневрування, міжпланетні апарати — для корекції курсу, а космічні місії стануть гнучкішими та економічно вигіднішими.

Фактично йдеться про спробу зробити те, що ще донедавна вважалося майже неможливим: надати твердопаливним ракетним двигунам властивості, які раніше були доступні лише складним рідинним системам. Якщо експеримент завершиться успішно, космічна індустрія може отримати новий клас двигунів, здатних суттєво розширити можливості майбутніх космічних апаратів.

Чому чорні діри створюють проблему для фізики

Ще у 1970-х роках Стівен Гокінг показав, що чорні діри не є абсолютно «чорними». Вони випромінюють слабке випромінювання — нині відоме як випромінювання Гокінга — і з часом втрачають енергію, поступово «випаровуючись».

Однак тут виникає фундаментальна суперечність. Квантова механіка стверджує, що інформація у фізичній системі не може зникати безслідно. Натомість класична інтерпретація випаровування чорної діри виглядає так, ніби вся інформація про матерію, що впала в неї, просто зникає. Саме це й називають парадоксом інформації чорних дір.

Нове рішення: чорні діри не зникають повністю

Дослідження, опубліковане в журналі General Relativity and Gravitation, під керівництвом Річарда Пінчака, пропонує інший сценарій. В основі моделі лежить розширена гравітаційна теорія Ейнштейна–Картана в семивимірному просторі з особливою математичною структурою — G2-многовидом із торсією.

На відміну від стандартної загальної теорії відносності, тут простір-час може не лише викривлятися, але й «закручуватися». Це явище називають просторово-часовою торсією.

Що відбувається всередині чорної діри

Згідно з розрахунками, на надзвичайно малих масштабах — близьких до планківських — ця торсія створює ефект відштовхування. Він протидіє гравітаційному колапсу і не дозволяє чорній дірі повністю «випаруватися» через випромінювання Гокінга.

Замість повного зникнення залишається стабільний об’єкт — так званий «ремнантом», або залишок чорної діри, з надзвичайно малою масою (приблизно 9×10⁻⁴¹ кг). Це принципово змінює питання: якщо чорна діра не зникає, то куди дівається інформація?

Чорна діра як «квантова пам’ять»

Автори дослідження припускають, що ці залишки можуть працювати як своєрідні сховища інформації. Уся інформація, яка потрапила в чорну діру, не зникає, а «записується» у коливаннях торсійного поля — так званих квазінормальних модах.

У випадку чорної діри масою Сонця така система могла б зберігати близько 1.5×10⁷⁷ кубітів інформації. Це теоретично достатньо, щоб розв’язати парадокс втрати інформації.

Не тільки чорні діри: зв’язок із масою частинок

Найцікавіша частина теорії виходить за межі астрофізики. Коли семивимірну модель зводять до звичних чотирьох вимірів простору-часу, природним чином з’являється енергетична шкала близько 246 ГеВ — саме та, що пов’язана з Higgs field.

Це важливо, адже саме поле Гіггса визначає масу елементарних частинок. Таким чином, геометрія додаткових вимірів може бути безпосередньо пов’язана з тим, чому частинки взагалі мають масу.

Чому ми не бачимо додаткових вимірів

Якщо такі виміри існують, чому їх досі не виявили? Відповідь проста: енергії занадто високі. Модель передбачає існування надважких частинок (Kaluza–Klein збуджень) з масами близько 8.6×10¹⁵ ГеВ — це значно вище можливостей Великого адронного колайдера. Тому пряме експериментальне підтвердження поки недосяжне.

Як перевірити теорію

Попри це, модель має перевірні наслідки. Один із них — існування стабільних залишків чорних дір, які можуть становити частину темної матерії. Їх іноді називають «планківськими реліктами».

Інші можливі сигнали можуть проявитися в реліктовому випромінюванні або первинних гравітаційних хвилях — слідах раннього Всесвіту.

Що це означає для фізики

Якщо ця теорія підтвердиться, вона змінить наше розуміння чорних дір і фундаментальних законів природи. Парадокс інформації може виявитися не проблемою квантової механіки, а ознакою того, що простір-час має глибшу, семивимірну структуру.

Іншими словами, розв’язання однієї з найбільших загадок фізики може одночасно відкрити двері до нової картини реальності — значно більш складної, ніж ми звикли уявляти.

Сьогодні відомо вже близько десятка так званих довгоперіодичних радіотранзієнтів (LPT) — загадкових космічних об’єктів, які випромінюють радіосигнали через незвично великі проміжки часу. Їхня природа залишалася таємницею, однак тепер дослідники вважають, що знайшли ключ до розгадки.

Загадка, яка тривала роками

Історія почалася з відкриття об’єкта GLEAM-X J162759.5−523504.3. Він раптово збільшував яскравість приблизно кожні 18 хвилин, випромінюючи потужні радіохвилі протягом 30–60 секунд. У ці моменти він ставав одним із найяскравіших джерел низькочастотного радіовипромінювання на небі.

Потім сигнал зник.

Коли астрономи почали знаходити нові подібні об’єкти, стало зрозуміло, що йдеться не про випадковість, а про новий клас космічних явищ.

Новий кандидат на роль «космічного перекладача»

Міжнародна команда під керівництвом астронома Кові Роуза з Сіднейського університету дослідила один із таких загадкових об’єктів — ASKAP J1745-5051. Саме він може стати тим самим «Розетським каменем», який допоможе розшифрувати природу довгоперіодичних радіотранзієнтів.

Дослідники встановили, що джерелом сигналів є рідкісна подвійна зоряна система. В її центрі знаходиться білий карлик із потужним магнітним полем, який буквально «поглинає» речовину своєї зорі-компаньйона — червоного карлика.

«Довгоперіодичні радіотранзієнти роками залишалися загадкою для астрономів. Тепер ми змогли показати, що принаймні один із таких сигналів походить від білого карлика, який активно забирає матерію в сусідньої зорі», — пояснив Кові Роуз.

Як працює ця космічна система

Спостереження показали, що ASKAP J1745-5051 випромінює радіохвилі кожні 81 хвилину. Саме з такою періодичністю навколо білого карлика обертається його зоря-компаньйон.

Під дією гравітації білий карлик відтягує частину речовини червоного карлика. Потужне магнітне поле спрямовує цей потік на поверхню білого карлика, де він нагрівається до мільйонів градусів.

У результаті виникає інтенсивне рентгенівське випромінювання. Одночасно взаємодія магнітних полів двох зір прискорює заряджені частинки та створює потужні радіоімпульси.

Особливість нового відкриття полягає в тому, що система поєднує практично всі характеристики, які раніше спостерігалися окремо в інших LPT-об’єктах: подвійну систему, білого карлика, сильне магнітне поле, рентгенівське та радіовипромінювання, а також процес акреції — падіння речовини на поверхню зорі.

Відкриття зробили одразу кілька телескопів

Об’єкт вдалося дослідити за допомогою одного з найчутливіших радіотелескопів світу — австралійського ASKAP. Додаткові дані надали рентгенівські обсерваторії NASA Swift та Einstein Probe, а також телескоп SOAR, який працює в оптичному діапазоні.

Попри те, що точну відстань до системи визначити поки складно, вчені оцінюють її в межах від 1300 до 30 000 світлових років від Землі.

Початок нової ери досліджень

Науковці вважають, що відкриття ASKAP J1745-5051 допоможе зрозуміти механізми виникнення багатьох інших загадкових радіосигналів у Чумацькому Шляху.

Кожне нове спостереження додає черговий фрагмент до складної космічної головоломки. Те, що ще кілька років тому виглядало незрозумілою аномалією, поступово перетворюється на новий клас астрономічних об’єктів із власними закономірностями та фізичними механізмами.

«Кожне нове відкриття допомагає нам скласти загальну картину. Ми лише починаємо розуміти природу цього нового класу космічних явищ», — зазначив Кові Роуз.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy і можуть стати важливим кроком до розгадки однієї з найцікавіших таємниць сучасної астрономії.

Ракета Falcon 9 успішно вивела на орбіту близько 24 супутників, довівши загальну кількість запущених цього року приблизно до 1375 апаратів.

Компанія виходить на новий темп, запускаючи місії Starlink приблизно кожні три дні — це помітно швидше, ніж у 2025 році. Завдяки такій інтенсивності загальна кількість активних супутників Starlink вже впевнено перевищила 10 тисяч.

Starlink дозволяє забезпечити високошвидкісним інтернетом навіть найвіддаленіші куточки планети — від морських суден і літаків до сіл, де раніше про стабільний зв’язок можна було лише мріяти.

Літій, якого не повинно бути

Команда під керівництвом астрофізика професора Робіна Джеффрісса з Університету Кіла виявила одразу шість червоних карликів, у атмосферах яких зберігся літій — елемент, який там просто не мав би існувати.

Ці зорі були знайдені в трьох різних зоряних скупченнях, де всі об’єкти зазвичай мають однаковий вік і початковий хімічний склад. І саме це зробило відкриття особливо загадковим: коли всі «зоряні брати й сестри» втратили літій, кілька зір раптом його зберегли.

Чому літій зникає зі зір

У червоних карликах відбувається постійне перемішування речовини: гарячі внутрішні шари «затягують» поверхневий матеріал вниз, де температура руйнує літій. Це відбувається швидко і майже повністю очищує зорю від цього елемента.

Пізніше, коли зоря стабілізується, у її центрі формується спокійна зона, де перемішування майже зупиняється. У такому випадку будь-який літій, який потрапляє на поверхню пізніше, може зберігатися довше.

Але звідки він міг взятися?

Пошук серед зоряних «родин»

Щоб уникнути помилок у віці або складі зір, вчені досліджували не окремі об’єкти, а зоряні скупчення — місця, де зорі народжуються разом і мають спільну «історію життя».

Завдяки спектральним даним, які показують хімічний склад зорі, дослідники проаналізували сотні червоних карликів. Літій виявили лише у приблизно 2% з них — і всі ці випадки виглядали аномально.

Шість «винятків», які змінюють картину

У трьох зоряних скупченнях було знайдено шість червоних карликів із літієм. Ще один об’єкт викликав сумніви, але його не включили до основного аналізу.

Спершу вчені припустили, що ці зорі просто молодші за своїх сусідів. Але це не підтвердилося: молоді зорі світять яскравіше, а ці — виглядали цілком зрілими.

Інші пояснення теж не спрацювали. Швидке обертання або великі зоряні плями могли б зберігати літій, але спостереження показали, що ці зорі обертаються повільно — тобто протилежно до очікуваного сценарію.

Найдивніше пояснення: з’їдені планети

Найкраще пояснення виявилося водночас і найсміливішим: ці зорі могли «поглинути» власні планети.

Згідно з моделями, коли зоря закінчує ранній етап розвитку, вона може захоплювати планети, що сформувалися навколо неї. Падіння планетного матеріалу на зорю здатне «підживити» її поверхню літієм, який і фіксують телескопи. Оцінки показують, що мова може йти про еквівалент 3–10 мас Землі у вигляді кам’янистого матеріалу, який зоря могла поглинути.

Підтвердження теорії

Ще до цього відкриття комп’ютерні моделі передбачали, що такі сліди мають існувати. Якщо планета падає на зорю на початку її стабільного життя, хімічний «відбиток» літію може зберігатися десятки або навіть сотні мільйонів років.

Нові спостереження повністю вписуються в ці прогнози — вперше настільки точно.

Молоді планетні системи — хаотичні та небезпечні

Астрономи також знають, що планетні системи навколо червоних карликів часто дуже щільні. Кам’янисті планети формуються близько до зорі, і їхні орбіти можуть бути нестабільними.

Моделювання показує, що на ранніх етапах такі системи можуть бути хаотичними: планети змінюють орбіти, падають всередину системи або навіть повністю поглинаються зорею.

Що це означає для науки

Відкриття шести червоних карликів із «зайвим» літієм може стати одним із найпереконливіших доказів того, що зорі справді поглинають свої планети.

Це також дає астрономам новий інструмент: хімічний склад зорі може розповісти не лише про її вік, а й про драматичну історію її планетної системи. Можливо, подібні події колись відбувалися й у нашій власній Сонячній системі — просто ми ще не навчилися бачити їхні сліди.

Дослідження опубліковане в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.