Сегодня - 17.01.2019

Задайте вопрос учёному

В этом разделе вы можете задать вопросы, относящиеся к любому научному направлению: будь то археология или ядерная физика. Задавая вопрос, вы можете обозначить, ученому какой специальности он адресован. Если вы не определились с адресатом, мы найдем для ответа на ваш вопрос компетентного эксперта. Ответ будет опубликован на сайте.

Обращаем ваше внимание на то, что не подлежат рассмотрению вопросы и обращения, в которых содержатся выражения, оскорбляющие чьи-либо честь и достоинство, а также те, из которых не представляется возможным понять суть вопроса.

Вопросы вы можете направлять на электронный адрес: scienceinsiberia@gmail.com с пометкой в теме: «Вопрос ученому»



Откуда у микроорганизмов появилось свойство выживать в экстремальной среде?

Отвечает ученый секретарь Института биофизики СО РАН (Красноярск), кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев.

 


С точки зрения приспособленности организма к окружающей среде, у живых существ не может быть адаптации к последней, если она на них не влияла соответствующим образом. То есть, раз какие-то особенности существуют, это значит, что в процессе эволюции на предков данного вида производилось воздействие. В связи с этим у меня вопрос: если у микроорганизмов (спор бактерий, вирусов) наличествует выживаемость в экстремальных условиях, соотносящихся с космическим излучением (в совокупности всех видов воздействия, в т.ч. радиационного фона и т.п.), то откуда у них подобное свойство? Мой вопрос ни на что не намекает. Это именно вопрос. Возможно, в чем-то мое рассуждение некомпетентно с точки зрения теории эволюции. Буду рада выслушать комментарии специалиста в данной области либо компетентного человека.


Не нужно бояться того, что ваш вопрос на что-то намекает. В науке вообще принято, что вопросы не просто намекают, а ставят под сомнение или опровергают известный факт. Поэтому разобьем его на две части. Сначала разберемся, так ли страшен невысказанный намек, а потом препарируем и первую часть.

Представим себе, что заявленная вами выживаемость бактерий в экстремальных условиях наблюдается потому, что их предки возникли … на других планетах. Это утверждение вряд ли напугает кого-то из современных ученых. Появилась ли жизнь на Земле или на другом космическом теле — как она это сделала, мы можем только догадываться. Даже если на вопрос: «Откуда взялась жизнь на Земле», мы ответим: «прилетела на астероиде с другой планеты», — это не приблизит нас к ответу на вопрос, как она зародилась. Именно он является ключевым, а не место возникновения.

Теперь, когда мы разобрались, что намеки нас не пугают, поговорим про основную часть вопроса. Она состоит из двух утверждений. Первое: приспособление к экстремальным условиям у организма возникает только в случае наличия таковых в жизни его предков. Второе: у организмов на Земле наблюдается выживаемость в неземных условиях.

Оба этих утверждения далеко не очевидны для современной науки. Не стоит забывать, что жизнь на нашей планете возникла (или была занесена, вспоминаем намек, с которого мы начали) как минимум три с лишним миллиарда лет назад. Тогда Земля была совсем другой. Сейчас мы можем обнаружить существ в абсолютно экстремальных, но довольно типичных для того времени условиях. Ведь странно считать соответствующей таковым лишь поверхность планеты на широте и высоте комфортной для человека, в благоприятном для нас климате — в условном сосновом бору или джунглях Африки. На сегодня жизнь обнаружена в гиперсоленых озерах, на дне Марианской впадины, в подземных водоемах на глубине нескольких сотен метров, в термальных источниках и в озерах Антарктиды под огромным слоем льда, в высокогорных водоемах различной кислотности. Совсем недавно (статья была опубликована в журнале Science) ученые обнаружили бактерий в крошечных каплях воды в крупнейшем на планете асфальтовом озере. Сложнее сказать, где и в каких условиях не найти жизни, так что даже современная Земля может служить полигоном для эволюции и возникновения организмов, приспособленных для обитания в экстремальных условиях. Одна из таких адаптаций происходит прямо на наших глазах: не так давно человек придумал антибиотики, которые должны были спасти его от многих бактериальных инфекций, но микроорганизмы вполне с ними сжились.  

Теперь поговорим про эволюционную обусловленность приспособлений. При всём разнообразии окружающей нас жизни природа очень консервативна. Одни и те же клеточные механизмы защиты или адаптаций к условиям окружающей среды, обмена информацией, генетической или гормональной регуляции с небольшими вариациями наблюдаются у самых разных организмов. Более того, схожие приспособления или механизмы могут использоваться для решения совершенно разных задач. Как только природа подобрала какой-то удачный, а иногда и не очень удачный, способ, она использует его и дальше. Самое забавное, что набор экстремальных условий, а точнее возможных физических или химических воздействий, крайне ограничен (попробуйте выписать их на листочке, и поймете, что очень скоро начнете повторяться). При этом многие воздействия будут вызывать сходные эффекты на молекулярном уровне. Так что задачу поддержания устойчивости или репарации ДНК, стабильности белков, других внутриклеточных нарушений от самых разных воздействий могут выполнять комбинации одних и тех же механизмов.

При этом надо помнить, что заявленная «устойчивость» в космических условиях все-таки типична для организмов в покоящемся, неактивном состоянии. Такие эксперименты проводили не только с бактериями, но и с покоящимися стадиями грибов (споры), растений (семена) и животных (покоящиеся яйца водных беспозвоночных). Действительно, часть из них была способна к активному размножению при возвращении на землю, но следует учесть, что 1) в живых оставались не все — часть организмов все-таки погибала в космосе (при этом доля погибших превышала таковую в контрольной группе на земле); 2) в космос отправляли покоящиеся стадии, которые в ходе эволюции на земле появились как формы для выживания в неблагоприятных условиях. То есть они созданы природой для долговременной консервации биологического материала.

Итоговый ответ может состоять из следующих тезисов:

  1. Даже сегодня на Земле достаточно сложных условий для того, чтобы у организмов формировались свойства, позволяющие им переживать эти условия. При этом ученые находят жизнь во все более неожиданных местах, которые по экстремальности сопоставимы с некоторыми объектами солнечной системы.
  2. Приспособления, которые возникли в ходе эволюции в ответ на одни неблагоприятные воздействия, могут быть использованы природой и для реакции на другие, вызывающие схожие биологические отклики или повреждения.
  3. Современную науку не пугает предположение о возникновении жизни не на Земле, а на другом космическом теле. Гораздо интереснее не где, а как возникла жизнь.
     



Нужно ли пересматривать теорию относительности?

Отвечает доцент кафедры теоретической физики и волновых явлений Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета Николай Николаевич Паклин.

 


Сейчас много говорят о пересмотре некоторых постулатов теории относительности. С чем это связано, и насколько действительно оправдан такой пересмотр?


Я давно не слышал такого. В XX веке теория относительности была многократно подтверждена экспериментами с высочайшей точностью. Сегодня специальная и общая ее часть являются основами технологий! Это и космонавтика с глобальными системами связи, и дальние космические полеты автоматических аппаратов, и Большой адронный коллайдер.

Скорее всего, речь идёт о расширении границ современной физики (квантовая гравитация, фундаментальные взаимодействия, квантовая космология). Эти теории и гипотезы не отвергают теорию относительности, а дополняют ее.

В начале XX века часто говорили, что ТО отвергает механику Ньютона. Нет! Она дополняет последнюю. Нельзя отвергать классические законы, которым подчиняется вся наша жизнь и повседневный опыт. Таковы законы развития науки. Новые теории содержат в себе старые теории как частные случаи.
 

Фото: wikipedia.org (public domain)




К чему приведет остывание экватора?

Отвечает старший научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН заведующий лабораторией петрологии и рудоносности магматических формаций доктор геолого-минералогических наук Андрей Эмильевич Изох.

 


К чему приведет остывание экватора, и как подействует это на температуру полюсов Земли? На сколько опустится температура на севере?


К сожалению, мы не сможем уточнить, на сколько точно опустится температура на севере, так как никаких других численных значений в вопросе не указано. Попробуем рассмотреть последствия остывания экватора. Колебания температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана исследованы учеными очень хорошо. Это явление даже носит своё название: смещение температуры в большую сторону называется Эль-Ниньо, в меньшую — Ла-Нинья. В переводе с испанского это означает малыш, мальчик и малышка, девочка соответственно. При возникновении Эль-Ниньо происходит повышение температуры воды на огромной площади Тихого океана за счёт того, что течением в экваториальные широты приносит более тёплые потоки. Соответственно, Ла-Нинья — процесс обратный, причем, он может влиять на погоду по всему земному шару, вызывая засухи в одних регионах, ураганы и сильные дожди — в других. Этот климатический феномен в 2011 году вызвал падение уровня мирового океана на пять миллиметров. Однако в основном эти колебания незначительные, наблюдается отклонение примерно на 0.5 C, и для того, чтобы оно составило больше, чем полградуса, необходимы условия, которых сейчас в природе нет.

После изменения температуры на экваторе по всему Земному шару произойдет ее выравнивание. То есть на полюсах она опустится на очень маленькое значение, которое будет тяжело зафиксировать.

Если же гипотетически предположить, что на экваторе температура резко упадет, то это приведёт к очень серьезным последствиям. Например, установлена связь между вспышками австралийского энцефалита и сильными дождями и наводнениями, вызванными Ла-Нинья. То есть изменится не только климат. Стремительное уменьшение T° вызовет вспышки болезней, неурожаи в разных частях света, возникновение гражданских конфликтов. Также снизится улов рыбы, что приведет к падению экономик различных стран, и так далее. Полностью эти изменения спрогнозировать очень тяжело.

Фото: wikipedia.org (public domain)
 




Если реклама установлена на жилом доме, влияет ли она на здоровье людей?

Отвечает профессор Сибирского федерального университета, доктор биологических наук Валерий Владимирович Заворуев.

 


Мы живем на последнем этаже дома, и у нас на крыше собираются установить огромную светящуюся рекламу(состоящую из лампочек и постоянно горящую). Сосед — врач-кардиолог — говорит, что это очень вредно, так как якобы создается магнитное поле, которое наносит вред здоровью. Скажите, безопасна ли для проживающих рядом людей такая реклама?


Вероятно, речь идет о световой рекламе, так называемой, «бегущей строке». В ней используются светодиоды, и работают она на постоянном токе низкого напряжения. Частота его — 50 герц, и электромагнитные поля, создаваемые в процессе, как правило, безвредны. Однако если есть сомнения, то можно заказать и провести измерения: до включения этой рекламы и после. В соответствии с Санитарными правилами и нормами 2122645-10, предельно допустимая напряженность магнитного поля с частотой 50 герц должна составлять 5 микроТесла, а предельно допустимая напряженность переменного электрического поля частотой 50 герц на высоте от пола от 0,5 до 2 метров — 500 вольт на метр. Если показатели не превышают нормативов, то все в порядке, а в случае, когда они и до, и после окажутся одинаковыми —  влияния нет никакого.
 




Почему до сих пор не придумали лекарство от ВИЧ/СПИДа?

Отвечает старший лаборант института цитологии и генетики СО РАН Валерия Юрьевна Михальская.

 


Скажите, пожалуйста, почему за столько лет не придумали лекарство от ВИЧ/СПИДа?


Это волнует человечество уже многие годы. Для начала следует сказать, что СПИД — это одна из последних стадий проявления иммунодефицита (ВИЧ). СПИД является болезнью иммунной системы, которая сопровождается развитием у больных иммунной недостаточности. В результате безопасные для здорового человека микроорганизмы приобретают способность вызывать тяжелые заболевания.

Последние 30 лет ученые многих стран пытаются разработать вакцину против ВИЧ, но эта задача является очень сложной, так как данный вирус является уникальным, и до сих пор медицина с таким не сталкивалась. Сложность заключается еще и в том, что при репликации болезнетворной структуры с очень большой частотой возникают ошибки, которые приводят к возникновению мутантных форм. На первых стадиях заражения происходит активная наработка вируса, которая сопровождается интенсивным Т-клеточным иммунным ответом. В результате происходит отбор вариантов ВИЧ, и в организме появляется форма , отличная от той, которая вызвала заражение.

Ещё один фактор, осложняющий разработку вакцины, состоит в том, что ВИЧ может находиться в форме профага (вирус, который встраивается в хромосомную ДНК клеток инфицированного). В данной форме он защищен от атаки иммунной системы. Как видно, это действительно уникальное явление, и работать с ним очень тяжело.

В настоящее время в процессе изготовления лекарства идут испытания на лабораторных животных, но тут возникает еще одна проблема: вирус иммунодефицита человека способен поражать лишь шимпанзе, но у них не наблюдается симптомов угнетения иммунитета, в связи с чем возможно лишь наблюдать подавление репликации вируса.

Создание вакцины — процесс очень сложный, трудоемкий и не имеет четких критериев оценки эффективности. Однако в ближайшем будущем разработка оптимального средства против вируса иммунодефицита человека возможна, но только лишь после большого количества экспериментов.
 




Почему корпуса самолётов до сих пор клепают, а не сваривают?

Отвечает учёный секретарь института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН кандидат технических наук Борис Михайлович Меламед.

 

Ответ очень прост: корпуса самолётов до сих пор клепают из соображений безопасности. Воздушные суда испытывают сильные нагрузки как при взлёте и посадке, так и во время полёта, особенно в зонах турбулентности. Поэтому важно обеспечить прочность, а прочностные характеристики при склёпке гораздо выше. Авиастроение сможет перейти на сварку только тогда, когда это станет абсолютно безопасным. Дело в том, что при этом процессе происходит нагрев металла и его плавление, что вызывает внутренние напряжения и деформацию, а при остывании и затвердевании также возникает остаточное напряжение. Оно и может послужить причиной нарушений целостности корпуса самолёта во время его полёта. В судостроении перешли на сварку ещё в начале 30-х годов XX века, но авиастроение пока не может себе этого позволить.




Можно ли сделать искусственное меромиктическое озеро (например, на даче)? Дорого ли это? И насколько сложно?

Отвечает ученый секретарь Института биофизики СО РАН (Красноярск), кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев.

 


Можно ли сделать искусственное меромиктическое озеро (например, на даче)? Дорого ли это? И насколько сложно?

 

Неожиданный вопрос. Думаю большинство читателей не знает, что такое меромиктическое озеро. Поэтому сначала небольшое пояснение. Проще называть его —  неперемешиваемым. 
Проба воды с границы кислородной и безкислородной зон в меромиктическом озере Шунет (Хакасия). Расстояние между шприцами пробоотборника 5 сантиметров. Видно, что вода в узком слое воды на границе двух этих зон ярко пурпурная из-за большого содержания в ней пурпурных серных бактерий.
Вода в мелких водоёмах под действием ветра регулярно взбалтывается до дна. Глубокие озера летом или зимой этому не подвергаются в силу физических свойств воды, в это время происходит стратификация  (разделение на слои разной плотности), но осенью при падении температур плотность жидкости меняется, и вода перемешивается. Схожая ситуация характерна и для весны.
 
Однако есть озера, которые не перемешиваются в течение длительного периода времени из-за разницы в плотности воды. Их и называются меромиктическими. Чаще всего это соленые и бессточные водоёмы, которые находятся в аридном (достаточно сухом) климате. Есть две основных причины их образования. 1) Постоянный приток солей  со дна (вымывание из пород грунтовыми водами, минеральные родники, и т.п.). 2) В соленом озере — постоянный приток пресной воды на поверхность (ручей или река, дождь, талый снег или лед). И в первом, и во втором случае в озере создаются два слоя воды разной плотности – более соленая и тяжелая вода около дна и менее соленая и легкая вода на поверхности. Такие образования во многом уникальны из-за своих биологических свойств. Глубинный неперемешиваемый слой не имеет контакта с атмосферой и поверхностью, и там обычно нет кислорода. В таких условиях развиваются уникальные сообщества микроорганизмов, образуются различные соединения, например, сероводород и метан. На границе кислородной и безкислородной зон обитают особые виды бактерий, которым для роста нужны и свет, и сероводород. Ученые используют меромиктические озера как модельные системы для исследования особенностей перемешивания в водоемах, а также для изучения жизни организмов в экстремальных условиях. 
 
Рецепт конструирования меромиктического озера в дачных условиях вытекает из вышеприведенного описания. Во-первых, такое озеро должно быть достаточно большим (чтобы вода в нем присутствовала и летом, и зимой) и глубоким (чтобы ветер или другие возмущения его не перемешали до дна). Во-вторых, нужно обеспечить поступление соли на дно, либо поток постоянной пресной воды на поверхность озера. При этом объем должен оставаться относительно постоянным: то есть поступление воды компенсироваться её испарением. Эти рассуждения довольно схематичны. В идеале нужно провести точные расчеты (с использованием системы динамических уравнений) по балансу воды и солености в водоеме, а также по оценке его гидродинамической стабильности. 
 
Неконтролируемое перемешивание меромиктического озера может привести к резкому ухудшению качества воды и гибели многих живых организмов в озере и вокруг него.На самом деле на Земле довольно часто возникают новые меромиктические «озера» – чаще всего это заброшенные рудники и шахты, которые отвечают всем перечисленным требованиям (небольшая площадь, большая глубина, поступление (вымывание) солей на дно водоема). Во многих странах это даже рассматривается как экологическая проблема, с которой нужно бороться. Так в Германии после остановки добывающей промышленности (угольные и рудные шахты), многие карьеры были затоплены водой и превратились в меромиктические. Из-за неперемешивания глубинные воды богаты сероводородом и другими токсичными газами, в них зачастую нет рыбы, и существует опасность ухудшения качества воды в случае внезапного взбалтывания. Немецкие ученые проводили специальные исследования, направленные на разработку способов «перевода» меромиктических водоемов в обычные озера. 
 
В конце мне самому хотелось бы спросить автора этого вопроса: «А зачем вам меромиктический водоем на даче?»
 
Фото: (1) — предоставлено Е.Задереевым, (2) — dailymail.co.uk



Может ли тело человека накопить статический (или какой либо другой ) заряд, который бы убил другого человека?

Отвечает сотрудник Института ядерной физики им.Г.И.Будкера кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


Может ли тело человека накопить статический (или какой либо другой ) заряд, который бы убил другого человека?


 

Сделаем грубую оценку. Существует понятие «фибрилляционный порог» — это сила тока, которая с большой долей вероятностью вызывает остановку сердца, если воздействовать на него свыше 0,5 сек. Для постоянного тока это 300 мА. Чтобы в течении половины секунды поддерживать его, нужно накопить на теле заряд в 0,15 кулон. Грубо представим человека в виде сферы радиусом 1 м, чтобы оценить его электрическую ёмкость, которая в этом случае равна 4\pi\epsilon_0 R (\pi -- число пи, \epsilon_0= 8,854*10^{12} Ф/м) примерно  0,1 нанофараде. При этом напряжение, необходимое для удержания 0,15 кулон в таком конденсаторе, должно быть равно 0.15/10^{-10}=1,5 ГВ (миллиарда вольт) Пробой в атмосферном воздухе на метровом зазоре возникает при напряжении примерно в 3,4 МВ (миллиона вольт), что примерно в 500 раз ниже нужного для смерти напряжения. Так что вряд ли удастся человеку в обычных условиях накопить необходимый статический заряд, чтобы представлять из себя смертельную опасность.

Фото: fullhdoboi.ru

 




Какое прикладное значение имеет изучение водных экосистем?

Отвечает ученый секретарь Института биофизики СО РАН (Красноярск), кандидат биологических наук Егор Сергеевич Задереев.

 


Какое прикладное значение имеет изучение водных систем, цепей питания в них и так далее? Или это делается исключительно ради приращения знаний?


Я не очень люблю подобные вопросы  и даже придумал для себя универсальный ответ во время научных семинаров: «К счастью, мои исследования не имеют никакого значения для народного хозяйства». Действительно, чаще всего фундаментальные работы делаются в первую очередь для «приращения знаний». Почти всегда это приводит к тому, что новые результаты рано или поздно меняют нашу жизнь. Что же очевидного или перспективного вытекает из водных наук?
Аквакультура рыбы тиляпии на озере Вольта (Гана). Проект реализуется при поддержке Всемирного банка и Глобального экологического фонда.
1. Начиная с 2009 года на прилавках магазинов и рынков количество рыбы и других морепродуктов, выловленных в природе и выращенных в условиях аквакультуры, сравнялось. Успехи современного промышленного разведения рыбы связаны с исследованием цепей питания в водных экосистемах. Перспективы в этой области огромны. Уже сейчас мы знаем, что многие соединения, которые способны синтезировать только такие организмы, крайне важны для нашего питания и здоровья (например, полиненасыщенные жирные кислоты). Нам нужно знать и понимать, как функционируют трофические цепи, чтобы обеспечивать себя качественной пищей в большом количестве, не нарушая природного баланса.
 
2. Почему важно сохранять водные экосистемы? Это тоже имеет простое и практическое значение. Океанские и морские сообщества — огромные машины, осаждающие (захоранивающие) гигантские количества углерода на дне. То есть они играют важнейшую роль в цикле этого вещества, а значит, и в поддержании климата на планете. Совсем недавно (даже с точки зрения истории человека) мы поняли масштаб процессов, протекающих в океане. Многое ещё остается неизвестным. До сих пор модели глобального климата не способны точно оценить скорости процессов в биосфере, в том числе из-за недостатка знаний о «работе» океана.

Два соседних пруда, один из которых поддерживается в чистом состоянии благодаря использованию биотехнологий.3. «Маленькие» водные экосистемы (озера, реки) не менее важны для человека. Оценить стоимость работы, которую они производят, например, по очистке воды, очень просто. Допустим, у нас есть чистое озеро, и мы знаем объем воды в нём. Возьмем стоимость строительства и обслуживания сооружений, которые будут фильтровать схожее количество жидкости за 10 летний период: получится примерная цена работы, которую за нас делает водоём, причем, делает совершенно бесплатно. Если мы рассмотрим все болота, озера, заливные луга, реки и заводи, то поймем, что построить схожие объемы очистных сооружений человек не в состоянии. Дешевле исследовать принципы работы водных экосистем и поддерживать их.
 
4. На сегодня мы лучше знаем, что находится на обратной стороне Луны, чем на дне океана. Почти каждый глубоководный исследовательский проект приносит информацию о десятках и сотнях новых видов организмов. Да что там океан, мы плохо осведомлены о подводной жизни в соседних озерах, лужах и прудах. Разнообразие условий, в которых обнаружены живые организмы, поражает – в воде с кислородом и без кислорода, на огромных глубинах при высоченном давлении, при солености в несколько сотен грамм на литр, при температурах, близких к кипению, и в условиях постоянного переохлаждения. Каждый новый и гиперприспособленный организм — это уникальные наборы генов и биохимических реакций, которые, безусловно, пригодятся для биотехнологий и биомедицины будущего. Одно лишь открытие зеленого флуоресцентного белка в морских медузах не только принесло нобелевскую премию авторам, но и перевернуло современное состояние этих сфер, дав универсальную метку для исследования внутриклеточных процессов в живых организмах. А сколько еще уникальных белков, генов и биохимических механизмов мы не знаем?

Список прикладных «полезностей» от водных наук можно было бы продолжать, но, мне кажется, и вышеприведенного вполне достаточно для оправдания наших работ.

Фото: 1  — globalpartnershipforoceans.org, 2 — sands-international.org.
 




Какие принципы движения способны перемещать космические аппараты и человека за пределы Солнечной системы?

Отвечает сотрудник Института ядерной физики им.Г.И.Будкера кандидат физико-математических наук Евгений Михайлович Балдин.

 


Какие принципы движения способны перемещать космические аппараты и человека за пределы Солнечной системы (или хотя бы достигнуть ее отдаленных планет) для освоения глубокого космоса?


Для движения космических аппаратов сейчас реально рассматриваются реактивные двигатели разных типов или паруса.

В случае реактивного или ракетного двигателя источник энергии и рабочее тело, которое выбрасывается назад с максимально доступной скоростью, находится внутри аппарата. Для вывода космических объектов на орбиту Земли используются химические двигатели, где реактивная струя образуется за счёт соответствующих реакций (в основном горения). Также возможно использование ядерных реактивных, плазменных ракетных и электрических ракетных двигателей. Для всех этих видов нужно топливо, что существенно уменьшает полезную массу ракеты. Чем выше скорость выброса вещества, тем меньше должно быть рабочее тело для достижения необходимой скорости с целю преодоления гравитационного притяжения Земли или Солнца (если нужно вылететь за пределы Солнечной системы). Скорость струи современных химических двигателей на сегодня достигла своего теоретического предела, поэтому для развития космических программ полезно освоение других типов, в особенности ядерных.

В отличии от ракетных двигателей парусам не нужно топливо для разгона. Космические паруса могут быть фотонными (работают за счёт отражения фотонов Солнца) и электрическими (за счёт отражения ионов Солнечного ветра они заряжаются).  Работы по практическому использованию их для разгона космических аппаратов находятся в зачаточном состоянии, в частности из-за слабой тяги на единицу площади паруса.

Для единовременного ускорения межпланетные космические аппараты также могут применить гравитационный манёвр в поле планет Солнечной системы. Планеты увлекают объект за собой, что при соответствующей траектории может как ускорить (Вояджер I в поле Юпитера и Сатурна), так и замедлить его (Маринер-10 в поле Венеры). Лучше всего гравитационный манёвр совершать в поле планет-гигантов.
 

Фото: Paranoid, wikipedia.org (лицензия: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)  

Система Orphus