Человека всегда интересовало, как устроен окружающий его мир. На первых порах это были простые наблюдения и наивные толкования происходящих явлений. Они дошли до нас в виде сказаний и мифов. Постепенно знания накапливались. Древние учёные, наблюдая за Солнцем и Луной, смогли предсказывать солнечные и лунные затмения, составлять календари. Точность этих расчётов поражает современных исследователей: ведь в те времена не было никаких приборов, учёные вели свои наблюдения невооружённым глазом.
Позднее были созданы различные приборы, облегчающие наблюдения. Важнейшим из них стал телескоп (от греческих слов «теле» - далеко, «скопео» - смотреть). Использование телескопов позволило не только изучить Солнечную систему, но и заглянуть в глубины Вселенной.
Следующим шагом в изучении и освоении космоса стало создание ракеты. Первым учёным, который доказал, что реальным средством освоения космоса станет ракета, был наш соотечественник, основоположник современной космонавтики Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935). Но прошли годы, прежде чем эта задача была решена. 4 октября 1957 г. в нашей стране был осуществлён запуск первого искусственного спутника Земли.
Большой вклад в развитие отечественной космонавтики внёс учёный, конструктор и организатор производства ракетнокосмической техники Сергей Павлович Королёв (1906-1966) . Началась новая эра в изучении космоса.
В настоящее время в освоении космоса участвуют Россия, США, многие страны Европы, Япония, Китай, Индия, Бразилия, Канйда, Украина. Осуществлён запуск космических станций к планетам Солнечной системы и их спутникам, получены их фотографии с близкого расстояния, осуществлена посадка на поверхность Венеры, Марса и других планет.
Некоторые важнейшие даты в освоении космоса
3 ноября 1957 г. - запуск второго искусственного спутника Земли «Спутник-2», на борту которого впервые находилось живое существо - собака Лайка (СССР).
14 сентября 1959 г. - станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны, доставив вымпел с гербом СССР (СССР).
4 октября 1959 г. - станция «Луна-3» впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны (СССР).
19-20 августа 1960 г. - первый орбитальный полёт в космос живых существ - собак Белки и Стрелки - на корабле «Спутник-5» с успешным возвращением на Землю (СССР).
12 апреля 1961 г. - первый полёт человека в космос на корабле «Восток-1» (Юрий Алексеевич Гагарин, СССР).
16-19 июня 1963 г. - первый полёт в космос женщины-космонавта на космическом корабле «Восток-6» (Валентина Владимировна Терешкова, СССР).
18 марта 1965 г. - первый выход человека в открытый космос из корабля «Восход-2» (Алексей Архипович Леонов, СССР).
1 марта 1966 г. - первый перелёт космического аппарата с Земли на другую планету; станция «Венера-3» впервые достигла поверхности Венеры, доставив вымпел СССР (СССР).
15 сентября 1968 г. - возвращение космического аппарата «Зонд-5» на Землю после первого облёта Луны. На борту находились живые существа: черепахи, плодовые мухи, черви, растения, семена, бактерии (СССР).
21 июля 1969 г. - первая высадка человека на Луну в рамках лунной экспедиции корабля «Аполлон-11», доставившей на Землю в том числе и пробы лунного грунта (Нил Армстронг, США).
3 марта 1972 г. - запуск первого аппарата «Пионер-10», покинувшего впоследствии пределы Солнечной системы (США).
12 апреля 1981 г. - вывод на орбиту первого многоразового транспортного космического корабля «Колумбия» (США).
24 июня 2000 г. - станция «Near Shoemaker» стала первым искусственным спутником астероида (США).
28 апреля - 6 мая 2001 г. - полёт первого космического туриста на борту корабля «Союз-ТМ-32» на Международную космическую станцию (Деннис Тито, США).
- Как древние люди изучали Вселенную?
- Кто из учёных доказал, что осваивать космос можно с помощью ракеты?
- Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?
- Кто был первым космонавтом?
Человека всегда интересовало, как устроен окружающий его мир. В древности люди наблюдали и пытались объяснить происходящие в природе явления. Позднее были созданы различные приборы, важнейшим из которых стал телескоп. Использование телескопов позволило не только изучать Солнечную систему, но и заглянуть в глубины Вселенной. Следующим шагом в изучении и освоении космоса стало создание ракеты. Большой вклад в развитие отечественной космонавтики внесли К. Э. Циолковский, С. П. Королёв, Ю. А. Гагарин. В настоящее время в освоении космоса участвуют многие страны мира, в том числе и Россия.
Современные представления о строении Вселенной складывались постепенно, на протяжении веков. Долгое время её центром считалась Земля. Такой точки зрения придерживались древнегреческие учёные Аристотель и Птолемей.
Новую модель Вселенной создал Николай Коперник - великий польский астроном. Согласно его модели, центром мира является Солнце, а вокруг него обращаются Земля и другие планеты. Согласно современным представлениям, Земля входит в состав Солнечной системы, которая является частью Галактики. Галактики образуют сверхскопления - мегагалактики.
Солнечную систему образуют 8 планет с их спутниками, астероиды, кометы, множество частичек пыли. Планеты делят на две группы. Меркурий, Венера, Земля, Марс - это планеты земной группы. К группе планет-гигантов относят Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
Астероиды и кометы - небольшие небесные тела, входящие в состав Солнечной системы. Метеором называют вспышку света, возникающую при сгорании в земной частичек космической пыли, а космические тела, не сгоревшие в атмосфере и достигшие поверхности Земли, называют метеоритами.
Звёзды - это гигантские пылающие шары, расположенные очень далеко от нашей планеты. Ближайшая к нам звезда - Солнце, центр нашей Солнечной системы.
Земля - уникальная планета, только на ней обнаружена жизнь. Существованию живого способствует ряд особенностей Земли: определённое расстояние от Солнца, скорость вращения вокруг собственной оси, наличие воздушной оболочки и больших запасов воды, существование почвы.
В древности люди наблюдали за происходящими в природе явлениями и пытались их объяснить. Изобретение различных приборов, в том числе телескопа, облегчило эти наблюдения. Следующим шагом в изучении и освоении космоса стало создание ракеты. В настоящее время в освоении космоса принимают участие многие страны мира.
Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:
Поиск по сайту.
Вселенная – это, пожалуй, самое загадочное и таинственное, с чем приходится сталкиваться человеку. В космос людей манит возможность колонизации других планет и открытия неизвестных форм жизни. Современные учёные постоянно занимаются исследованиями космоса, и их открытия бывают действительно поразительными.
1. 20 миллиардов экзопланет
В 2013 году астрономы подтвердили наличие 20 миллиардов экзопланет в нашей Галактике Млечный Путь. Экзопланетами называют планеты, которые похожи на Землю (и, следовательно, на них может существовать жизнь). Учитывая, сколько миллиардов галактик есть во Вселенной, то количество планет, похожих на Землю, просто даже сложно представить.
2. Карликовая планета
Астрономы-любители во всем мире были огорчены в 2006 году, когда статус Плутона был понижен с планеты до карликовой планеты. Те, кто продолжал считать по-старому, были вознаграждены в 2015 году, когда космический аппарат New Horizons проходил мимо Плутона. Выяснилось, что это космическое тело является все же скорее планетой, поскольку Плутон имеет силу тяжести, достаточно сильную, чтобы удержать атмосферу и отклонять заряженные частицы солнечного ветра.
3. Столкновения золотых звезд
2013 год был фантастическим годом для астрономии. Астрономы обнаружили столкновение двух звезд, во время которого образовалось невероятное количество золота, весом во много раз больше массы нашей Луны.
4. Марсианские цунами
Ученые недавно опубликовали доказательства того, что когда-то массивные цунами, возможно, навсегда изменили марсианский пейзаж. Два метеоритных удара вызвали огромные приливные волны, которые поднялись в высоту на многие десятки метров.
5. Планета Годзилла
Земля является одной из самых больших скалистых планет, но в 2014 году ученые обнаружили планету в два раза больше по размеру и 17 раз тяжелее. Хотя планеты такого размера считались газовыми гигантами, эта планета, которую назвали Kepler10c, удивительно похожа на нашу. Ее в шутку назвали "Годзиллой".
6. Гравитационные волны
Альберт Эйнштейн объявил о том, что обнаружил гравитационные волны, еще в 1916 году, почти за сто лет до того, как ученые подтвердили их существование. Мир науки был в восторге от открытия, сделанного в 2015 году - пространство-время может пульсировать подобно стоячей воде в пруду, когда в нее бросить камень.
7. Формирование гор
Новые исследования обнаружили, как образовываются горы на Ио, вулканическом спутнике Юпитера. Хотя горы на Земле обычно формируются в виде длинных хребтов, горы на Ио в основном одиночные. На этом спутнике вулканическая активность настолько велика, что 12-сантиметровый слой расплавленной лавы покрывает его поверхность каждые 10 лет.
Учитывая такие быстрые темпы извержений, ученые пришли к выводу, что колоссальное давление на ядро Ио вызывает разломы, которые поднимаются к поверхности, чтобы "сбросить" избыточное давление.
8. Гигантское кольцо Сатурна
Астрономы недавно обнаружили огромное новое кольцо вокруг Сатурна. Расположенное в 3,7 – 11,1 миллионах километров от поверхности планеты, новое кольцо вращается в противоположном направлении по сравнению с другими кольцами.
Новое кольцо настолько разрежено, что в нем мог бы поместиться миллиард Земель. Поскольку кольцо довольно холодное (около -196 ° С), оно только недавно было обнаружено при использовании инфракрасного телескопа.
9. Умирающие звезды дарят жизнь
После того, как звезда сжигает весь водород в своем ядре, она расширяется во много раз по сравнению с ее нормальным размером. Когда она расширяется, то притягивает и поглощает близлежащие планеты. Ученые недавно обнаружили, что при этом на более отдаленных замороженных планетах может подняться температура настолько, что на них стала бы возможной жизнь.
В случае Солнечной системы, Солнце расширилось бы за орбиту Марса, а на спутниках Юпитера и Сатурна температура поднялась бы достаточно, чтобы на них возникла жизнь.
10. Старые звезды Вселенной
Несколько сотен миллионов лет - капля в море для Вселенной, чей возраст составляет 14 миллиардов лет. Самая старая звезда, известная людям, - SMSS J031300.36-670839.3 – ее возраст составляет невообразимые 13,6 млрд лет.
11. Кислород в космосе
Кислород, естественно, является чрезвычайно химически активным газом, что приводит к его взаимодействию с другими элементами, существующими во Вселенной. Обнаружение молекулярного кислорода - той же самой разновидности, которой дышат люди - в атмосфере известной кометы 67P углубило познания людей о космических газах и вселило надежду на то, что кислород может в других местах во Вселенной в форме, которую могут использовать люди.
12. Космическое чистилище
Астрономы назвали новую область космоса, обнаруженную зондом "Вояджер 1", Космическим чистилищем. Находится эта область за границей Солнечной системы и примечательна тем, что имеет магнитное поле в два раза сильнее, чем обычно. Это создает своеобразный барьер между Солнечной системой и открытым космосом: заряженные частицы, испускаемые Солнцем, замедляются и даже поворачивают назад, а излучение снаружи не попадает в Солнечную систему.
13. Флаги на Луне
Во время всех миссий "Аполлон", в ходе которых люди посещали Луну, на спутнике Земли устанавливали американские флаги. Поскольку, в соответствии с международным договором, никто не может владеть Луной, флаги должны были выцвести через несколько лет под влиянием космической радиации.
Те мне менее, когда Lunar Reconnaissance Orbiter навела свои телескопы на посадочные площадки "Аполлонов" в 2012 году, обнаружилось, что флаги до сих пор стоят.
14. Гиперактивная галактика
Галактика, в которой невероятно быстро образуются звезды, была обнаружена в 12,2 миллиардах световых лет от Земли в 2008 году. Названа она была "Беби-Бум" и считается самой активной из известной части Вселенной. В то время как в нашем Млечном Пути новая звезда рождается, в среднем, каждые 36 дней, в галактике "Бэби-Бум" новая звезда рождается каждые 2 часа.
15. Самое холодное место во Вселенной
Самое холодное место во Вселенной - Туманность Бумеранг, в которой тепло практически не регистрируется, температура там находится вблизи почти абсолютного нуля. Эта туманность ярко светится синим цветом из-за света, отражающегося от его пыли.
16. Пятнище, пятно, пятнышко..
Знаменитое Большое красное пятно на Юпитере сокращалось в течение всего прошлого века, и в настоящее время оно в два раза меньше своего первоначального размера. Сегодня на этой планете вблизи экватора можно наблюдать гигантский шторм, который никогда не прекращается. Ученые до сих пор не знают, что вызывает его.
17. Самая маленькая планета
Самая маленькая планета, которая была обнаружена на данный момент, была найдена в 2013 г. Планета, получившая название Kepler-37b, лишь немногим больше, чем наша Луна, но в три раза ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. Благодаря этому, на ее поверхности царит настоящий ад - температура составляет 425 ° С.
18. Преждевременная смерть звезд
Некоторые звезды в области активного звездообразования, получившей название Туманность Киля, как было обнаружено в 2016 году, преждевременно умирают. Около половины звезд в этом месте пропускают в своем развитии стадию красного гиганта, тем самым сокращая свой жизненный цикл на миллионы лет. Неизвестно, что вызывает этот эффект, но он был замечен только у богатых натрием или бедных кислородом звезд.
19. Где нужно искать жизнь
Некоторые ученые полагают, что не нужно искать другие планеты, чтобы обнаружить жизнь, а скорее обращать внимание на их спутники. Проходя мимо Юпитера, его ледяная луна Европа "выстреливает" в воздух 6 800 кг воды в секунду из гейзеров на своем южном полюсе.
Ученые недавно разработали проект, в рамках которого зонд сможет легко проанализировать содержание этой воды, прежде чем она упадет обратно на поверхность планеты. Такие исследования могли бы помочь определить, существует ли жизнь на Европе.
20. Гигантская алмазная звезда
Звезда BPM 37093, которую часто называют "Люси", - белый карлик, расположенный примерно в 20 световых годах от Земли. Чем примечательна эта звезда, так это тем, что она в основном представляет собой гигантский алмаз размером с Луну.
21. Девятая планета
Хотя Плутон был "понижен в звании" до карликовой планеты, ученые полагают, что вполне может существовать массивная планета на орбите вокруг Солнца за Плутоном. Используя математические законы, ученые определили, что на удаленной орбите должна вращаться планета размером с Нептун, но ее до сих пор не нашли.
22. Шум вакуума
23. Самая яркая сверхновая
Обнаруженная в 2015 году звезда ASASSN-15lh является самой яркой когда-либо зарегистрированной сверхновой. Она светит более чем в 570 миллиардов раз сильнее Солнца. Что еще более странно, ученые обнаружили, что активность сверхновой выросла во второй раз примерно через два месяца после того, как звезда прошла свою пиковую яркость.
24. Астероид с кольцами
Орбитальные кольцевые системы характерны для массивных газовых гигантов, при этом кольца довольно редки среди других небесных тел. Ученые были очарованы, обнаружив кольца вокруг астероид Харикло. Астероид имеет два кольца, вероятно, образованные из замороженной воды.
25. Алкогольная комета
Комета Лавджой приводит в восторг астрономов и выпивох с тех пор, как ее впервые обнаружили в 2015 году. При изучении быстро летящего куска льда, ученые обнаружили, что комета выбрасывает тот же тип алкоголя, который пьют люди - со скоростью 500 бутылок вина в секунду.
Всем, кто интересуется наукой, любопытно будет узнать .
Специалисты по исследованию планет определили приоритеты в изучении Солнечной Системы.
Людей, родившихся уже в эпоху освоения космоса, книги о Солнечной системе, вышедшие до 1957 г., зачастую приводят в состояние шока. Как мало старшее поколение знало, не имея даже представления об огромных вулканах и каньонах Марса, по сравнению с которыми гора Эверест кажется лесным муравейником, а Большой каньон похож на кювет у обочины. Возможно, ранее считали, что под облаками Венеры могут скрываться роскошные влажные джунгли, или бескрайняя сухая пустыня, или бурлящий океан, или огромные смоляные болота — все, что угодно, но только не то, что оказалось на самом деле: огромные вулканические поля — сцены Ноева потопа из застывшей магмы. Вид Сатурна ранее представлялся унылым: два расплывчатых кольца, тогда как сегодня мы можем любоваться сотнями и тысячами изящных колечек. Спутники планет-гигантов были пятнами, а не фантастическими ландшафтами с метановыми озерами и пылевыми гейзерами.
В те годы все планеты выглядели как малые островки света, а Земля казалась гораздо больше, чем сегодня. Никто и никогда не видел нашу планету со стороны: голубой мрамор на черном бархате, покрытый тонким слоем воды и воздуха. Никто не знал, что Луна была обязана своим рождением удару, или что гибель динозавров произошла единовременно. Никто до конца не понимал, как человечество может полностью изменить окружающую среду на всей планете. Кроме того, космическая эра обогатила нас знаниями о природе и открыла новые перспективы.
С момента запуска спутника в исследованиях планет несколько раз случались взлеты и падения. Например, в 1980-е гг. работы почти застопорились. Сегодня десятки зондов различных стран бороздят Солнечную систему — от Меркурия до Плутона. Но бюджет урезают, расходы растут и не всегда приводят к нужному результату, что бросает тень на NASA. В настоящее время агентство переживает далеко не лучший период своей истории с тех пор, как 35 лет назад Никсон закрыл программу «Аполлон».
«Специалисты NASA продолжают поиск приоритетных направлений, по которым будут проводиться исследования, — говорит Энтони Джанетос (Anthony Janetos ) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, член Национального исследовательского совета (NRC), курирующего программу NASA по наблюдению Земли. — Они исследуют космос? Они изучают человека или занимаются чистой наукой? Они рвутся к галактикам или ограничиваются Солнечной системой? Их интересуют шаттлы и космические станции или только природа нашей планеты?»
В принципе, такое развитие событий должно дать плоды. Должны возродиться не только программы с использованием автоматических зондов, но и пилотируемые космические полеты. Президент Джордж Буш определил в 2004 г. цель — ступить на поверхность Луны и Марса. Несмотря на всю спорность этой затеи, в NASA за нее ухватились. Но трудность состояла в том, что все это быстро превратилось в нефинансируемое поручение и заставило агентство пробивать стену, традиционно «защищающую» научные и пилотируемые программы от перерасхода средств. «Я полагаю, все знают, что у агентства недостаточно денег для проведения всех необходимых работ, — говорит Билл Клейбо (Bill Claybaugh ), директор отдела исследований и анализа NASA. — На космические агентства других стран деньги тоже не льются золотым дождем».
NRC временами делает шаг назад и интересуется, как обстоят дела с планетными исследованиями в мире. Поэтому мы представляем список приоритетных целей.
1. Мониторинг климата Земли
В 2005 г. комиссия Национального исследовательского совета пришла к выводу: «существует риск того, что система спутников наблюдения за окружающей средой выйдет из строя». С тех пор ситуация изменилась. NASA за пять лет перебросило $600 млн с проектов исследования Земли на программу поддержки шаттлов и космической станции. В то же время развитие новой национальной системы спутников на полярных орбитах для наблюдения Земли превысило бюджет и должно быть урезано. Это касается приборов, исследующих глобальное потепление, измеряющих падающее на Землю солнечное излучение и отражающиеся от поверхности Земли инфракрасные лучи.
В результате более 20 спутников Системы наблюдения Земли закончат функционировать еще до того, как им на смену придут новые аппараты. Ученые и инженеры надеются, что смогут некоторое время поддерживать их в рабочем состоянии. «Мы готовы работать, но сейчас нам нужен план, — утверждает Роберт Кахалан (Robert Cahalan ), руководитель отдела климата и излучения Годдардовского центра космических полетов NASA. — Нельзя ждать, пока они сломаются».
Если спутники перестанут функционировать до того, как им придет замена, то возникнет пробел в поступлении данных, затрудняющий отслеживание изменений. Например, если аппараты следующего поколения заметят, что Солнце стало ярче, то трудно будет понять, действительно ли это так, или неверно откалиброваны приборы. Если не будут проводиться непрерывные наблюдения со спутников, данный вопрос не решить. Наблюдения поверхности Земли со спутников Landsat , проводившиеся с 1972 г., уже несколько лет как прекращены, и Министерство сельского хозяйства США вынуждено покупать данные с индийских спутников для наблюдений за урожаем.
Комиссия NRC призывает восстановить финансирование и в будущем десятилетии запустить 17 новых аппаратов, следящих за ледовым покровом и содержанием двуокиси углерода, чтобы изучить влияние таких факторов на погоду и улучшить методы ее прогноза. К сожалению, исследование климата оказывается между рутинным наблюдением за погодой (задача NOAA) и наукой (этим занимается NASA). «Основная проблема в том, что никому не поручено заниматься мониторингом климата», — считает климатолог Дрю Шиндел (Drew Shindell ) из Годдардовского центра космических исследований NASA. Как и многие другие ученые, он полагает, что правительственные климатические программы, распределенные по разным ведомствам, должны быть собраны вместе и переданы одному управлению, которое будет заниматься только этой тематикой.
План действий
- Финансировать 17 новых спутников, предлагаемых NASA в будущем десятилетии (стоимость — около $500 млн в год).
- Основать управление по исследованию климата.
2. Подготовка защиты от астероидов
Астероидная угроза
Астероиды диаметром 10 км (убийцы динозавров) падают на землю в среднем раз в 100 млн лет. Астероиды диаметром около 1 км (глобальные разрушители) — раз в полмиллиона лет. Астероиды размером 50 м, способные разрушить город, — раз в тысячелетие.
«Обзор для космической защиты» выявил более 700 тел километрового размера, но все они не опасны для нас в ближайшие века. Однако этот обзор сможет обнаружить не более 75% таких астероидов.
Шанс, что среди необнаруженных 25% окажется астероид, который упадет на землю, мал. Средний риск составляет до 1 тыс. Погибших человек в год. Риск от астероидов меньшего размера — в среднем до 100 человек в год.
Астероид такой огромный, а космический зонд так мал... но дайте время, и даже слабая ракета сможет отклонить гигантскую скалу с ее опасной орбиты
Как и мониторинг климата, защита планеты от астероидов, по-видимому, оказалась как бы «между двумя стульями». Ни NASA, ни Европейское космическое агентство (European Space Agency , ESA) не имеют мандата на спасение человечества. Лучшее, что они сделали, — программа «Обзор для космической защиты» (Spaceguard Survey , NASA) с бюджетом $4 млн в год по поиску в околоземном пространстве тел диаметром более 1 км, которые могут причинить вред не только какому-либо региону планеты, но и Земле в целом. Однако пока никто не занимается систематическим поиском более мелких «региональных разрушителей», которых в окрестности Земли должно быть около 20 тыс. Не существует и Управления космических угроз, которое бы объявляло тревогу в случае необходимости. Если бы технология защиты существовала, понадобилось бы не менее 15 лет, чтобы обеспечить защиту от опасного вторжения. «Сейчас в США нет всеобъемлющего плана», — говорит Ларри Лемке (Larry Lemke ), инженер Эймсонского центра NASA.
На запрос Конгресса в марте 2007 г. NASA опубликовало доклад, в котором сказано, что выявление тел размером от 100 до 1000 м можно возложить на Большой обзорный телескоп (Large Sinoptic Survey Telescope , LSST), разрабатываемый для обзора неба и поиска новых объектов. Разработчики этого проекта считают, что в том виде, в каком телескоп был задуман, он сможет за 10 лет работы (2014-2024 гг.) обнаружить 80% указанных тел. При вложении в проект дополнительных $100 млн эффективность может возрасти до 90%.
Как и у всех наземных инструментов, возможности телескопа LSST ограничены. Во-первых, у него есть слепая зона: наиболее опасные объекты, движущиеся вблизи орбиты Земли немного впереди или позади нашей планеты, он может наблюдать только в лучах утренней или вечерней зари, когда солнечные лучи мешают обнаруживать их. Во-вторых, этот телескоп может определять массу астероида только косвенно — по его блеску. При этом оценка массы может различаться вдвое: большой темный астероид можно спутать с маленьким, но светлым. «А такое различие может оказаться очень важным, если нам необходима защита», — считает Клейбо.
Для решения этих проблем NASA решило построить инфракрасный космический телескоп стоимостью $500 млн и вывести его на орбиту вокруг Солнца. Он сможет фиксировать любую угрозу Земле и, наблюдая небесные тела в разных длинах волн, определять их массу с ошибкой не более 20%. «Если вы хотите все сделать правильно, то надо из космоса наблюдать в инфракрасном диапазоне», — говорит Дональд Йоманс (Donald Yeomans ) из Лаборатории реактивного движения, соавтор доклада.
Что делать, если астероид уже движется в направлении нашей планеты? Эмпирическое правило гласит: для отклонения астероида на величину радиуса Земли нужно за десять лет до столкновения изменить его скорость на миллиметр в секунду, толкая его ядерным взрывом или оттягивая гравитационным притяжением.
В 2004 г. комиссия NASA по экспедициям к околоземным объектам рекомендовала провести испытания. Согласно проекту «Дон Кихот» стоимостью $400 млн, предполагается изменить его траекторию движения за счет удара о четырехсоткилограммовое препятствие. Выброс вещества после столкновения в результате реактивного эффекта сместит направление астероида, но никто не знает, насколько сильным окажется данный эффект. Определение этого и есть главная задача проекта. Ученые должны найти тело на такой далекой орбите, чтобы случайно своим ударом не перевести его на встречный курс с Землей.
Весной 2008 г. ESA закончило предварительный проект и тут же из-за отсутствия денег положило его на полку. Для осуществления своих планов оно попробует объединить усилия с NASA и/или Японским космическим агентством (Japan Aerospace Exploration Agency , JAXA).
План действий
- Расширенный поиск астероидов, включая мелкие тела, возможно, с помощью специального космического инфракрасного телескопа.
- Эксперимент по управляемому отклонению астероида.
- Развитие официальной системы оценки потенциальной опасности.
3. Поиск новой жизни
До запуска спутника ученые считали Солнечную систему настоящим раем. Затем оптимизма поубавилось. Оказалось, что сестра Земли — сущий ад. Подлетев же к пыльному Марсу, «Маринеры» обнаружили, что его покрытый кратерами ландшафт похож на лунный; сев на его поверхность, «Викинги» не смогли найти ни одной органической молекулы. Но позже обнаружились места, пригодные для жизни. Все еще подает надежды Марс. Спутники планет, особенно Европа и Энцелад, видимо, обладают большими подповерхностными морями и огромным количеством исходного вещества для формирования жизни. Даже Венера могла быть когда-то покрыта океаном. На Марсе NASA ищет не сами организмы, а следы их существования в прошлом или настоящем, ориентируясь на наличие воды. Последний зонд «Феникс», запущенный в августе, должен в 2008 г. сесть в неизученной северной полярной области. Это не марсоход, а стационарный аппарат с манипулятором, способным разрыть почву вглубь на несколько сантиметров для поиска отложений льда. Готовится к полету и «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory , MSL) стоимостью $1,5 млрд — марсоход размером с автомобиль, который должен быть запущен в конце 2009 г. и совершить посадку через год.
Но постепенно ученые вернутся к прямому поиску живых организмов или их остатков. В 2013 г. ESA планирует запустить зонд «ЭкзоМарс» (ExoMars ), оснащенный такой же лабораторией, как у «Викингов», и буром, способным углубиться в грунт на 2 м — достаточно, чтобы достичь слоев, где не разрушаются органические соединения.
Многие специалисты по планетам считают приоритетным направлением изучение породы, доставленной с Марса на Землю. Анализ даже небольшого ее количества даст возможность глубоко проникнуть в историю планеты, как это сделала программа «Аполлон» в отношении Луны. Проблемы с бюджетом NASA отодвинули многомиллиардный проект к 2024 г., но Агентство уже приступило к модернизации аппарата MSL, чтобы он мог сохранить образцы коллекции.
Что касается спутника Юпитера — Европы, то ученые также хотели бы иметь орбитальный аппарат, чтобы измерить, как форма и гравитационное поле спутника откликаются на приливное влияние со стороны Юпитера. Если внутри спутника жидкость, его поверхность будет подниматься и опускаться на 30 м, а если нет — всего на 1 м. Магнитометр и радар помогут заглянуть под поверхность и, возможно, нащупать океан, а фотокамеры позволят составить карту поверхности для подготовки к посадке и бурению.
Естественным продолжением работы «Кассини» вблизи Титана были бы орбитальный и посадочный аппараты. Атмосфера Титана похожа на земную, что позволяет использовать аэростат с горячим воздухом, который время от времени сможет опускаться на поверхность и брать образцы. Целью всего этого, указывает Джонатан Лунин (Jonatan Lunine ) из Аризонского университета, стал бы «анализ находящейся на поверхности органики, чтобы проверить, происходит ли продвижение в самоорганизации вещества, с которого, как думают многие специалисты, началось зарождение жизни на Земле».
В январе 2007 г. NASA приступало к рассмотрению этих проектов. Агентство планирует в 2008 г. сделать выбор между Европой и Титаном. Зонд стоимостью $2 млрд, возможно, будет запущен уже в ближайшие десять лет. Второму небесному телу придется ждать еще лет десять.
В конце концов, может оказаться, что земная жизнь уникальна. Это было бы печально, но вовсе не означало бы, что все усилия затрачены впустую. По словам Брюса Якоски (Bruce Jacosky ), директора Астробиологического центра Колорадского университета, астробиология позволяет понять, насколько разнообразной может быть жизнь, каковы ее предпосылки, и как она зарождалась на нашей планете 4 млрд лет назад.
План действий
- Получение образцов марсианского грунта.
- Подготовка к исследованию Европы и Титана.
4. Разгадка происхождения планет
Как и зарождение жизни, формирование планет было сложным, многоступенчатым процессом. Юпитер был первым и затем управлял другими. Как долго шло это образование? Или он зародился в едином гравитационном сжатии, как малая звезда? Сформировался ли он вдали от Солнца и затем приблизился к нему, как об этом свидетельствует аномально высокое содержание в нем тяжелых элементов? И мог ли он при этом расталкивать на своем пути небольшие планеты? Спутник Юпитера «Юнона», который NASA собирается запустить в 2011 г., должен помочь ответить на эти вопросы.
Разобраться с формированием планет помогло бы и развитие идеи зонда «Стардаст», который в 2006 г. доставил образцы пыли из комы, окружающей твердое ядро кометы. По словам руководителя проекта Дональда Браунли (Donald Brownlee ) из Вашингтонского университета, «Стардаст» показал, что кометы были колоссальными сборщиками вещества протосолнечной туманности на ранней стадии формирования Солнечной системы, которое застыло во льду и сохранилось до наших дней. «Стардаст» доставил замечательные пылинки из внутренней области Солнечной системы, из внесолнечных источников и, по-видимому, даже из разрушенных объектов типа Плутона, но их очень мало». JAXA планирует получить образцы из ядер комет.
Площадкой для астроархеологических исследования может стать и Луна. Она была своеобразным Розеттским камнем для понимания истории столкновений в молодой Солнечной системе, поскольку помогла связать относительный возраст поверхности, определенный путем подсчета кратеров, с абсолютной датировкой образцов, доставленных «Аполлоном» и российской «Луной». Но в 1960-е гг. посадочные аппараты посетили лишь несколько мест. Они не добрались до кратера Эйткен — бассейна величиной с континент на обратной стороне, возраст которого может указывать время окончания формирования планет. NASA сейчас решает вопрос о посылке туда робота, чтобы он взял образцы и доставил их на Землю.
Еще одна загадка Солнечной системы заключается в том, что астероиды Главного пояса, по-видимому, возникли до появления Марса, который, в свою очередь, сформировался раньше Земли. Похоже, что волна формирования планет шла внутрь, вероятно, спровоцированная Юпитером. Но вписывается ли Венера в эту закономерность? Ведь эта планета с ее кислотными облаками, огромным давлением и адской температурой — не самое приятное место для посадки. В 2004 г. NRC рекомендовал забросить туда аэростат, который сможет на короткое время опуститься на поверхность, взять образцы, а затем набрать необходимую высоту, чтобы проанализировать их или отправить на Землю. В середине 1980-х гг. Советский Союз уже посылал на Венеру космические аппараты, а сейчас Российское космическое агентство планирует запуск нового спускаемого аппарата.
Изучение формирования планет в некоторой степени похоже на исследования происхождения жизни. Венера расположена на внутреннем краю зоны жизни, Марс — на внешнем, а Земля — посередине. Понять различие между этими планетами значит продвинуться в поисках жизни вне Солнечной системы.
План действий
- Получить образцы вещества с ядер комет, Луны и Венеры.
5. За переделом Солнечной системы
Два года назад легендарные «Вояджеры» преодолели финансовый кризис. Когда NASA объявило, что собирается закрыть проект, протесты общественности вынудили их продолжить работу. Ничто из созданного руками человека не удалялось от нас настолько, как «Вояджер-1»: на 103 астрономических единицы (а.е.), т. е. в 103 раза дальше, чем Земля от Солнца, и каждый год к этому добавляется по 3,6 а.е. В 2002 или 2004 г. (по разным оценкам) он достиг загадочной многослойной границы Солнечной системы, где частицы солнечного ветра сталкиваются с потоком межзвездного газа.
Но «Вояджеры» были созданы для изучения внешних планет, а не межзвездного пространства. Их плутониевые источники энергии иссякают. Уже давно в NASA думают создать специальный зонд, и доклад NRC по солнечной физике от 2004 г. советует агентству начать работу в данном направлении.
Внешние границы
Межзвездный зонд должен исследовать приграничную область Солнечной системы, где газ, выброшенный Солнцем, встречается с межзвездным газом. Он должен иметь скорость, долговечность и оснащение, которых нет у «Вояджеров» и «Пионеров»
Зонд должен измерить содержание аминокислот в межзвездных частицах, чтобы определить, сколько сложного органического вещества попало в Солнечную систему извне. Ему также необходимо найти частицы антивещества, которые могли родиться в миниатюрных черных дырах или темном веществе. Он должен определить, как граница Солнечной системы отражает вещество, включая космические лучи, способные влиять на земной климат. Еще ему надо выяснить, присутствует ли в окружающем нас межзвездном пространстве магнитное поле, которое может играть важную роль в формировании звезд. Этот зонд можно использовать как миниатюрный космический телескоп для проведения космологических наблюдений, свободных от влияния межпланетной пыли. Он помог бы изучить так называемую аномалию «Пионеров» — необъяснимую силу, действующую на два далеких космических зонда «Пионер-10» и «Пионер-11», а также проверить общую теорию относительности Эйнштейна, указав, где гравитация Солнца собирает лучи света далеких источников в фокус. С его помощью можно было бы детально изучить одну из ближайших звезд, например эпсилон Эридана, хотя чтобы добраться туда, потребуются десятки тысяч лет.
Чтобы достичь небесного тела на расстоянии сотен астрономических единиц за время жизни ученого (и плутониевого источника энергии), нужно разогнаться до скорости 15 а.е. в год. Для этого можно использовать один из трех вариантов — тяжелый, средний или легкий, соответственно, с ионным двигателем, питающимся от ядерного реактора, либо солнечный парус.
Тяжелый (36 т) и средний (1 т) зонды были разработаны в 2005 г. командами под руководством Томаса Цурбухена (Tomas Zurbuchen ) из Мичиганского университета в Анн-Арборе и Ральфа Макнатта (Ralph McNutt ) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Но более приемлемым для запуска выглядит самый легкий вариант. ESA рассматривает сейчас предложение международной команды ученых под руководством Роберта Виммер-Швайнгрубера (Robert Wimmer-Schweingruber ) из университета в Киле, Германия. К этому проекту может присоединиться и NASA.
Солнечный парус диаметром 200 м сможет разогнать пятисоткилограммовый зонд. После запуска с Земли он должен устремиться к Солнцу и пройти как можно ближе к нему (внутри орбиты Меркурия), чтобы поймать мощный напор солнечного света. Как спортсмен-виндсерфингист, космический корабль будет двигаться галсами. Перед орбитой Юпитера он должен сбросить парус и полететь свободно. Но прежде инженеры должны разработать достаточно легкий парус и испытать его в упрощенном варианте.
«Такой полет под эгидой ESA или NASA будет следующим логическим шагом в исследовании космоса», — считает Виммер-Швайнгрубер. На ближайшие 30 лет затраты на этот проект оцениваются в $2 млрд. Исследование планет поможет нам понять, насколько Земля вписывается в общую схему, а изучение наших межзвездных окрестностей позволит выяснить то же самое в отношении всей Солнечной системы.
Материал из Юнциклопедии
Не так много лет минуло со дня запуска в 1957 г. первого искусственного спутника Земли, но за этот короткий срок космические исследования сумели занять одно из ведущих мест в мировой науке. Ощутив себя гражданином Вселенной, человек, естественно, захотел лучше узнать свой мир и его окружение.
Уже первый спутник передал ценную информацию о свойствах верхних слоев атмосферы Земли, об особенностях прохождения радиоволн через ионосферу. Второй спутник положил начало целому научному направлению - космической биологии: на его борту в космос впервые отправилось живое существо - собака Лайка. Третий орбитальный полет советского аппарата снова посвящался Земле - исследованию ее атмосферы, магнитного поля, взаимодействия воздушной оболочки с солнечным излучением, метеорной обстановки вокруг планеты.
После первых запусков стало ясно, что исследование космоса должно вестись целенаправленно, по долгосрочным научным программам. В 1962 г. в Советском Союзе начались запуски автоматических спутников серии «Космос», число которых в настоящее время приближается уже к 2 тыс. Спутники «Космос» выводятся на близкие и далекие от Земли орбиты, оснащаются научными приборами для изучения ближайших окрестностей планеты и многообразных явлений в верхней атмосфере и околоземном космическом пространстве.
Спутники «Электрон» и орбитальные автоматические обсерватории «Прогноз» рассказали о Солнце и его определяющем влиянии на земную жизнь. Изучая наше светило, мы постигаем также тайны далеких звезд, знакомимся с работой естественного термоядерного реактора, построить который на Земле пока не удается. Из космоса увидели и «невидимое солнце» - его «портрет» в ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучах, которые не доходят до поверхности Земли из-за непрозрачности атмосферы в этих участках спектра электромагнитных волн. Кроме спутников-автоматов длительные исследования Солнца вели советские и американские космонавты на орбитальных космических станциях.
Благодаря исследованиям из космоса мы лучше узнали состав, строение и свойства верхних слоев атмосферы и ионосферы Земли, зависимость их от солнечной активности, что позволило повысить надежность прогноза погоды и условий радиосвязи.
«Космический глаз» позволил не только по-новому оценить «внешние данные» нашей планеты, но и заглянуть в ее недра. С орбит лучше обнаруживаются геологические структуры, прослеживаются закономерности строения земной коры и размещения нужных человеку минералов.
Спутники позволяют в считанные минуты просмотреть и огромные акватории, передать их снимки специалистам-океанологам. С орбит получают информацию о направлениях и скорости ветров, зонах зарождения циклонических вихрей.
С 1959 г. началось изучение спутника Земли - Луны - с помощью советских автоматических станций. Станция «Луна-3», облетев Луну, впервые сфотографировала ее обратную сторону; «Луна-9» осуществила мягкую посадку на спутник Земли. Чтобы иметь более ясное представление о всей Луне, необходимы были длительные наблюдения с орбит ее искусственных спутников. Первый из них - советская станция «Луна-10» - был запущен в 1966 г. Осенью 1970 г. к Луне ушла станция «Луна-16», которая, вернувшись на Землю, привезла с собой образцы пород лунного грунта. Но только длительные систематические исследования лунной поверхности могли помочь селенологам разобраться в происхождении и строении нашего естественного спутника. Такую возможность вскоре предоставили им самоходные советские научные лаборатории - луноходы. Результаты космических исследований Луны предоставили новые данные и об истории происхождения Земли.
Характерные особенности советской программы изучения планет - планомерность, последовательность, постепенное усложнение решаемых задач - особенно ярко проявились в исследованиях Венеры. Два последних десятилетия принесли больше сведений об этой планете, чем весь предыдущий более чем трехвековой период ее изучения. При этом значительная часть информации добыта советской наукой и техникой. Спускаемые аппараты автоматических межпланетных станций «Венера» не раз совершали посадки на поверхность планеты, зондировали ее атмосферу и облака. Советские станции стали и первыми искусственными спутниками Венеры.
Начиная с 1962 г. производится запуск советских автоматических межпланетных станций к планете Марс.
Космонавтика изучает и более удаленные от Земли планеты. Сегодня можно рассматривать телевизионные изображения поверхности Меркурия, Юпитера, Сатурна и их спутников.
Астрономы, получившие в свое распоряжение космическую технику, естественно, не ограничились изучением лишь Солнечной системы. Их приборы, вынесенные за пределы атмосферы, непрозрачной для коротковолновых космических излучений, нацелились в сторону других звезд и галактик.
Идущие от них невидимые лучи - радиоволны, ультрафиолетовое и инфракрасное, рентгеновское и гамма-излучение - несут ценнейшую информацию о том, что происходит в глубинах Вселенной (см. Астрофизика).