Как освоить космос

To infinity and beyond!

Каким бы громким ни было брюзжание пессимистов, мол, общество теперь хочет только потреблять, а молодёжи не снится трава у дома, человечество медленно, но верно продолжает изучение Вселенной. 22 февраля NASA провело пресс-конференцию, связанную с открытием семи экзопланет в 40 световых годах от Земли. И это подходящий повод вспомнить успехи человечества в освоении космических просторов Большого театра.

Земля

Учёными установлено, что наша малая космическая родина покоится на четырёх исполинских слонах — Берилии, Тубуле, Великом Т’Фоне и Джеракине, которые стоят на панцире черепахи — Великого А’Туина. Животные названы в честь индийских астрономов, которые доказали их существование с помощью спутника.

На некоторые вопросы, например, каков пол А’Туина, до сих пор нет ответа. Из-за несовершенства технологий невозможно сделать фотографии достаточного качества в тени панциря.

Важный для учёных вопрос — куда плывёт А’Туин. Среди академиков популярна теория, что он пришел ниоткуда и будет во веки веков равномерно ползти в никуда. Альтернативное предположение — гипотеза «Большой случки» — гласит, что он ползёт от Места Рождения к Брачной Поре, как и другие звёзды, очевидно, также движимые черепахами. Результатом краткого сезона любви станет рождение нового поколения рептилий. Эй, кто Терри Пратчетта оставил открытым? Прикройте: на меня фантастика дует.

Луна

Луна — ближайшее к нашей планете космическое тело, естественный спутник Земли, по совместительству её бывшая часть. В 2009 году станция NASA LCROSS окончательно подтвердила наличие воды в кратерах. В том же году Массачусетский технологический университет доказал, что 4 миллиарда лет назад у Луны было магнитное поле, аналогичное земному. Но сейчас его нет, что было подтверждено ещё в 1959 советской станцией «Луна-1». Солнечный ветер, холодная вода, радиация, залежи серебра и ртути — рай для туристов.

Пока что это единственный объект во Вселенной, кроме Земли, где побывал человек. В 2013 году здесь поставлен рекорд по скорости передачи данных. Американский аппарат LADEE с помощью лазера передал информацию на Землю со скоростью 622 Мбит/сек.

Сегодня частные компании и несколько стран — в том числе Россия, Индия, Китай — включены в исследование спутника Земли. 14 марта «Роскосмос» объявил открытым набор космонавтов для полёта на Луну, а SpaceX планирует в 2018 году запустить в полёт вокруг неё двух туристов на многоразовом корабле Dragon собственной разработки. Кроме того, создаются и тестируются проекты исследовательских баз, колоний, добычи ископаемых ресурсов.

Благодаря Луне на Земле ночью светло, происходят приливы и отливы и работают электростанции, происходят солнечные затмения. Спасибо, миссис Луна!

Солнце

Единственная звезда Солнечной системы, по большей части состоящая из водорода, относится к жёлтым карликам. Изучать Солнце начали ещё в Античном мире, но из-за отсутствия необходимых приборов астрономы делали это недолго и всего два раза.

Солнце в рентгеновском излучении

Сегодня учёные продолжают фотографировать Солнце в различных спектрах, изучают его состав, атмосферу, солнечный ветер и другие виды излучений. В январе 2017 комплекс радиотелескопов ALMA прислал изображение поверхности звезды. С помощью подобных аппаратов астрономы пытаются решить одну из актуальных проблем — почему верхние слои атмосферы Солнца в 100 раз горячее нижних.

Венера

Земля и Венера. Эти две планеты как сёстры-близнецы. Только одна из них — героиновая наркоманка, которая душится ацетоном и кидает в гостей гантели и чайник с кипятком. Атмосфера планеты больше чем на 95% состоит из углекислого газа. Парниковый эффект и немного магии повышают среднюю температуру воздуха до гостеприимных 460 градусов по Цельсию — плавятся цинк и свинец. Среднее атмосферное давление — дружелюбные 93 бара, что в 90 раз больше земного, а облака состоят из серной кислоты и хлора.

Такой представляли Венеру создатели фильма «Планета Бурь» (1961, реж. П. Клушанцев)

Спускаемые аппараты почему-то долго не живут. Дольше всех продержалась советская станция «Венера-13» — 127 минут, успев сделать 22 фотографии поверхности. Последним ко второй планете от Солнца отправился японский аппарат «Акацуки», который вышел на орбиту в декабре 2015 и теперь, весело попискивая, шлёт фотографии сернокислотных облаков.

И как-то так она выглядит на самом деле

Меркурий

Из планет земной группы Меркурий изучен менее всего, потому что:

а) далеко;

б) у него низкая гравитация, и из-за этого трудно закрепить на орбите аппараты, которые успевают сильно разогнаться.

В 1974-1975 годах американский «Маринер-10» сфотографировал половину поверхности и предоставил первые данные о температуре, атмосфере и магнитному полю планеты.

В 2011 после семи лет манёвров станция «Мессенджер» вышла на орбиту планеты и стала искусственным спутником. Она изучала химический состав Меркурия, влияние солнечной активности, дополняла его карту. В 2014 году у неё закончилось топливо для корректировки орбиты, и в 2015 аппарат упал на поверхность.

В 2017 году европейские и японские астрономы планируют запустить к богу торговли совместную миссию BepiColombo. Учёные считают её одним из краеугольных камней долгосрочной программы Европейского космического агенства. В список задач входит не только изучение Меркурия, но и проверка общей теории относительности Эйнштейна. В 2024 году после восьми гравитационных манёвров два аппарата миссии выйдут на орбиту планеты. Управлять ими будут с помощью станций слежения за глубоким космосом в Испании, Аргентине, Австралии и Японии. Руководителем BepiColombo стала Эльза Монтагнон (Elsa Montagnon).

Марс

Исследование красной планеты проходит активно и удачно. Уже 20 лет аппараты присылают фотографии поверхности высокого разрешения, которые конспирологи успешно корректируют фотошопом. Аппараты NASA находят метан, который может быть доказательством существования жизни. Куда попал бур: в колонию бактерий или месторождение газа? Пока неясно.

С водой на Марсе гораздо проще. Сейчас обнаружен лёд на полюсах и под землёй, раньше на планете были озёра и океан, плюс атмосфера, действующие вулканы и, возможно, жизнь. По одной из гипотез, после затухания тектонической активности движение ядра замедлилось, магнитное поле ослабло и в результате всё выдуло солнечным ветром.

Сейчас, в марте 2017, Марс исследуют три американских, две европейских и индийская автоматические межпланетные станции и два марсохода. За исключением Луны, красная планета — первый кандидат на колонизацию. Проблема в том, что лететь до неё нужно больше 200 дней. От старости не умрёшь, но люди в замкнутом пространстве без котиков и мемов могут и поубивать друг друга на вторые сутки. Чтобы оценить вероятные последствия, «Роскосмос» с Европейским космическим агентством провели эксперимент «Марс-500», который завершился в 2011 году. Шесть человек провели 520 дней в изоляции от внешнего мира, что соответствовало поездке «Байконур — Марс» туда-обратно плацкартом. Экипаж выжил, так что опыт признан удачным, хотя звучала критика по поводу сугубо мужского состава и достоверности эксперимента.

Заслуживает внимания и частный проект Mars One, который берёт деньги с 2011, а марсианские стулья обещает в 2022... а нет, в 2026… ой, погодите, в 2031 году. Тогда планируется запуск первой четвёрки колонистов в сторону бога войны. Космических пионеров будут ждать жилые помещения, запасы воды, кислорода и картофеля, подготовленные марсоходами. Несмотря на некоторый скепсис и критику, организаторы проекта смотрят в будущее с оптимизмом. Они уже нашли спонсоров и подрядчиков, а в 2017 году пройдёт последний этап отбора экипажа и начнутся тренировки.

Газовые гиганты

Газовый гигант — массивная планета, состоящая в основном из газов — водорода, гелия, аммиака, метана и других. Исследование четырёх гигантов Солнечной системы  затруднено большим расстоянием между ними и Землёй. Например, единственный аппарат, который пролетел вблизи самого далёкого из них, Нептуна, — это «Вояджер-2», обнаруживший кольца планеты, шесть из четырнадцати известных спутников и шторм размером с Землю. Крупнейшая луна гиганта — Тритон — примечательна азотной атмосферой и возможностью существования подповерхностного океана из аммиака и воды. Другие полёты к Нептуну, за исключением отложенного в долгий ящик проекта NASA, пока не планируются.

Большое тёмное пятно — антициклон на Нептуне, обнаруженный в 1989 и исчезнувший к 1994 году

Менее удалённый и более холодный Уран тоже пока исследован вблизи лишь «Вояджером-2», который пролетал мимо в 1986 и, помимо прочего, обнаружил новые спутники планеты и сфотографировал старые. Но сейчас Европейское и Североамериканское космические агентства рассматривают несколько проектов по исследованию гиганта и его спутников. В большинстве из них запуск с Земли планируется в 2020-х, выход на орбиту Урана — в конце 30-х.

Таким «Вояджер-2» увидел Уран последний раз

Сатурн, в отличие от далёких ледяных братьев, впервые был исследован не «Вояджером», а «Пионером-11» в 1979 году. В 2004 в гости прилетел аппарат «Кассини-Гюйгенс», состоявший из автоматической станции «Кассини» и спускаемого зонда «Гюйгенс». Первая из космоса изучала самого гиганта, его кольца, атмосферу и спутники, в том числе Энцелад. А ещё девятого марта 2017 она прислала фотографии Пана — двадцатишестикилометрового пельменя, который вращается вокруг планеты.

Одна из фотографий странного спутника

«Гюйгенс» же десантировался на крупнейшую луну Сатурна — Титан — и анализировал атмосферу, погоду, рельеф и состав грунта. Поверхность спутника омывается метановыми реками и озёрами, некоторые из которых крупнее земных. Их существование было окончательно подтверждено «Кассини» из космоса в 2009. Кроме того, под поверхностью Титана и Энцелада, возможно, находятся океаны из воды.

Четыре спутника проходят по Сатурну

Изучение ближайшего к Земле и крупнейшего гиганта Юпитера проходит активнее всего. Первыми, в 1973 и 1974 годах, его достигли аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», что позволило получить данные о планете и крупнейших спутниках. Через пять лет мимо пролетели «Вояджер-1» и «Вояджер-2», занятые фоторепортажем и обнаружившие у Юпитера кольца. Позже на гравитационный манёвр заскакивали «Улисс», «Кассини-Гюйгенс» и «Новые горизонты». Чтобы два раза не бегать, NASA с их помощью изучало и запечатлевало газового гиганта и его спутники.

Юпитер. Не в разрезе, а с южной стороны

Важный этап изучения — работа космического аппарата «Галилео» на орбите планеты в течение 8 лет — с 1995 по 2003. За это время он проделал титаническую работу: сфотографировал падение кометы на Юпитер, составил карты поверхности его крупнейших спутников, запустил зонд в атмосферу гиганта и сам изучал её из космоса, обнаружил вулканическую активность на Ио и собрал доказательства наличия океанов под поверхностями Европы, Ганимеда и Каллисто. В сентябре 2003 астронавты из NASA решили не заражать ничего земными бактериями и на всякий случай отправили «Галилео» в атмосферу Юпитера, где он был раздавлен и расплавлен. Подобная судьба ждёт и станцию «Юнона», которая изучает планету с орбиты с июля 2016. А ещё внутри неё летят ЛЕГО-фигурки Галилея, Юпитера и Юноны из алюминия.

(«Терминатор 2: Судный день»; 1990, реж. Дж. Кэмерон)

Собранные «Галилеем» данные заинтересовали учёных, и сейчас разрабатываются несколько международных программ, связанных как с самим Юпитером, так и его спутниками. Изучению Ганимеда посвящены проект «Лаплас-П» «Роскосмоса», америко-европейско-японская миссия Europa Jupiter System Mission (EJSM) и программа Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE); Европой займутся проект NASAEuropa Multiple-Flyby Mission, JUICE и EJSM; на Каллисто за всех будет отдуваться JUICE.

20 января 2016 астрономы Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун опубликовали расчёты, которые подтверждают существование крупной планеты за орбитой Нептуна. Пока единственное доказательство — особенности движения других тел Солнечной системы.

Так как визуальное обнаружение ещё не состоялось, нельзя точно сказать, газовый ли это гигант или нет. Но, предположительно, «Девятая планета» в десять раз тяжелее и в 3,7 раз больше Земли и схожа с Ураном и Нептуном.

Согласно компьютерному моделированию, температура атмосферы из гелия и водорода достигает -226 градусов Цельсия

Карликовые планеты

И раз уж вы вспомнили о Плутоне — а вы, несомненно, вспомнили — разберёмся, что такое карликовая планета. До 2005 года всё было просто: Плутон — девятая и крайняя планета, всё, что за ней — пояс Койпера, сосредоточение астероидов и прочих транснептуновых объектов. Но 5 января на фотографиях 2003 года обнаружили Эриду — (теперь) карликовую планету, которая тяжелее Плутона и чуть-чуть меньше по размеру. Появление кандидата на роль десятой планеты показало, что терминологию надо уточнять. В 2006 году на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза было определено, что планета — это:

1. тело, округлое под действием гравитации;

2. тело, которое вращается вокруг звезды;

3. гравитационная доминанта: может расчистить орбиту от других небесных тел.

Карликовые планеты соответствуют лишь первым двум пунктам. Плутон под третье требование не подходил, поэтому получил новое звание, как и три соседа по поясу Койпера — Хаумеа, Макемаке и Эрида. Кроме того, карликовой планетой стала Церера — крупнейшее тело в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, которое после обнаружения в XIX веке некоторое время считалось планетой.

Плутон не планета, но обидного в этом ничего нет: вопрос сугубо терминологический («Рик и Морти»; 2013 — н.в; реж. Дж. Ройланд, Д. Хармон)

К 2017 году лучше всего исследованы Церера, которая относительно близка к Земле, и Плутон, открытый раньше остальных объектов пояса Койпера. Большую часть информации о Церере собрал аппарат NASA «Dawn», который изучает её с 2015 года. Благодаря ему собраны доказательства существования воды под поверхностью, обнаружены лёд в одном кратере и следы органических веществ в другом. Сейчас, в марте 2017, «Dawn» всё ещё изучает Цереру с орбиты.

Церера в цвете

Плутон тоже был изучен с помощью телескопов и одной автоматической станции — «Новые горизонты», которая пролетела мимо карликовой планеты в 2015 и передала собранные данные к декабрю 2016. Известно, что Плутон окружён разреженной азотной атмосферой, а ближе к ядру, возможно, расположена жидкая вода. Об остальных карликовых планетах мы знаем не так уж много: состоят изо льда и камня, у всех есть спутники и на них очень холодно — меньше 200 градусов Цельсия.

Закат на Плутоне, запечатлённый «Новыми горизонтами»

Малые тела Солнечной системы

Малыми телами с 2006 годы называют все объекты, обращающиеся вокруг Солнца, за исключением планет, карликовых планет и спутников. В их число входят и астероиды, которые частично состоят из ценных ресурсов. Например, астероид (433) Эрос, на который в 2001 году совершил мягкую посадку аппарат NEAR Shoemaker, оценён на 20 миллиардов долларов. Его внутренние залежи алюминия, золота, серебра и других цветных металлов могут превосходить запасы верхних слоёв земной коры.

Сейчас мы называем эти фото записью посадки, а тогда они могли стать кадрами крушения

Стоит упомянуть относительно недавнюю посадку аппарата «Филы» на комету Чурюмова — Герасименко с зонда «Розетта»  в ноябре 2014. Цель — сбор информации о зарождении и развитии Солнечной системы. Учитывая, что это было первое успешное «прикомечивание», опыт окажется крайне полезным в будущих изысканиях.

«Вояджеры»

«Вояджер-1» и «Вояджер-2». Если бы эти аппараты были людьми, они бы спускались на дно Марианской впадины, кидались фаерболами, покоряли Марс или занимались ещё чем-нибудь невероятно крутым. Но и как автоматические станции, эти ребята заслуживают отдельного упоминания (или памятника в золоте). К сожалению, золота у нас пока нет, так что начнём рассказ о приключениях двух космических аппаратов.

«Вояджер-1» или «Вояджер-2»? Какая разница, тем более что разницы между ними-то и не было  

Перед тем, как перейти непосредственно к «Вояджерам», стоит упомянуть двух предшественников. Если отправлять разные железяки в сторону от Солнца, есть шанс, что они улетят от него навсегда. В 1972 была запущена станция «Пионер-10», а через год в путь-дорожку снарядился и «Пионер-11». Два этих аппарата успешно достигли 3-ей космической скорости и спешили оправдать название. Но в 1995 контакт с номером 11 был потерян, а в 1998 «Вояджер-1» догнал и перегнал «Пионера-10». В 2003 году «10-ый» последний раз обматерил «Вояджера» и больше не выходил на связь. Возможно, он позвонит через два миллиона лет, когда долетит до созвездия Быка.

«Пионер-10» пролетает мимо Юпитера в воображении художника

Разобравшись с конкурентами, братья «Вояджеры», фотографируя всё на своём пути, полетели к границе гелиосферы — области, где солнечный ветер движется со сверхзвуковой скоростью. «Первый» пересёк её в декабре 2004 года, «второй» — в августе 2007, заодно обнаружив искривление около южного полюса. 12 сентября 2013 «Вояджер-1» официально стал первым космическим аппаратом, покинувшим Солнечную систему.

Схематичное положение «Вояджеров» относительно Солнца, гелиосферы и межзвёздного пространства

Самое крутое в этих двух аппаратах — это то, что они везут с собой краткий справочник по захвату нашей планеты, который красиво называется «Золотая пластинка “Вояджера”». На ней записаны координаты Земли относительно других планет, включая Плутон, Солнца и ближайших к нему пульсаров; анатомия человека (подобное было в послании на «Пионерах»); состав нашей атмосферы; фотопейзажи; изображения животных, эмбрионов, людей; приветствия на 55 языках; музыка разных жанров; обращение генсека ООН и президента США. Найдёт ли кто-то это послание, смогут ли они его расшифровать, вопреки подсказкам? Если учитывать масштабы космоса, вероятность не очень велика. Может, это и к лучшему.

To infinity and beyond!

Так как даже «Вояджер-1» ещё не скоро куда-нибудь прилетит, единственный метод исследования глубин Вселенной — это наблюдение. Собственно, этим астрономы и занимаются, вращая зеркала и антенны приборов на Земле и на орбите. Рассматривая космос во всех доступных спектрах, они обнаруживают галактики и туманности, чёрные дыры и сверхновые, экзопланеты и звёзды.

Не всё в астрофизике открыто, решено и доказано. Но даже вдали от всего мы ищем и находим, исследуем и предполагаем, подтверждаем и опровергаем. Нейтронные звёзды, чёрные дыры, сверхновые, карлики, гиганты, суперземли, планеты-океаны — то, что раньше нельзя было увидеть или вообразить, сейчас обсуждается и анализируется человечеством.  

Отправятся ли люди исследовать другие миры в ближайшее время? Если из варпа к нам не выйдут дружелюбные пришельцы с новыми технологиями, то, скорее всего, нет: далеко, долго да и кушать в дороге что-то надо.

Но зато, если всё пойдёт по плану, не за горами туристические полёты на земную орбиту, высадка на Марсе и Луне, строительство баз на них. Возможно, мы застанем начало добычи ресурсов на астероидах, открытие жизни на спутниках газовых гигантов и на Церере или, на худой конец, увидим фото Девятой планеты. Да и кто знает, есть вероятность, что и роботов в другие системы запустим тоже мы. Или наши дети, или внуки, или их внуки… В любом случае каким бы громким ни было брюзжание пессимистов, мол, общество теперь хочет только потреблять, а молодёжи не снится трава у дома, человечество медленно, но верно продолжает изучение Вселенной.

Послесловие:

Напоследок рекомендую посмотреть видео ниже. Хотя оно не относится к изучению Вселенной напрямую, настроение в нём самое что ни на есть космически-исследовательское.

Источник: hsepress.ru