4 марта 1997 года состоялся первый космический запуск с нового российского космодрома «Свободный». Он стал двадцатым действующим на тот момент космодромом мира. Сейчас на месте этой стартовой площадки строится космодром «Восточный», ввод которого запланирован на 2018 год. Таким образом, у России будет уже 5 космодромов — больше чем у Китая, но меньше чем у США. Сегодня мы расскажем о крупнейших мировых космических площадках.
Байконур (Россия, Казахстан)
Старейшим и крупнейшим и поныне является «Байконур», открытый в степях Казахстана в 1957 году. Его площадь составляет 6717 кв.км. В лучшие — 60-е годы — на нем производилось до 40 запусков в год. И действовало 11 пусковых комплексов. За весь период существования космодрома с него было произведено более 1300 пусков.
По этому параметру «Байконур» лидирует в мире и поныне. Ежегодно здесь запускаются в космос в среднем два десятка ракет. Юридически космодром со всей его инфраструктурой и громадной территорией принадлежит Казахстану. А Россия арендует его за $ 115 млн. в год. Договор на аренду должен закончиться в 2050 году.
Однако еще раньше большинство российских запусков должно быть перенесено на ныне строящийся в Амурской области космодром «Восточный».
Существует в штате Флорида с 1949 года. Первоначально на базе проходили испытания военных самолетов, а позже запуски баллистических ракет. Как полигон для космических запусков используется с 1957 года. Не прекращая военных испытаний, в 1957 году часть стартовых площадок предоставили в распоряжение NASA.
Здесь стартовали первые американские спутники, отсюда уходили в полет первые американские астронавты — Алан Шепард и Вирджил Гриссом (суборбитальные полеты по баллистической траектории) и Джон Гленн (орбитальный полет). После чего программа пилотируемых полетов переместилась на вновь отстроенный Космический центр, которому в 1963 году после гибели президента присвоили имя Кеннеди.
С этого момента база стала использоваться для запуска беспилотных кораблей, которые доставляли космонавтам на орбиту необходимые грузы, а также отправляли автоматические исследовательские станции на другие планеты и за пределы Солнечной системы.
Также с мыса Канаверел запускали и запускают спутники — как гражданские, так и военные. В связи с многообразием решаемых на базе задач здесь было построено 28 стартовых площадок. В настоящее время действующими являются 4. Еще две поддерживаются в рабочем состоянии в ожидании начала производства современных челноков Boeing X-37, которые должны «отправить на пенсию» ракеты «Дельта», «Атлас» и «Титан».
Был создан во Флориде в 1962 году. Площадь — 557 кв.км. Количество сотрудников — 14 тыс. человек. Комплексом безраздельно владеет NASA. Именно отсюда стартовали все пилотируемые корабли, начиная с полета в мае 1962 года четвертого астронавта Скотта Карпентера. Здесь была реализована программа «Аполлон», увенчавшаяся высадкой на Луне. Отсюда улетали и сюда же возвращались все американские корабли многоразового действия — челноки.
Сейчас все пусковые площадки находятся в режиме ожидания новой техники. Последний пуск состоялся в 2011 году. Однако Центр продолжает напряженно работать и по управлению полетом МКС, и над разработкой новых космических программ.
Находится в Гвиане — заморском департаменте Франции, расположенном на северо-востоке Южной Америки. Площадь — около 1200 кв.км. Космодром Куру был открыт Французским космическим агентством в 1968 году. За счет небольшого удаления от экватора отсюда можно запускать космические корабли со значительной экономией топлива, поскольку ракету «подталкивает» большая линейная скорость вращения Земли вблизи нулевой параллели.
В 1975 году французы пригласили Европейское космическое агентство (ESA) использовать Куру для реализации своих программ. В результате сейчас на содержание и развитие космодрома Франция отпускает 1/3 часть необходимых средств, все остальное лежит на ESA. При этом ESA является собственником трех из четырех пусковых установок.
Отсюда в космос уходят европейские узлы МКС и спутники. Из ракет здесь преобладает производящаяся в Тулузе евроракета «Ариан». Всего было произведено более 60 пусков. В то же время пять раз с космодрома стартовали наши «Союзы» с коммерческими спутниками.
КНР владеет четырьмя космодромами. Два из них решают только военные задачи, производя испытания баллистических ракет, запуск спутников-шпионов, испытания техники перехвата иностранных космических объектов. Два имеют двойное назначение, обеспечивая не только реализацию милитаристских программ, но и мирное освоение космического пространства.
Крупнейший и старейший из них — космодром Цзюцюань. Действует с 1958 года. Занимает площадь в 2800 кв.км.
Первое время на нем советские специалисты обучали китайских «братьев навек» премудростям военно-космического «ремесла». В 1960 году отсюда была запущена первая ракета ближнего действия — советская. Вскоре удачно стартовала ракета китайского производства, в создании которой также участвовали советские специалисты. После того, как произошел разрыв дружеских отношений между странами, деятельность космодрома застопорилась.
Лишь в 1970 году с космодрома был успешно запущен первый китайский спутник. Через 10 лет стартовала первая межконтинентальная баллистическая ракета. А в конце столетия отправился в космос первый спускаемый космический корабль без пилота. В 2003 году на орбите оказался первый тайквонавт.
Сейчас на космодроме действуют 4 из 7 стартовых площадок. 2 из них отведены исключительно для нужд министерства обороны. Ежегодно с космодрома Цзюцюань стартует 5−6 ракет.
Основан в 1969 году. Управляется Японским агентством аэрокосмических исследований. Расположен на юго-восточном побережье острова Танэгасима, на юге префектуры Кагосима.
Первый примитивный спутник был выведен на орбиту в 1970 году. С тех пор Япония, владея мощной технологической базой в области электроники, сильно преуспела в деле создания как эффективных орбитальных спутников, так и гелеоцентрических исследовательских станций.
На космодроме две пусковые площадки отведены под запуски суборбитальных геофизических аппаратов, две обслуживают тяжелые ракеты H-IIA и H-IIB. Именно эти ракеты доставляют на МКС научное оборудование и необходимое снаряжение. Ежегодно производится до 5 пусков.
Этот уникальный плавучий космодром, базирующийся на океанской платформе, был введен в действие в 1999 году. За счет того, что платформа базируется на нулевой параллели, запуски с нее наиболее выгодны энергетически за счет использования максимальной линейной скорости Земли на экваторе. Деятельность «Одиссея» контролирует консорциум, в который вошли Boeing, РКК «Энергия», украинское КБ «Южное», украинское ПО «Южмаш», производящий ракеты «Зенит», и норвежская судостроительная компания Aker Kværner.
«Одиссей» состоит из двух морских судов — платформы с пусковой установкой и судна, играющего роль центра управления полетами.
Стартовая площадка прежде была японской нефтедобывающей платформой, которую отремонтировали и переоборудовали. Ее размеры: длина 133 м, ширина 67 м, высота 60 м, водоизмещение 46 тыс. тонн.
Ракеты «Зенит», которые используются для запуска коммерческих спутников, относятся к среднему классу. Они способны выводить на орбиту более 6 тонн полезного груза.
За время существования плавучего космодрома на нем произведено около 40 пусков.
И все остальные
Помимо перечисленных космодромов существует еще 17. Все они считаются действующими.
Некоторые из них, пережив «былую славу», сильно сбавили активность, а то и вовсе заморожены. Некоторые обслуживают лишь военно-космический сектор. Есть и те, которые интенсивно развиваются и, очень может быть, станут со времени «законодателями космической моды».
Вот перечень стран, имеющих космодромы и их количество, включая перечисленные в этой статье
Россия — 4;
Китай — 4;
Япония — 2;
Бразилия — 1;
Израиль — 1;
Индия — 1;
Республика Корея — 1;
Отправка аппаратов к Марсу и Венере стали обыденностью для исследователей NASA и ЕКА. СМИ всего мира, последнее время подробно освещают приключения марсоходов Curiosity и Opportunity. Однако исследования внешних планет требуют намного большего терпения от учёных. Ракеты-носители пока не имеют достаточной мощности, чтобы отправить массивные космические аппараты непосредственно к планетам-гигантам. Поэтому учёным приходится довольствоваться компактными зондами, которые должны использовать так называемые гравитационные манёвры по облёту Земли и Венеры, чтобы получить достаточный импульс для полёта к поясу астероидов и за его пределы. Преследование астероидов и комет является ещё более сложной задачей, так как у этих объектов нет достаточной массы, чтобы удержать на своей орбите быстро движущиеся космические аппараты. Проблемой также являются источники энергии, обладающие достаточной ёмкостью, чтобы питать аппарат.
В общем, все эти миссии, целью которых является изучение внешних планет, очень амбициозны и поэтому заслуживают особого внимания. Look At Me рассказывает о тех, которые действуют в настоящее время.
New Horizons
(«Новые горизонты»)
Цель:
изучение Плутона, его спутника Харона и пояса Койпера
Продолжительность:
2006-2026
Дальность полёта:
8,2 млрд км
Бюджет:
около $650 млн
Одна из самых интересных миссий NASA нацелена на изучение Плутона и его спутника Харона. Специально для этого космическое агентство 19 января 2006 года запустило аппарат New Horizons. Автоматическая межпланетная станция в 2007 году пролетела Юпитер, сделав около него гравитационный манёвр, который позволил ускориться благодаря полю притяжения планеты. Ближайшая точка сближения аппарата с системой Плутон - Харон произойдёт 15 июля 2015 года - в этот же момент New Horizons окажется в 32 раза дальше от Земли, чем Земля от Солнца.
В 2016-2020 годах аппарат, вероятно, изучит объекты пояса Койпера - области Солнечной системы, похожей на пояс астероидов, но примерно в 20 раз шире и массивнее его. Из-за очень ограниченного запаса топлива эта часть миссии до сих пор под вопросом.
Разработка автоматической межпланетной станции New Horizons Pluto-Kuiper Belt стартовала ещё в начале 90-х, но вскоре проект оказался под угрозой закрытия из-за проблем с финансированием. Власти США отдали приоритеты миссиям к Луне и Марсу. Но из-за того что атмосфера Плутона находится под угрозой замерзания (из-за постепенного удаления от Солнца), конгресс предоставил необходимые средства.
Масса аппарата - 478 кг , включая около 80 кг топлива. Размеры - 2,2×2,7×3,2 метра
New Horizons оборудован комплексом зондирования PERSI , включающим оптические приборы для съёмки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, анализатор космического ветра SWAP, радиоспектрометр энергичных частиц EPSSI, блок с двухметровой антенной для изучения атмосферы Плутона и «студенческий счётчик пыли» SDC для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера.
В начале июля 2013 года камера аппарата сфотографировала Плутон и его крупнейший спутник Харон с расстояния 880 млн километров. Пока фотографии нельзя назвать впечатляющими, но специалисты обещают, что 14 июля 2015 года, пролетая мимо цели на расстоянии 12500 километров, станция отснимет одно полушарие Плутона и Харона с разрешением около 1 км, а второе - с разрешением около 40 км. Также будут проведены спектральные съёмки и создана карта температур поверхности.
«Вояджер-1»
Voyager-1
и её окрестностей
«Вояджер-1» - Космический зонд NASA, запущенный 5 сентября 1977 года для изучения внешней части Солнечной системы. Вот уже 36 лет аппарат регулярно связывается с Сетью дальней космической связи NASA, удалившись на расстояние 19 млрд километров от Земли. На данный момент он является самым далёким рукотворным объектом.
Основная миссия «Вояджера-1» завершена 20 ноября 1980 года, после того как аппарат изучил систему Юпитера и систему Сатурна. Это был первый зонд, представивший подробные изображения двух планет и их спутников.
Последний год СМИ пестрили заголовками о том, что «Вояджер-1» покинул Солнечную систему. 12 сентября 2013 года NASA, наконец, официально объявило, что «Вояджер-1» пересёк гелиопаузу и вошёл в межзвёздное пространство. Как ожидается, аппарат продолжит свою миссию до 2025 года.
JUNO («Юнона»)
Цель:
исследование Юпитера
Продолжительность:
2011-2017
Дальность полёта:
более 1 млрд км
Бюджет:
около $1,1 млрд
Автоматическая межпланетная станция НАСА Juno («Юнона») была запущена в августе 2011 года. Из-за того что ракета-носитель обладала недостаточной мощностью, чтобы вывести аппарат прямо на орбиту Юпитера, Juno пришлось сделать гравитационный манёвр вокруг Земли. То есть сначала аппарат долетел до орбиты Марса, а затем вернулся обратно к Земле, закончив её облёт лишь в середине октября этого года. Манёвр позволил аппарату набрать необходимую скорость, и в данный момент он уже находится на пути к газовому гиганту, исследовать который он начнёт 4 июля 2016 года. В первую очередь учёные надеются заполучить информацию о магнитном поле Юпитера и о его атмосфере, а также проверить гипотезу о наличии у планеты твёрдого ядра.
Как известно, Юпитер не имеет твёрдой поверхности, а под его облаками лежит слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной фазы к жидкой. Затем слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. В центре него, по теории, может скрываться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км
На борту Juno имеется микроволновый радиометр (MWR) , фиксирующий излучения, он позволит исследовать глубокие слои атмосферы Юпитера и узнать о количестве аммиака и воды в ней. Магнитометр (FGM) и прибор для регистрации положения относительно магнитного поля планеты (ASC) - эти приборы помогут изучить магнитосферу, динамические процессы в ней, а также представить её трёхмерную структуру. Также у аппарата имеются спектрометры и прочие датчики для исследования полярных сияний на планете.
Внутреннюю структуру планируется изучить путём измерения гравитационного поля в ходе программы Gravity Science Experiment
Основная камера космического корабля JunoCam, которая позволит отснять поверхность Юпитера во время максимальных сближений с ним (на высотах 1800-4300 км от облаков) с разрешением 3-15 км на пиксель. Остальные изображения будут иметь значительно более низкое разрешение (около 232 км на пиксель).
Камера уже была успешно протестирована - она сфотографировала Землю
и Луну во время облёта аппарата. Изображения были выложены в Сеть для изучения любителями и энтузиастами. Полученные изображения также будут смонтированы вместе в ролик, который продемонстрирует вращение Луны вокруг Земли с беспрецедентной точки обзора - прямо из глубокого космоса. По словам специалистов из NASA, «это будет очень отличаться от всего, что когда-либо раньше видели обычные люди».
«Вояджер-2»
Voyager-2
Исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства
«Вояджер-2» - космический зонд, запущенный NASAА 20 августа 1977 года, который исследует внешнюю часть Солнечной системы и межзвёздного пространства в конечном итоге. Фактически аппарат был запущен до «Вояджера-1», но тот набрал скорость и в итоге обогнал его. Зонд действует в течение 36 лет, 2 месяцев и 10 дней. Космический аппарат по-прежнему получает и передаёт данные через Сети дальней космической связи.
По состоянию на конец октября 2013 года, он находится на расстоянии 15 млрд километров от Земли. Его основная миссия закончилась 31 декабря 1989 года, после того как он успешно исследовал системы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Ожидается, что «Вояджер-2» продолжит передавать слабые радиограммы как минимум до 2025 года.
DAWN
(«Доун», «Заря»)
Цель:
исследование астероида Веста и протопланеты Церера
Продолжительность:
2007-2015
Дальность полёта:
2,8 млрд км
Бюджет:
более $500 млн
DAWN - автоматическая космическая станция, которая была запущена в 2007 году для изучения двух самых больших объектов в поясе астероидов - Весты и Цереры. Уже 6 лет аппарат бороздит пространства космоса очень и очень далеко от Земли - между орбитами Марса и Юпитера.
В 2009 году он провёл манёвр в гравитационном поле Марса, набрав дополнительную скорость, и уже к августу 2011 года при помощи ионных двигателей вышел на орбиту астероида Весты, где провёл 14 месяцев, сопровождая объект на его пути вокруг Солнца.
На борту DAWN установлены две чёрно-белые матрицы (1024×1024 пикселя) с двумя объективами и цветными фильтрами. Также имеется детектор нейтронов и гамма-квантов (GraND) и спектрометр видимого и инфракрасного диапазонов (VIR) , анализирующий состав поверхности астероидов.
Веста - один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады
Несмотря на то что аппарат имеет довольно скромное оснащение (по сравнению с вышеописанными), он отснял поверхность Весты с максимально возможным разрешением - до 23 метров на пиксель. Все эти изображения будут использованы для создания карты Весты высокого разрешения.
Одно из любопытных открытий DAWN состоит в том, что Веста имеет базальтовую кору и ядро из никеля и железа, также как Земля, Марс или Меркурий. Это значит, что в ходе формирования тела произошло разделение его неоднородного состава под влиянием гравитационных сил. То же самое происходит со всеми объектами на пути их превращения из космического камня в планету.
Dawn также подтвердил гипотезу о том, что Веста является источником метеоритов, обнаруженных на Земле и Марсе. Эти тела, по мнению учёных, образовались после древнего столкновения Весты с другим крупным космическим объектом, после чего она чуть не разлетелась на куски. Об этом событии свидетельствует глубокий след на поверхности Весты, известный как кратер Реясильвия.
В данный момент DAWN находится на пути к своему следующему пункту назначения - карликовой планете Церера, на орбите которой он окажется только в феврале 2015 года. Сначала аппарат приблизится на расстояние 5900 км от её поверхности, покрытой льдом, а в течение следующих 5-ти месяцев сократит его до 700 км.
Более подробное изучение двух данных «зародышей планет» позволит глубже понять процесс формирования Солнечной системы.
«Кассини-Гюйгенс»
отправлен в систему Сатурна
«Кассини-Гюйгенс» - космический аппарат, созданный nASA и Европейским космическим агентством, был отправлен в систему Сатурна. Стартовавший в 1997 году, аппарат дважды облетел Венеру (26 апреля 1998 г. и 24 июня 1999 г.) , один раз - Землю (18 августа 1999 г.) , один раз - Юпитер (30 декабря 2010 г.) . Во время сближения с Юпитером Кассини проводил скоординированные наблюдения совместно с «Галилеем». В 2005 году аппарат спустил зонд «Гюйгенс» на спутник Сатурна - Титан. Высадка прошла успешно, и аппарат открыл странный новый мир метановых каналов и бассейнов. Станция Кассини при этом стала первым искусственным спутником Сатурна. Её миссия была расширена, и прогнозируется, что она закончится 15 сентября 2017 года, после 293 полных оборотов вокруг Сатурна.
Rosetta («Розетта»)
Цель:
исследование кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и нескольких астероидов
Продолжительность:
2004-2015
Дальность полёта:
600 млн км
Бюджет:
$1,4 млрд
Rosetta - это космический аппарат, запущенный в марте 2004 года Европейским Космическим Агентством (ЕКА) для исследования кометы 67P/Чурюмова - Герасименко и понимания того, как выглядела Солнечная система до формирования планет.
Rosetta состоит из двух частей - зонда Rosetta Space Probe и спускаемого аппарата Philae («Фила») . За 9 лет, проведённых в космосе, он облетел Марс, затем вернулся, чтобы совершить манёвр вокруг Земли, и в сентябре 2008 года приблизился к астероиду Штейнс, сделав снимки 60 % его поверхности. Затем аппарат снова вернулся к Земле, облетел её, чтобы набрать дополнительную скорость, и в июле 2010 года «встретился» с астероидом Лютеция.
В июле 2011 года Rosetta был переведён в «спящий» режим, а его внутренний «будильник» установлен на 20 января 2014 года, на 10:00 по Гринвичу. После пробуждения Rosetta будет находиться на расстоянии 9 млн километров от своей конечной цели - кометы Чурюмова - Герасименко.
после приближения к комете аппарат должен отправить к ней спускаемый аппарат Philae
Как говорят специалисты ЕКА, в конце мая следующего года Rosetta выполнит свои основные манёвры перед «встречей» с кометой в августе. Первые снимки далёкого объекта учёные получат уже в мае, что значительно поможет рассчитать положение кометы и её орбиту. В ноябре 2014 года, после приближения к комете, аппарат должен запустить к ней спускаемый аппарат Philae, который зацепится за ледяную поверхность при помощи двух гарпунов. После высадки аппарат соберёт образцы материала ядра, определит его химический состав и параметры, а также изучит другие особенности кометы: скорость вращения, ориентацию и изменения активности кометы.
Так как большая часть комет сформировались в одно время с Солнечной системой (примерно 4,6 миллиарда лет назад), они являются важнейшими источниками информации о том, как формировалась и как будет развиваться наша Система дальше. Также Rosetta поможет ответить на вопрос, возможно ли то, что именно кометы, которые сталкивались с Землёй в течение миллиардов лет, принесли на нашу планету воду и органические вещества.
Международный Кометный Исследователь (ICE)
Исследование Солнечной системы
и её окрестностей
Международный Кометный Исследователь (ICE) (ранее известный, как «Эксплорер-59») - аппарат, запущенный 12 августа 1978 года в рамках программы сотрудничества NASA и ЕКА. Первоначально программа была нацелена на изучение взаимодействия между магнитным полем Земли и солнечным ветром. В ней принимали участие три космических аппарата: пара ISEE-1 и ISEE-2 и гелиоцентрический космический аппарат ISEE-3 (позже переименованный в ICE) .
«Эксплорер-59» сменил название на «Международный Кометный Исследователь» 22 декабря 1983 года. В этот день, после гравитационного манёвра вокруг Луны, космический аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, чтобы перехватить комету 21P/ Джакобини - Циннера . Он пролетел через хвост кометы 11 сентября 1985 года, после чего сблизился с кометой Галлея в марте 1986 года. Таким образом, он стал первым космическим аппаратом, исследовавшим сразу две кометы. После окончания миссии в 1999 году с аппаратом не связывались, однако 18 сентября 2008 года с ним удалось успешно установить контакт. Специалисты планируют вернуть ICE на орбиту Луны 10 августа 2014 года, после чего он, возможно, ещё раз исследует какую-нибудь комету.
Покинуть Солнечную систему и улететь к звездам очень сложно. Сначала, истратив немало топлива, надо взлететь над Землей в космос. При этом ваша скорость относительно Земли может оказаться нулевой, но если вы взлетели вовремя и в нужном направлении, то относительно Солнца вы будете лететь вместе с Землей, с ее орбитальной скоростью относительно Солнца 30 км/с.
Вовремя включив дополнительный двигатель и увеличив скорость еще на 17 км/с относительно Земли, относительно Солнца вы получите скорость 30 + 17 = 47 км/с, которая называется третьей космической. Она достаточна, чтобы безвозвратно покинуть Солнечную систему. Но топливо для рывка в 17 км/с доставлять на орбиту дорого, и ни один космический аппарат до сих пор не развивал третью космическую скорость и не покидал Солнечную систему таким способом. Самый быстрый аппарат «Новые горизонты» полетел к Плутону, включив дополнительный двигатель на орбите Земли, но развил скорость только в 16,3 км/с.
Более дешевый способ покинуть Солнечную систему - разогнаться за счет планет, сближаясь с ними, используя их как буксиры и постепенно наращивая скорость около каждой. Для этого нужна определенная. конфигурация планет - по спирали - чтобы, расставаясь с очередной планетой, лететь именно к следующей. Из-за медлительности самых далеких Урана и Нептуна такая конфигурация возникает редко, примерно раз в 170 лет. Последний раз Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в спираль в 1970-е годы. Американские ученые воспользовались этим построением планет и отправили за пределы Солнечной системы космические аппараты: «Пионер-10» (Pioneer 10, стартовал 3 марта 1972 года), «Пионер-11» (Pioneer 11, стартовал 6 апреля 1973), «Вояджер-2» (Voyager 2, стартовал 20 августа 1977) и «Вояджер-1» (Voyager 1, стартовал 5 сентября 1977).
Все четыре аппарата к началу 2015 года удалились от Солнца на границу Солнечной системы. «Пионер-10» имеет скорость 12 км/с относительно Солнца и находится от него на расстоянии около 113 а. е. (астрономических единиц, средних расстояний от Солнца до Земли), что составляет приблизительно 17 млрд км. «Пионер-11» - со скоростью 11,4 км/с на расстоянии 92 а.е., или 13,8 млрд км. «Вояджер-1» - со скоростью около 17 км/с на расстоянии 130,3 а.е., или 19,5 млрд км (это самый далекий от Земли и Солнца объект, созданный людьми). «Вояджер-2» - со скоростью 15 км/с на расстоянии 107 а. е„ или 16 млрд км. Но до звезд этим аппаратам лететь еще очень далеко: соседняя звезда Проксима Центавра находится дальше аппарата «Вояджер-1» в 2 000 раз. И не забывайте, что звезды маленькие, а расстояния между ними большие. Поэтому все аппараты, не запущенные специально к конкретным звездам (а таких пока нет), вряд ли вообще когда-нибудь пролетят рядом со звездами. Конечно, по космическим меркам «сближениями» можно считать: пролет «Пионера-10» через 2 миллиона лет в будущем на расстоянии несколько световых лет от звезды Альдебаран, «Вояджера-1» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды АС+79 3888 в созвездии Жирафа и «Вояджера-2» - через 40 тысяч лет в будущем на расстоянии двух световых лет от звезды Росс 248.
Важно знать:
Третья космическая скорость - минимальная скорость, которую надо придать объекту около Земли для того, чтобы он покинул Солнечную систему. Равна 17 км/с относительно Земли и 47 км/с относительно Солнца.
Солнечный ветер - поток энергичных протонов, электронов и других частиц от Солнца в космическое пространство.
Гелиосфера - область пространства около Солнца, где солнечный ветер, двигаясь со скоростью порядка 300 км/с, является наиболее энергичной составляющей космической среды.
Все, что мы знаем о космосе за пределами Солнечной системы, мы узнаем, анализируя излучение (свет) и гравитацию космических объектов. При этом приходится делать много допущений. Например, массу черной дыры мы определяем, предполагая массы кружащих вокруг нее звезд. Их массы предполагаем, считая, что эти звезды похожи на Солнце.
«Пионеры» и «Вояджеры» - единственные пока эксперименты безо всяких допущений, организованные нами на краю (а в будущем - и за пределами) Солнечной системы. Прямой эксперимент - это совсем другое дело! Мы знаем массы этих аппаратов - мы их изготовили, поэтому мы точно вычисляем массу любого объекта, который влияет на аппараты. Вы скажете: «Таких нет, аппараты летят в межпланетной и межзвездной пустоте». Но оказалось, что это не пустота: даже пылинки, стучащие по аппаратам, существенно меняют их траекторию. В уникальных экспериментах всегда много мистики, ее полно и в истории «Пионеров» и «Вояджеров».
Первая странность: 15 августа 1977 года, за несколько дней до запуска максимально далеких аппаратов, был пойман самый загадочный радиосигнал «Wow!». Может быть, с его помощью инопланетяне сообщили друг другу о важном событии - готовящемся выходе людей за пределы Солнечной системы?
Каких успехов достигли «Вояджер» и «Пионер» в пути на край Солнечной системы
По дороге на край Солнечной системы «Пионер-10» исследовал астероиды и стал первым аппаратом, пролетевшим около Юпитера. И сразу озадачил ученых: энергия, излучаемая Юпитером в космос, оказалась в 2,5 раза больше энергии, получаемой Юпитером от Солнца. А крупнейшие спутники Юпитера оказались состоящими не из камней, а преимущественно изо льда. После 2003 года связь с «Пионером-10» потеряна. «Пионер-11» также исследовал Юпитер, а затем стал первым космическим аппаратом, исследовавшим Сатурн. В 1995 году связь с «Пионером-11» потеряна.
Аппараты «Вояджер » работают до сих пор и сообщают ученым о состоянии космоса вокруг них. После 37 лет полета! Это также можно считать мистикой, поскольку никто не рассчитывал на столь долгую работу: пришлось даже перепрограммировать счет времени внутри бортовых компьютеров «Вояджеров» - он не был рассчитан на даты после 2007 года. Внутри аппаратов энергию вырабатывают радиоизотопные генераторы, использующие ядерную реакцию распада плутония-238 - как в атомных электростанциях. Этой энергии должно хватить еще на десятки лет.
Основная аппаратура оказалась надежнее, чем предполагали создатели. Главная проблема - угасание радиосигналов связи с удалением аппаратов. Сейчас сигнал от аппаратов до Земли идет (со скоростью света) более 16 часов! Но антенны дальней космической связи, гигантские «тарелки» размером почти с футбольное поле, умудряются ловить сигналы «Вояджеров». Мощность передатчика «Вояджера» 28 Вт, примерно в 100 раз мощнее мобильного телефона. А падает мощность сигнала пропорционально квадрату расстояния. Легко сосчитать, что слышать сигнал «Вояджеров» - это как слышать мобильник с Сатурна (безо всяких станций сотовой связи!).
По пути на край Солнечной системы «Вояджеры» пролетели мимо Юпитера и Сатурна и получили детальные снимки их спутников. «Вояджер-2» пролетел, кроме того, мимо Урана и Нептуна, став первым и единственным пока аппаратом, посетившим эти планеты. «Вояджеры» подтвердили загадки, открытые «Пионерами»: многие спутники Юпитера и Сатурна оказались не только ледяными, но и, видимо, содержащими водоемы подо льдом.
Граница Солнечной системы
Границу Солнечной системы можно определять по-разному. Гравитационная граница проходит там, где притяжение Солнца уравновешивается притяжением Галактики - на расстоянии примерно 0,5 парсека, или 100000 а.е. от Солнца. Но изменения начинаются гораздо ближе. Мы точно знаем, что дальше Нептуна нет больших планет, но есть множество карликовых, а также кометы и прочие малые тела Солнечной системы, состоящие в основном изо льда. Видимо, на расстоянии от 1000 до 100000 а.е. от Солнца Солнечную систему со всех сторон окружает рой комочков снега, комет - так называемое Облако Оорта . Возможно, оно простирается до соседних звезд. И вообще снежинки, пылинки и газы, водород и гелий, вероятно, являются типичными составляющими межзвездной среды. Это значит, что между звездами - не пусто!
Важно знать:
Граница ударной волны - граничная поверхность внутри гелиосферы вдали от Солнца, где происходит резкое замедление солнечного ветра из-за его столкновения с межзвездной средой.
Гелиопауза - граница, на которой солнечный ветер полностью тормозится галактическим звездным ветром и другими компонентами межзвездной среды.
Галактический звездный ветер (космические лучи) - аналогичные солнечному ветру потоки энергичных частиц (протонов, электронов и других), возникающие в звездах и пронизывающие нашу Галактику.
Еще одну границу определяет солнечный ветер, поток энергичных частиц от Солнца: область, где он господствует, называется гелиосферой. Такой ветер создают и другие звезды, поэтому где-то солнечный ветер должен встречаться с налетающим на Солнечную систему объединенным ветром звезд Галактики - галактическим звездным ветром, или по-другому космическими лучами. В столкновении с галактическим звездным ветром солнечный тормозится и теряет энергию. Куда она девается, не совсем ясно. В этом столкновении ветров должны возникать загадочные явления, с которыми в последние годы как раз встречаются аппараты «Вояджер» .
Как и ожидали ученые, на некотором расстоянии от Солнца солнечный ветер начал стихать - это так называемая граница ударной волны, граница гелиосферы. Аппарат «Вояджер-1» пересекал ее несколько раз, т.к. она оказалась очень запутанной. К декабрю 2010 года на расстоянии 17,4 млрд км от Солнца для «Вояджера-1» солнечный ветер стих совершенно. Вместо него почувствовалось мощное дуновение межзвездного, галактического ветра: к 2012 году в 100 раз возросло число электронов, сталкивающихся с аппаратом со стороны межзвездного пространства. Соответственно, проявился мощный электрический ток и создаваемое им магнитное поле. Видимо, «Вояджер-1» достиг гелиопаузы. Однако, вопреки ожиданиям, аппарат обнаруживает не четкую границу двух сталкивающихся потоков частиц, а хаотическое нагромождение огромных пузырей. Потоки частиц на их поверхностях создают мощные электрические токи и магнитные поля.
«Вояджер» и «Пионер» - послания инопланетянам
Все упомянутые аппараты несут послания для инопланетян. На борту «Пионеров» закреплены металлические пластины, на которых схематически изображены: сам аппарат; в том же масштабе - мужчина и женщина; два атома водорода как мера времени и длины; Солнце и планеты (еще включая Плутон); траектория аппарата с Земли мимо Юпитера и своеобразная космическая карта, на которой показаны направления с Земли, 14 пульсаров и центр Галактики. Пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звезды, в Галактике довольно редки, а частота их излучения является уникальной характеристикой, своеобразным «паспортом» каждого из них. Эта частота закодирована на табличке «Пионеров». Следовательно, космическая карта с пульсарами однозначно покажет инопланетянам, где в Галактике находится Солнечная система. Более того, со временем частота пульсара меняется вполне закономерно, и, сверив текущую частоту с указанной на карте, инопланетяне смогут определить, сколько времени прошло с момента запуска найденного ими аппарата «Пионер».
На борту аппаратов «Вояджер» установлены золотые пластинки в футлярах. На пластинках записаны звуки Земли (ветер, гром, сверчки, птицы, поезд, трактор и т.д.), приветствия на разных языках (по-русски «Здравствуйте, приветствую вас»), музыка (Бах, Чак Берри, Моцарт, Луи Армстронг, Бетховен, Стравинский и фольклор) и 122 изображения (по математике, физике, химии, планетам, анатомии человека, жизни людей и т. д. - полный список можно найти на сайте НАСА http://уоуаеег.ipl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html. Прилагается устройство для воспроизведения этих звуков и изображений. На футляре пластинок - рисунок, в котором закодированы: два атома водорода для масштаба времени и длины; та же космическая карта с пульсарами и объяснение, как воспроизвести звуки и изображения.
Аномалия «Пионеров»
В 1997 году, через несколько месяцев после исчезновения сигнала «Пионера-11», один из ученых, анализируя данные, вскочил с кресла с криком: «Нас не пускают за пределы Солнечной системы!». Он обнаружил торможение аппарата после пересечения им орбиты Юпитера. У «Пионера-10» и долетавших до Юпитера аппаратов «Улисс» (Ulysses) и «Галилео» (Galileo) нашли такое же торможение. Только «Вояджеры» торможения не испытывали, поскольку при малейшем отклонении от графика полета разгонялись двигателями. Особый ажиотаж вокруг торможения «Пионеров» поднялся, когда выяснилось, что оно равно постоянной Хаббла, умноженной на скорость света. Выходит, что аппараты теряют энергию (тормозятся) точно так же, как частицы излучения (фотоны). И версия № 1: если фотоны теряют энергию из-за расширения Вселенной, значит, и «Пионеры» по той же причине. Другие объяснения: 2) ученые не учли какой-то вполне прозаичный источник потерь энергии (тогда, правда, совпадение с постоянной Хаббла чисто случайное) или 3) Вселенная наполнена субстанцией, отнимающей энергию при движении сквозь нее как у «Пионеров», так и у фотонов.
По космическим меркам «торможение «Пионеров» - очень маленькая величина: 1/1 ООО ООО ООО м/с2. Каждые сутки аппарат пролетает на 1,5 километра меньше, чем положенный миллион километров! Чтобы это объяснить, ученые 15 лет пытались учесть все остальные потери энергии и вещества, все силы, действующие на аппараты. Но поиски объяснения № 2 провалились. Правда, американский ученый Слава Турищев обнаружил, что тепло рассеивается аппаратами преимущественно в сторону от Солнца, т.е. в тень,- это и является непосредственной причиной торможения «Пионеров». Частица теплового излучения (фотон) имеет импульс, следовательно, покидая объект, излучение создает реактивную тягу в противоположном направлении (на этом основаны проекты аннигиляционных фотонных двигателей для межзвездных ракет). Но загадкой осталось, ЧТО именно заставляет аппараты так рассеивать тепло? И главное - аппараты разной конструкции!
Анализируя, с чем вообще в, казалось бы, пустом космосе взаимодействуют аппараты, ученые обнаружили, что по ним довольно часто стучат космические пылинки и льдинки. Приборы смогли определять направление и силу этих ударов. Оказалось, что Солнечную систему пронизывают мелкие твердые частицы двух сортов: одни летят вокруг Солнца, другие - к Солнцу из межзвездных далей. Именно вторые тормозят космические аппараты. При ударе кинетическая энергия пылинки становится внутренней, т.е.- теплом. Если пылинка остановлена аппаратом (что логично), то весь ее импульс передается аппарату. А ее энергия рассеивается в направлении ее прилета, т.е. в направлении от Солнца. Аппараты зарегистрировали немало ударов сравнительно крупными пылинками - порядка 10 микрон. И для объяснения торможения «Пионеров» им достаточно стукаться о такие пылинки в среднем каждые 10 км пути. Именно такую плотность пыли в межзвездном космосе увидели современные инфракрасные телескопы.
Вообще внешние области Солнечной системы (за Сатурном) оказались запылены, заснежены и загазованы гораздо сильнее, чем внутренние. Около Солнца пылинки, снежинки и газ когда-то слиплись в планеты, спутники и астероиды. Немало вещества осело и на Солнце. Но большинство пылинок, льдинок и атомов газов было изгнано Солнцем на периферию системы. К тому же, на периферию проникает межзвездная пыль, рождающаяся в оболочках других звезд. Значит, за Нептуном и далее в межзвездном и межгалактическом пространстве пылинок, льдинок и газа должно быть еще больше. Вполне возможно, что межзвездная среда, равномерно заполняющая Вселенную, действительно отнимает энергию как у космических аппаратов, так и у фотонов. Основную роль при этом играют крупные (10 микрон) пылинки и льдинки, а также молекулы водорода, которые другим образом себя не проявляют.
Please enable JavaScript to view theCтраница 1
Американский космический аппарат Магеллан исследует с помощью бортового радара поверхность Венеры.
Американский космический аппарат Пайонир-5 исследует сопнечный ветер в межпланетном пространстве.
Американский космический аппарат Рейнджер-4 падает на Луну, Маринер-2 облетает Венеру.
С помощью советских и американских космических аппаратов выявлены многие важные характеристики как самой, планеты Марс, так и окружающей ее космической среды. Получены данные о рельефе Марса и о грунте, слагающем поверхностный слой этой. Работа на орбитах искусственных спутников Марса советских космических станций Марс-2 и Марс-3 дала возможность изучать его магнитное поле, получить данные о гравитационном поле, сведения об атмосфере и облачности планеты.
Обнаруженное явление было подтверждено экспериментально при полете третьего советского искусственного спутника Земли в мае 1958 г. В дальнейшем внешний радиационный пояс регистрировался всеми советскими и американскими космическими аппаратами, пересекавшими область существования энергичных электронов.
Это открытие было сде - Ьано при помощи первых советских межпланетных стан - ий Луна-1 и Луна-2 вслед за открытием радиаци - f иных поясов Земли. Теперь оно подтверждено десятками измерений, проведенных различными советскими и американскими космическими аппаратами.
Впервые мягкая посадка на поверхность Луны была осуществлена 3 февраля 1966 г. советской автоматической станцией Луна-9. Эта станция имела на борту телевизионную камеру, с помощью которой было получено изображение лунной поверхности. В июне 1966 г. мягкую посадку на Луну совершил американский космический аппарат Сер-вейор - 1, также снабженный автоматической телевизионной камерой.
В институте геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского был исследован лунный грунт, доставленный нашими лунниками (Луна-16, Луна-20, Луна-24) и Аполлонами. По химическому составу лунные породы в основном похожи на земные базальты. Уникальные данные о составе атмосферы и грунта планет солнечной системы получены советскими автоматическими станциями серии Венера и Марс и американскими космическими аппаратами.
Георгия Сергеевича характеризует чрезвычайно широкий диапазон научных интересов - от процессов в земной мантии до процессов на других планетах, звездах и во Вселенной в целом. В частности, была оценена сила ветров в атмосферах Марса и Венеры, что впоследствие было подтверждено измерениями советских и американских космических аппаратов.
На орбитальной станции Салют-4 применялась аппаратура Полином для исследования влияния длительного космического полета на кроветворные 1 органы. Эксперимент Пальма - 2м определяет, как невесомость с течением времени 2 влияет на характеристики деятельности 3 космонавта. Специалисты в области космической медицины работают над созданием максимально комфортабельных 4 условий для экипажей орбитальных станций. Орбиты космических станций достаточно велики и могут включать окололунное пространство. Викинги - американские космические аппараты, способные передавать информацию с поверхности Марса на Землю. Одна из главных проблем, связанных с продолжительными пилотируемыми полетами заключается в том, как защитить человека от отрицательного влияния невесомости.
Страницы: 1
