Космический зонд стартовал с земли и через некоторое время с: Космический зонд стартовал с Земли и через не… — Дневничок

Космический зонд стартовал с земли и через некоторое время с – Топ заблуждений об астрономии. 5. Только с космической скоростью можно улететь с Земли

Физика варинат 2

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Вариант № 3308034
1. Задание 1 № 8342
На рисунке представлен график зависимости координаты х
велосипедиста от времени t. Чему равен наименьший модуль
проекции скорости велосипедиста на ось Оx? Ответ выразите в м/с.

2. Задание 2 № 9139
К вертикально расположенной пружине динамометра, корпус которого прикреплён к
потолку, подвешен груз массой 8 кг. Каково будет показание динамометра, если человек,
стоящий под грузом, будет пробовать опустить этот груз, действуя на него направленной вниз
силой 50 Н?
3. Задание 3 № 512
Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по
наклонной плоскости на расстояние 5 м, расстояние тела от
поверхности Земли при этом увеличивается на 3 м. Вектор силы F
направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен

30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета,
связанной с наклонной плоскостью, совершила сила трения? (Ответ
дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения
коэффициент трения
4. Задание 4 № 7998
В сосуд высотой 20 см налита вода, уровень которой ниже края сосуда на 2 см. Чему равна

сила давления воды на дно сосуда, если площадь дна 0,01 м 2? (Ответ дайте в ньютонах.)
Атмосферное давление не учитывать. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.
5. Задание 5 № 8987
Груз, подвешенный на лёгкой пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает вертикальные
колебания. На рисунке изображены графики зависимости смещения груза x и проекции скорости
груза Vx от времени t.

На основании анализа приведённых графиков, выберите два верных утверждения и укажите в
ответе их номера.
1) Круговая частота ω колебаний груза равна 20 рад/с.
2) Период колебаний груза равен (10/ π) с.

3) Максимальное ускорение груза равно по модулю 80 см/с 2.
4) Масса груза равна 1 кг.
5) Максимальная потенциальная энергия упругой деформации пружины равна 202,5 мДж.

2017-09-23

1/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

6. Задание 6 № 6814
Космический зонд стартовал с Земли и через некоторое время опустился на другую планету,
масса которой больше массы Земли в 8 раз, а радиус больше радиуса Земли в 2 раза. Определите,
как в результате этого космического перелёта изменятся следующие физические величины,

измеряемые зондом, по сравнению со значениями для Земли: ускорение свободного падения на
поверхности планеты, первая космическая скорость для планеты. Для каждой величины
определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе
могут повторяться.
Ускорение свободного падения на
поверхности планеты

Первая космическая скорость
для планеты

7. Задание 7 № 5627
Тело, брошенное со скоростью v под углом к горизонту, в течение времени t поднимается
на максимальную высоту h над горизонтом. Сопротивление воздуха пренебрежимо малό.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их
можно определить.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и
запишите в таблицу выбранные цифры.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ФОРМУЛЫ

А) Время подъёма t на максимальную высоту
Б) Максимальная высота h над горизонтом

1)
2)
3)
4)

A

Б

8. Задание 8 № 8990

В сосуде постоянного объёма 24,93 л находится идеальный газ
при неизменной температуре. Через маленькое отверстие в стенке
сосуда газ очень медленно выпускают наружу. На графике показана
зависимость давления p газа в сосуде от количества ν газа в нём.
Чему равна температура газа? Ответ выразите в К.

9. Задание 9 № 7350
Газ в некотором процессе отдал количество теплоты 35 Дж, а внутренняя энергия газа в этом
процессе увеличилась на 10 Дж. Какую работу совершили над газом внешние силы? (Ответ дать
в джоулях.)

2017-09-23

2/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

10. Задание 10 № 6645
На рисунке изображена зависимость давления p насыщенного водяного пара от температуры
T. Точкой A на этом графике обозначено состояние пара, находящегося в закрытом сосуде. Чему
равна относительная влажность воздуха в этом сосуде? Ответ округлите до целого числа
процентов.

11. Задание 11 № 9179
В закрытом сосуде объёмом 8,3 литра находится

одноатомный идеальный газ при температуре 127 °C. Начиная с
момента времени t = 0 давление газа p изменяется так, как
показано н а приведённом графике. На основании анализа

графика выберите два верных утверждения.
1) Количество теплоты, переданное газу за первые 10 минут,
равно 74,7 кДж.
2) Работа газа за первые 10 минут меньше, чем работа газа за
следующие 10 минут.
3) Изменение внутренней энергии газа за первые 20 минут равно 149,4 кДж.
4) В момент времени t = 25 мин температура газа станет равной 407,5 К.
5) Число молей газа в сосуде равно 2.
12. Задание 12 № 4470
Один моль одноатомного идеального газа совершает циклический процесс, изображённый на
рисунке 1. Как изменятся следующие физические величины, если заменить исходный
циклический процесс на процесс, изображённый на рисунке 2: количество теплоты, полученное
газом от нагревателя; работа газа за один цикл; КПД цикла?

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) Количество теплоты, полученное газом от нагревателя
Б) Работа газа за один цикл
B) КПД цикла

ИХ ИЗМЕНЕНИЕ
1) Увеличится
2) Уменьшится
3) Не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе
2017-09-23

3/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

могут повторяться.

A

Б

В

13. Задание 13 № 6272
Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,6 м 2 под
углом 30° к её поверхности, создавая магнитный поток, равный 0,3 Вб. Чему равен модуль
вектора индукции магнитного поля? (Ответ дать в теслах.)
14. Задание 14 № 3527
К источнику тока с ЭДС 2 В подключен конденсатор емкостью 1 мкФ. Какое тепло выделится
в цепи в процессе зарядки конденсатора? (Ответ дайте в мкДж.) Эффектами излучения

пренебречь.
15. Задание 15 № 6768
Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим и отраженным лучами равен 30°.
Чему равен угол между отраженным лучом и зеркалом? (Ответ дать в градусах.)
16. Задание 16 № 7332
В распоряжении ученика были тонкая собирающая линза, лампочка и экран. Ученик
устанавливал лампочку на разных расстояниях a от линзы на её главной оптической оси, и затем
получал чёткое изображение лампочки, устанавливая экран на соответствующем расстоянии b
от линзы. По результатам своих экспериментов он построил зависимость, изображённую на
рисунке. Определите по этой зависимости фокусное расстояние линзы и её оптическую силу.

1) Фокусное расстояние линзы равно F = 4 cм.

2) Оптическая сила линзы равна D = 4 дптр.
3) Фокусное расстояние линзы равно F = 25 cм.
4) Оптическая сила линзы равна D = 25 дптр.
5) Фокусное расстояние линзы равно F = 20 cм.
17. Задание 17 № 6170
Плоский воздушный конденсатор ёмкостью 5,9 пФ имеет две металлические пластины.
Пластины несут заряды 0,25 нКл и –0,25 нКл, между ними существует электрическое поле
напряженностью 2,8 кВ/м.

2017-09-23

4/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями в единицах СИ. К
каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и
запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ
ВЕЛИЧИНЫ В ЕДИНИЦАХ СИ

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
А) модуль разности потенциалов между
пластинами конденсатора

1)
2)
3)
4)

Б) расстояние между пластинами конденсатора

3,5 · 10-13
7,1
42
1,5 · 10-2

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

А

Б

18. Задание 18 № 3726

Первый источник света расположен на расстоянии от точки A, а второй — на расстоянии
от точки A. Источники когерентны и синфазные и испускают свет с частотой
Установите соответствие между физическими явлениями и условиями, при соблюдении
которых эти явления можно наблюдать. К каждой позиции первого столбца подберите
соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

УСЛОВИЯ НАБЛЮДЕНИЯ

А) Наблюдение в точке A максимума интерференционной
картины
Б) Наблюдение в точке A минимума интерференционной
картины

1)

где m — целое число

2)

где m — целое число

3)

где m — целое

число
4)

где m — целое

число
A

Б

19. Задание 19 № 9125
Сколько нейтронов и протонов содержится в ядре йода

В ответе запишите значения слитно без пробела.

?

Число нейтронов Число протонов

20. Задание 20 № 4495
На рисунке изображена схема низших энергетических уровней атома. В
начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией
Согласно постулатам Бора с какой энергией данный атом может излучать

фотоны? (Ответ дать в 10−19 Дж.)

21. Задание 21 № 3196

2017-09-23

5/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Фотон с энергией Е движется в вакууме. Пусть h — постоянная Планка, с — скорость света в
вакууме. Чему равны частота и импульс фотона? Установите соответствие между физическими
величинами и выражениями для них.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ НЕЁ

А) Частота фотона
Б) Импульс фотона

1)
2)
3)
4)
A

Б

22. Задание 22 № 8182
Космонавты исследовали зависимость силы тяжести от массы тела на открытой ими планете.

Результаты измерений представлены в виде графика на рисунке. Погрешность измерения массы
равна 0,1 кг, силы — 1,5 Н. Чему равна с учётом погрешности измерений масса тела, на которое
действует сила тяжести, равная 12,5 Н? В ответе запишите значение и погрешность слитно без
пробела.

23. Задание 23 № 4131
Метеорит массой 10 тонн приближается к сферической планете. Радиус этой планеты 2,5
6
10 м. График зависимости силы F гравитационного взаимодействия планеты с метеоритом от
расстояния d между их центрами изображён на рисунке (сплошная линия). Каково ускорение

свободного падения на поверхности этой планеты? (Ответ дать в метрах в секунду в квадрате с
точностью до 0,5 м/с2.)

24. Задание 24 № 9324
Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.
Наименование
звезды
Альдебаран

2017-09-23

Температура,
К

Масса (в массах
Солнца)

Радиус (в радиусах
Солнца)

Расстояние до звезды (св.
год)

3500

5

45

68

6/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Альтаир
Бетельгейзе

8000
3100

1,7
20

1,7
900

360
650

Вега

10600

3

3

27

Капелла

5200

3

2,5

45

Кастор

10400

3

2,5

45

Процион

6900

1,5

2

11

Спика

16800

15

7

160

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд, и укажите их
номера.
1) Температура поверхности и радиус Бетельгейзе говорят о том, что эта звезда относится к
красным сверхгигантам.
2) Температура на поверхности Проциона в 2 раза ниже, чем на поверхности Солнца.

3) Звезды Кастор и Капелла находятся на одинаковом расстоянии от Земли и, следовательно,
относятся к одному созвездию.
4) Звезда Вега относится к белым звездам спектрального класса А.
5) Так как массы звезд Вега и Капелла одинаковы, то они относятся к одному и тому же
спектральному классу.
25. Задание 25 № 3313
Папа, обучая девочку кататься на коньках, скользит с ней по льду со скоростью 4 м/с. В
некоторый момент он аккуратно толкает девочку в направлении движения. Скорость девочки
при этом возрастает до 6 м/с. Масса девочки 20 кг, а папы 80 кг. Какова скорость папы после
толчка? Трение коньков о лед не учитывайте. Ответ укажите в м/с с точностью до одного знака
после запятой.
26. Задание 26 № 3571
Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукции 50 мТл. Сила
электрического тока, идущего по проводнику, равна 5 А. Какое перемещение совершит
проводник в направлении действия силы Ампера, если работа этой сила равна 0,005 Дж?
Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Ответ приведите в
метрах.
27. Задание 27 № 4210
Коллекционер разглядывает при помощи лупы элемент марки и видит его мнимое
изображение, увеличенное в 5 раз. Рассматриваемый элемент расположен на расстоянии 8 мм от
лупы. На каком расстоянии от линзы находится его изображение? Ответ приведите в
миллиметрах.
28. Задание 28 № 6324
Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам
постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б.
Пластины конденсаторов имеют разную площадь, но расстояние между
пластинами в конденсаторах одинаковое (см. рисунок). В некоторый момент
времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2.
Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов
при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих
проводов пренебречь.

29. Задание 29 № 5419
2017-09-23

7/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

К одному концу лёгкой пружины жёсткостью k = 100 Н/м прикреплён груз массой m = 1 кг,
лежащий на горизонтальной плоскости, другой конец пружины закреплён неподвижно
(см. рисунок). Груз смещают по горизонтали, растягивая пружину, затем отпускают с начальной
скоростью, равной нулю. Груз движется в одном направлении и затем останавливается в
положении, в котором пружина уже сжата. Максимальное растяжение пружины, при котором
груз движется таким образом, равно d = 15 см. Найдите коэффициент трения
груза по
плоскости.

30. Задание 30 № 5315
Один моль аргона, находящийся в цилиндре при температуре
К и давлении
Па, расширяется и одновременно охлаждается так, что его температура при расширении обратно
пропорциональна объёму. Конечное давление газа
Па. На какую величину изменилась
внутренняя энергия аргона в результате расширения?
31. Задание 31 № 4404
В цепи, схема которой изображена на рисунке, по очереди замыкают ключи
выжидая
каждый раз достаточно длительное время до окончания процессов зарядки конденсаторов.

Какое количество теплоты выделится в этой цепи после замыкания всех ключей? Параметры
цепи:
32. Задание 32 № 7163
Металлическая пластина облучается светом частотой v = 1,6 · 10 15 Гц. Работа выхода
электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают
в однородное электрическое поле напряжённостью 130 В/м, причём вектор напряжённости
направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная кинетическая
энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?

2017-09-23

8/9

Образовательный портал «РЕШУ ЕГЭ» (https://phys-ege.sdamgia.ru)

Ключ
№ п/п № задания
1
8342
2
9139
3
512
4
7998
5
8987
6
6814
7
5627
8
8990
9
7350
10
6645
11
9179
12
4470
13
6272
14
3527
15
6768
16
7332
17
6170
18
3726
19
9125
20
4495
21
3196
22
8182
23
4131
24
9324
25
3313
26
3571
27
4210

2017-09-23

Ответ
2,5
130
-40
18
15|51
11
41
300
45
68
45|54
231
1
2
75
14
34
13
7153
3
43
3,00,1
3,5
14|41
3,5
0,1
40

9/9

www. freedocs.xyz

Земля глазами «Зондов»: kiri2ll

Сделанная экипажем «Аполлона-8» фотография «Восход Земли» (Earthrise), считается одним из самых известных космических изображений в истории. И с этим сложно спорить — небольшая голубая планета на фоне безжизненной лунной поверхности и космической бездны это действительно мощный образ, заставляющий задуматься над хрупкостью нашего мира. Неудивительно, что фото стало одним из символов движений по защите окружающей среды. Но подобными снимками в 1960-е могло похвастаться не только NASA. В советских космических архивах можно найти несколько аналогичных изображений, сделанных аппаратами «Зонд».
Напомню, что обозначение «Зонд» скрывает в себе две различные космические программы. Первая — это серия межпланетных станций предназначенных для исследований Венеры, Луны и Марса по пролетным траекториям. Вторая — советские испытания по проекту пилотируемого облета Луны.У СССР не было единой лунной программы. Был отдельный проект по высадке на ее поверхность космонавтов с использованием ракеты Н-1 и корабля Л3, и независимый от него проект облета Луны с использованием совершенного другого корабля Союз 7К-Л1 и ракеты «Протон». Как известно, ни к чему хорошему такое распыление ресурсов не привело. Но если Л3 так ни разу и не вышел в космос, то беспилотные испытания 7К-Л1 активно проводились с 1967 по 1970 год. И пускай эти запуски оказались сопряжены с массой аварий и потерянной техники, но четырем кораблям (получившие официальные обозначения «Зонд-5», «Зонд-6», «Зонд-7») и «Зонд-8») все же удалось облететь Луну и вернуться на Землю.

Представленный ниже снимок был сделан «Зондом-5» в сентябре 1968 года с расстояния 90 тысяч километров. Интересно, что из-за сбоя фотографии непосредственно самой Луны были потеряны. Также стоит отметить, что на борту корабля были две черепашки, ставшими первыми живыми существами, облетевшими Луну.

«Зонд-6», ноябрь 1968 года. Корабль сделал целую снимков Луны, а также запечатлел и Землю над ее поверхностью. К сожалению, приземление «Зонда» вышло жестким: из-за преждевременного отстрела парашютов, он на большой скорости ударился о поверхность и разбился. Уцелело лишь 52 фотографии, многие из которых были повреждены.
«Зонд-7», август 1969 года. Единственным полет программы, прошедший без каких-либо сбоев. Корабль сделалк как черно-белые, так и цветные снимки нашей планеты.

На последнем кадре хорошо видно еще не высохшее Аральское море

«Зонд-8», октябрь 1970 года. Этот полет оказался последним для «Зондов». Еще оставалось один корабль, на котором после двух предыдущих успешных испытаний советские космонавты могли бы облететь Луну. Но по политическим причинам СССР не захотел быть вторым на Луне, так что было принято решение свернуть программу облетов. Через некоторое время были прекращены все работы и по программе высадки.

kiri2ll.livejournal.com

Где они сейчас? Забытые космические зонды

С момента первых практических полетов ракет в космос, за пределы Земли было доставлено свыше 3 тысяч объектов различного назначения, и лишь 5 аппаратов направляются далеко за пределы Солнечной системы. Речь идет о легендарных зондах, совершивших в свое время, уникальные открытия в области астрономии. Аппараты: Вояджер 1 и 2, Пионер 10 и 11, Новые Горизонты. Им удалось во всех деталях показать нам миры с расстояния вытянутой руки, которые раньше представлялись нам мерцающими крошечными точками в небе. Мы отлично помним о совершенной ими титанической работе в прошлом, но по большей части мы совершенно не в курсе, где эти аппараты находятся сегодня, а ведь некоторые из них функционируют и передают данные до сих пор.

Пионер-10

Этот зонд полностью оправдывает свое название «Пионер». Запущенный в далеком 1972 году, он был первым во многом, но самым главным его достижением было преодоления силы гравитации Солнца, за счет маневра у Юпитера.

Пионер-10 стал первым аппаратом, направившийся в межзвездное пространство, неся на своем борту первое «вещественное» послание внеземным цивилизациям.

Сегодня (зима 2017 года), Пионер 10 находиться на расстоянии 115 а. е. от Земли. Космическое агентство НАСА еще в середине 90-х годов потеряло всякий контроль над аппаратом, но ответный сигнал об активном состоянии бортового компьютера Пионера продолжал улавливаться на Земле еще вплоть до лета 2003 года.

Считается что и сейчас корабль имеет слабое питание компьютера, и исправный передатчик, но мощности сигнала радиостанции недостаточно чтобы даже самая большая антенна на Земле смогла его «услышать». Проще говоря, у Пионера-10 просто сели батарейки.

Пионер-11

Следующий аппарат, той же серии, был отправлен к Сатурну, для изучения планеты, его колец и спутников. Корабль передал массу снимков не только Сатурна, но и транзитного для его полета — Юпитера. После чего, Пионер-11 был выброшен в открытый космос силами «гравитационной рогатки» планет гигантов.

Сейчас Пионер-11 находиться на расстоянии 105 а. е. от Земли. Последний успешный радиообмен с зондом был произведен в 1995 году, но из-за того, что передающая тарелка Пионера-11 со временем утратила точную ориентацию на Землю, дальнейшая передача сигнала стала невозможной. Как и Пионер-10, Пионер-11 скорей всего находиться в рабочем состоянии, и продолжает передавать слабый сигнал (отчет о работе бортового компьютера) мимо Земли за пределы солнечной системы.

Вояджер-1

Самый дальний от нашей планеты объект искусственного происхождения. Сейчас Вояджер-1 находиться на расстоянии 142 а. е. от Земли. Аппарат и сегодня имеет прямую связь с Землей, однако некоторая часть оборудования корабля за 38 лет полета вышла из строя, вполне возможно следствием этого могли стать мощные столкновения зонда с космической пылью.

Вояджер-1 настолько удалился от Солнца, что будь у него возможность оглянуться назад, и наше родное светило выглядело как яркая звезда, не дающая аппарату практически никакого тепла. Вояджер-1 сейчас находиться в практически полной темноте, температура за бортом приближается к температуре реликтового излучения и на данный момент составляет не более 12 Кельвинов. Хотя Вояджер-1 формально покинул известную нам Солнечную систему, однако на него все еще оказывает влияние гравитация Солнца, то есть аппарат может «встречается» с объектами, вращающимися вокруг Солнца. А вот микроскопическое вещество, окружающее Вояджер-1 уже, имеет мало общего с нашей Системой и является частью межзвездной среды – продуктом других звезд и газопылевых облаков.

Вояджер-2

Наверное, самый удачный космический зонд, который был отправлен человеком для изучения Солнечной системы. Вояджер посетил сразу 4 планеты, открыл множество новых объектов и с огромной скоростью вылетел за пределы системы Солнца.

Сейчас Вояджер-2 находиться на расстоянии 120 а. е. от Земли. Его оборудование полностью исправно, хотя находиться в режиме пониженного потребления энергии бортовых реакторов. Примерно один раз в год, производиться сеанс связи с аппаратом. Вояджер-2 продолжает отвечать на любую команду с Земли с задержкой сигнала более 23 часов. Ожидается, что до момента критического исчерпания уровня генерации тока, оба Вояджера еще около 10 лет смогут держать связь с Землей.

cosmos-online.ru

10 космических рекордов Советского союза о которых не упоминают на Западе

Мы все знаем, что именно Советский Союз впервые в истории запустил в космос спутник, вывел на орбиту первое живое существо и первого человека. В ходе ожесточённой космической гонки у СССР была главная цель – опередить Соединённые Штаты. В некоторых категориях первенствовал Советский Союз, в некоторых – Америка. К сожалению, молодёжь, выросшая уже после распада СССР, в подавляющем большинстве случаев ничего не знает о космических рекордах этой великой страны. А за океаном о них вообще стараются не упоминать. Почему бы не исправить это досадное упущение прямо сейчас?

Первый подлёт космического аппарата к Луне

Спутник «Луна-1» впервые в истории пролетел в непосредственной близости от Луны

Спутник «Луна-1», запущенный с территории СССР 2 января 1959 года, стал первым космическим аппаратом, успешно добравшимся до Луны. 360-килограммовая «Луна-1», несущая на себе герб Советского союза, должна была достичь лунной поверхности, тем самым продемонстрировав превосходство СССР над Америкой в научной сфере. К сожалению, спутник промахнулся и прошёл в 6 тысячах километров от поверхности Луны. Зонд выпустил большое облако паров натрия, светившееся так ярко, что учёные могли отследить весь маршрут его движения.

«Луна-1» стала уже пятой попыткой СССР высадиться на Луне. Сведения о четырёх предыдущих неудачных попытках, к сожалению, засекречены для широкой публики.

В сравнении с современными космическими аппаратами «Луна-1» была очень простой и примитивной. Этот спутник не имел собственного двигателя, его электроснабжение ограничивалось использованием аккумуляторных батарей. Аппарат также не имел ни одной камеры для съёмки лунной поверхности. Сигналы от «Луны-1» перестали поступать в командный центр на третий день после запуска спутника.

Первый подлёт к другой планете

Спутник «Венера-1» приблизился к Венере на 100 тысяч километров

Зонд «Венера-1» был запущен с территории Советского Союза 12 февраля 1961 года. Учёные рассчитывали, что он сможет сесть на поверхность Венеры. Это, кстати, была уже вторая по счёту попытка СССР запустить спутник к ближайшей планете.

В спускаемой капсуле «Венеры-1» на планету должен был быть доставлен советский герб. Несмотря на то, что большая часть спутника, как ожидалось, сгорела бы в атмосфере, учёные надеялись, что хотя бы капсула опустится на поверхность, тем самым подарив СССР право называться первым государством, добравшимся до другой планеты.

Спутник был запущен успешно, нормально прошли и первые сеансы связи с ним. Но четвёртый сеанс состоялся на 5 дней позже, чем было запланировано, по причине неисправности одной из систем. В итоге контакт был утрачен, когда «Венера-1» отлетела всего лишь на 2 миллиона километров от нашей планеты.

Это интересно: Спутник долгое время дрейфовал в открытом космосе за 100 тысяч километров от Венеры, но, к сожалению, не мог получить данные с Земли для коррекции курса.

Первый спутник, который сфотографировал обратную сторону Луны

Спутник «Луна-3» передал на Землю первый в истории снимок обратной стороны Луны

Запуск спутника «Луна-3» состоялся в октябре 1959 года. Это аппарат стал третьим по счёту, успешно запущенным советскими учёными к Луне. На его борту впервые была установлена фотокамера для съёмки в космическом пространстве. Учёные должны были подвести аппарат к Луне с обратной стороны, после чего тот должен был сфотографировать закрытую для земных наблюдателей часть нашего спутника.

Фотокамера была достаточно примитивной. В общей сложности «Луна-3» могла сделать всего лишь 40 фотографий. Причём их проявление и высушивание, по задумке учёных, также должны были происходить непосредственно на борту. Потом с помощью специальной бортовой электронно-лучевой трубки изображения должны были быть отсканированы, а полученные данные – переданы на Землю. К сожалению, радиопередатчик был очень слабым, поэтому первые попытки отправить фотографии на Землю были неудачными. Только после того, как зонд совершил полный оборот вокруг Луны и сблизился с Землёй, советские учёные смогли получить 17 снимков не самого высокого качества.

Отметим, что после просмотра фотографий специалисты были сильно взволнованы. В то время как светлая сторона Луны считалась практически плоской, выяснилось, что на обратной стороне есть высокие горы и непонятные тёмные участки.

Первая посадка на поверхность другой планеты​

Такой же модуль сел на Венеру и установил связь с Землёй

Спутник «Венера-7», один из 2 космических аппаратов-близнецов, 17 августа 1970 года стартовал с аэродрома «Байконур». Планировалось, что зонд совершит мягкую посадку на поверхность Венеры, а потом развернёт там радиопередатчик для связи с Землёй. Стоит ли говорить, что до этого никакой созданный людьми аппарат не приземлялся на другую планету?

Чтобы не сгореть при прохождении через плотную атмосферу Венеры, спускаемый аппарат мог самостоятельно охлаждаться до -8°С. Учёные из СССР решили, что он будет как можно дольше оставаться в спокойном состоянии. То есть капсула с передатчиком должна была оставаться состыкованной с носителем, пока сопротивление атмосферы Венеры не разделило бы их.

Спутник вошёл в атмосферу второй от Солнца планеты точно в запланированное время, но за полчаса до посадки на поверхность тормозной парашют, не выдержав нагрузки, порвался. Сначала учёные считали, что спускаемая капсула не выдержала удара. Но после подробного анализа регистрируемых сигналов было выяснено, что зонд всё-таки успешно передавал температурные показания с поверхности Венеры целые 23 минуты после приземления. По сути, цель инженеров, проектировавших этот инновационный космический аппарат, была достигнута.

Первый земной объект на поверхности Марса

«Марс-3» передал на Землю данные с Марса

Два космических спутника-близнеца «Марс-2» и «Марс-3» в мае 1971 года стартовали с советского аэродрома «Байконур» с разницей в сутки. Они должны были выйти на орбиту Марса, и, вращаясь вокруг него, составить детальную карту поверхности планеты. Помимо этого, со спутников планировалось произвести ещё и запуск двух спускаемых модулей. В СССР надеялись, что эти небольшие посадочные капсулы станут первыми объектами с Земли, попавшими на Марс.

Но американцы смогли опередить Советский Союз, достигнув орбиты четвёртой планеты Солнечной системы немного раньше. Аппарат «Маринер-9», стартовавший примерно в то же время, что и советские зонды, долетел до Марса на 2 недели раньше. Но оказавшись на месте, и американский, и два советских зонда обнаружили, что планета покрыта густой пылевой завесой, это сильно мешало сбору необходимых данных.

Спутник «Марс-2» разбился о поверхность Красной планеты, но модуль с «Марса-3» сумел успешно произвести посадку и начать передачу данных. К сожалению, уже через 20 секунд она прервалась. За это время были переданы только несколько десятков снимков с трудноразличимыми деталями и плохой освещённостью.

Это интересно: Скорее всего, причиной фиаско стала мощная песчаная буря на Марсе, не давшая зонду возможность чётко сфотографировать поверхность Красной планеты.

Первый возвращаемый спутник, доставивший образцы с Луны обратно на Землю

Этот миниатюрный спутник взял пробы грунта на Луне и доставил их на Землю

К концу шестидесятых годов в лабораториях НАСА уже имелось множество камней, собранных на лунной поверхности астронавтами «Аполлона-11». СССР же не мог похвастаться ничем подобным. Потерпев поражение в гонке за высадку человека на Луне, Советский Союз был полон решимости опередить американцев в другой области: учёные планировали создать автоматизированный космический зонд, который взял бы пробы лунного грунта и самостоятельно доставил их на Землю.

Первый возвращаемый спутник «Луна-15» разбился во время посадки на Луну. Следующие 5 попыток также были неудачными: зонды не могли даже выйти в космическое пространство из-за различных проблем с ракетой-носителем. Только с шестого раза спутник «Луна-16» удалось успешно вывести на орбиту Луны.

Совершив мягкую посадку возле моря Изобилия, советский аппарат взял пробы грунта с поверхности Луны, после чего поместил их в зонд, который взлетел с поверхности нашего спутника и вернулся на Землю.

Мало кто верил в то, что советские учёные смогут создать беспилотный аппарат, который самостоятельно стартует с Луны, но им удалось посрамить скептиков. И даже тот факт, что в доставленном на Землю запечатанном контейнере содержалось лишь 100 граммов лунного грунта (астронавты «Аполлона-11» собрали более 22 килограммов), нисколько не преуменьшает степени их достижения. Образцы были тщательно исследованы. Выяснилось, что структура лунного грунта по многим параметрам напоминает влажный песок.

Первый космический аппарат, вмещавший более одного человека

Космический корабль «Восход-1» вывел в космос сразу трёх космонавтов

Стартовавший в октябре 1964 года космический корабль «Восход-1» стал первым аппаратом, доставившим в космос нескольких астронавтов. Несмотря на то что «Восход-1» был объявлен советскими учёными инновационным, по сути, это была просто модернизированная версия аппарата «Восток-1», в 1961 году доставившего в космос Юрия Гагарина. Но американцы, не имевшие на то время даже проектов аналогичных космических кораблей, были сильно впечатлены подобным достижением СССР.

Интересно, что сами конструкторы называли «Восход-1» очень небезопасным. Они возражали против его использования, пока руководство страны не «подкупило» их, предложив отправить на орбиту вместе с двумя космонавтами ещё и одного конструктора. Какие же недостатки имел «Восход-1» в области обеспечения безопасности?

1. Космонавты не имели возможности катапультироваться в случае неудачного старта, ведь конструкторы не могли создать сразу 3 люка.
2. В капсулах было настолько тесно, что космонавтам приходилось обходиться без скафандров. Если бы случилась разгерметизация, они непременно погибли бы.
3. Обновлённая посадочная система, включающая в себя пару парашютов и тормозной двигатель, до полёта была испытана лишь единожды.
4. Наконец, космонавтам приходилось за несколько месяцев до старта придерживаться строгой диеты, чтобы похудеть. Превышение расчётной массы космического корабля даже на несколько лишних килограммов могло привести к серьёзным проблемам при запуске.

К счастью, несмотря на столь значительные недостатки, первый полёт «Восхода-1» с тремя космонавтами на борту прошёл успешно.

Первый афроамериканец на орбите

Арнальдо Тамайо Мендес стал первым афроамериканцем в космосе

18 сентября 1980 года космический корабль «Союз-38» направился к орбитальной станции «Салют-6». В нём находились советский космонавт Юрий Романенко и лётчик из Кубы Арнальдо Тамайо Мендес. Арнальдо стал первым темнокожим человеком, покорившим космическое пространство. Его полёт стал частью программы под названием «Интеркосмос». Она позволяла другим странам принимать участие в космических проектах СССР и отправлять своих астронавтов на орбиту.

Это интересно: Мендес пребывал на борту «Салюта-6» всего лишь 7 дней, но за это время он успел стать объектом 24 химических и биологических исследований. Фиксировались его метаболизм, электрическая активность мозга, изменение структуры костных тканей в условиях невесомости и т.д. Вернувшись на Землю, Мендес получил почётное звание «Герой Советского Союза» – высшую награду в СССР.

Первым же темнокожим гражданином Соединённых Штатов, побывавшим в открытом космосе, стал астронавт Гайон Стюарт Блюфорд, один из членов экипажа шаттла «Challenger». Его полёт состоялся в 1983 году.

Первая стыковка с нерабочим космическим аппаратом

Советские космонавты сумели состыковаться с этой махиной в ручном режиме и отремонтировать её

11 февраля 1985 года советские учёные неожиданно утратили контроль над орбитальной станцией «Салют-7». На космическом корабле произошли каскадные короткие замыкания, отключившие все его электрические приборы и погрузившие аппарат в «мёртвое» состояние.

Пытаясь спасти «Салют-7», Советский Союз отправил двух опытных космонавтов, которые должны были отремонтировать станцию. Автоматизированная система стыковки также вышла из строя, поэтому пилотам пришлось подойти к «Салюту-7» очень близко и попробовать состыковаться с ним в ручном режиме.

Хорошо, что станция была неподвижной. Это помогло советским космонавтам успешно произвести стыковку. Таким образом, они продемонстрировали всему миру, что при необходимости можно попасть в любой космический корабль, находящийся на орбите, даже если тот совершенно неуправляем.

Это интересно: Экипаж передал на Землю сообщение о том, что станция «Салют-7» была покрыта плесенью, на стенах и приборах образовались сосульки, а температура внутри составляла -10°С. Технические работы по ремонту космического корабля ​​длились почти 4 дня. За это время экипаж проверил сотни кабелей, но сумел определить источник сбоя в электрической цепи и вернуть «Салют-7» к жизни.

Первые погибшие в космосе люди

Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев — погибшие космонавты с «Союза-11»

В последний день июня 1971 года весь Советский Союз с нетерпением ждал возвращения трёх космонавтов с корабля «Союз-11», провёдших на орбите рекордные 23 дня. Но после приземления посадочной капсулы никаких сигналов от экипажа не поступило. Открыв люк, наземные служащие увидели ужасную картину: все 3 космонавта были мёртвыми. Их лица были покрыты тёмно-синими пятнами и залиты кровью из носа и ушей. Как же произошла эта трагедия?

В ходе следствия было выяснено, что отделение спускаемой капсулы от орбитального модуля прошло неидеально. Из-за повреждения стыковочного модуля клапан аппарата остался открытым. Чуть более чем за одну минуту из капсулы вышел воздух. Давление резко упало, и космонавты задохнулись раньше, чем смогли найти и закрыть злополучный клапан. С разницей в несколько секунд они потеряли сознание, после чего погибли.

Смертельные случаи в космической сфере случались и раньше, но трагедии всегда происходили вскоре после запуска аппаратов, то есть, в атмосфере Земли. Авария же космического корабля «Союз-11» случилась на высоте в 170 километров. То есть, Владислав Волков, Георгий Добровольский и Виктор Пацаев стали первыми и единственными на данный момент людьми, погибшими непосредственно в космосе.

Удивительно, но за все вышеперечисленные достижения в космической сфере (за исключением, конечно, последнего пункта) люди должны быть благодарны так называемой Холодной войне. После окончания Первой мировой войны Соединённые Штаты и Советский Союз стремились во что бы то ни стало доказать своё господство на мировой арене. Одним из аспектов, необходимых для достижения этой цели, был стремительный научно-технический прогресс. Поэтому правительство СССР не жалело денег и финансировало космические проекты, которые многие люди называли безумными. А в итоге они вошли в историю!

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

www.publy.ru

Космический зонд «вояджер2» был захвачен инопланетянами

Инопланетная цивилизация захватила космический зонд NASA и через него отправляет закодированные сообщения на Землю. Как сообщили ученые из НАСА, космический странник Вояджер- 2 неожиданно изменил кодировку посылаемых сообщений.

Сотрудник NASA Кевин Бэйнс сообщил, что на расстоянии около 15 миллиардов километров от Земли космический зонд неожиданно стал посылать данные на языке, который никто из специалистов не смог понять. Это могло произойти лишь в одном случае, если кто-то изменил систему связи космического зонда Вояджер-2.
Анализ полученных сообщений показал, что в двоичной системе зонда код был изменен с 0 на 1. В НАСА отмечают, что остальные системы зонда не подверглись никаким изменениям и работают в прежнем режиме.

Возможно что правка двоичного кода, это своеобразный ответ инопланетян и ответ положительный! Ведь кто-то перепрограммировал зонд, а значит это послание нам о том, что мы не одни во Вселенной.
Согласно официальным сообщениям НАСА, «… сбой в памяти бортового компьютера, по-видимому, вызвал изменения в структуре передаваемой научной информации Voyager 2. Значение в одной ячейке памяти было изменено с нуля на единицу».
Специалисты НАСА перезагрузили бортовой компьютер Вояджера 2 к начальному состоянию. Произошедшее пока так и осталось загадкой…

Два американских межпланетных зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2», созданные в Лаборатории реактивного движения NASA, отправились в космос в 1977 году с разницей в 16 дней.
«Вояджер-1» был запущен 5 сентября 1977 года. Во время своего путешествия он пролетел рядом с Юпитером и Сатурном, передав на Землю их изображения. В настоящее время он является самым далеким от Земли аппаратом, созданным человеком.
«Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года. Помимо Юпитера и Сатурна, он также пролетел мимо Урана и Нептуна. На борту каждого из аппаратов имеется послание внеземным цивилизациям – «Золотая пластинка». Это позолоченная информационная пластинка из меди, на которой представлены 115 слайдов с фотографиями жизни на Земле, записи земных звуков (ветер, волны, гром), музыка и приветствия на 55 языках. Также на ней указано расположение Солнечной системы.

Оба «Вояджера» поддерживают связь с Землей с помощью сети дальней космический связи NASA, сигнал идет около 17 часов до одного аппарата и порядка 14 часов до другого. Учитывая, что аппараты получают энергию от радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии-238, энергии хватит для работы аппаратуры «Вояджеров» примерно до 2025 года.

Интересно то, что по всем расчетам «Вояджер-1» должен был уже выйти в межзвездное пространство, но этого так и не произошло. Оба аппарата продолжают находится в Солнечной системе
https://cont.w

www.colors.life

Спуск космического корабля на Землю — Путь в космос — Металл

 Преодолеть силу земного тяготения, пробить толщу воздушной оболочки и достигнуть космического пространства — задача не из легких. А как вернуться из космоса обратно на Землю? 

 На первый взгляд кажется, что спуск космического корабля на Землю должен быть значительно проще подъема. Все хорошо знают: тяжело идти в гору, а с горы легче. К сожалению, эта простая и очевидная истина оказывается не совсем верной, когда имеешь дело со спуском с «космической горы». Мы рассматривали устройство обитаемого космического корабля, пригодного для совершения длительных полетов в космическом пространстве. Он состоит из двух главных частей: орбитального отсека и так называемого спускаемого аппарата (его еще называют возвращаемым аппаратом). Помимо этого, на корабле имеются тормозной двигатель, солнечная батарея и ряд других систем. Все эти составные части корабля доставляются в космическое пространство с Земли. А вот на Землю возвращается не весь корабль, а только небольшая часть его, та, которая называется спускаемым аппаратом. 

 Перед тем как начинать спуск на Землю, все члены экипажа космического корабля переходят в спускаемый аппарат. В нем же размещена аппаратура, необходимая для поддержания жизнедеятельности экипажа, а также материалы наблюдений, проведенных экипажем в соответствии с планом полета. Остальные части корабля в надлежащий момент отстыковываются от спускаемого аппарата и через некоторое время падают на Землю. Выражение «падают на Землю» не совсем точно. Части космического корабля, «падающие на Землю», не достигают поверхности Земли. Проходя через плотные слои воздуха, они нагреваются и сгорают, подобно тому как сгорают железные и каменные метеориты, попадающие в атмосферу Земли. 

 Человек побывал уже не только в околоземном космосе, на расстоянии 200 — 300 км от поверхности Земли, но и в так называемом дальнем космосе. Условия спуска на Землю космических кораблей, возвращающихся из дальнего и ближнего космоса, неодинаковы. Находясь в космическом пространстве вблизи Земли, корабль движется со скоростью = 8 км/сек, т. е. он имеет первую космическую скорость. При такой скорости движения вокруг земного шара, на высотах, где нет или почти нет атмосферы, корабль может находиться очень длительное время, не удаляясь от Земли и не падая на нее. Что же нужно сделать для того, чтобы корабль начал опускаться на Землю, т. е. падать? Для этого следует уменьшить скорость его движения. 

 Хотя обычно каждому, возвращающемуся из длительной и дальней поездки, хочется поскорее вернуться домой, возвращаться из космоса поспешно не следует потому, что сильно затормозить космический корабль непросто, или, лучше сказать, недешево. Мы уже говорили, что каждый лишний килограмм груза в корабле — вещь, чрезвычайно нежелательная. Затормозить космический корабль, двигающийся по орбите вокруг Земли, можно путем включения двигателя, развивающего тягу, направленную против движения корабля. 

 Предположим, что космический корабль и все, что на нем находится (без топлива), имеет массу 3 т. Сколько же нужно взять на корабль топлива, чтобы уменьшить его скорость с 8 до 4 км/сек? 

 Для того чтобы уменьшить скорость корабля на 4 км/сек, необходимо включить двигатель, который создавал бы тягу, направленную в сторону, противоположную его движению. Допустим, что скорость истечения продуктов сгорания топлива из сопла тормозного двигателя будет равна 3000 м/сек (величина, достижимая для современных жидкостных ракетных двигателей). Формула, установленная Циолковским, позволяет определить, что начальная масса космического корабля, т. е. его масса вместе с топливом, перед включением тормозного двигателя должна составлять 11,4 т, следовательно, топлива в корабле должно быть = 8400 кг. Таким образом, масса топлива, которое необходимо сжечь в тормозном двигателе, превосходит массу конструкции корабля и груза, находящегося в нем, почти в 3 раза. Такой способ торможения космических кораблей весьма неэкономичен да и практически трудноосуществим, так как доставить в космическое пространство такую большую массу топлива непросто и недешево. Но оказалось, что столь сильно тормозить космический корабль, совершающий орбитальный полет, для того чтобы он начал спуск на Землю, и не требуется. 

 Чтобы начать движение по траектории спуска, корабль должен потерять всего лишь небольшую часть своей скорости. Вполне достаточно для этого уменьшить скорость космического корабля на 200 — 250 м/сек. Для случая, рассмотренного нами, т. е. для космического корабля массой в 3 т, потеря скорости на 200 м/сек может быть обеспечена кратковременной работой тормозного двигателя при сжигании в нем топлива, масса которого меньше одной десятой массы корабля. Но приземляться космический корабль должен с почти нулевой скоростью, иначе произойдет катастрофа — корабль и экипаж, находящийся в нем, в момент приземления разобьются. Каким же образом можно отобрать от корабля всю или почти всю кинетическую энергию, которой он обладает? Практически осуществимый путь торможения космического корабля, без затраты топлива, был указан К. Э. Циолковским. Воздушная оболочка Земли, по мнению Циолковского, может играть роль тормоза для космических аппаратов, возвращающихся из межпланетного путешествия на Землю. Тормозить воздухом? Такое предложение может показаться не совсем реальным. Но вспомните, как дует ветер в лицо, когда вы быстро съезжаете на лыжах с крутой горы. А попробуйте высунуть руку из окна автомобиля, когда он мчится по шоссе. Воздух из почти невесомого и неощутимого становится упругим. Вы с трудом сможете удержать ладонь руки перпендикулярно направлению движения автомобиля. 

 Скорость движения космического корабля при входе его в воздушную оболочку Земли (после того как он будет приторможен на 100 — 200 м/сек) превосходит скорость самых быстрых самолетов примерно в 28 раз. При столь громадных скоростях воздух оказывает большое сопротивление движению. Всякое сопротивление связано с появлением трения. Происходит трение и при движении тел в воздухе. Возьмите два куска дерева и быстро потрите их друг о друга. — Что вы при этом заметите? — Куски дерева нагреваются — это результат того, что производимая вами работа трения перешла в тепло. Трение о воздух также сопровождается выделением тепла. 

 При движении космических аппаратов в атмосфере Земли имеет место не только трение о воздух. Когда корабль проходит воздушную оболочку, он создает впереди себя волну сжатого воздуха. Воздух сжимается не постепенно, а за очень малый промежуток времени. Как велико это сжатие? Расчеты показывают, что давление в сжатом воздухе при движении космического аппарата может достигать 50 атм. Из курса физики вы знаете, что быстрое сжатие или расширение газа происходит практически без притока и без отвода тепла, так как вследствие малого времени тепло не успевает ни уйти в окружающую среду (при сжатии), ни передаться от внешней среды (при расширении). Такие процессы называют адиабатическими. 

 Вследствие адиабатического сжатия слой воздуха, находящийся впереди летящего космического аппарата, разогревается до высокой температуры. Температура слоя воздуха, сжатого летящим космическим аппаратом, может достигнуть 8000° К. Это очень высокая температура. На Земле нет таких веществ, которые могли бы оставаться в твердом состоянии при этой температуре. Самые тугоплавкие вещества начинают переходить в газ или жидкость при температуре 4000 — 4500° С. А сможет ли космический аппарат выдержать столь высокие температуры? К тому же нужно помнить, что внутри корабля, за его обшивкой, находятся люди. 

 Торможение космического корабля воздушным тормозом требует соблюдения определенных мер предосторожности, иначе корабль может не только затормозиться, но и сгореть, не долетев до Земли. Спуск корабля с околоземной орбиты начинается с торможения его в космическом пространстве, где нет воздуха. Для этого на некоторое время включаются тормозные двигатели, которые развивают тягу, направленную в сторону, противоположную движению корабля. После срабатывания тормозных двигателей космический корабль изменяет траекторию и начинает снижаться, приближаясь к Земле. 

 Полет по орбите вокруг Земли космический корабль осуществляет обычно на некотором удалении от границы воздушной оболочки, поэтому после торможения корабль какое-то время снижается в пространстве, где практически отсутствует воздух. Время снижения корабля в безвоздушном пространстве должно быть не меньше определенной величины. За это время на корабле проводятся подготовительные работы по входу в воздушную оболочку. Поэтому высота, с которой можно производить изменение траектории космического корабля, т. е. начинать спуск на Землю, ограничивается временем, необходимым для выполнения подготовительных работ. 

 Что же необходимо проделать на космическом корабле перед тем, как он войдет в воздушную атмосферу Земли? После того как корабль затормозится двигателем, от него отбрасывается все, без чего он может производить спуск. Отбрасывается служебный отсек, тормозной двигатель и некоторые системы. Делается это для того, чтобы уменьшить массу космического корабля, а следовательно, уменьшить количество энергии, которую нужно отобрать от корабля в процессе его спуска к Земле. 
 

Рис. 14. Спускаемый аппарат имеет форму чечевицы.
 Спускаемые аппараты советского космического корабля «Союз» и американского корабля «Аполлон» имеют вид чечевицы (рис. 14). Слой теплозащиты на спускаемых аппаратах этих космических кораблей нанесен на поверхность неравномерно. На лобовой части толщина теплозащитного слоя самая большая, на противоположной стороне (донная часть аппарата) — самая маленькая. Сделано это для того, чтобы уменьшить массу спускаемого аппарата. Толстый слой лобовой защиты должен выдержать большие механические нагрузки и обеспечить отвод тепла, поступающего от раскаленного сжатого воздуха. 

 Теплозащита на донной части спускаемого аппарата и боковых его поверхностях ни по механическим свойствам, ни по тепловым характеристикам не рассчитана на такие нагрузки, какие должна выдерживать лобовая часть. Следовательно, для того чтобы при спуске спускаемый аппарат не разрушился или не нагрелся до недопустимо высокой температуры, он должен войти в атмосферу Земли направленной вперед лобовой частью. Для этого перед входом в атмосферу он должен быть соответствующим образом ориентирован и в таком ориентированном положении войти в воздушную оболочку Земли. 

 Ориентация преследует и другую цель, а именно обеспечение входа спускаемого аппарата в атмосферу под определенным углом. Для чего это нужно? Угол входа влияет на ряд показателей процесса спуска. Для пилотируемых космических аппаратов угол входа в атмосферу определяется величиной ускорения, которое может выдержать человек. Мы уже говорили о том, что при подъеме космического корабля в космическое пространство возникают перегрузки, превышающие собственный вес человека в несколько раз. 

 В отличие от подъема при спуске космический корабль движется с отрицательным ускорением. Какие же силы будут действовать на человека, находящегося в спускаемом аппарате, в процессе его снижения? Во-первых, сила тяжести F = mg (m — маса космонавта, g — ускорение свободного падения), направленная к центру земного шара. Кроме того, на него будет действовать сила упругости, направленная в противоположную сторону. Эти две силы и сообщают ускорение а, направленное противоположно ~. 

 Следовательно, при спуске с орбиты на Землю космонавт испытывает действие силы, направленной от Земли. Эта сила прижимает космонавта к сидению кабины или к потолку. По величине эта сила превосходит нормальный вес космонавта (его вес в состоянии покоя) на та. Человек может выдерживать перегрузку, т. е. увеличение собственного веса, в 10 — 12 раз. (Конечно, при этом он становится практически неработоспособным.) Большое увеличение веса, или, как говорят, большая перегрузка, опасно для жизни человека. 

 Перегрузка, испытываемая космонавтами при спуске спускаемого аппарата с орбиты на поверхность Земли, зависит от того, под каким углом к горизонту спускаемый аппарат движется в атмосфере Земли. 
 

Рис. 15. Спуск космического корабля на Землю.
 Рассмотрим два возможных случая снижения спускаемого аппарата: первый — аппарат движется по крутой траектории; второй — движение происходит по пологой траектории, составляющей с горизонтом небольшой угол (см. рис. 15). Очевидно, во втором случае спуск будет продолжаться гораздо дольше, чем в первом. Аппарат постепенно будет входить в нижележащие слои атмосферы и постепенно терять скорость, вследствие чего отрицательное ускорение спускаемого аппарата будет небольшим. Спуск по траектории, составляющей малый угол с линией горизонта, позволяет, по сравнению с крутым спуском, обеспечить более безопасные условия для экипажа, т. е. снизить перегрузки до пределов, которые легко переносятся человеческим организмом. 

 Однако угол спуска нельзя делать и слишком малым, так как в этом случае возникает другая угроза безопасности экипажа, связанная с перегреванием. 

 Рассмотрим, как форма траектории полета спускаемого аппарата влияет на его нагревание. Мы уже говорили о том, что большая часть кинетической и потенциальной энергии, которой обладает космический корабль, находясь в орбитальном полете в космическом пространстве, при спуске на Землю превращается во внутреннюю энергию. Как будет нагреваться спускаемый аппарат при спуске на Землю по крутой траектории, по сравнению с движением по некоторой кривой, расположенной под малым углом к горизонту? При крутом спуске возвращаемый аппарат быстрее тормозится, а вследствие этого и быстрее теряет энергию. При спуске по пологой кривой аппарат дольше находится в разреженных слоях воздуха и поэтому снижает скорость не так резко, как в первом случае. Очевидно, чем более пологой будет траектория, тем медленнее аппарат будет терять скорость. Следовательно, количество тепла, образующегося в единицу времени, при спуске аппарата по крутой траектории будет значительно больше, чем при спуске по траектории, составляющей малый угол с горизонтом. 

 Из сказанного напрашивается вывод, что, чем круче траектория спуска, тем меньше опасность перегрева спускаемого аппарата, а следовательно, и меньше опасность для экипажа. Но вывод этот неверен. С точки зрения поддержания внутри кабины спускаемого аппарата приемлемых для экипажа температурных условий слишком плавный спуск нежелателен. Чем это обьясняется? Вы знаете, что при тушении пожаров спасательным командам приходится зачастую проникать в горящий дом, пробиваясь сквозь пламя. Человека обливают водой, и он в мокрой одежде, без всякого вреда для себя проходит сквозь стену огня. Это он смог бы проделать и в сухом костюме, если бы последний был сшит из негорючей ткани. Температура пламени горящих на воздухе предметов обычно составляет 450 — 500°С. Это довольно высокая температура, но из-за того, что пожарный в своем негорючем костюме находится в пламени очень небольшое время, костюм не успевает прогреться, и поэтому столь высокая температура оказывается для человека неопасной. 

 А как бы чувствовал себя человек в таком же костюме из негорючей ткани, если бы окружающая его среда имела температуру, даже в два-три раза меньшую, чем температура пламени, но время пребывания в ней исчислялось бы несколькими минутами? Видимо, это было бы небезопасно не только для здоровья, но и для жизни человека. Костюм из негорючей ткани ему бы не помог — за столь длительное время тело человека нагрелось бы до температуры окружающей среды, т. е. перегрелось. Аналогичная картина имеет место и при движении спускаемого аппарата в атмосфере. Если аппарат спускается по крутой траектории, к нему подводится в единицу времени большее количество тепла, чем при движении по пологой траектории. Но, для того чтобы тепло могло дойти до кабины аппарата, где помещается экипаж, требуется время. Это время зависит от характера и толщины теплозащитного слоя, нанесенного на наружную поверхность спускаемого аппарата, и характеристики теплоизоляции, которая находится под слоем теплозащиты. 

 Если спуск аппарата происходит быстро, то времени на прогрев может оказаться недостаточно и тогда, несмотря на большое количество тепла, подводимого к спускаемому аппарату в единицу времени извне, от раскаленных газов воздушной атмосферы, воздух внутри кабины не успеет сильно нагреться. При длительном спуске (по пологой траектории), хотя в единицу времени от менее раскаленного воздуха будет поступать меньшее количество тепла, все же успеет какая-то его часть пройти внутрь кабины спускаемого аппарата через теплозащитное покрытие и теплоизоляцию обшивки аппарата, что приведет к нагреванию воздуха и всех предметов, находящихся внутри кабины. 

 Таким образом, такие два показателя, от которых зависит безопасность спуска экипажа космического корабля на Землю, как перегрузка и нагревание, по-разному меняются от вида траектории снижения спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы. Уменьшение перегрузки требует плавной траектории, длительного времени спуска. Недопустимость перегревания кабины спускаемого аппарата, наоборот, требует спуска по более крутой траектории с малым временем пребывания аппарата в плотных слоях воздуха. Траекторию спуска выбирают такой, при которой перегрузки не превышали бы величины, допустимой для человеческого организма, и в то же время температура внутри кабины аппарата, где помещается экипаж, не была бы выше 40 — 50°С. Такую температуру человек может легко переносить. Имеющаяся уже довольно большая практика спуска обитаемых космических аппаратов с орбиты на Землю показывает, что допустимые величины перегрузок и температур воздуха внутри кабины обеспечиваются при времени снижения в плотных слоях атмосферы в течение 20 — 25 мин. 

 Мы рассмотрели условия спуска возвращаемого аппарата из ближнего или околоземного космоса. Находясь вблизи Земли и двигаясь вокруг нее, космический объект имеет скорость ~ 8 км/сек (первую космическую скорость). Для того чтобы космический корабль мог выйти в дальний космос, посетить какое-либо небесное тело нашей солнечной системы, он должен развить скорость 11,2 км/сек (т. е. вторую космическую скорость). И возвращаться ему из дальнего космоса тоже придется со второй космической скоростью. Как это влияет на условия спуска? 

 Прежде чем рассматривать спуск космического корабля на Землю после возвращения его из межпланетного полета, выясним, как происходит сближение космических объектов с таким небесным телом, как Луна. 

 Находясь на околоземной орбите, космический корабль имеет скорость движения, равную первой космической. Обладая этой скоростью, он не может упасть на Землю, но и удалиться от Земли, улететь к другим небесным телам тоже не может. 
 

Рис. 16. Траектории искусственного спутника Земли при различных скоростях движения относительно земного шара.
 Если кораблю сообщить скорость, большую, чем первая космическая, но меньшую второй космической, он будет продолжать двигаться вокруг Земли, улететь в межпланетное пространство он не сможет. Однако двигаться он будет не по круговой орбите, а по эллиптической (рис. 16). Длина большой оси эллипса будет тем большей, чем большую скорость (превышающую первую космическую) будет иметь космический корабль. 

 Нужно сказать, что почти все искусственные спутники Земли, находящиеся на околоземной орбите, движутся не по кругу, а по эллипсу. Почему? Иногда эллиптическая траектория искусственного спутника Земли бывает необходима для выполнения им своих задач в космосе. В этих случаях спутникам намеренно сообщают скорость несколько большую, чем первая космическая. По большей части траектория искусственных спутников получается эллиптической потому, что просто трудно обеспечить, чтобы скорость спутника на расчетной высоте точно соответствовала первой космической. 

 По мере увеличения скорости космического корабля его траектория движения превращается из эллиптической в параболическую. Скорость, при которой космический корабль приобретает параболическую траекторию, называется второй космической, она равна ~ 11,2 км/сек. Параболическая траектория, так же как и круговая, имеет только теоретическое значение. Полеты космических кораблей и необитаемых космических аппаратов к Луне и другим планетам солнечной системы (Марсу, Венере) проходят не по параболическим траекториям, а по гиперболическим. По параболе космический корабль может двигаться только при условии, если его скорость точно соответствует второй космической, а если она немного меньше, то он станет двигаться по замкнутой кривой — эллипсу, т. е. находиться около Земли и лететь к другим планетам солнечной системы не сможет. Если же кораблю сообщить скорость чуть большую, чем вторая космическая, его траекторией становится уже не парабола, а гипербола. Гипербола — незамкнутая кривая, и космический корабль, перейдя на гиперболическую траекторию, при движении по ней не может приблизиться к Земле. Он будет от нее все дальше и дальше удаляться и в конце концов потеряет с ней связь, т. е. перестанет чувствовать действие силы земного тяготения. 

 Таким образом, чтобы полететь на Луну или какую-либо планету солнечной системы, космическому кораблю, находящемуся на околоземной орбите, необходимо сообщить скорость равную или чуть большую, чем вторая космическая. Если после достижения космическим кораблем скорости, немного большей второй космической, выключить двигатель, то корабль будет продолжать двигаться по гиперболической траектории. 
 

Рис. 17. В точке А сила притяжения тела Землей (F з) равна силе притяжения этого тела Луной (F л)
 В космическом пространстве есть такое место, где тело, находящееся в этой точке, испытывает одинаковые силы притяжения со стороны Луны и Земли (рис. 17). Если кораблю сообщить скорость, достаточную для того, чтобы он смог долететь до этой точки и чуть перейти ее, то на него в большей степени будет действовать лунное притяжение, чем земное. До нейтральной точки, где тяготения Луны и Земли взаимно уравновешиваются, космический корабль летит, затрачивая сообщенную ему двигателем кинетическую энергию на преодоление силы тяготения Земли. На этом участке он как бы набирает высоту над Землей. Движение космического корабля после нейтральной точки под действием силы тяжести Луны следует уже рассматривать не как движение вверх по отношению к Земле, а как падение вниз, на Луну. Если при подъеме, т. е. при полете до нейтральной точки, корабль все время уменьшает скорость, то начиная с этой точки под действием тяготения Луны он все время ускоряется, скорость его увеличивается. Вблизи Луны скорость космического корабля достигает значения второй космической (но не для условий Земли, а для лунных условий). С помощью тормозного двигателя скорость корабля снижают до первой лунной космической скорости. Имея эту скорость, корабль будет двигаться вокруг Луны не падая и не удаляясь от нее. Лунная первая космическая скорость не равна первой космической околоземной скорости. 

 Ввиду того, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли, ускорение свободного падения для Луны оказывается меньше ускорения свободного падения для Земли, а первая лунная космическая скорость составляет всего лишь 1,7 км/сек. Что необходимо для того, чтобы космический корабль мог сойти с лунной орбиты и лететь к Земле? Очевидно, так же как и в случае отлета с Земли к Луне, ему необходимо сообщить так называемую вторую лунную космическую скорость. Для околоземного космического пространства вторая космическая скорость равна — 11,2 км/сек, для окололунного она значительно меньше. Космический корабль может выйти из зоны притяжения Луны и лететь к другим небесным телам солнечной системы, если скорость его немного превысит 2,4 км/сек. Имея эту скорость, космический корабль начнет удаляться от Луны, поднимаясь вверх по отношению к ее поверхности. 

 Двигаясь по гиперболической траектории, космический корабль будет удаляться от Луны, постепенно уменьшая скорость. Его кинетическая энергия будет переходить в потенциальную. Достигнув нейтральной точки, где действие силы притяжения Луной уравновешивается действием силы притяжения Землей, космический корабль начнет падать на Землю. В нейтральной точке космический корабль будет иметь максимальную потенциальную энергию (относительно Земли). 

 По мере приближения к Земле потенциальная энергия будет уменьшаться, а кинетическая — возрастать. Приблизившись к Земле, космический корабль приобретет скорость, приблизительно равную 11,2 км/сек, т. е. вторую космическую. С такай скоростью начинать спуск на Землю небезопасно. Перед тем как начинать спуск, необходимо уменьшить скорость корабля. Но как? 

 Мы уже определяли количество топлива, которое нужно сжечь в ракетном двигателе для того, чтобы уменьшить скорость космического корабля с 8 до 4 км/сек. Оказалось, что топлива для этого нужно слишком много, чтобы такой путь торможения космических объектов мог иметь практическое значение. Затормозить тело, двигающееся со скоростью 11,2 км/сек, еще труднее. Расчеты и практика космических полетов в Советском Союзе и США показывают, что задача торможения космических кораблей, двигающихся со второй космической скоростью, может быть успешно решена, если использовать тормозящее действие воздушной оболочки земного шара. При возвращении на Землю космического корабля из орбитального полета, когда скорость его ненамного превышает первую космическую, безопасный спуск с использованием тормозящего действия атмосферы можно осуществить, если обеспечить соответствующий угол входа корабля в плотные слои атмосферы. Корабль, входя постепенно во все более и более плотные слои воздуха, будет разогреваться и одновременно тормозиться, пока не достигнет поверхности Земли.

ags-metalgroup.ru

Топ заблуждений об астрономии. 5. Только с космической скоростью можно улететь с Земли

Как ни странно, это тоже миф для условно образованных: совсем необразованные ведь просто ничего не знают про какие-то там «космические скорости».

Однако те, кто про них всё-таки слышали, с большой вероятностью поведают вам что-то в стиле: «Чтобы космический корабль улетел в космос, он должен набрать первую космическую скорость (вторую, третью или просто «космическую»).

И это — снова свидетельство того, что заученное наизусть вовсе не тождественно понимаемому.

Поскольку на самом деле улететь с Земли куда угодно, вообще говоря, можно с любой скоростью — главное, чтобы она с какого-то момента времени была направлена от Земли.

Когда вы подпрыгиваете, вы не набираете космическую скорость, но при этом вы ведь совершенно точно отрываетесь от земли. И — если у вас богатое самомнение — вы даже можете считать, что вы от неё улетаете.

Да, потом вы на неё, независимо от самомнения, как правило, обратно приземляетесь, но всё равно уже с этого момента можно догадаться, что дело тут не в одной лишь только скорости.

«Скорость изменения скорости» — ускорение — это именно та штука, которая не позволяет вам улететь насовсем. Однако ускорение вызывается суммой сил, поэтому для обнуления ускорения (и, соответственно, вечного движения с имеющейся скоростью) вам нужно лишь подобрать некоторую силу, которая равна силе притяжения вас или космического корабля к Земле в данной точке пространства. Или бо́льшую. Если вам это удастся, то вы можете улететь куда угодно, даже со скоростью один миллиметр в год.

Надо будет только подождать достаточно долго. И вот в этом и состоит та самая проблема, которой обязано появление всех этих «космических скоростей» с порядковыми номерами: где нам взять такую силу и чтоб надолго?

Сила притяжения есть всегда, а вот противодействующую ей силу мы вынуждены создавать сами. Например, упругостью наших мышц при прыжке. Или выбросом разогретых газов из ракетного двигателя. Или ещё как-то.

Возможно, в «ещё как-то» скрываются и способы генерации силы сколь угодно долгое время — например, есть соображения по поводу того, что можно было бы хватать спецворонкой молекулы из космоса, часть из них использовать в ядерном синтезе, а другую часть разогревать энергией от первой части, получая таким образом перманентно работающий реактивный двигатель. Но проблема в том, что такое пока только предположено, а не реализовано. Пока что мы просто вынуждены предполагать остановку двигателя в какой-то момент: нам ведь надо экономить топливо, которое мы пока что заливаем в космические корабли на Земле, а не собираем из межпланетного пространства.

И вот тут-то возникает мегачит: если разогнать космический корабль до некоторой скорости, то двигатель можно отключить, и корабль, как рассказывалось в прошлом разделе, хотя и будет падать, но в своём падении будет всё время промахиваться мимо Земли.

Иными словами, в «космических скоростях» речь каждый раз идёт о том случае, когда двигатель уже выключен, включать его обратно не намереваются, но всё равно не хотят, чтобы корабль упал на Землю.

То есть эту фразу следует трактовать буквально: «космическая скорость нужна, чтобы покинуть Землю». «Нужна», а не «обязательна». Это — один из способов реализации задуманного, а не некое общее правило на все случаи жизни.

Как мы видели в предыдущем разделе, такую скорость действительно можно подобрать.

Для этого в общем случае нам надо было бы решить систему дифференциальных уравнений второго порядка. Однако при простом вращении по окружности есть и более простой вариант: нам ведь известна связь между скоростью движения по круговой орбите и центростремительным ускорением. То есть тем ускорением, с которым центростремительная сила поворачивает вектор скорости.

Часто, кстати, это всё неправильно понимается: будто бы центростремительное ускорение создаёт скорость, с которой движется вращающийся по окружности объект. Но нет: оно только лишь поворачивает вектор скорости так, что модуль скорости — длина этого вектора — остаётся неизменной. Скорость же должна быть «какой надо» ещё до начала воздействия силы на объект.

«Я вырвал из своей бороды пять волосков, разорвал их на мелкие кусочки и развеял во все стороны. И тогда вокруг Омара Юсуфа стало вращаться много разноцветных, красивых шариков размером от горошины до очень большой тыквы. И это были вполне приличествующие ему спутники и по размеру, и по красоте.

Брату моему, как существу недалёкому, до этого мгновения, видимо, просто не приходило в голову, что он сам может изготовить себе спутников. Сейчас же он, в великой своей гордыне, пожелал себе спутника величиной с гору. И такой спутник у него действительно тотчас же появился. Но так как масса вещества, заключённого в этой горе, во многие тысячи тысяч раз превышала вес взбалмошного и бестолкового брата моего Омара Юсуфа, то Омар Юсуф тотчас же шлёпнулся о созданное им новое небесное тело, упруго, как футбольный мяч, отскочил от него и с воплями стал быстро-быстро вокруг него вращаться».

Л. Лагин. «Старик Хоттабыч»

Увы, всё это — сказка. В описанной ситуации Омар Юсуф не начал бы вращаться вокруг «горы». Он бы подолбился о неё, пока не потратил бы всю свою потенциальную энергию на не совсем упругие столкновения, а потом остался бы на ней лежать. В описанной ситуации просто нечему было разгонять его для «быстрого-быстрого вращения».

Так вот, если двигатели выключены, то единственная сила, которая могла бы создать центростремительное ускорение — сила тяжести планеты в данной точке. Назовём это ускорение «g», но будем помнить, что это не ускорение свободного падения у поверхности, а оное на данном расстоянии от центра планеты.

Чтобы это самое вращение действительно имело место, нужно, чтобы ускорение g было связано со скоростью v и расстоянием от центра планеты r следующим образом:

Из чего следует, что требуемая скорость

Если бы космический корабль летал прямо над поверхностью Земли, то ускорение свободного падения было бы примерно 9,8 м/с2. Радиус же Земли — примерно 6400 километров. То есть скорость вращения по круговой орбите, часто называемая «первой космической», равна

Большая скорость, да. Однако именно её надо набрать, чтобы выйти на орбиту Земли…

И снова вот и нет.

Ведь если мы с такой скоростью подкинем ракету вертикально вверх, то ракета просто упадёт обратно, а вовсе не выйдет на орбиту. Мало того, что скорость должна быть именно такой, она вдобавок должна быть перпендикулярна силе тяжести — только так можно избежать падения обратно.

Но что если мы возьмём скорость побольше?

Вот тут уже тяжелее. Тут вычисления будут уже менее простыми.

Как было сказано в предыдущем разделе, сила тяжести убывает с расстоянием. То есть та сила, которая пытается уронить космический корабль обратно на планету, тем меньше, чем дальше этот корабль от источника силы — планеты. Не исключено, можно подобрать такую начальную скорость, что, грубо говоря, «тело будет быстрее удаляться, чем тормозиться». То есть за то время, пока корабль улетит на некоторое расстояние, сила тяжести не успеет обнулить его скорость. На этом расстоянии сила тяжести уже меньше, а скорость всё ещё будет такой, что корабль снова успеет отлететь на некоторое расстояние, но эта уменьшившаяся сила снова не успеет его затормозить до нуля. И так до бесконечности.

В этом случае космический корабль улетит от планеты сколь угодно далеко, даже с выключенными двигателями. И только в гипотетической бесконечно далёкой точке его скорость всё-таки обратится в ноль.
Этот вопрос можно рассмотреть через закон сохранения энергии.

В момент старта у космического корабля есть кинетическая энергия, определяемая через его скорость

При улёте на бесконечность скорость обращается в ноль, а вместе с ней и кинетическая энергия. Эта энергия была целиком потрачена на работу против силы тяжести (поскольку больше не на что). Сила же тяжести менялась в зависимости от расстояния, а потому для определения работы против неё нам надо проинтегрировать силу тяжести относительно бесконечно малых приращений этого самого расстояния. От поверхности планеты и до бесконечности.

Теперь мы можем приравнять энергию в начале к энергии в конце и найти скорость

Если вспомнить о связи ускорения свободного падения с фигурирующими тут величинами,

то можно сказать, что

То есть мы видим, что вторая космическая скорость в корень из двух раз больше, чем первая. В случае с Землёй она равна

Подобрать «скорость улёта» можно не для всех объектов космоса: там ведь есть ещё чёрные дыры, обладающие достаточной массой для того, чтобы скорость, требуемая для улёта от них, была выше скорости света. Таким образом, даже свету не хватает скорости, чтобы «без реактивного двигателя» от них улететь — оттого-то они и чёрные.

Впрочем, по текущей концепции и с реактивным двигателем тоже улететь бы не удалось — ведь скорость света нельзя превысить. Такой эксперимент, правда, пока никто ещё не делал, поэтому сие на данный момент — лишь предсказание, следующее из теории относительности.

А что же будет в промежутке между первой и второй космическими скоростями?

Ну, вполне понятно, что если минимальная скорость улёта — вторая, то с меньшей скоростью тело не улетит. А если минимальная скорость «непадения» — первая, то оно одновременно с тем и не упадёт. Внутренний голос подсказывает, что тело будет вращаться вокруг планеты, но, видимо, не по окружности. И он подсказывает правильно: действительно вращение будет по эллипсу.

И такая форма добавляет уточнений к космическим скоростям.
В частности, скорость в некоторых точках эллипса может быть и меньше первой космической, а вращение всё равно будет. Просто не по окружности.

На рисунке справа показана одна из таких точек. Длина красной стрелки на всех рисунках пропорциональна модулю скорости, поэтому даже чисто визуально можно понять, что в указанной точке скорость довольно мала.

То есть, вообще говоря, на некруговую орбиту планеты можно выйти и при меньшей скорости, нежели первая космическая для этой планеты.

Альтернативой эллиптической орбите, впрочем, является круговая, но с другим радиусом, однако в любом случае при выключенных двигателях вектор скорости — то есть её величина и направление — связана с параметрами орбиты. Однозначно связана.

В фильме «Гравитация» вся завязка сюжета строится на игнорировании этой закономерности. Ну ещё ладно, что там не два, а целых три спутника чудесным образом и с непонятными целями летают по одной и той же орбите — буквально находятся на одной и той же окружности в трёхмерном пространстве.

Это уже крайне странно, но ещё страннее то, что при разрушении одного из спутников, его осколки непонятным образом догоняют другие спутники.

Такого просто не может быть: нельзя находиться на той же орбите, имея разные скорости. Осколки должны были бы начать летать по иным орбитам — скорее всего эллиптическим, падать на Землю, улетать от неё в космос. Как угодно, но только не так, как произошло в фильме.

У них ведь нет двигателей, которыми они могли бы корректировать курс, поэтому они физически не могли полететь быстрее по той же орбите, по которой летал разрушившийся корабль.

Итак,

• При скорости меньше первой космической, корабль упадёт на планету
• На первой скорости он будет вращаться по окружности
• Между первой и второй он будет вращаться по эллипсу
• Начиная со второй, он улетит от планеты

Для каждой планеты, разумеется, все эти скорости — свои собственные, а не общие на весь космос.

Однако до сих пор все наши расчёты подразумевали, что космический корабль взлетает с планеты, которая является единственным небесным во вселенной. Но, как многие в курсе, это не совсем так.

В частности, где-то рядом с Землёй есть ещё Солнце. Оно большое и массивное, а потому тоже притягивает космический корабль. И в результате стартовавший с реальной Земли корабль — даже если он набрал вторую космическую скорость — улетит совсем даже не в бесконечность: он действительно сможет улететь от Земли, но не от Солнца. Оно его удержит и заставит вращаться вокруг себя (или, как мы уже слышали ранее, это Солнце будет вращаться вокруг него, хотя и думать об этом крайне тяжело).

Повторив аналогичные вышеприведённым рассуждения для космического корабля и Солнца, вместо Земли, мы сможем найти ещё одну космическую скорость — ту, которая нужна, чтобы улететь и от Солнца тоже. Или ещё одну: чтобы выйти на его круговую орбиту. Или ещё одну: чтобы улететь не только от Солнца, а вообще от всей галактики. И так далее.

Много, много космических скоростей. И каждая из них имеет свой смысл. Радикально отличающийся от «она нужна, чтобы оторваться от Земли».

Подытожим.

Первая космическая скорость, это такая скорость, что, если…

• …мы находимся почти на поверхности Земли,
• …и скорость направлена параллельно её поверхности в ближайшей к нам точке,
• …и мы выключили двигатели,

…то мы будем вращаться вокруг Земли до бесконечности по круговой орбите. Точнее, вращались бы, если бы у Земли не было атмосферы, которая своим сопротивлением через некоторое время уронит нас обратно.

А вторая космическая скорость — это такая скорость, что если мы её наберём у поверхности Земли и выключим двигатели, то мы улетим от Земли на орбиту вокруг Солнца.

С самой же Земли или даже от всей галактики при включённых двигателях мы можем улететь с любой скоростью, направленной от Земли или галактики. Только бы топлива хватило.

— Смотри, не разбейся о небесную твердь — заботливо напутствовал брата Хоттабыч, сам не очень-то поверивший Волькиным рассказам о строении вселенной.

— Ладно, не учи учёного! — холодно отозвался Омар Юсуф, со страшной быстротой взвился в воздух, мгновенно раскалился добела и исчез из виду, оставив за собой длинный огненный след.

— Подождём его, друзья мои, — робко предложил Хоттабыч, чувствовавший себя виноватым перед своими друзьями за неприятности, доставленные Омаром Юсуфом.

— Нет, теперь уж жди его — не жди, все равно не дождёшься, — возразил Волька. — Он не послушался моего совета, основанного на научных данных, и никогда уже не вернётся на Землю. Раз твой Омар вылетел со скоростью меньше чем одиннадцать километров в секунду, он теперь будет все время вращаться вокруг Земли. Он сейчас, если хочешь знать, превратился в спутника Земли.

Л. Лагин. «Старик Хоттабыч»

Увы, «научные данные» Вольки о строении вселенной не столь научны, как ему кажется. Омар Юсуф явно движется при помощи магического двигателя, при следующих из контекста параметрах которого он без проблем сможет вернуться на Землю или улететь от неё куда угодно: ведь его мощности, как следует из текста, достаточно, чтобы улететь от Земли с ускорением, а рядом с ней её сила тяжести — наибольшая.

С какой бы скоростью ни двигался Омар Юсуф в некоторый момент времени, чтобы попытаться стать спутником Земли, подобным Луне или искусственным спутникам, ему придётся отключить двигатель. И только после этого его судьба будет зависеть от величины и направления вектора скорости, а также от его положения относительно Земли.

Впрочем, магический двигатель явно позволяет ему корректировать полёт, поэтому летать по окружности вокруг Земли он может даже без отключения двигателя.

22century.ru

На орбиту выведен космический уборщик ELSA-d, впереди — демонстрация его работы

В понедельник «Роскосмос» отчитался об успешном запуске с космодрома Байконур ракеты-носителя «Союз-2.1а», которая вывела на околоземную орбиту 38 космических аппаратов. Среди них оказался спутник ELSA-d, разработанный японской компанией Astroscale. Аппарат предназначен для уборки космического мусора.

Вместе с космическим уборщиком на орбиту был выведен спутник-демонстратор, играющий роль космического мусора. ELSA-d оснащён магнитным захватом, с помощью которого он сможет ловить стабилизированные и беспорядочно вращающиеся объекты. Аппарат способен сводить с орбиты и повторно выводить на орбиту объекты или переводить их в пассивный режим.

В течение ближайших месяцев Astroscale планирует провести несколько циклов стыковки и расстыковки ELSA-d со спутником-демонстратором с помощью магнитного захвата. Задача миссии — продемонстрировать эффективность базовых технологий, необходимых для отслеживания и сближения с объектами космического мусора для их последующей утилизации. Компания планирует предлагать свои услуги по удалению космического мусора операторам спутниковой связи.  

Проблема засорения околоземного пространства с каждым годом становится всё более острой, поскольку космический мусор несёт существенную опасность для спутников, а также для грузовых и пилотируемых кораблей. По подсчётам специалистов, на орбите Земли находятся порядка 8000 метрических тонн космического мусора в виде более 500 тысяч частей различного размера. Около 26 тыс. из них размером с мяч для игры в софтбол (около 30 см) и все они двигаются с очень высокой скоростью. При столкновении такого объекта с космическим аппаратом последний будет уничтожен, впоследствии увеличив количество космического мусора на орбите. Из-за опасности столкновения с подобного рода объектами несколько раз приходилось изменять высоту орбиты Международной космической станции.

Поскольку такие компании, как SpaceX и Amazon планируют развернуть на околоземной орбите многотысячные спутниковые группировки, услуги по утилизации повреждённых или отработавших свой запланированный срок спутников могут стать очень востребованными уже в самое ближайшее время.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

На Венеру запущен космический зонд

• Джонатан Амос
• Научный обозреватель, Би-би-си

21 мая 2010

Подпись к фото,

Помимо «Акацуки», ракета-носитель вывела на орбиту еще целый ряд спутников

Япония отправила на Венеру автоматический аппарат «Акацуки», призванный заняться детальным изучением атмосферы этой планеты.

В космос зонд вывела 53-метровая ракета H-IIA, стартовавшая с космопорта Танегасима на юге Японии в 6:58 утра пятницы по местному времени (21:58 по Гринвичу в четверг).

На орбиту «Акацуки» выйдет в декабре. Основная цель аппарата — сбор данных о молниях в атмосфере Венеры и об активных вулканах этой планеты. Наблюдения будут осуществляться параллельно с зондом Европейского космического агентства «Венерианский экспресс», работающим с 2006 года.

Планетные сравнения

По размеру Венера почти идентична Земле; считается, что две эти планеты имеют аналогичное строение. Однако на этом сходство заканчивается.

Поверхность Венеры скрыта плотным слоем облаков, состоящих в основном из углекислоты. Действуя подобно толстому одеялу, облачный покров не выпускает наружу тепло, переданное солнечным излучением, из-за чего средняя температура поверхности Венеры достигает 460 градусов Цельсия.

Давление на поверхности приблизительно в 90 раз превышает земное. Несколько советских автоматических аппаратов, запущенных в 1960-е, разбились при попытке сблизиться с Венерой.

Ученые надеются на то, что изучение негостеприимного соседа Земли позволит лучше понять механизмы разогрева и, соответственно, более точно оценить перспективы, ожидающие нашу собственную планету.

«Хотя считается, что Венера сформировалась в условиях, схожих с теми, в которых рождалась Земля, это совершенно иной мир с чрезвычайно высокими температурами — результатом парникового эффекта, созданного углекислотой, — и с быстро вращающимся толстым атмосферным слоем облаков серной кислоты, — объясняет участник проекта «Акацуки» Такеси Имамура. — Изучая атмосферу Венеры и сравнивая ее с земной, мы надеемся достичь большего понимания тех факторов, которые определяют планетарную среду».

Охотник за вулканами

Толстая венерианская атмосфера непрозрачна для инструментов, работающих в видимой части спектра, поэтому аппарат оснащен пятью камерами, чувствительными к инфракрасной и ультрафиолетовой зонам электромагнитного излучения.

При помощи «Акацуки» японские ученые хотят понять, почему венерианская атмосфера вращается так быстро.

«Над всей поверхностью Венеры дуют сильные ветра, настоящий ураган, вращающийся в том же направлении, что и сама планета, со скоростью, достигающей на высоте около 60 км скорости в 400 км/ч», — рассказывает Имамура.

«Это в 60 раз быстрее, чем скорость вращения Венеры, которая крайне невелика (один оборот Венера делает за 243 земных дня). «Акацуки» займется исследованием причин этого загадочного феномена. Еще одна задача [аппарата] — изучить механизм формирования сернокислых облаков, окружающих Венеру, и отследить в атмосфере планеты молнии», — продолжает он.

Инфракрасные датчики могут также использоваться для изучения поверхности Венеры. С помощью них «Акацуки» будет искать на планете действующие вулканы.

Некоторое время назад зонд Европейского космического агентства уже обнаружил на Венере разливы лавы, возраст которых не превышает 250 тысяч лет.

Солнечная «яхта»

Вместе с «Акацуки» ракета-носитель H-IIA вывела на орбиту целую группу небольших искусственных спутников, вес некоторых из них составляет всего несколько килограммов.

Огромное внимание уделяется проекту солнечного паруса Ikaros — межпланетному летательному аппарату, построенному по принципу воздушного змея и приводимого в движение солнечным ветром.

В ближайшие дни этот аппарат, внешне напоминающий диск диаметром 1,6 м и весом в 320 кг, развернет сверхтонкую мембрану, при попадании на которую солнечный свет будет своим давлением направлять Ikaros вслед за «Акацуки», к орбите Венеры.

Такой тип «солнечного паруса» ученые давно предлагают как способ передвижения космических аппаратов по Солнечной системе или в качестве средства, помогающего искусственным спутникам поддерживать свою орбиту.

Кроме того, огромный «парус» (площадь его поверхности составляет 14 кв. м) будет поглощать солнечное излучение, перерабатывая его в энергию.

Космос: Наука и техника: Lenta.ru

2020 год запомнился потерей почти десятилетней монополии России на доставку людей к Международной космической станции (МКС) и осуществленной Китаем первой более чем за 40 лет возвращаемой миссией с Луны. Об этих и других событиях в международной космонавтике, случившихся в уходящем году, рассказывает «Лента.ру».

30 мая тяжелая ракета Falcon 9 с многоразовым космическим кораблем SpaceX Crew Dragon взлетела с 39-го стартового комплекса, расположенного на территории Космического центра имени Джона Фицджеральда Кеннеди во Флориде (США). На борту находились астронавты НАСА Роберт Бенкен и Дуглас Херли, ранее летавшие на американских многоразовых космических кораблях Space Shuttle и советских (российских) одноразовых «Союзах». Стыковка Crew Dragon и МКС состоялась 31 мая. На Землю Crew Dragon с теми же астронавтами успешно вернулся 2 августа — капсула космического корабля приводнилась в Мексиканском заливе, после чего была погружена на платформу Go Navigator. Таким образом США впервые с 21 июля 2011 года, когда в последний раз стартовал Space Shuttle, самостоятельно отправили людей на МКС.

Материалы по теме

00:02 — 27 декабря 2019

Свободное падение

Пока США покоряют Марс, а Китай — Луну, «Роскосмос» прожигает наследие СССР

00:01 — 8 января 2020

Русский десант

В 2020 году Китай побьет рекорды СССР в космосе, а Россия отправит на Марс «Казачка»

В период с 2006 до 2020 года стоимость места для НАСА на космических кораблях «Союз» выросла с 21,3 миллиона до более 90 миллионов долларов. От потери монополии в доставке людей на МКС «Роскосмос» ежегодно будет недополучать около 400 миллионов долларов — примерно такая же сумма ушла у американской компании SpaceX на разработку Falcon 9, получившей многоразовую первую ступень. После того как состоится неоднократно откладываемый первый полет с экипажем еще одного американского космического корабля — Boeing Starliner, можно быть уверенным, что «Союз» станет практически не нужен НАСА даже в качестве запасного варианта.

В уходящем году Китаю в рамках миссии Chang’e 5 удалось повторить сразу два советских достижения, которые, принимая во внимание текущее состояние российской микроэлектронной промышленности, уже вряд ли в состоянии совершить «Роскосмос». Во-первых, впервые за последние более чем 40 лет рукотворному объекту удалось покинуть естественный спутник Земли (3 декабря). Во-вторых, впервые за указанный период на Землю были доставлены образцы лунного грунта (16 декабря). Кроме того, Китай стал третьей после США и СССР страной, установившей свой флаг на Луне.

Спускаемый аппарат Chang’e 5

Изображение: CNSA / NASA

Межпланетная станция Chang’e 5 была запущена 23 ноября при помощи тяжелой ракеты Long March 5 с космодрома Вэньчан (северо-восточное побережье острова Хайнань). Третья в истории китайской космонавтики успешная мягкая посадка аппарата на поверхность естественного спутника Земли состоялась 1 декабря. Спускаемый аппарат китайской миссии Chang’e 5 прилунился на пике Рюмкера, расположенном в северо-западной части видимой стороны Луны. Там же было добыто примерно два килограмма образцов вулканического происхождения, впоследствии успешно доставленных на Землю. Предыдущий раз аналогичная программа выполнялась в августе 1976 года. Однако, в отличие от советской «Луны-24», после завершения основной части миссия Chang’e 5 направилась к точке Лагранжа системы Солнце — Земля.

В 2020 году к Марсу полетели сразу три научные миссии. Самая технологичная из них, Mars-2020 от НАСА, стартовала 30 июля с базы Военно-воздушных сил (ВВС) США на мысе Канаверал (Флорида) при помощи ракеты Atlas V. Миссия, включающая в себя однотонный ровер Perseverance и двухкилограммовый беспилотник вертолетного типа Ingenuity, в феврале 2021 года высадится в ударном кратере Езеро, который, вероятно, в древности был наполнен водой. Основная цель программы Mars-2020 заключается в проведении астробиологических исследований. В задачи летательного аппарата входит поиск оптимальных и наиболее перспективных маршрутов для будущих марсоходов.

Марсоход Perseverance

Две другие марсианские миссии, осуществленные в уходящем году, провели Китай и ОАЭ. Орбитальный зонд Hope из Объединенных Арабских Эмиратов, 19 июля стартовавший с космодрома Танэгасима (Япония) при помощи ракеты H-IIA, займется, в частности, климатическими исследованиями Марса и изучением причин утечки из его атмосферы водорода и кислорода. 23 июля к Марсу при помощи ракеты Long March 5 с Вэньчана отправилась китайская астробиологическая миссия Mars Global Remote Sensing Orbiter and Small Rover (Huoxing-1), включающая в себя орбитальный космический аппарат и ровер.

Mars-2020, Hope и Huoxing-1 должны достичь Марса в феврале 2021 года. Старт второй части европейско-российской миссии ExoMars, которая должна была отправиться к Красной планете в июле, был перенесен из-за пандемии, вызванной коронавирусной инфекцией COVID-19. Заявляемая причина — неготовность оборудования с европейской стороны. Теперь пуск миссии, включающей десантный модуль с российской посадочной платформой Kazachok («Казачок») и европейский ровер Rosalind Franklin, намечен на лето 2022 года.

5 декабря спускаемая капсула японской миссии Hayabusa 2 приземлилась в Южной Австралии, доставив на Землю 5,4 грамма образцов с астероида (162173) Рюгу. Сама межпланетная станция Hayabusa 2 продолжит работу в космосе, как ожидается, до 2031 года. 20 октября в рамках американской миссии Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer (OSIRIS-REx) осуществлен забор нескольких десятков граммов образцов с астероида Бенну. Соответствующие породы должны попасть на Землю в сентябре 2023 года.

Образцы астероида (162173) Рюгу

Фото: JAXA

4 сентября Китай при помощи средней ракеты Long March 2F запустил с космодрома Цзюцюань (автономный район Внутренняя Монголия), как утверждает корпорация China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), «экспериментальный космический корабль многоразового использования». В Китае заявляют, что данное изделие предназначено для тестирования космических многоразовых технологий, тогда как в США уверены, что оно может выступать аналогом беспилотного многоразового космического корабля X-37B Orbital Test Vehicle (OTV) Военно-воздушных сил (ВВС) США.

Согласно данным Командования воздушно-космической обороны Северной Америки, 5 сентября, находясь на орбите, китайский «экспериментальный космический корабль многоразового использования», совершив два полных оборота вокруг планеты, выпустил некоторое другое изделие. Миссия материнского космического корабля завершилась 6 сентября успешным самостоятельным приземлением.

В 2020 году началось публичное бета-тестирование глобальной спутниковой системы SpaceX Starlink. Согласно обнародованным условиям, доступ к сети обойдется в 499 долларов (разовый платеж за оборудование без учета налогов, доставки и установки) плюс 99 долларов в месяц (абонентская плата). Оборудование для подключения к интернету включает в себя пользовательский терминал с фазированной антенной решеткой, монтажный штатив и Wi-Fi-маршрутизатор. В настоящее время воспользоваться данным предложением смогут пользователи из США и Канады. Заявляемая SpaceX скорость передачи данных варьируется от 50 мегабит в секунду до 150 мегабит в секунду, а задержка сигнала — от 20 миллисекунд до 40 миллисекунд. Сейчас на низкой околоземной орбите находится более 900 космических аппаратов Starlink.

Среди проведенных в 2020 году ракетных пусков особого внимания, вероятно, заслуживают три. Первый — испытательный полет прототипа космического корабля Starship восьмой версии (SN8) компании SpaceX, состоявшийся 9 декабря на полигоне в Техасе. В воздухе изделие находилось 6 минут 40 секунд, совершило ряд маневров, в том числе практически горизонтальный полет, и поднялось на высоту 12 километров. Приземляясь, SN8 взорвался, ударившись о посадочную площадку. Причина — низкое давление в топливном баке. По информации SpaceX, испытания прошли успешно, поскольку позволили собрать все необходимые сведения о маневрировании изделия — прототипа первой в мире полностью многоразовой сверхтяжелой ракеты.

Материалы по теме

22:45 — 30 мая 2020

00:02 — 16 февраля 2020

Погнали выше

Обгоняя Россию: кто и как строит новые ракеты в США

Второе событие состоялось 16 декабря, когда сверхлегкая ракета Rocket американской компании Astra впервые преодолела линию Кармана (100 километров над уровнем моря), считающуюся условной границей между атмосферой Земли и космическим пространством. Ракета, стартовавшая с пускового комплекса Кадьяк на Аляске, достигла высоты 390 километров и развила скорость 7,2 километра в секунду, что примерно на 0,5 километра в секунду меньше требуемой для выхода на орбиту. Полет Rocket длился 8,5 минуты. В Astra проведенный испытательный пуск назвали успешным, поскольку он позволил определить точное соотношение компонентов топлива (керосина и жидкого кислорода) для следующего пуска. Для старта Rocket с Кадьяка было привлечено всего пять сотрудников компании, которые смогли запустить ракету всего за несколько дней. Rocket должна стать одной из самых дешевых и простых в эксплуатации ракет в мире. Ожидаемая стоимость пусковой услуги — 1 миллион долларов за доставку на низкую околоземную орбиту 150 килограммов груза. Одним из конкурентов Astra выступает американская компания Rocket Lab, чья сверхлегкая ракета Electron в уходящем году стартовала семь раз (из них один раз — неудачно).

Третье событие — запуск 21 декабря новой китайской средней трехступенчатой ракеты Long March 8, центральный блок которой получил пару двигателей YF-100 с двумя прикрепленными к нему боковыми ускорителями, оснащенными теми же силовыми агрегатами. Китайские YF-100, созданные на основе советских РД-120, адаптированы к многоразовому использованию. В ходе следующего пуска, намеченного на 2021 год, Китай попробует совершить вертикальную посадку связки из первых двух ступеней Long March 8.

ОАЭ стали пятой страной, которая долетела до Марса — OfficeLife

2

Еще одна страна добралась до Марса: китайский корабль готов выйти на орбиту

Марс атакуют: второй космический корабль за два дня готов выйти на орбиту вокруг Красной планеты. Вслед за Объединенными Арабскими Эмиратами долететь до Марса удалось Китаю, сообщает Associated Press.

Китайские власти опасались возможной неудачи в марсианской миссии, поэтому не раскрывали запланированное время прибытия. При этом информационное агентство Синьхуа сообщило лишь на прошлой неделе, что китайский космический корабль должен замедлиться примерно в среду, 10 февраля, перед выходом на орбиту и подготовкой к посадке на Марс. Если все пройдет успешно, Китай станет всего второй страной, которой удалось посадить на эту планету свой корабль. Раньше такой трюк удавался только США.

После путешествия протяженностью 470 млн километров, которое заняло более шести месяцев, китайскому орбитальному аппарату и марсоходу Tianwen-1 («В поисках небесной истины») нужно замедлить полет, чтобы быть захваченным гравитацией Марса. Корабль будет кружить и составлять карту Красной планеты, а затем примерно в мае марсоход отделится и попытается приземлиться на Марс в поисках воды под землей и признаков древней жизни.

Как отмечает Associated Press, посадка космического корабля на марсианскую почву — очень сложная задача, и китайская попытка будет включать парашют, ракеты обратного взрыва и подушки безопасности. Посадка запланирована там же, где в 1976 году приземлился американский спускаемый аппарат Viking 2. Предполагают, что марсоход на солнечной энергии проработает около трех месяцев, а орбитальный аппарат — два года.

Tianwen-1 стал второй попыткой Китая отправить космический корабль на Марс. В 2011 году межпланетная миссия потерпела неудачу, когда аппарат не смог покинуть орбиту Земли.

К слову, через неделю, 18 февраля, приземлиться на Марсе намерен и американский марсоход Perseverance. Среди его задач — найти признаки древней жизни и собрать камни для возвращения на Землю в следующем десятилетии.

Точки Лагранжа. Перспективы их использования в космической деятельности.

Что это за «точки», чем они привлекательны в космических проектах и есть ли практика их использования? С этими вопросами редколлегия портала «Планета Королева» обратилась к доктору технических наук Юрию Петровичу Улыбышеву.

 

Проводит интервью Волков Олег Николаевич, заместитель руководителя проекта «Великое начало».

 

Волков О.Н.: В гостях интернет портала «Планета Королева заместитель руководителя научно-технического центра ракетно-космической корпорации «Энергия», начальник отдела космической баллистики, доктор технических наук Юрий Петрович Улыбышев. Юрий Петрович, добрый день!

Улыбышев Ю.П..: Добрый день.

В.: Существование на околоземной орбите пилотируемых комплексов это не диковинка. Это обычное, привычное дело. В последнее время в международном космическом сообществе проявляется интерес к другим космическим проектам, в которых предполагается размещать космические комплексы, в том числе, и пилотируемые в, так называемых, точках Лагранжа. Среди них проект посещаемых космических станций, проект станций, размещаемых для поиска опасных астероидов и слежения Луны.

Что такое точки Лагранжа? В чем их существо с точки зрения небесной механики? Какова история теоретических исследований по данному вопросу? Каковы основные результаты исследований?

У.: В нашей солнечной системе имеется большое количество природных эффектов, связанных с движением Земли, Луны, планет. К ним относятся и, так называемые, точки Лагранжа. В научной литературе их чаще даже называют точками либрации. Чтобы объяснить физическую суть этого явления, для начала рассмотрим простую систему. Есть Земля, и вокруг нее по круговой орбите летает Луна. Ничего больше в природе нет. Это, так называемая, ограниченная задача трех тел. И вот в этой задаче мы рассмотрим космический аппарат и его возможное движение.

Самое первое, что приходит на ум рассмотреть: а что будет, если космический аппарат находится на линии, соединяющей Землю и Луну. Если мы будем двигаться по этой линии, то у нас есть два гравитационных ускорения: притяжение Земли, притяжение Луны, и плюс есть центростремительное ускорение за счет того, что эта линия постоянно вращается. Очевидно, что в какой-то точке все эти три ускорения вследствие того, что они разнонаправлены и лежат на одной линии, могут обнулиться, т.е. это будет точка равновесия. Вот такую точку и называют точкой Лагранжа, либо либрационной точкой. На самом деле таких точек пять: три из них находятся на вращающейся линии, соединяющей Землю и Луну, их называют коллинеарными точками либрации. Первая, которую мы с вами разобрали, обозначают L1, вторая находится за Луной — L2, и третья коллинеарная точка — L3 находится с обратной стороны Земли по отношению к Луне. Т.е. на этой линии, но в противоположном направлении. Это первые три точки.

Есть еще две точки, которые находятся с двух сторон вне этой линии. Их называют треугольными точками либрации. Все эти точки показаны на этом рисунке (Рис.1). Вот такая идеализированная картинка.

 

Рис.1. Точки либрации системы Земля – Луна

Теперь, если мы поместим в любую из этих точек космический аппарат, то в рамках вот такой простой системы он всегда там и останется. Если мы чуть – чуть отклонимся от этих точек, то в их окрестности могут существовать периодические орбиты, их называют еще гало-орбитами (см. Рис.2), и космический аппарат сможет двигаться вокруг этой точки по вот таким своеобразным орбитам. Если говорить о точках либрации L1, L2 системы Земля – Луна, то период движения по этим орбитам будет порядка 12 — 14 суток, и они могу быть выбраны совершенно разным образом.

Рис.2. Гало-орбиты системы Земля — Луна

На самом деле, если мы вернемся к реальной жизни и рассмотрим вот эту задачу уже в точной постановке, то все окажется гораздо сложнее. Т.е. космический аппарат не может находиться очень долго, больше, скажем, одного периода, в движении по такой вот орбите, не может оставаться на ней, за счет того, что:

— во-первых, орбита Луны вокруг Земли не является круговой – она имеет небольшую эллиптичность;

— кроме того, на космический аппарат будет действовать притяжение Солнца, давление солнечного света.

В итоге космический аппарат не сможет оставаться на такой орбите. Поэтому, с точки зрения реализации космического полета по подобным орбитам, необходимо выведение космического аппарата на соответствующую гало-орбиту и затем периодическое проведение маневров по ее поддержанию.

По меркам межпланетных полетов затраты топлива на поддержание для таких орбит достаточно малы, не больше 50 – 80 м/сек в год. Для сравнения могу сказать, поддержание орбиты геостационарного спутника в год это тоже 50 м/сек. Там мы удерживаем геостационарный спутник около неподвижной точки — эта задача гораздо проще. Здесь мы должны удерживать космический аппарат в окрестности вот такой гало-орбиты. В принципе, практически эта задача реализуема. Более того, она реализуема с использованием двигателей малой тяги, и каждый маневр это доля метра или единицы м/сек. Отсюда напрашивается возможность использования орбит в окрестности этих точек для космических полетов, в том числе, пилотируемых.

Теперь, с точки зрения, а почему они выгодны, и чем они интересны, именно, для практической космонавтики?

Если вы все помните, американский проект «APOLLO», в котором использовалась окололунная орбита, с которой спускался аппарат, приземлялся на поверхность Луны, через некоторое время возвращался на окололунную орбиту и затем летел к Земле. Окололунные орбиты представляют определенный интерес, но они не всегда удобны для пилотируемой космонавтики. У нас могут быть различные нештатные ситуации, кроме того естественно желание изучать Луну не только в окрестности какого-то района, а вообще изучать всю Луну. В итоге оказывается, что использование окололунных орбит связано с рядом ограничений. Ограничения накладываются на даты старта, на даты возврата с окололунной орбиты. Параметры окололунных орбит могут зависеть от располагаемой энергетики. Скажем, полярные районы могут быть недоступны. Но самый главный, наверное, аргумент в пользу космических станций в окрестностях точек либрации заключается в том, что:

— первое, мы можем стартовать с Земли в любой момент времени;

— если станция находится в точке либрации, и космонавты должны лететь на Луну, они могут из точки либрации, вернее с гало-орбиты, лететь в любую точку на поверхности Луны;

— теперь, когда экипаж прилетел: с точки зрения пилотируемой космонавтики, очень важно обеспечение возможности быстрого возврата экипажа в случае каких-то нештатных ситуаций, болезней членов экипажа и т.п. Если мы говорим про окололунную орбиту, нам может понадобиться ожидание, допустим, времени старта 2 недели, а здесь мы можем стартовать в любой момент времени – с Луны до станции в точку либрации и затем к Земле, либо, в принципе, сразу к Земле. Такие преимущества достаточно явным образом видны.

Имеются варианты использования: L1 или L2. Есть определенные различия. Как вы знаете, Луна повернута к нам всегда одной и той же стороной, т.е. период ее собственного вращения равен периоду ее движения вокруг Земли. В итоге, обратная сторона Луны никогда не видна с Земли. В этом случае можно выбрать гало-орбиту такую, что она всегда будет находиться на линии видимости с Землей и иметь возможность осуществления связи, наблюдений и еще каких-то экспериментов, связанных с обратной стороной Луны. Таким образом, космические станции, размещенные в точке либо в точке L1, либо в точке L2, для пилотируемой космонавтики могут иметь определенные преимущества. Кроме того, интересным является то, что между гало-орбитами точек L1 или L2 можно осуществить, так называемый, низкоэнергетический перелет, буквально, 10 м/сек, и мы перелетим с одной гало-орбиты на другую.

В.: Юрий Петрович, у меня вопрос: точка L1 находится на линии между Луной и Землей, и, как я понимаю, с точки зрения обеспечения связи между космической станцией и Землей, более удобна. Вы говорили, что L2, точка, которая находится за Луной, тоже представляет интерес для практической космонавтики. А как обеспечить связь с Землей, если станция будет находиться в точке L2?

У.: Любая станция, находясь на орбите в окрестностях точки L1, имеет возможность непрерывной связи с Землей, любая гало-орбита. Для точки L2 несколько сложнее. Это связано с тем, что космическая станция при движении по гало-орбите может оказаться по отношению к Земле, как бы, в тени Луны, и связь тогда невозможна. Но можно построить такую гало-орбиту, которая всегда будет иметь возможность связи с Землей. Это специально выбранная орбита.

В.: Это несложно сделать?

У.: Да, можно сделать, и, так как ничто не удается сделать бесплатно, потребуется несколько большего расхода топлива. Скажем, вместо 50 м/сек будет 100 м/сек. Наверное, это не самый критичный вопрос.

В.: Еще один уточняющий вопрос. Вы говорили, что энергетически легко перелететь из точки L1 в точку L2, и обратно. Правильно я понимаю, что не имеет смысла создавать две станции в районе Луны, а достаточно иметь одну станцию, которая энергетически легко переходит в другую точку?

У.: Да, кстати говоря, наши партнеры по международной космической станции предлагают один из вариантов для обсуждения развития проекта МКС в виде космической станции с возможностью перелета от точки L1 в точку L2, и обратно. Это вполне реализуемо и обозримо по времени перелета (скажем, 2 недели) и может быть использовано для пилотируемой космонавтики.

Еще я хотел сказать, что на практике полеты по гало-орбитам в настоящее время были реализованы американцами по проекту ARTEMIS. Это примерно 2-3 года назад. Там два космических аппарата летали в окрестностях точек L1 и L2 с поддержанием соответствующих орбит. Один аппарат совершил перелет из точки L2 в точку L1. Вся эта технология на практике реализована. Конечно, хотелось, чтобы это сделали мы.

В.: Ну, у нас еще все впереди. Юрий Петрович, следующий вопрос. Как я понял из Ваших рассуждений, любая космическая система, состоящая из двух планет, имеет точки Лагранжа, или точки либрации. Существуют такие точки для системы Солнце – Земля, и в чем привлекательность этих точек?

У.: Да, конечно, совершенно правильно. В системе Земля – Солнце имеются тоже точки либрации. Их тоже пять. В отличие от окололунных точек либрации полет в тех точках может быть привлекателен уже для совсем других задач. Если говорить конкретно, то наибольший интерес представляют точки L1 и L2. Т.е. точка L1 по направлению от Земли к Солнцу, а точка L2 в противоположном направлении на линии, соединяющей Землю и Солнце.

Так вот, первый полет в точку L1 в системе Солнце — Земля был осуществлен в 1978 году. С тех пор было реализовано несколько космических миссий. Основной лейтмотив таких проектов был связан с наблюдением за Солнцем: за солнечным ветром, за солнечной активностью, в том числе. Есть системы, которые используют предупреждение о каких-то активных процессах на Солнце, влияющих на Землю: на наш климат, на самочувствие людей и т.д. Это то, что касается точки L1. Она в первую очередь интересна человечеству возможностью наблюдения за Солнцем, за его активностью и за процессами, которые проходят на Солнце.

Теперь точка L2. Точка L2 тоже интересна и, в первую очередь, для астрофизики. И связано это с тем, что космический аппарат, размещенный в окрестностях этой точки, может использовать, например, радиотелескоп, который будет экранирован от излучения со стороны Солнца. Он будет направлен противоположно от Земли и Солнца и может позволить проводить более чисто астрофизические наблюдения. Они не зашумлены Солнцем, ни какими-то отраженными излучениями со стороны Земли. И еще интересно, т.к. мы движемся вокруг Солнца, за 365 дней делаем полный оборот, то подобным радиотелескопом можно рассмотреть любое направление вселенной. Такие проекты тоже есть. Вот сейчас у нас в Физическом институте Российской Академии Наук разрабатывается такой проект «Миллиметрон». В этой точке тоже ряд миссий был реализован, и космические аппараты летают.

В.: Юрий Петрович, с точки зрения поиска опасных астероидов, которые могут угрожать Земле, в какой точке надо размещать космические аппараты, чтобы они следили за опасными астероидами?

У.: Вообще-то, такого прямого, очевидного ответа на этот вопрос, мне кажется, нет. Почему? Потому что движущиеся астероиды по отношению к солнечной системе, как бы, группируются в ряд семейств, у них совершенно разные орбиты и, по моему мнению, можно в окололунной точке поместить аппарат для одного типа астероидов. То, что касается точек либрации системы Солнце — Земля, также можно посмотреть. Но такого очевидного, прямого ответа: «такая-то точка в такой-то системе» — мне кажется, трудно дать. Но, в принципе, точки либрации могут быть привлекательны для защиты Земли.

В.: Правильно я понимаю, солнечная система имеет еще много интересных мест, не только Земля – Луна, Земля – Солнце. А какие еще интересные места солнечной системы можно использовать в космических проектах?

У.: Дело в том, что в солнечной системе в том виде, в каком она существует, помимо эффекта, связанного с точками либрации, существует еще ряд таких эффектов, связанный с взаимным движением тел в солнечной системе: и Земли, и планет, и т.д. У нас в России я, к сожалению, не знаю работ на эту тему, а вот, в первую очередь, американцы и европейцы выявили, что в солнечной системе существуют, так называемые, низкоэнергетические перелеты (причем, эти исследования — достаточно сложные и в математическом плане работы, и в плане вычислительном – они требуют больших вычислительных суперкомпьютеров).

Вот, к примеру, возвращаемся к точке L1 системы Земля — Луна. По отношению к этой точке можно построить (это привлекательно для автоматических аппаратов) перелеты по всей солнечной системе, давая небольшие, по меркам межпланетных полетов, импульсы порядка нескольких сотен м/сек. И тогда этот космический аппарат начнет медленное движение. При этом можно построить траекторию таким образом, что она обойдет ряд планет.

В отличие от прямых межпланетных перелетов это будет длительный процесс. Поэтому, для пилотируемой космонавтики он не очень подходит. А для автоматических аппаратов он очень может быть очень привлекательным.

Вот на картинке (Рис.3) показана иллюстрация этих перелетов. Траектории, как бы, зацепляются друг за друга. Переход с гало-орбиты с L1 в L2. Он стоит достаточно немного. Вот там — то же самое. Мы как бы скользим по этому тоннелю, и в месте зацепления или близком к зацеплению с другим тоннелем мы даем небольшой маневр и перелетаем, идем к другой планете. Вообще, очень интересное направление. Оно называется «Superhighway» (по крайней мере, американцы используют такой термин).

 

Рис.3. Солнечная система пронизана туннелями переходов с минимальной энергетикой
(рисунок из зарубежных публикаций)

 

Практическая реализация частично была сделана американцами в рамках проекта GENESIS. Сейчас они тоже в этом направлении работают. Мне кажется, это одно из наиболее перспективных таких направлений в развитии космонавтики. Потому что все-таки с теми двигателями, «движителями», которые у нас имеются в настоящее время, я имею в виду двигатели большой тяги и двигатели электрореактивные (которые пока имеют очень маленькую тягу и требуют большую энергию), мы сдвинуться в плане освоения солнечной системы или дальнейшего изучения сильно не можем. А вот такие многолетние или даже десятилетние задачи перелета могут быть для исследований очень интересны. Так же, как Вояджер. Он летал, кажется, с 1978 года или 1982 (с 1977 года – ред.), сейчас ушел за пределы солнечной системы. Это направление очень сложно. Во-первых, сложно в математическом плане. Кроме того, здесь анализ и расчеты по механике перелетов требуют высоких ресурсов компьютеров, т.е. на персональном компьютере это сомнительно обсчитать, нужно использовать суперкомпьютеры.

В.: Юрий Петрович, можно систему низкоэнергетичных переходов использовать для организации космического солнечного патруля – постоянной системы мониторинга солнечной системы с имеющимися ограничениями по топливу, которые у нас есть?

У.: Даже между Землей и Луной, а также, допустим, между Землей и Марсом, Землей и Венерой существуют, так называемые квазипериодические траектории. Подобно тому, как мы разбирали гало-орбиту, которая в идеальной задаче без возмущения существует, но, когда мы накладываем реальные возмущения, мы вынуждены корректировать каким-то образом орбиту. Эти квазипериодические орбиты требуют тоже небольших, по меркам межпланетных полетов, когда характеристические скорости – это сотни м/сек. С точки зрения космического патруля для наблюдения за астероидами они могут быть привлекательны. Единственный минус в том, что они слабо подходят для нынешней пилотируемой космонавтики из-за большой длительности перелетов. А с точки зрения энергии, и даже с теми двигателями, которые сейчас в нашем столетии есть, можно сделать достаточно интересные проекты.

В.: Правильно я понимаю, точки либрации системы Земля — Луна, Вы предполагаете для пилотируемых объектов, а точки, о которых Вы говорили раньше, для автоматов?

У.: Еще я хотел бы добавить один момент, космическая станция в L1 или в L2 может служить для запуска небольших космических аппаратов (американцы называют такой подход «Gate Way» — «Мост во вселенную»). Аппарат может с использованием низкоэнергетических перелетов как-то периодически двигаться вокруг Земли на очень больших расстояниях, либо осуществлять перелет к другим планетам или даже облет нескольких планет.

В.: Если немного пофантазировать, то в дальнейшем Луна будет являться источником космического топлива, и на точку либрации системы Земля — Луна будет поступать лунное топливо, то можно заправлять космические аппараты космическим топливом и посылать космические патрули по всей солнечной системе.

Юрий Петрович, Вы рассказывали об интересных явлениях. Их исследовали американская сторона (NASA), а в нашей стране занимаются этими проектами?

У.: Проектами, связанными с точками либрации системы Земля – Луна, насколько я знаю, наверное, не занимаются. Вот проектами, связанными с точками либрации системы Солнце – Земля, занимаются. У нас большой опыт в этом направлении имеют Институт прикладной математики Российской Академии Наук имени Келдыша, Институт космических исследований, некоторые ВУЗы в России пытаются заниматься подобными проблемами. Но такого систематического подхода, большой программы, потому что программа должна начинаться с подготовки кадров, причем кадров с очень высокой квалификацией, нет. В традиционных курсах по космической баллистике, по небесной механике сама механика движения космических аппаратов в окрестности точек либрации, низкоэнергетические перелеты, практически отсутствует.

Я должен отметить, во времена Советского Союза подобными программами занимались более – менее активно, и специалисты были, как я уже упоминал, в Институте прикладной математики, ИКИ, ФИАН. Сейчас многие из них находится в таком возрасте… А большое количестве молодежи, которая занималась бы этими проблемами, проглядывается весьма слабо.

Я упомянул американцев не в том плане, чтобы их похвалить. Дело в том, что в США этими проблемами занимаются очень крупные подразделения. В первую очередь, в лаборатории JPL NASA большой коллектив работает, и они осуществили, наверное, большинство американских проектов межпланетной космонавтики. Во многих американских университетах, в других центрах, в NASA, работает большое количество специалистов с хорошей подготовкой, с хорошим компьютерным оснащением. Они идут по этой проблеме, в этом направлении очень широким фронтом.

У нас, к сожалению, это как-то скомкано. Если бы такая программа в России и появилась бы, представляла в целом большой интерес, то на развертывание этих работ, могло бы уйти достаточно длительное время, начиная с подготовки кадров и кончая исследованиями, расчетами, разработкой соответствующих космических аппаратов.

 

В.: Юрий Петрович, а какие ВУЗы готовят специалистов по небесной механике в нашей стране?

У.: Насколько я знаю, в МГУ, в Петербургском университете есть кафедра небесной механики. Там такие специалисты есть. Сколько их, я затрудняюсь ответить.

В.: Потому что, чтобы начать реализовывать практическую сторону вопроса, надо сначала стать глубоким специалистом, а для этого надо иметь соответствующую специальность.

У.: И иметь очень хорошую математическую подготовку.

В.: Хорошо. А можете сейчас привести список литературы, который помог бы тем людям, которые не имеют сейчас специальной математической подготовки?

У.: На русском языке, насколько я знаю, посвященная точкам либрации, есть одна монография Маркеева. Если память мне не изменяет, она называется так «Точки либрации в небесной механике и космодинамике». Она, примерно, в 1978 году выходила. Есть справочник под редакцией Дубошина «Справочник по небесной механике и астродинамике». Он выдержал 2 издания. Насколько я помню, в нем тоже такие вопросы есть. Остальное можно почерпнуть, во-первых, на сайте Института прикладной математики есть электронная библиотека и свои препринты (отдельно изданные статьи) по этому направлению. Они печатают в свободном доступе в Интернете. С помощью поисковой системы можно найти соответствующие препринты и их посмотреть. Очень много доступного с Интернете материала на английском языке.

В.: Спасибо за увлекательный рассказ. Я надеюсь, эта тема будет интересна для наших пользователей интернет ресурса. Спасибо Вам огромное! 

Интервью доктора технических н…

 

 

 

60 лет первому полету человека в космос!

В самом начале подъёма ракеты Гагарин произнёс фразу, которая на сегодняшний день уже успела стать крылатой: «Поехали!». Ракета-носитель «Восток» проработала без замечаний, но на завершающем этапе не сработала система радиоуправления, которая должна была выключить двигатели 3-й ступени. Выключение двигателя произошло только после срабатывания дублирующего механизма (таймера), но корабль уже поднялся на орбиту, высшая точка которой (апогей) оказалась на 100 км выше расчётной. На орбите Гагарин сообщал о своих ощущениях, состоянии корабля и наблюдениях. Он в иллюминатор наблюдал Землю с её облачностью, горами, лесами, реками, морями, видел небо и Солнце, другие звёзды во время полёта в тени Земли. Гагарин также провёл простейшие эксперименты: пил, ел, делал записи карандашом. «Положив» карандаш рядом с собой, он случайно обнаружил, что тот моментально начал уплывать. Из этого Гагарин сделал вывод, что карандаши и прочие предметы в космосе лучше привязывать. Все свои ощущения и наблюдения он записывал на бортовой магнитофон. До полёта ещё не было известно, как человеческая психика будет вести себя в космосе, поэтому была предусмотрена специальная защита от того, чтобы первый космонавт в порыве помешательства не попытался бы управлять полётом корабля или испортить аппаратуру. Чтобы включить ручное управление, ему надо было вскрыть запечатанный конверт, внутри которого лежал листок с математической задачей, при решении которой получался код разблокировки панели управления. В конце полёта тормозная двигательная установка (ТДУ) конструктора Исаева проработала успешно, но с недобором импульса, так что автоматика выдала запрет на штатное разделение отсеков. В результате в течение 10 минут перед входом в атмосферу корабль беспорядочно кувыркался со скоростью 1 оборот в секунду. Гагарин решил не пугать руководителей полёта и в условном выражении сообщил о нештатной ситуации на борту корабля. Когда корабль вошёл в более плотные слои атмосферы, соединяющие кабели перегорели, а команда на разделение отсеков поступила уже от термодатчиков, после чего спускаемый аппарат наконец отделился от приборно-двигательного отсека. Спуск происходил по баллистической траектории, то есть с 8-10-кратными перегрузками, к которым Гагарин был готов. Сложнее было пережить психологические нагрузки — после входа капсулы в атмосферу загорелась обшивка (температура снаружи при спуске достигает 3-5 тысяч °C), по стёклам иллюминаторов потекли струйки расплавленного металла, а сама кабина начала потрескивать. На высоте 7 км в соответствии с планом полёта Гагарин катапультировался, после чего капсула и космонавт стали спускаться на парашютах раздельно. После катапультирования и отсоединения воздуховода спускаемого аппарата, в герметичном скафандре Гагарина не сразу открылся клапан, через который должен поступать наружный воздух, так что космонавт некоторое время испытывал серьёзное затруднение с дыханием. Последней проблемой в этом полёте оказалось место посадки — Гагарин мог опуститься в ледяную воду Волги. Космонавту помогла хорошая предполётная подготовка — управляя стропами, он увёл парашют от реки и приземлился в 1,5-2 километрах от берега. Выполнив один оборот вокруг Земли, в 10:53 на 106-й минуте корабль завершил полёт. Из-за сбоя в системе торможения спускаемый аппарат с Гагариным приземлился не в запланированной области в 110 км от Сталинграда, а в Саратовской области, неподалёку от Энгельса в районе сёл Смеловка и Подгорное. Запуск первого космонавта планеты Юрия Гагарина стал возможен во многом благодаря  Сергею Павловичу Королеву — одному из основных создателей советской ракетно-космической техники, обеспечившей стратегический паритет и  сделавшей СССР  передовой ракетно-космической державой, и ключевой  фигуре в освоении человеком космоса, основателю практической космонавтики. 

За подготовку первого полёта человека в космос С. П. Королёв был вторично удостоен звания Героя Социалистического Труда.

Вслед за первым полётом Ю. А. Гагарина 6 августа 1961 года Германом Степановичем Титовым на корабле «Восток-2» был совершён второй космический полёт, который длился одни сутки. Опять — скрупулёзный анализ влияния условий полёта на функционирование организма. Затем совместный полёт космических кораблей «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемых космонавтами А. Г. Николаевым и П. Р. Поповичем, с 11 по 12 августа 1962 года; между космонавтами была установлена прямая радиосвязь. На следующий год — совместный полёт космонавтов В. Ф. Быковского и В. В. Терешковой на космических кораблях «Восток-5» и «Восток-6» с 14 по 16 июня 1963 года. С 12 по 13 октября 1964 года на более сложном космическом корабле «Восход» в космосе был экипаж из трёх человек различных специальностей: командира корабля, бортинженера и врача.

Первый в мире выход в открытый космос состоялся 18 марта 1965 года во время полёта корабля «Восход-2» с экипажем из двух человек. Космонавт А. А. Леонов в скафандре вышел через шлюзовую камеру и находился вне корабля около 20 минут. Второй космонавт, Павел Беляев, оставался в корабле.

Космический корабль «Вояджер: За пределами Солнечной системы»

Двойные зонды НАСА «Вояджер» — «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — были запущены в 1977 году для исследования внешних планет нашей Солнечной системы. «Вояджер-2» был запущен 20 августа 1977 года, а «Вояджер-1» — примерно двумя неделями позже, 5 сентября. С тех пор космический корабль летел по разным траекториям и с разной скоростью. «Вояджер-1» пересек границу межзвездного пространства в 2012 году, а «Вояджер-2» находится на окраинах Солнечной системы.

Художественная иллюстрация космического корабля НАСА «Вояджер-1», самого далекого от Земли созданного человеком объекта, который был запущен в 1977 году и направляется в межзвездное пространство. (Изображение предоставлено НАСА)

Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, продолжает эксплуатировать оба космических корабля. Оба до сих пор отправляют научную информацию о своем окружении через сеть дальнего космоса НАСА, которая представляет собой набор антенн, предназначенных для сбора данных с космических кораблей дальнего космоса. В 2017 году оба космических корабля преодолели рубеж — 40 лет работы в космосе.

Самая продолжительная миссия НАСА

НАСА запустило космический корабль «Вояджер» в 1977 году, чтобы воспользоваться редким выравниванием четырех внешних планет (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), которое не произойдет в ближайшие 175 лет. Космический корабль, посещающий каждую планету, может использовать гравитационную помощь, чтобы лететь к следующей, экономя топливо. Первоначальный план предусматривал запуск двух пар космических аппаратов — одну пару для посещения Юпитера, Сатурна и Плутона, а другой — для наблюдения за Юпитером, Ураном и Нептуном.План был сокращен по бюджетным причинам, в результате чего было создано два космических корабля: «Вояджер-1» и «Вояджер-2».

Основная пятилетняя миссия «Вояджеров» включала в себя близкое исследование Юпитера и Сатурна, колец Сатурна и более крупных спутников Земли. две планеты. Миссия была продлена после ряда открытий. После прохождения мимо Сатурна в 1980 году «Вояджер-1» резко повернул за пределы плоскости Солнечной системы. Однако траектория «Вояджера-2» должна была пройти мимо Урана и Нептуна.Хотя первоначальный бюджет «Вояджера-2» не гарантировал, что ему хватит времени на передачу изображений с этих двух планет, он процветал и успешно пролетел над Ураном в 1986 году и Нептуном в 1989 году.

Между ними два космических корабля исследовали все внешние планеты-гиганты нашей солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — а также 49 лун, а также системы колец и магнитных полей, которыми обладают эти планеты. [Галерея изображений: Фотографии с зондов НАСА «Вояджер-1» и «Вояджер-1»]

Авг.13 ноября 2011 года «Вояджер-2» стал самой продолжительной миссией НАСА, побив предыдущий рекорд в 12758 дней работы, установленный зондом Pioneer 6, запущенным 16 декабря 1965 года и отправившим свой последний сигнал домой 8 декабря. 2000.

По данным НАСА, это некоторые из достижений программы «Вояджер», когда космический корабль еще пролетал мимо планет:

• Изучена атмосфера Юпитера, включая его ураганы.
• Обнаружены действующие вулканы на Ио, спутнике Юпитера, а также «тор» (кольцо серы и кислорода, которое выделяет Ио).
• Видел доказательства океана под Европой, ледяной луны Юпитера.
• Детально рассмотрел кольца Сатурна; наблюдали волны, структуру и «пастушьи луны», которые влияют на форму его F-кольца.
• Видел свидетельства наличия атмосферы вокруг Титана, спутника Сатурна, который ученые правильно определили как состоящий в основном из метана.
• Обнаружено большое темное пятно на Нептуне, которое представляет собой сильный шторм.
• Видел активные гейзеры на Тритоне, ледяной луне Нептуна

Текущая миссия, Межзвездная миссия «Вояджер», была запланирована для исследования самого дальнего края нашей солнечной системы и, в конечном итоге, выхода из сферы влияния нашего Солнца, чтобы войти в межзвездное пространство — пространство между звездами.По словам ученого проекта «Вояджер» Эда Стоуна, после пересечения границы межзвездного пространства в 2012 году «Вояджер-1» изучает интенсивность космического излучения, а также изучает, как заряженные частицы Солнца взаимодействуют с частицами других звезд. «Вояджер-2» все еще путешествует по Солнечной системе, но, как ожидается, в ближайшие несколько лет он покинет межзвездное пространство.

Наследие программы «Вояджер»

Оба космических корабля «Вояджер» несут записанные сообщения с Земли на золотых пластинках фонографа — 12-дюймовых позолоченных медных дисках.Комитет под председательством покойного астронома Карла Сагана отобрал содержание записей для НАСА.

«Золотые записи», как называются эти записи, представляют собой культурные капсулы времени, которые Путешественники несут с собой в другие звездные системы. Они содержат изображения и звуки природы, устные приветствия на 55 языках и музыкальные отрывки из разных культур и эпох.

Наблюдения программой Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна также являются ценными ориентирами для текущих наблюдений за этими планетами.НАСА отправило дополнительные зонды к Юпитеру (Галилео, 1989–2003 гг.) И Сатурну (Кассини, 1997–2017 гг.), Чтобы исследовать эти планеты-гиганты вблизи в течение нескольких лет, следуя беглым проблескам, предоставленным «Вояджером». Галилей и Кассини собирали данные о ледяных лунах на своих планетах, а также информацию о структуре и составе самих планет-гигантов, среди прочего.

Космический корабль-близнец НАСА «Вояджер», запущенный в августе и сентябре 1977 года. На борту каждого космического корабля есть золотая пластинка, собрание видов, звуков и приветствий с Земли.Есть 117 изображений и приветствий на 54 языках, с разнообразными естественными и искусственными звуками, такими как штормы, вулканы, запуски ракет, самолеты и животные. (Изображение предоставлено НАСА)

Миссия НАСА «Юнона» в настоящее время находится на орбите Юпитера, в то время как НАСА и Европейское космическое агентство планируют миссии по исследованию его ледяных спутников. Европейская миссия называется JUICE, или JUpiter ICy moons Explorer; Ожидается, что он будет запущен в 2022 году и прибыл в 2029 году. НАСА планирует миссию на Европу, которая будет запущена не ранее 2022 года, хотя может вылететь и позже.»Вояджер-2″ остается единственным космическим кораблем, посетившим Уран и Нептун, но астрономы продолжили его наблюдения с помощью телескопов, особенно телескопа Кека и космического телескопа Хаббла. Разрешения этих телескопов достаточно, чтобы наблюдать, как штормы развиваются и рассеиваются на этих планетах-гигантах, а также наблюдать за крупномасштабными изменениями в атмосфере. По состоянию на середину 2017 года НАСА также рассматривает возможность разработки зондов солнечной системы, которые в конечном итоге пролетят мимо Урана и Нептуна.

По состоянию на февраль 2018 года, Вояджер удален от Земли примерно на 141 астрономическую единицу (расстояние от Солнца до Земли).Это примерно 13,2 миллиарда миль или 21,2 миллиарда километров. «Вояджер-2» удален от Земли на 117 астрономических единиц, примерно на 10,9 миллиарда миль (17,5 миллиарда километров). Вы можете посмотреть их текущие расстояния на этом веб-сайте НАСА.

Ожидается, что космический корабль «Вояджер» будет передавать информацию примерно до 2025 года. В конце 2017 года НАСА объявило, что оно может повторно использовать резервные двигатели на космическом корабле «Вояджер-1», чтобы улучшить его способность указывать на Землю. (В последний раз двигатели использовались во время его пролета над Сатурном в 1980 году и не использовались в течение 37 лет, пока НАСА не возобновило их работу.Это позволит ему отправлять и получать информацию от контроллеров еще в течение двух-трех лет, заявило в то время НАСА.

Даже после отключения «Вояджеры 1 и 2» продолжат дрейфовать в межзвездном пространстве; по данным НАСА, они оба пройдут мимо других звезд примерно через 40 000 лет. «Вояджер-1» будет находиться на расстоянии 1,6 световых лет от звезды AC + 79 3888 в созвездии Камелопардалис. «Вояджер-2» пролетит в пределах 1,7 световых лет от Росс 248; через 296000 лет он также наступит в пределах 4.3 световых года от Сириуса, самой яркой звезды на небе Земли.

Беспилотные зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» были запущены в 1977 году с целью посещения всех внешних планет Солнечной системы. Посмотрите, как работал космический корабль «Вояджер», в этой инфографике SPACE.com здесь. (Изображение предоставлено Карлом Тейтом, SPACE.com)

Дополнительная информация от сотрудников SPACE.com

«Вояджер-1: самый дальний космический корабль Земли»

«Вояджер-1» — первый космический корабль, достигший межзвездного пространства.Первоначально он был запущен (вместе с «Вояджером-2») в 1977 году для исследования внешних планет нашей Солнечной системы. Тем не менее, он оставался работоспособным, намного превзойдя ожидания, и продолжает отправлять информацию о своих возвращениях на Землю.

Космический корабль официально вошел в межзвездное пространство в августе 2012 года, почти через 35 лет после начала полета. Однако открытие не было официально объявлено до 2013 года, когда у ученых было время изучить данные, отправленные обратно с «Вояджера-1».

«Вояджер-1» на самом деле был вторым из запущенных космических кораблей-близнецов, но он был первым, кто летел мимо Юпитера и Сатурн.Изображения, которые он отправил обратно, использовались в школьных учебниках и газетах на протяжении целого поколения. Также на борту была особая пластинка, переносящая голоса и музыку с Земли в космос.

«Вояджер-2» был запущен 20 августа 1977 года, а «Вояджер-1» — примерно двумя неделями позже, 5 сентября. С тех пор космический корабль летел по разным траекториям и с разной скоростью. Миссии «Вояджера» были предназначены для того, чтобы воспользоваться особым выравниванием внешних планет, которое происходит каждые 176 лет.Это позволило бы космическому кораблю совершать перелеты с одной планеты на другую при помощи гравитации первой планеты. [Инфографика: Как работают космические зонды «Вояджер»]

Следующее крупное столкновение космического корабля произойдет через 40 000 лет, когда «Вояджер-1» окажется на расстоянии 1,7 световых года от звезды AC +79 3888. (Сама звезда имеет примерно 17,5 световых лет. лет от Земли.) Однако падение источника питания Voyager 1 означает, что он перестанет передавать данные примерно к 2025 году, а это означает, что никакие данные не будут поступать обратно из этого удаленного места.

Художественная иллюстрация космического корабля НАСА «Вояджер-1», самого далекого от Земли созданного человеком объекта, который был запущен в 1977 году и направляется в межзвездное пространство. (Изображение предоставлено НАСА)

Гранд-тур

НАСА первоначально планировало отправить два космических корабля мимо Юпитера, Сатурна и Плутона и два других зонда мимо Юпитера, Урана и Нептуна. Бюджетные причины вынудили агентство свернуть свои планы, но НАСА все же многое получило от двух запущенных им «Вояджеров». «Вояджер-2» пролетел мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а «Вояджер-1» сфокусировался на Юпитере и Сатурне.

Космический корабль-близнец НАСА «Вояджер», запущенный в августе и сентябре 1977 года. На борту каждого космического корабля есть золотая пластинка, собрание видов, звуков и приветствий с Земли. Есть 117 изображений и приветствий на 54 языках, с разнообразными естественными и искусственными звуками, такими как штормы, вулканы, запуски ракет, самолеты и животные. (Изображение предоставлено НАСА)

Признавая, что «Вояджеры» вылетят из Солнечной системы, НАСА разрешило изготовить две записи, которые будут размещены на борту космического корабля.На борту были звуки, начиная от криков китов и заканчивая музыкой Чака Берри, а также устные приветствия на 55 языках.

На 12-дюймовых позолоченных медных дисках также были изображения, показывающие, как им пользоваться, и положение Солнца среди ближайших пульсаров на случай, если инопланетяне будут интересоваться, откуда взялся космический корабль.

Глаз на Юпитер

«Вояджер-1» почти не оторвался от земли при запуске, поскольку его ракета взлетела в течение 3,5 секунд после того, как закончилось топливо.5, 1977.

Но он благополучно добрался и промчался мимо своего близнеца после запуска, покинув пояс астероидов раньше, чем «Вояджер-2». Первые фотографии Юпитера, сделанные с помощью космического корабля «Вояджер-1», были возвращены на Землю в апреле 1978 года, когда он находился на расстоянии 165 миллионов миль.

К удивлению НАСА, в марте 1979 года «Вояджер-1» заметил тонкое кольцо, вращающееся вокруг планеты. Также были обнаружены две новые луны — Фива и Метида. Кроме того, «Вояджер-1» отправил обратно подробные снимки галилеевых спутников (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), а также Амальтеи.

Как и предыдущий космический корабль «Пионер», взгляд «Вояджера» на спутники Юпитера показал, что они являются собственными активными мирами. «Вояджер-1» также сделал несколько интересных открытий. Вулканы Ио и пятнистая желто-коричнево-оранжевая поверхность были интригующими находками, доказавшими, что, как и планеты, луны могут иметь активные внутренности.

Кроме того, «Вояджер-1» отправил обратно эфемерные фотографии Европы, показывающие гладкую поверхность, разбитую линиями, намекающие на лед и, возможно, даже океан под ним.

«Вояджер-1» приблизился к Юпитеру 5 марта 1979 года, когда он находился на расстоянии 174 000 миль от вершин бурных облаков. Затем пришло время нацелиться на Сатурн.

Кольца и спутники Сатурна

Ученым пришлось подождать около года, до 1980 года, чтобы получить снимки Сатурна крупным планом. Окруженная планета оказалась полна сюрпризов.

Одной из целей «Вояджера-1» было кольцо F, тонкое кольцо, обнаруженное только годом ранее с помощью Pioneer 11. Камера с более высоким разрешением «Вояджера» обнаружила два новых спутника, Прометей и Пандору, чьи орбиты удерживают обломки в кольце F на определенной высоте. орбита.Он также обнаружил Атлас и новое кольцо (названное кольцом «G») и сделал снимки нескольких других спутников Сатурна.

Одной из загадок для астрономов была луна Титан. На фотографиях луны крупным планом не было ничего, кроме оранжевой дымки, что привело к многолетним предположениям о том, на что она похожа. Только в середине 2000-х человечество отправило зонд «Гюйгенс» в туман.

Когда основная миссия «Вояджера-1» была завершена, акцент сместился на отслеживание маленького зонда, когда он покидал Солнечную систему.

Выход в межзвездное пространство

Официальный выход «Вояджера-1» из Солнечной системы произошел в августе 2012 года; открытие было обнародовано в исследовании, опубликованном в журнале Science в следующем году.

Результаты стали известны после того, как в период с 9 апреля по 22 мая 2013 года плазменным прибором «Вояджер-1» было зарегистрировано мощное солнечное извержение. В результате извержения электроны вблизи «Вояджера-1» начали вибрировать. По колебаниям исследователи обнаружили, что окружение «Вояджера-1» имеет более высокую плотность, чем то, что находится внутри гелиосферы или области космоса, в которой преобладает окружающая среда Солнца.

Кажется противоречивым, что плотность электронов в межзвездном пространстве выше, чем в окрестностях Солнца, но исследователи объяснили, что на краю гелиосферы концентрация электронов значительно ниже по сравнению с местами поблизости от Земли.

Затем исследователи просмотрели данные «Вояджера-1» и зафиксировали официальную дату отъезда примерно на август 2012 года. Дата была зафиксирована не только по колебаниям электронов, но и по измерениям заряженных солнечных частиц.

25 августа зонд зафиксировал 1000-кратное уменьшение количества этих частиц и 9-процентное увеличение галактических космических лучей, приходящих извне Солнечной системы. На тот момент это было 11,25 миллиарда миль (18,11 миллиарда км) от Солнца, что примерно в 121 раз превышало расстояние между Землей и Солнцем.

Межзвездные приключения Вояджера-1

По состоянию на февраль 2018 года, Вояджер удален от Земли примерно на 141 астрономическую единицу (расстояние от Солнца до Земли). Это примерно 13,2 миллиарда миль или 21,2 миллиарда километров.Вы можете посмотреть его текущее расстояние на этом веб-сайте НАСА.

С момента перелета через границу Солнечной системы в межзвездное пространство «Вояджер-1» отправил обратно ценную информацию об условиях в этой зоне Вселенной. Его открытия включают демонстрацию того, что космическое излучение очень интенсивно, и демонстрацию того, как заряженные частицы Солнца взаимодействуют с частицами других звезд, сказал ученый проекта Эд Стоун в интервью в сентябре 2017 года.

Возможности космического корабля продолжают удивлять инженеров.В декабре 2017 года НАСА объявило, что «Вояджер-1» успешно использовал свои резервные двигатели, чтобы ориентироваться для «разговора» с Землей. Эти двигатели с «маневром коррекции траектории» (TCM) не использовались с ноября 1980 года, во время последнего планетарного пролета «Вояджера» над Сатурном. С тех пор «Вояджер» использовал свои стандартные двигатели для управления ориентацией, чтобы повернуть космический корабль в правильную ориентацию, чтобы разговаривать с Землей.

Однако, поскольку характеристики двигателей управления ориентацией начали ухудшаться, НАСА решило протестировать использование TCM, чтобы продлить срок службы «Вояджера-1».Этот тест в конечном итоге удался. «С этими двигателями, которые все еще функционируют после 37 лет простоя, мы сможем продлить срок службы космического корабля« Вояджер-1 »на два-три года», — заявила в заявлении менеджер проекта «Вояджер» Сюзанна Додд, также из JPL.

Каждому из космических кораблей «Вояджер» в 2017 году исполнилось 40 лет, что послужило поводом для празднования со стороны НАСА и таких знаменитостей, как звезда «Звездного пути» Уильям Шатнер. В сентябре 2017 года Шатнер зачитал сообщение космическому кораблю, изначально созданное в Твиттере Оливером Дженкинсом: «Мы предлагаем дружбу через звезды.Вы не одиноки ». Инженер лаборатории реактивного движения Аннабель Кеннеди затем передала сообщение на« Вояджер-1 »; по прогнозам, оно достигнет космического корабля примерно за 19 часов.

« Никто из нас не знал, когда мы запускали 40 лет назад, что что-нибудь может произойти. все еще работают и продолжают это новаторское путешествие », — сказал Стоун в заявлении НАСА от августа 2017 года.« Самым захватывающим, что они обнаружат в следующие пять лет, вероятно, будет то, о чем мы не знали. обнаруженный.»

Дополнительная литература:

Приземление! Посадка НАСА на Марс открывает новую эру исследований

Первое изображение поверхности Марса, сделанное Perseverance. Фото: NASA / JPL-Caltech

Марсоход НАСА Perseverance благополучно приземлился в кратере Джезеро на Марсе 18 февраля, положив начало новой эре исследований на красной планете, в которых камни будут впервые собраны и возвращены на Землю.

Заключенный в защитный тепловой экран, «Персеверанс» пронесся сквозь тонкую марсианскую атмосферу, а затем развернул парашют, чтобы замедлиться.В завершающем маневре приземления «небесный кран», удерживающий марсоход, выпустил ракеты, чтобы аккуратно спустить на поверхность шестиколесный «Персеванс» размером с автомобиль.

Марсоход приземлился в 15:55 по восточному времени США после почти семимесячного путешествия от Земли. Первые изображения с поверхности, сделанные через прозрачные крышки линз его камер для предотвращения опасностей, показали пыльный пейзаж, усеянный камнями. Настойчивость теперь сидит на гладком темном дне кратера Джезеро, примерно в 2 км к юго-востоку от того, что когда-то было дельтой реки, когда кратер был заполнен водой.Высокие скалы — края этой древней дельты — едва видны на первых изображениях, сделанных марсоходом.

Посадка прошла гладко, как и надеялись инженеры. «Я почти чувствую, что мы во сне», — говорит Дженнифер Троспер, заместитель руководителя проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния. В ближайшие часы и дни марсоход сфотографирует больше окрестностей и начнет тестирование научных инструментов, которые он несет.

Цель миссии — обойти кратер Джезеро и собрать образцы горных пород в дельте реки и древнего озера, которые могут содержать свидетельства прошлой марсианской жизни.В конечном итоге марсоход оставит эти образцы в определенных местах на марсианской земле, откуда будущие космические корабли смогут их забрать, что сделает «Настойчивость» первым шагом в многолетних усилиях по доставке марсианских камней на Землю.

Изучение местности

Прибытие «Настойчивости» было еще более трудным, чем другие высадки на Марс, потому что марсоход приземлился в геологически сложном месте. Jezero полон крутых скал, больших валунов и коварных песчаных дюн, которые космический корабль должен был пропустить.Инженеры Лаборатории реактивного движения, где и была создана Perseverance, разработали методы предотвращения опасностей для обеспечения безопасного приземления. В частности, когда Perseverance спускался к Jezero, он использовал направленную вниз камеру, чтобы быстро сфотографировать ландшафт и сравнить местность с набором карт, хранящихся на борту. Затем космический корабль ушел от опасностей, остановившись на ровном месте в одной из немногих безопасных зон. «Все выглядит великолепно, — говорит Троспер.

Последним марсоходом, достигшим Марса, был Curiosity НАСА в 2012 году.Он исследовал дно древнего озера в кратере Гейла, где обнаружил доказательства некогда пригодной для жизни среды (хотя не обнаружил фактических доказательств прошлой жизни на Марсе).

«Небесный кран» (показан на изображении этого художника) 18 февраля выпустил ракеты, чтобы аккуратно спустить марсоход Perseverance на Марс Фото: NASA / JPL-Caltech

Perseverance имеет два микрофона — первый из отправленных на планету — для прослушивания марсианских звуков, таких как ветер и хруст колес марсохода, катящихся по поверхности.В 2018 году НАСА приземлило еще один корабль, зонд InSight, примерно в 3500 километрах от него, но у него есть сейсмометр, который вместо этого отслеживает «маршеты», сотрясающие землю. Ученые InSight считают, что существует небольшая вероятность того, что зонд сможет «услышать» приземление Perseverance на Марсе, когда две большие части системы посадки марсохода ударяются о поверхность. Но они не узнают, зафиксировал ли InSight удар, не раньше утра 19 февраля. Это будет первое сейсмическое обнаружение известного столкновения с другой планетой и может дать больше информации о внутренностях Марса, потому что такие волны могут помочь нанести на карту геологические особенности под поверхностью.«Все, что мы можем делать, это ждать и надеяться», — говорит Бенджамин Фернандо, планетолог из Оксфордского университета, Великобритания, который принимает участие в этих усилиях.

Изображения с цветных камер Perseverance, а также видео, снятые во время его спуска, также, вероятно, будут выпущены в ближайшие дни.

В течение первых 30 марсианских дней на поверхности марсоход будет занят проверкой своих инструментов, включая раскладывание мачты с камерами высокого разрешения и фотографирование местности вокруг места посадки.Один инструмент будет втягивать часть марсианской атмосферы и пытаться использовать собираемые им газы для производства нескольких граммов кислорода в качестве ресурса для будущих исследователей-людей.

В ближайшие недели Perseverance откатится от места приземления и спустит крошечный 1,8-килограммовый вертолет с брюха на поверхность. Вертолет, названный Ingenuity, испытает первый полет с двигателем в другом мире. «Это действительно будет момент братьев Райт, но на другой планете», — говорит МиМи Аунг, ведущий инженер вертолета в Лаборатории реактивного движения.

Эффективность миссии

В течение первых трех месяцев пребывания на поверхности «Персеверанс» группа ученых и инженеров будет работать по марсианскому времени, при котором сутки почти на 40 минут длиннее земных суток. Это означает, что они часто будут работать по ночам, их жизнь столкнулась с чем-то вроде постоянной смены часовых поясов. Однако работа по марсианскому времени позволяет команде более эффективно планировать ежедневные операции после того, как они проверили время с помощью марсохода в начале каждого марсианского дня.

Perseverance стремится путешествовать быстро и эффективно, преодолевая не менее 15 километров через Езеро за один марсианский год (что составляет почти 2 года на Земле) — время, выделенное НАСА для первоначальной миссии.Он несет 43 трубки для сбора марсианской породы и грязи; цель состоит в том, чтобы заполнить и сложить от 15 до 20 из них к концу этого первого года, чтобы будущий космический корабль мог их поднять.

Марсоход с плутониевым двигателем мог затем катиться по соседней равнине, чтобы исследовать другие среды, подходящие для древней жизни, и продолжать собирать камни и почву. Самый ранний из его образцов, который может быть возвращен на Землю, — 2031 год.

Perseverance, который был запущен в июле 2020 года, обошелся в 2,4 миллиарда долларов США на строительство и запуск, а также в 300 миллионов долларов, чтобы приземлиться и работать в течение первого года на Марсе.Это третья миссия, достигшая красной планеты в этом месяце, после космических кораблей из Объединенных Арабских Эмиратов и Китая, которые сейчас находятся на орбите.

Китайская миссия Tianwen-1 попытается высадить свой марсоход на поверхность уже в мае.

News Feature: «Вояджер» все еще преодолевает преграды спустя десятилетия после запуска

«Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» продолжают свои эпические путешествия через межзвездное пространство, они разрешают прошлые споры и даже помогают разжечь новые: истинная форма гелиосферы.

Запущенные более четырех десятилетий назад, два космических корабля «Вояджер» продолжают расширять наши горизонты. Пролетев мимо планет-гигантов в конце 1970-х и 1980-х годах, «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» теперь далеко превосходят все свои планетные цели, при этом «Вояджер-1» более чем в пять раз дальше, чем Нептун и «Вояджер-2» не сильно отстают. «Каждый день — новый рекорд для« Вояджера », — говорит руководитель проекта космического корабля Сюзанна Додд из Лаборатории реактивного движения недалеко от Лос-Анджелеса, штат Калифорния.

Новые данные, полученные с легендарного космического корабля «Вояджер», вызвали разногласия по поводу геометрии и активности гелиосферы.Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech.

«Я никогда в своих самых смелых мечтах не думал, что буду работать над« Вояджером »через пятьдесят лет после того, как мы написали предложение», — говорит исследователь «Вояджера» Стаматиос «Том» Кримигис из Университета Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

В течение последнего десятилетия оба космических корабля достигли нового царства, войдя в межзвездную среду: тонкий материал, заполняющий огромное пространство между звездами. Там космические корабли продолжают делать новые открытия.

Межзвездное магнитное поле удивило исследователей как своей силой, так и направлением, а новые данные даже вызвали споры по поводу геометрии и активности гелиосферы — магнитной области Солнца.Имеет ли гелиосфера форму кометы, как это давно предполагалось, или она более сферическая? И он расширяется и сжимается, когда пятна появляются и исчезают, или он более стабилен? Космический корабль дал несколько заманчивых подсказок.

Вояджер на большие расстояния

Вояджер-2 покинул Землю в 1977 году, за ним последовал Вояджер 1. Они не были первым космическим кораблем, достигшим ближайшей из планет-гигантов — эта честь досталась «Пионерам 10 и 11». чем пионеры, и сделали много поразительных открытий.

«Вояджер-1» прошел более короткий путь, чем «Вояджер-2», и первым прибыл к Юпитеру в 1979 году, обнаружив, что на красочном спутнике планеты Ио были извергнуты вулканы. В 1980 году «Вояджер-1» пролетел мимо Сатурна, проследив за замысловатыми деталями в кольцах планеты и обнаружив первую азотную атмосферу за пределами Земли, вокруг луны Титана. «Вояджер-2» выбрал более живописный маршрут, посетив Юпитер в 1979 году и Сатурн в 1981 году, затем отважился пройти мимо Урана в 1986 году и Нептуна в 1989 году. «Вояджер-2» обеспечил великолепные виды на зеленые и голубые планеты и заметил гейзеры на большом спутнике Нептуна Тритоне.

Затем космический корабль направился в межзвездное пространство. По определению астрономов, межзвездная среда начинается там, где заканчивается солнечный ветер — отток заряженных частиц от Солнца. Этот ионизированный газ, или плазма, прижимается к более холодной, более плотной межзвездной плазме, текущей вокруг нее, как галька, преграждающая путь воде в потоке. Полость, вырезанная на Солнце, называется гелиосферой, а ее край — гелиопаузой, так же как вершина тропосферы Земли называется тропопаузой.

Когда «Вояджер» был запущен, «мы действительно не знали, насколько далеко была гелиопауза», — говорит исследователь «Вояджера» Дон Гурнетт из Университета Айовы в Айова-Сити.Некоторые думали, что гелиопауза может быть так же близко, как Юпитер, всего в пять раз дальше от Солнца, чем Земля. По мере того, как космический корабль все время разносился наружу, оценки расстояния до гелиопаузы продолжали расти. Это определенно не было на Юпитере, Сатурне, Уране или Нептуне. В результате никто не знал, когда и где «Вояджер» войдет в межзвездное пространство.

Вскоре после встречи с Нептуном Гурнетт заявил, что «Вояджер» заметил признаки гелиопаузы на большом расстоянии. В июле 1992 года оба «Вояджера» начали обнаруживать сильные радиоволны на частотах от 2 до 3 килогерц.Гурнетт и его коллеги приписали эти радиоволны шести большим вспышкам, вспыхнувшим на Солнце более года назад. Исследователи заявили, что плазма, выброшенная во время вспышки, в конечном итоге попала в гелиопаузу, заставив электроны колебаться и испускать радиоволны. Частота колебаний пропорциональна квадратному корню из электронной плотности плазмы, а наблюдаемая частота радиоволн подразумевала согласование плотности, ожидаемое для межзвездной среды. Местная межзвездная среда, хотя и настолько разреженная, что сойдет за идеальный вакуум на Земле, намного плотнее внешней гелиосферы.

Кроме того, зная приблизительную скорость исходящего солнечного материала и время, необходимое для достижения границы, можно определить расстояние гелиопаузы от Солнца: от 116 до 177 астрономических единиц, где 1 астрономическая единица — это среднее расстояние между Солнцем. и Земля (1).

Однако претензия «Гурнетт» была спорной. «Честно говоря, люди вежливо слушали мои выступления — я думаю, что я достаточно уважаемый ученый, — но никто этому не поверил», — говорит Гурнетт. Кримигис, который не участвовал в этих измерениях, был более прямолинейным: «Над ним смеялись.

С одной стороны, никто никогда раньше не видел таких радиоволн, и многие исследователи сомневались в объяснении сигналов, которое дал Горнетт. Во-вторых, его измерение означало, что гелиопауза была удручающе далека. Для сравнения, Нептун находится всего в 30 астрономических единицах от Солнца, а Плутон — примерно в 40 астрономических единицах от Солнца в среднем.

«Никто не хотел слышать, что у нас будет еще двадцать с лишним лет, прежде чем мы дойдем до гелиопаузы», — говорит Гурнетт. Это предсказание поставило под угрозу даже сам космический корабль, потому что, если следующая большая цель будет действительно так далеко, они могут быть отключены, чтобы сэкономить деньги.

Инженер работает над созданием тарельчатой ​​антенны «Вояджера» в июле 1976 года. Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech.

Rites of Passage

В конце концов космический корабль уцелел. «Вояджер-1» прошел через гелиопаузу 25 августа 2012 года на высоте 121,6 астрономических единиц, что примерно в четыре раза больше расстояния Нептуна и точно соответствует предсказанию Гурнетта двумя десятилетиями ранее. Но этот отрывок вызвал такие споры, что НАСА объявило о достижении только тринадцать месяцев спустя.

Тем не менее, «Вояджер-1» действительно видел некоторые признаки того, что он пересек гелиопаузу. Высокоэнергетические частицы Солнца исчезли, что является вероятным признаком того, что остальная часть солнечного ветра тоже осталась позади. Кроме того, космические лучи из-за пределов Солнечной системы, которые частично блокирует гелиосфера, усилились после пролета «Вояджера». Однако сами по себе эти признаки не смогли убедить многих исследователей.

Возникли две проблемы. Во-первых, плазменный прибор «Вояджера-1» перестал работать и не мог зарегистрировать скачок плотности частиц, когда космический корабль прорвался из гелиосферы в межзвездное пространство.Во-вторых, ожидалось, что магнитное поле за пределами гелиосферы будет указывать в другом направлении, но этого не произошло. «Так уж получилось, что природа не прочитала статьи теоретиков и не знала, что она должна была изменить направление магнитного поля», — говорит Кримигис. По сей день все еще не ясно, почему магнитное поле вне гелиосферы совпадает с магнитным полем внутри.

Солнце помогло подтвердить подвиг Вояджера. Солнечные бури вспыхнули ранее в 2012 году, а в следующем году они потрясли плазму, через которую мчался «Вояджер-1», заставив электроны колебаться и испускать радиоволны, которые обнаружил космический корабль.Частота этих радиоволн указывала на то, что «Вояджер» действительно вошел в гораздо более плотную область (2).

Таким образом, «Вояджер-1» стал первым космическим кораблем, когда-либо достигшим межзвездной среды. Вопреки сообщениям некоторых СМИ, аппарат не покидал Солнечную систему. Примерно триллион ледяных тел вращается вокруг Солнца далеко за орбитами Нептуна и Плутона; то и дело одна из них падает к Солнцу, и мы видим в небе новую комету. Самый дальний из этих далеких ледяных объектов, вероятно, находится на расстоянии 1-2 световых года, или от 63000 до 126000 астрономических единиц.Кто-то в центре континентальной части Соединенных Штатов, идущий на три мили к западу, приблизился к Тихому океану, условно говоря, чем «Вояджер» к краю Солнечной системы.

5 ноября 2018 года «Вояджер-2» также пересек гелиопаузу. На этот раз отрывок не вызвал споров. Плазменный прибор космического корабля работал и регистрировал скачок плотности частиц при ударе протонов, электронов и других заряженных частиц (3, 4). Он также зафиксировал температуру: от 30 000 до 50 000 Кельвинов, что намного горячее, чем местная межзвездная среда, вероятно, потому, что плазма сжимается при попадании в гелиосферу.Как и в случае с «Вояджером-1», космический аппарат увидел, что солнечный ветер исчез (5) и увеличились космические лучи из-за пределов солнечной системы (6), но магнитное поле снова не сменило направление, что указывает на то, что результат шестью годами ранее не был случайным (7). .

«Но больше всего меня поразило, — говорит Кримигис, — то, что расстояние пересечения составляло 119,0 астрономических единиц». Это почти то же самое расстояние, на которое пересек близнец космического корабля — сюрприз, потому что солнечный цикл тогда находился в другом состоянии.В течение 11-летнего периода, когда солнечные пятна увеличиваются и уменьшаются, солнечный ветер усиливается и ослабевает, усиливая и затем уменьшая гелиопаузу, хотя и с задержкой во времени примерно на 2,5 года. Итак, гелиосфера должна расширяться и сжиматься. Поскольку давление солнечного ветра в 2012 году было меньше, чем в 2018 году, гелиосфера должна была быть значительно меньше во время пролета «Вояджера-1», чем «Вояджера-2». Вместо этого, говорит Кримигис, почти равные расстояния означают, что гелиопауза должна быть более прочной, чем предполагалось.

И это, по его словам, связано с неожиданно сильным магнитным полем в межзвездной среде. «Вояджер-1» оценил его в 5 микрогаусс, что примерно вдвое превышает прогнозируемое значение, а «Вояджер-2» обнаружил еще более сильное межзвездное магнитное поле, около 7 микрогаусс. По мнению Кримигиса, давление сильного межзвездного поля действует как смирительная рубашка, подавляя большую часть расширения и сжатия гелиосферы.

Кримигис утверждает, что магнитное поле настолько сильное, что также меняет форму гелиосферы.«В течение шестидесяти лет у нас было неправильное представление о гелиосфере», — говорит он. Стандартное представление гласит, что это форма кометы с носом и длинным хвостом. Носик обращен в направлении, в котором Солнечная система движется через межзвездную среду, а хвост — в противоположном направлении. Но поскольку межзвездное магнитное поле настолько велико, магнитное давление, которое равно квадрату напряженности поля, сжимает гелиосферу и делает ее круглой. «Совершенно верно, — говорит Кримигис.

Его команда ранее использовала космический корабль Кассини, который тогда вращался вокруг Сатурна, чтобы прийти к такому же выводу (8). Кассини обнаружил энергичные нейтральные атомы, которые, по мнению Кримигиса, происходят из области гелиопаузы. Они менялись синхронно с циклом солнечных пятен и происходили во всех направлениях примерно в одно и то же время, предполагая, что гелиопауза равноудалена во всех направлениях — другими словами, гелиосфера круглая.

«Путешественник путешествует по неизведанным водам. Это место, где раньше не проходила ни одна миссия и, вероятно, ни одна миссия не будет проходить десятилетиями.”

–Suzanne Dodd

Но это утверждение является спорным. «Все доказательства, которые были представлены для круглой гелиосферы, на самом деле являются неправильной интерпретацией данных», — говорит Натан Швадрон из Университета Нью-Гэмпшира в Дареме, который предпочитает вместо этого традиционную форму кометы (9). Он утверждает, что энергичные нейтральные атомы не обязательно прибывают вблизи гелиопаузы и что изменения в их количестве просто отражают изменения в плазме гелиосферы по мере того, как солнечный цикл увеличивается и уменьшается.Это означает, что данные Кассини ничего не говорят о форме гелиосферы. Когда Солнце активно, говорит Швадрон, оно сжимает и тем самым нагревает плазму во внешней гелиосфере, что приводит к большему количеству энергичных нейтральных атомов со всех сторон; и наоборот, когда Солнце спокоено, гелиосферная плазма расширяется и, таким образом, охлаждается, что приводит к уменьшению количества этих атомов. Он также говорит, что межзвездное магнитное поле должно быть намного сильнее, чем измерено «Вояджером» — около 20 микрогаусс, — чтобы магнитное давление сжало гелиосферу до круглой формы.

Последний рубеж

Какой бы ни была точная форма гелиосферы, «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» продолжают отрываться от нее. К концу года «Вояджер-1» будет находиться на расстоянии 155 астрономических единиц от Солнца. Сигналам космического корабля, летящего со скоростью света, потребуется более 21 часа, чтобы добраться до нас. «Вояджер-2» будет иметь 129 астрономических единиц и в 2023 году обгонит бесшумный «Пионер-10» и станет вторым по дальности космическим кораблем из всех. Два «Вояджера» разлетаются в разные стороны и даже дальше друг от друга, чем любой из них от Земли.

Они продолжают передавать данные о межзвездном пространстве. Оба могут измерять плотность электронов, потому что они обнаруживают радиоволны, генерируемые, когда солнечные извержения вызывают колебания электронов в межзвездной среде. Эти извержения должны стать более частыми, так как цикл солнечных пятен достигнет пика около 2025 года. Текущие измерения показывают, что межзвездная плотность еще больше увеличилась по сравнению со значением, которое она имела за пределами гелиопаузы, но никто не знает, что произойдет дальше. «Если вы хотите, чтобы я сделал лучшее предположение, я бы сказал, что он достигнет пика, а затем немного вернется», — говорит Гурнетт.Это может указывать на то, что межзвездный материал накапливается возле гелиопаузы, как снег перед снегоочистителем.

«Вояджер-2», у которого есть работающий плазменный прибор, будет следить за межзвездной температурой. Эта температура, вероятно, упадет, потому что астрономы измерили температуру местной межзвездной среды, которая составляет всего 7 500 Кельвинов; высокая температура сразу за гелиопаузой, вероятно, возникает из-за того, что плазма там сжимается и нагревается. Оба космических аппарата будут следить за межзвездным магнитным полем.Если магнитное поле сжимается и усиливается вблизи гелиопаузы, то со временем оно должно ослабевать на больших расстояниях. И «Вояджер» даже смог увидеть изменение направления магнитного поля, как и ожидали исследователи во время гелиопаузы.

Конечная цель — получить образцы невозмущенной межзвездной среды, космоса настолько далекого, что гелиосфера практически не влияет на него. «Вояджер путешествует в неизведанных водах», — говорит Додд. «Это место, где раньше не выполнялась ни одна миссия, и, вероятно, ни одна миссия не будет выполняться десятилетиями.«Межзвездная среда представляет интерес для астрономов отчасти потому, что это нерестилище звезд, а также место, где они откладывают новые химические элементы, которые наследуют будущие поколения звезд и планет. Кроме того, астрономы должны смотреть сквозь межзвездный газ и пыль и корректировать их эффекты, чтобы изучать звезды и галактики. Хотя исследователи используют наземные и орбитальные телескопы для наблюдения за межзвездной средой издалека, два космических аппарата дают уникальные данные о ее плотности, температуре и магнитном поле, фактически находясь внутри нее.«Измерения на месте очень важны», — говорит она.

Никто не знает, сколько еще проживут два космических корабля. Им нужно оставаться в тепле, чтобы топливо, необходимое для удержания антенн направленными на Землю, не замерзло. Тепло «Вояджера» исходит от плутония, но по мере распада радиоактивного элемента он с каждым годом вырабатывает все меньше и меньше энергии.

Удивительно, но «Вояджер-1» — более теплый космический корабль, хотя он дальше от Солнца. «У этого есть своя история», — говорит Кримигис.После того, как НАСА запустило «Вояджер 2», инженеры заметили, что он был холоднее, чем ожидалось, поэтому перед запуском «Вояджера-1» они добавили дополнительную изоляцию, чтобы он оставался теплым. Это дополнительное тепло вполне может продлить жизнь космического корабля. А поскольку плазменный прибор «Вояджера-1» вышел из строя, этот прибор не потребляет энергии, оставляя больше на обогрев космического корабля. В результате «Вояджер», исследующий более далекие — и, следовательно, более интересные — области космоса, может продолжать возвращать данные даже после того, как его помощник замолчит.«Если мы доживем до 2027 года, то с момента запуска« Вояджера »пройдет пятьдесят лет, — говорит Кримигис. «Так что это надежда: 2027 год или крах!»

Зонд ОАЭ «Надежда» станет первым в трех марсианских миссиях

Зонд ОАЭ «Надежда», первая арабская космическая миссия, которая, как ожидается, достигнет орбиты Марса во вторник, стартовала из Японии в июле 2020 года.

Ожидается, что первая арабская космическая миссия, зонд «Надежда» ОАЭ, достигнет орбиты Марса во вторник, что сделает его первым из трех космических кораблей, прибывших на Красную планету в этом месяце.

Объединенные Арабские Эмираты, Китай и Соединенные Штаты запустили проекты на Марс в июле прошлого года, воспользовавшись периодом, когда Земля и Марс находятся ближе всего.

В случае успеха богатое государство Персидского залива станет пятой страной, когда-либо достигшей Марса — мероприятие, приуроченное к 50-летию объединения ОАЭ — с китайской миссией, которая должна стать шестой на следующий день.

Достопримечательности ОАЭ ночью подсвечены красным светом, правительственные счета украшены хэштегом #ArabstoMars, а в знаменательный день Дубая Бурдж-Халифа, самая высокая башня в мире, будет в центре праздничного шоу.

«Надежда», известная как «Аль-Амаль» по-арабски, будет вращаться вокруг планеты не менее одного марсианского года или 687 дней, в то время как Tianwen-1 из Китая и марсоход Perseverance 2020 из США будут приземляться на нее. Поверхность Марса.

В прошлом только США, Индия, бывший Советский Союз и Европейское космическое агентство успешно достигли Красной планеты.

Рискованный маневр

После запуска из Японии в июле прошлого года миссии Hope предстоит выполнить «самый критический и сложный» маневр, по словам официальных лиц Эмиратов, с шансами 50-50 на успешный выход на орбиту Марса.

Ключевые данные о зонде надежды ОАЭ «Аль-Амаль» и его путешествии на Марс

Космический корабль должен значительно замедлиться, чтобы быть захваченным марсианской гравитацией, вращая и запуская все шесть двигателей Delta-V в течение 27 минут, чтобы снизить его крейсерскую скорость с 121 000 километров (около 75 000 миль) в час до примерно 18 000 км / ч.

Процесс, в ходе которого будет израсходована половина топлива, начнется во вторник в 15:30 по Гринвичу, и потребуется 11 минут, чтобы сигнал о его продвижении достиг наземного контроля.

Омран Шараф, руководитель проекта миссии ОАЭ, сказал, что для меня было «огромной честью» быть первой из миссий этого года, достигших Марса.

«Унизительно находиться в такой благоприятной и опытной компании, когда мы все приступаем к выполнению своих миссий», — сказал он. «Для нас это никогда не было гонкой. Мы подходим к космосу как к совместным и всеобъемлющим усилиям.«

Хотя зонд Hope предназначен для получения исчерпывающего изображения динамики погоды на планете, он также является шагом к гораздо более амбициозной цели — построению человеческого поселения на Марсе в течение 100 лет.

Укрепляя свой статус ключевого регионального игрока, ОАЭ также хотят, чтобы проект служил источником вдохновения для арабской молодежи в регионе, который слишком часто раздирают межрелигиозные конфликты и экономические кризисы.

Hope будет использовать три научных инструмента для мониторинга марсианской атмосферы и, как ожидается, начнет передачу информации обратно на Землю в сентябре 2021 года, а данные будут доступны для изучения учеными со всего мира.

Дубайский небоскреб Бурдж-Халифа, самый высокий небоскреб в мире, был освещен красным светом в честь исследования Марса в ОАЭ

Закрыть за

Китайская компания Tianwen-1, или «Вопросы к небесам», уже прислала обратно свое первое изображение Марса — черно-белое фото, на котором показаны геологические особенности, включая кратер Скиапарелли и Валлес Маринер, обширный участок каньонов на берегу моря. Марсианская поверхность.

Пятитонный Tianwen-1 включает в себя марсианский орбитальный аппарат, спускаемый аппарат и марсоход на солнечной энергии, который в течение трех месяцев будет изучать почву и атмосферу планеты, делать фотографии, составлять карты и искать признаки прошлой жизни.

Китай надеется высадить 240-килограммовый вездеход в мае в Утопии, массивном ударном бассейне на Марсе. Его орбитальный аппарат прослужит марсианский год.

Tianwen-1 — не первая попытка Китая достичь Марса. Предыдущая миссия с Россией в 2011 году закончилась преждевременно из-за неудачного запуска.

NASA Perseverance, который должен приземлиться на Красной планете 18 февраля, станет пятым марсоходом, совершившим рейс с 1997 года — и все это пока что американское.

Зонд «Надежда», известный как «Аль-Амаль» на арабском языке, будет вращаться вокруг Марса в течение как минимум одного марсианского года или 687 дней и предназначен для получения исчерпывающего изображения погоды на Красной планете.

Он выполняет астробиологическую миссию по поиску признаков древней микробной жизни и попытается запустить самолет 1.8-килограммовый вертолет-дрон впервые в другом мире.

Perseverance, способный самостоятельно перемещаться на 200 метров (650 футов) в день, будет собирать образцы горных пород, которые могут дать неоценимые подсказки о том, была ли когда-нибудь на Марсе жизнь в прошлом.

Он размером с небольшой внедорожник, весит метрическую тонну, имеет 19 камер и два микрофона. Ученые надеются, что это первый звук, записывающий звук на Марсе.

Миссия рассчитана на минимум два года.

---

Космический зонд Китая отправил первое изображение Марса

---

© 2021 AFP

Ссылка : Зонд ОАЭ «Надежда» станет первым в трех марсианских миссиях (2021 г., 7 февраля) получено 2 июня 2021 г. с https: // физ.org / news / 2021-02-uae-probe-trio-mars-missions.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Китайская миссия на Марс начинается с орбиты Красной планеты

Китай трижды приземлялся на Луну и даже сумел вернуть на Землю одного из своих роботов-исследователей Луны.Сможет ли он теперь справиться с задачей приземлиться на Марс?

Космическое агентство страны сделало важный шаг к этой цели в среду, когда космический аппарат Tianwen-1, запущенный страной в июле прошлого года, вышел на орбиту красной планеты, согласно сообщениям государственных СМИ. Совершив этот подвиг, Китай совершил свое первое успешное путешествие на другую планету в нашей солнечной системе.

Космический корабль также был вторым, прибывшим на Марс за два дня после зонда Объединенных Арабских Эмиратов, который во вторник начал вращаться вокруг соседнего мира.

Тяньвэнь-1 покинул Землю прошлым летом, воспользовавшись периодом, когда Марс и Земля были наиболее близки друг к другу во время своих путешествий вокруг Солнца. Это обеспечило относительно короткий переход между двумя мирами.

Чтобы догнать Марс, космический корабль несколько раз запускал двигатели, корректируя свой курс, чтобы он мог приблизиться к красной планете под правильным углом. После последнего запуска двигателя 5 февраля зонд отправил снимки красной планеты с расстояния около 1.3 миллиона миль.

В среду в 19:52 в Пекине (6:52 утра по восточному времени) двигатель снова загорелся на 15 минут, израсходовав большую часть оставшегося топлива космического корабля на маневр торможения. Это значительно замедлило его и позволило захватить зонд марсианской гравитацией на эллиптическую орбиту. Теперь он будет кружить на безопасном расстоянии, присоединяясь к группе других роботов-исследователей на марсианской орбите, когда он готовится к этой более поздней попытке приземления на поверхность.

Прибыв на Марс, Китай намного превзошел свою последнюю попытку выполнить межпланетную миссию, потерпевшую неудачу почти 10 лет назад, хотя и не по вине страны.Этот летящий на Марс космический корабль Yinghuo-1 сгорел в атмосфере Земли, когда российская ракета, на которой он летел, вышла из строя.

Но хотя прибытие на Марс стало новой вехой в космической программе Китая, более серьезная задача для миссии Tianwen-1 будет через несколько месяцев.

Когда Китай приземлится на Марс?

Орбитальный аппарат несет посадочный модуль и марсоход, которые сделают сложный переход к поверхности. Китай заявляет, что попытается приземлиться на Марс уже в мае, но не уточнил дату.

Его пункт назначения — Утопия Планиция, большой бассейн в северном полушарии, который, скорее всего, когда-то подвергся удару метеора и который в 1976 году посетил спускаемый аппарат НАСА «Викинг-2». Одна из целей миссии Tianwen-1 — лучше понять распространение льда в этой области, которое будущие человеческие колонисты на Марсе могли бы использовать для поддержания своей жизнедеятельности.

Посадка на красную планету опасна. Космические корабли спускаются с высокой скоростью, и разреженная атмосфера мало способствует замедлению полета к Земле.При трении воздуха по-прежнему выделяется сильное тепло, которое необходимо поглощать или рассеивать. Ряд советских, NASA и европейских миссий потерпели крах. Только НАСА не раз садилось целым и невредимым.

Китайский космический корабль проведет месяцы на орбите Марса, чтобы проверить системы и выбрать не слишком опасное место для приземления.

Если он приземлится целиком, марсоходу потребуется имя. После номинации от людей из Китая комиссия экспертов выбрала 10 полуфиналистов. Среди них, по сообщениям государственных СМИ, — Хунъи, от китайского слова, означающего амбиции и настойчивость; Цилинь, копытное существо из китайской легенды; и Нэчжа, молодое божество, которое считается покровителем мятежной молодежи.

Чего еще Китай добился в космосе за последнее время?

С тех пор, как Китай начал свою миссию на Марс в июле, он был на Луне и обратно.

Миссия «Чанъэ-5» стартовала в ноябре, собирала лунные образцы и затем возвращала их на Землю для изучения учеными. Это был первый новый тайник с лунными камнями с момента последней лунной миссии Советского Союза в 1976 году.

Китайская миссия Chang’e-4, первая совершившая посадку на обратной стороне Луны, все еще работает, и ее марсоход Yutu-2 находится в эксплуатации. все еще изучает поверхность Луны более чем через два года после запуска.

Что еще ждет красную планету в 2021 году?

Первым роботизированным зондом, прибывшим на Марс в этом году, был орбитальный аппарат Hope из нового космического агентства Объединенных Арабских Эмиратов. Он прибыл во вторник и приступит к изучению атмосферы красной планеты, помогая ученым-планетологам понять погодную динамику Марса.

Третьим новым посетителем Марса станет Perseverance, новейший марсоход НАСА. Он был запущен немного позже, чем два других космических корабля в июле прошлого года, и выйдет за пределы марсианской орбиты, направляясь прямо к поверхности планеты в феврале.18.

Робот-исследователь станет пятым марсоходом НАСА на Марсе, и он очень похож на Curiosity, который сейчас исследует кратер Гейла. Новый марсоход оснащен другим набором научных инструментов и будет исследовать кратер Джезеро, высохшее озеро, которое, по мнению ученых, может стать хорошей целью для поиска окаменелых свидетельств вымершей марсианской микробной жизни.

Миссия также попытается сделать новую попытку на красной планете: полет на вертолете в тонкой марсианской атмосфере.Вертолет НАСА Ingenuity будет сброшен марсоходом вскоре после приземления. Затем он попытается провести ряд испытательных полетов в воздухе, равном верхним слоям атмосферы Земли, с целью продемонстрировать, что Марс можно исследовать как в воздухе, так и на земле.

Какие еще космические аппараты в настоящее время изучают Марс?

На красной планете становится тесно.

Помимо вновь прибывших, еще шесть орбитальных аппаратов в настоящее время изучают планету из космоса.Три из них были отправлены туда НАСА: Mars Odyssey, запущенный в 2001 году, Mars Reconnaissance Orbiter, запущенный в 2005 году, и MAVEN, который покинул Землю в 2013 году.

В Европе два космических корабля находятся на орбите. Его орбитальный аппарат Mars Express был запущен в 2003 году, а орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter был запущен в 2016 году и используется совместно с космической программой России.

Индия управляет шестым космическим кораблем, Mars Orbiter Mission, также известным как Mangalyaan, который был запущен в 2013 году.

В настоящее время на Земле работают две американские миссии.Curiosity путешествует с 2012 года. К нему присоединилась компания InSight, которая с 2018 года занимается изучением землетрясений и других внутренних свойств красной планеты. Срок действия третьей американской миссии, марсохода Opportunity, истек в 2019 году, когда из-за пыльной бури он потерял мощность. .

Зонд «Надежда» вышел на орбиту вокруг Марса

После укуса гвоздя 27 минут первая межпланетная миссия Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) успешно достигла орбиты вокруг Марса.

Космический корабль, получивший название «Надежда», был запущен 19 июля 2020 года на японской ракете H-IIA, а затем провел семь месяцев в походе к Красной планете.Сегодня (9 февраля) Hope нужно было запустить двигатели в течение почти получаса подряд, чтобы замедлиться достаточно, чтобы выскользнуть на орбиту вокруг Красной планеты, с 75 000 миль в час до 11 000 миль в час (от 121 000 км / ч до 18 000 км / ч). Персоналу миссии на местах оставалось только наблюдать за происходящим и надеяться на лучшее.

«Это было замечательное путешествие человечества», — сказала председатель космического агентства ОАЭ Сара Аль Амири во время подготовки к маневру вывода на орбиту.

После успешного вывода на орбиту Марса ОАЭ становятся пятой организацией, достигшей Красной планеты, присоединившись к НАСА, Советскому Союзу, Европейскому космическому агентству и Индии.Сегодняшний успех также ставит космический корабль Hope стоимостью 200 миллионов долларов на яркую сторону мрачной статистики миссий на Марс: около половины полетов на Красную планету терпят неудачу.

Вывод на орбиту

Марса был критическим шагом, который, по мнению Хоуп, потребовал 27-минутного сгорания шести двигателей, что команда миссии не смогла точно отработать заранее. Надежда сейчас находится на временной орбите, которую она сохранит в течение нескольких месяцев, пока она включит свои инструменты и поселится в своем новом доме.

Персонал миссии планирует вывести космический корабль на научную орбиту в мае.На этой научной орбите космический корабль будет кружить высоко над экватором планеты каждые 55 часов. Это новая орбита для марсианского космического корабля, которая даст Хоуп уникальную возможность изучать крупномасштабные атмосферные явления на Марсе. Планируется, что миссия Hope продлится полный марсианский год (687 земных дней).

Космический корабль «Надежда» оснащен тремя приборами, которые позволят ученым изучать погоду у поверхности Марса, связи между различными слоями атмосферы и то, как Марс теряет атмосферу в космос.Ученые, возглавляющие миссию, надеются, что эти данные помогут им понять, например, как пыльные бури на поверхности Марса влияют на потери в атмосфере и как погодные системы по всему миру связаны друг с другом.

ОАЭ ускорились в космическом секторе: Hope запустил чуть более десяти лет после того, как это сделал первый национальный спутник Земли, находящийся на околоземной орбите, DubaiSat 1. Страна продвигает освоение космоса как способ развития своего научно-технического ноу-хау и буферизации своей экономики, которая в значительной степени основана на нефти.

В дополнение к миссии «Надежда» ОАЭ набирают новых астронавтов, планируют запустить технологический спускаемый аппарат на Луну в 2024 году и имеют вековую стратегию Красной планеты, получившую название «Марс 2117», которая включает в себя как наземные приоритеты, так и длительные -срочные геологоразведочные цели.