zelenyikoteyka

zelenyikoteyka

Пикабушник
поставил 21 плюс и 3 минуса
отредактировал 0 постов
проголосовал за 0 редактирований
Награды:
5 лет на Пикабу
8052 рейтинг 226 подписчиков 2 подписки 21 пост 16 в горячем

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

18 июля 2011 года на орбиту отправился российский научный космический аппарат «Спектр-Р», который стал основой самого успешного отечественного астрофизического проекта РадиоАстрон. По случаю годовщины мы пообщались с заведующим лаборатории внегалактической радиоастрономии Астрокосмического центра Физического института имени П. Н. Лебедева Российской академии наук Юрием Ковалевым. Разговор получился содержательным и объемным, но если вы действительно хотите узнать про успехи и результаты проекта, где российская космическая наука лидирует в мире, то стоит прочесть его полностью.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

В первой части интервью мы поговорили о результатах, достигнутых РадиоАстроном на сегодняшний день, и обсудили ближние перспективы.


Проект РадиоАстрон — это научный эксперимент на основе метода радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ). Суть этого метода в том, что два или более радиотелескопа работают как элементы одной большой системы. Это позволяет вести наблюдения с очень высоким угловым разрешением, которое зависит от того как далеко разнесены телескопы. При наземных наблюдениях невозможно увеличить размер РСДБ сети свыше диаметра планеты Земля. Повысить разрешение на фиксированной длине волны можно только вынесением по крайней мере одного из телескопов в космос. Таким телескопом и стал российский «Спектр-Р». Ограничением данного метода является то, что так наблюдать можно только очень яркие источники излучения: квазары, пульсары, мазеры и др. Расстояние (вектор) между наземными и космическим радиотелескопами называется базой интерферометра. Ее проекция на плоскость, перпендикулярную лучу зрения, определяет величины углового разрешение и считается, для удобства, в диаметрах Земли. Чем больше проекция — тем выше разрешение.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

— Юрий, надо вас поздравить с пятилетием, серьезный возраст, скоро в школу. Первый вопрос у меня очевидный: что бы вы назвали самыми значимыми результатами и самыми важными открытиями проекта РадиоАстрон за прошедшие пять лет?


— Да, это ожидаемый вопрос. И, как понимаю, это вопрос научный, хотя и выдающиеся технологические результаты достигнуты. О технологиях мы говорили в первую годовщину полета, а сейчас я подробно расскажу о научных. Но всё же хотел бы в начала разговора подчеркнуть, что никакие научные достижения не стали бы возможны если бы не воля, титанические усилия и вера в победу руководителя проекта академика Николая Семеновича Кардашёва, работа громадного количества ученых, инженеров в нашей стране и за рубежом: НПО им С.А. Лавочкина, АКЦ ФИАН, ОКБ «Марс», ЗАО «Время Ч» (Нижний Новогород) и многих-многих других. Без них нашего разговора сегодня не состоялось бы.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Теперь, что касается результатов, я бы выделил несколько ключевых достижений, о которых сейчас можно уверенно говорить. Начнем с того, что мне наиболее близко, и о чем мы начали говорить уже после первого года работы радиотелескопа. Вначале осторожно, потом увереннее, сейчас мы уже можем говорить о статистической значимости на основе обзора двухсот ядер активных галактик (квазаров). Мы можем сказать однозначно, что наше понимание об уровне яркости излучения их ядер изменилось на порядок. Они оказались ярче как минимум в десять раз по сравнению с тем, что считалось ранее. Мы обсуждаем этот вопрос уже несколько лет, и пока нет внятного физического объяснения, которое удовлетворило бы большинство ученых. Многие рады такому открытию, поздравляют команду проекта, но при этом «чешут репу», пытаясь объяснить этот результат, включая нас самих.


Напомню, проблема заключается в том, что есть теоретическое обоснование механизма излучения ядер квазаров, ускоряющих релятивистские электроны до скоростей близких к скорости света. Считается, что эти электроны излучают некогерентным синхротронным механизмом. Любая заряженная частица в магнитном поле будет излучать так называемым синхротронным механизмом, когда она движется с релятивистской скоростью. Для этого случая есть предсказание: нельзя «сгенерить» яркость выше определенного предела, который называется «предел на комптоновскую катастрофу». Он связан с тем, что, если уровень яркости излучения превышает пороговое значение, электроны начнут активно передавать свою энергию фотонам. Электрон летит и излучает радиофотон этим самым некогерентным синхротронным механизмом, и если яркость превышает определенный порог, то происходит большое количество соударений между электронами и фотонами. Электроны отдают свою энергию фотонам. Фотоны, в результате, перепрыгнут из радиодиапазона в рентген или гамма-диапазон. Это называется обратным комптоновским рассеянием. При превышении предсказанного предела на яркость данный процесс будет происходить катастрофично, т.е. очень быстро и очень эффективно. Значит, мы бы наблюдали вспышку в квазаре, в ходе которой за несколько часов или нескольких дней энергия исчерпалась, и яркость квазара опять уходила бы под обсуждаемый предел. Это было предсказание, которое сейчас мы наблюдаем регулярно нарушаемым.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Квазар PG 0052+251 съемка телескопа Hubble (с)Hubble/NASA



Что-то не так. Возможно, излучают релятивистские протоны. Многие ученые, которые сейчас занимаются тематикой космической лучей, очень заинтересовались данной возможностью. Если излучают релятивистские протоны, то это означает, что активные ядра галактик могут ускорять протоны до релятивистских скоростей, а протоны, я напоминаю, в две тысячи раз тяжелее электронов. Возможно существуют другие механизмы, которые могли бы это объяснить. В любом случае, согласованная картина нашего понимания природы излучения ядер квазаров рассыпалась.


Это первый интересный результат, который мы получили практически сразу. Считалось, что если предел на обратный Комптон не нарушается, то мы смогли бы зарегистрировать излучение всего несколько квазаров в небе на длинных наземно-космических базах РадиоАстрона. Поскольку у нас очень высокое угловое разрешение и мы видим только наиболее яркие и наиболее компактные детали изучаемых объектов. Мы на сегодня не только успешно пронаблюдали, но и измерили значимые сигналы для более ста пятидесяти ядер активных галактик. Это совершенно потрясающий результат, в который мало кто верил, переворачивающий наши представления о квазарах, которые сохранялись на протяжении сорока лет. Никакие предыдущие наземные эксперименты, в том числе интерферометрические, а также наземно-космические, например, с японским спутником VSOP, не показывали систематического нарушения этого предела.


Второй результат изначально даже не относился к ключевой научной программе РадиоАстрона. Я веду речь об открытии субструктуры рассеяния. Никто не ожидал, что такое явление вообще существует. Мы собирались изучать рассеяние излучения пульсаров. Пульсары – это «мертвые звезды» размером около 20 км, нейтронные звезды с экстремальными величинами магнитных полей и плотности вещества. Им удается ускорить электроны до релятивистских скоростей в магнитном поле, причем поле настолько велико, что синхротронное излучение в данном случае когерентно.


— Я правильно понимаю, что пульсар – это нейтронная звезда, которая бьет в сторону Земли релятивистской струей?

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Пульсар Вела (с)Chandra/NASA



— Совершенно верно. Стоит уточнить, что эта струя — это поток электронов, который движется вдоль линий магнитного поля на магнитных полюсах пульсара. Наблюдая пульсары при помощи РадиоАстрона мы надеялись обнаружить т.н. «кружок рассеяния», а оказалось, что мы видим не просто пятно, а множество мелких пятнышек на фоне этого кружка.


Мы вообще не ожидали увидеть пульсары на больших проекциях базы. Пульсары излучают на длинных радиоволнах, а они очень эффективно рассеиваются. РадиоАстрон чувствителен только к компактной струкртуре. Но оказалось, что мы наблюдаем яркие пульсары на любой проекции базы, и размер этой базы практически не влияет на получаемые данные. Сейчас мы уже осознали этот эффект субструктуры рассеяния: на фоне размытого пятна от источника излучения, которое РадиоАстрон фактически не видит, а наблюдает только эти «пятнышки», которые являются интерференцией излучения от множества изображений пульсара, прошедшей через множество турбулентных сгустков в межзвездной среде. Это такое объяснение «на пальцах», но по физике эффект безумно сложный.


Это оказалось важно для интерпретации результатов не только РадиоАстрона, но и для других проектов, например Event Horizon Telescope. Теперь ученым из этого проекта приходится делать оговорки в своих исследованиях «Мы видим либо компактные структуры размером нескольких шварцшильдовских радиусов в центре Галактики, либо это субструктура пятна рассеяния».Наземные интерферометры, которые работают по объектам с сильным рассеянием в центре нашей Галактики, тоже могут видеть этот эффект.


Более того, буквально пару дней назад мне написал коллега, который сообщил, что завершает разработку специфической методики обработки интерферометрических данных, которая позволяет восстановить истинное изображение объекта, спрятанного от нас за этим рассеивающим облаком, с помощью восстановления информации о характеристиках межзвездной среды. То есть это открытие позволяет не только оценить параметры межзвездной среды, но и, используя данные о субструктуре рассеяния, определить внешний облик объекта, скрывающегося за ней.


Данный результат нам особенно приятен, поскольку мы его совершенно не ожидали. Тут сработал известный подход, что если ты построил телескоп, улучшив какой-то из его ключевых параметров на порядок по сравнению с предыдущими, то сможешь открыть что-то принципиально новое. И совсем не обязательно, что ты будешь заранее знать, что именно.


— Хотел уточнить, если вы говорите, что эффект наблюдается приборами с Земли, почему никто не обращал на него внимание? Они воспринимали рассеяние как простое пятно?


— Совершенно точно. Наблюдали мы пульсары, наблюдали центр нашей Галактики в виде большого пятна. И рассеяние считалось классическим. Угловой размер пятна прямо пропорционален длине волны, на которой осуществлялось наблюдение, в степени около двух. Результаты РадиоАстрона позволили скорректировать методику наблюдения наземными радиотелескопами и мы увидели эту субструктуру как в космосе, так и на Земле. До нас десятки лет наблюдали центр Галактики и никто не был в состоянии зарегистрировать этот эффект. Замечу, для пульсаров и квазаров все-таки нужен наземно-космический интерферометр.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Смоделированные изображения одиночного источника, показывающие эффекты рефракционной субструктуры на длинах волн 18, 6 и 1.3 см. © Johnson et al. (2016)


— Будем надеяться, теперь они с вашей методикой смогут взглянуть и за это облако в центре Галактики.


— Надо говорить не «они», а «вы». Мы провели наблюдения центра Галактики с РадиоАстроном в сентябре 2015 года. Изначально такие наблюдения не планировались, поскольку ожидалось, что пятно рассеяния не позволит ничего увидеть. Теперь посмотрели и, надеемся, у нас получится восстановить внутреннюю структуру. Это очень сложная задача, предполагающая крайне непростую обработку. Такой метод будет применен впервые в истории, и мы должны проверить и перепроверить результаты.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Мы с вами обсудили сейчас два результата. Третий результат связан с картографированием квазаров. Надо понимать, что РадиоАстрон не был изначально оптимизирован как машина для картографирования. Хотя картографирование нами делается и освоено хорошо. Не каждый день, мы можем проводить соответствующие наблюдений раз в девять дней, т.е. раз в виток вокруг Земли. Когда спутник подходит к Земле, в районе перигея у нас есть возможность наблюдать космические объекты как на малых, так и больших проекциях базы, когда параметры наземно-космического интерферометра быстро меняются во времени. По результатам мы получаем немало интересных результатов по исследованию структуры джетов далеких квазаров…


Я бы выделил следующее:


Первое, мы смогли вплотную подойти к обнаружению и исследованию в деталях ударных волн в джетах квазаров как вдалеке от центральной машины (сверх-массивной черной дыры), так и вблизи. Причем, мы видим очень яркое их излучение… Впервые эту высокую яркость мы увидели не только рядом с центральной машиной, но и далеко от нее. Это, скорее всего, связано с взаимодействием между плазмой релятивистских струй и межзвездной средой у квазаров. Мы также видим ударные волны вблизи центральной машины, там где происходит впрыск ультра-релятивистских частиц в основание струи. Раньше эти участки были замыты из-за недостаточного разрешения.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Сравнение результатов обзора квазара 3C84 с наземных радиотелескопов и при помощи РадиоАстрона. (с)NRAO/AUI.VLBA/VLA/RadioAstron


Далее, благодаря поляризационным измерениям, нам удается восстанавливать структуру магнитного поля в основании струй. А, как вы понимаете, не зная структуры магнитного поля, мы ничего не скажем по поводу механизма ускорения и формирования релятивистских джетов. Мы видим указания на спиральную структуру магнитного поля в основаниях струй квазаров.


Кроме этого, нам во многих случаях удалось сделать совершенно невозможное раньше с Земли — разрешить, рассмотреть структуру этих выбросов поперек. Мы стали отчетливо видеть эффекты распространения плазменных нестабильностей в джетах. Сейчас разница между наземным и космическим разрешением 5-10 раз и одна из групп сделала очень наглядную картинку, которую можно видеть ниже. Наземный результат наблюдений дает широкую сплошную струю, идущую прямо, без особых каких-то интересных деталей. Если же использовать разрешение РадиоАстрона, то оказывается, что мы видим квази-спиральную или периодичную двойную структуру внутри этих джетов. Скорее всего, это результат распространения плазменных нестабильностей. И сейчас мы, наверное впервые, можем напрямую сравнивать результаты эксперимента с тем, что предсказывали модели из магнитного гидродинамического моделирования релятивистских джетов.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Результаты наблюдений квазара 0836+710 на самой короткой длине волны интерферометра РадиоАстрон 1.3 см. Цветом показана наземная карта, синими контурами — результаты РадиоАстрона. Слева внизу — диаграмма направленности наземного и наземно-космического интерферометров, характеризующая разницу в их угловом разрешении.

(Vega-Garcia и др., готовится в печать в Astronomy & Astrophysics) © VLBA/RadioAstron


Кроме этого, мы видим указания на, так называемую, стратификацию течения плазмы. Кажется, что посередине джета излучения нет, или оно очень слабое. А излучают только края струй квазаров. Скорее всего это связано со стратификацией течения плазмы. А именно, это результат того факта, что посередине джетов квазаров плазма движется со значительно более высокой скоростью, чем по краям.Соответственно, мы наблюдаем эффект релятивистской аберрации: чем быстрее релятивисткая плазма движется, тем уже луч ее излучения. Этот лучик просто-напросто промахивается мимо наблюдателя на Земле, поэтому с Земли можно увидеть только более широкое излучение медленно двигающихся краёв джетов квазаров. Это имеет колоссальный выход для понимания природы джетов. Получается, наблюдая с Земли, для значительного количества объектов, мы видим не весь джет как он есть, а только его края. Соответственно, предположения об однородном течении плазмы в джетах квазаров, которые раньше закладывались в моделирование, в интерпретацию физики джетов, могут оказаться ошибочными.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Основание джета квазара 3C84 (с)RadioAstron



Теперь, четвертый результат. Он касается изучения т.н. космических мазеров.


Космические мазеры усиливают яркость радиоизлучения за счёт индуцированного испускания резонансных фотонов возбуждёнными молекулами среды. В нашей галактике мазеры это области образования звезд и планет. Внегалактические мазеры (мегамазеры) находят в аккреционных дисках галактик.

РадиоАстрону 5 лет: главные достижения Длиннопост, Гифка, Радиоастрон, Астрофизика, Роскосмос, Черная дыра

Области звездообразования в центре галактики Arp 220 (с)Hubble/NASA



На сегодняшний день нам удалось продетектировать значительное количество этих мазеров водяного пара на базах вплоть до 11-ти диаметров Земли! Мы видим, что мазерные образования оказываются ультра-компактными, что дает значительный вклад в физическое моделирование процессов, которые в них происходят.


— Я хотел бы уточнить, это мазерное излучение, оно во все стороны направлено?


— Оно направлено в ту же сторону, куда и индуцирующее мазер излучение.


— Еще что-то есть, о чем можно было бы рассказать?..


— Есть еще одно направление исследований, которое пока рано вносить в список результатов. Тема, в которую мы вкладываем громадное количество времени и сил, и которая обещает «выстрелить», если нам удастся разрешить все технические и технологические сложности. Эта тема измерения так называемого гравитационного красного смещения. Если красивыми словами, это проверка был ли Эйнштейн прав.


Есть предсказания общей теории относительности по поводу того, как должны идти высокоточные часы при перемещении в меняющемся гравитационном поле. Мы имеем высокостабильные часы на борту нашего спутника, который летает вокруг Земли. Мы проводим специальные сеансы для измерения так называемого гравитационного красного смещения. То есть, фактически, это измерение разности хода часов на Земле и в космосе, и сравнение этой разности с предсказаниями общей теории относительности. У этого проекта пока нет результата, который бы перекрывал по точности, скажем Gravity Probe A. Однако есть надежда, что в ближайшее время научной группе это удастся.


В следующей части мы узнаем есть ли перспективы научной группы РадиоАстрона на Нобелевскую премию, как технически осуществляется обработка данных с радиотелескопов, и какие перспективные направления радиоастрономических исследований развиваются в России.

Показать полностью 11

Дым сибирских пожаров пришел в Москву

Дым сибирских пожаров пришел в Москву Москва, Пожар, Гифка, Россия, Погода, Длиннопост

Заметили сегодня дымку в небе? Вроде бы ясная погода, а видимость все равно плохая. Это не просто туман, это дым лесных пожаров Красноярского края, который накрыл практически всю Центральную Россию, за исключением Севера.


Наблюдения спутников NASA Terra и Aqua позволяют посмотреть на процесс в динамике. Видно, что очаги пожаров появляются где-то после 9 июля к востоку от Оби и севернее Ангары.

Дым сибирских пожаров пришел в Москву Москва, Пожар, Гифка, Россия, Погода, Длиннопост

За две недели они существенно расширились, а дымная пелена медленно поползла на запад.


Сейчас разгорелся очень крупный очаг севернее Усть-Илимска, и если погода не изменится, этот дым продолжит накрывать все окрестные регионы и страны.

Дым сибирских пожаров пришел в Москву Москва, Пожар, Гифка, Россия, Погода, Длиннопост

Задымленность воздуха позволит наблюдать менее яркое солнце на закатах и восходах, поэтому возникает возможность увидеть и сфотографировать солнечные пятна без специальной астрономической техники, хотя зрение беречь все-таки стоит.

Дым сибирских пожаров пришел в Москву Москва, Пожар, Гифка, Россия, Погода, Длиннопост
Показать полностью 3

Лунный заговор как тест на профпригодность

Лунный заговор как тест на профпригодность Луна, Apollo, Аполлон, Лунный заговор, Лунная программа, Длиннопост

Хотите узнать лучше человека? Спросите его о высадке на Луну. Его ответ позволит сразу определить стоит ли продолжать с ним общение, брать на работу или подписывать долговременный контракт.


Дело тут, собственно, не в американцах и отношении к ним... Хотя нет, и в этом тоже. Признаем, сейчас в российском обществе отношение к Америке негативное, многих не устраивает их внешняя политика, технологическое превосходство, санкции. Но сегодняшнее отношение человека к кому-то или чему-то никак не способно повлиять на события прошлого. И вот вам первая характеристика человека: способен ли его субъективный взгляд и предпочтения влиять на адекватное восприятие реальности? Нужен ли вам такой друг, партнер или коллега, который строит в своем воображении собственный мирок, где ему комфортно жить? Да мы все живем в таких мирках, но некоторые еще стараются не отрываться от реальности.


Высадка на Луне - это сложнейшая техническая операция, потребовавшая усилий десятков тысяч высококлассных профессионалов. Это колоссальные инновации и риск. И все детали этой миссии подробно изложены на миллионах страниц опубликованных документов, научных публикаций, фото и видео. Чтобы разобраться в деталях полета на Луну и возвращения обратно требуется не только и не столько инженерно-космическая компетенция, сколько желание узнать как оно было. Как они сели и взлетели? Где сейчас лунный грунт и кто его изучает? Какие следы на Луне остались и как их увидеть? Может ли космическая радиация навредить людям в полете?.. Все вопросы имеют ответы. Но если человек продолжает их задавать, ожидая или требуя от вас ответов, то это тоже его характеристика: он не готов искать новые знания, неспособен или ленив в поиске ответов на вопросы, которые интересуют его самого, и его вполне устраивает первая попавшая версия ответа, если просто ему нравится или соответствует его убеждениям. Когда же подобные вопросы задает космический инженер, то это просто признание его профнепригодности, и, к сожалению, такие сейчас трудятся на предприятиях Роскосмоса. К счастью их единицы.


Лунный заговор - это большая ложь, большой страх и большая продажность. Потребуются тысячи людей вовлеченных в подделку различных этапов миссии. Ведь мало снять кино, надо еще куда-то спрятать стометровую ракету после старта, собрать муляж посадочного корабля, выкопать, а потом срыть без следа километры "лунной" поверхности. Ну ладно, это американцы, все знают как они умеют делать кино, любят деньги и способны рассказывать сказки об оружии массового поражения у Саддама или благородстве террористов Сирии. Но ведь лунный заговор требует вовлечения гораздо большего круга людей из других стран. Как насчет специалистов, которые обеспечили полеты "Востоков", "Восходов" и "Союзов", построили сверхракету Н1, рулили "Луноходами" на Луне? Они не сомневались в достоверности высадки, и рассказывают как они внимательно следили за американской лунной программой. Так они идиоты или лжецы? Их смогли обмануть голливудской поделкой, которую сейчас разоблачают школьники с фотошопом или они по каким-то причинам включились в самую большую ложь за всю историю человечества? Что насчет европейских, советских и российских, японских и индийских ученых, которые изучали лунный грунт, запускали спутники к Луне и не увидели никаких признаков подделки? Они продались или их запугали так, что они согласились врать и пожертвовать всем своим научным авторитетом?


Или может быть все проще: была реальная высадка, наши специалисты поздравили конкурентов с достойной победой, а космонавты, астронавты и ученые всего мира продолжили вместе изучать космос и Луну? И только верующий в заговор готов признать, что самые достойные представители человечества продажные и/или трусливые лгуны. Что в таком случае он думает о тех, кто его окружает в повседневной жизни, и о вас в том числе?


Полет на Луну - это самое выдающееся достижение Человечества. Недостижимая вершина науки и техники всей цивилизации Земли. Без Менделеева не вспыхнуло бы топливо, без Кеплера не пролегла бы орбита, без Пифагора не появился бы чертеж корабля и ракеты. Это и наша победа. Хоть следы в пыли оставили американцы, но без полетов Гагарина и Леонова не было бы шагов Армстронга и Сернана. Это была гонка, а она невозможна, если бежит кто-то один. Это достижение из тех, которое возможно только благодаря смелым решениям, высокой концентрации сил и воли, вере в способности человека творить невозможное и воплощать мечты. Отрицание или даже сомнение в высадке на Луну - это добровольный отказ от всех этих качеств. Спросите сомневающихся в лунной программе, что они думают насчет строительства пирамид. Гарантирую с 95% вероятностью, что эти люди расскажут вам про инопланетян или цивилизацию атлантов или что угодно другое, вместо того что бы признать, что простой египтянин в тростниковой повязке с медным кайлом в руках был способен на такую невероятную постройку. Это не вопрос технологии, это вопрос отношения, ведь каждый из нас смотрит на других через призму себя. Способен ли я на великие свершения? Значит и другие так же: и крестьянин Древнего Царства, и инженер США. Так с кем бы вы хотели дружить и работать, с тем кто не верит в себя и других, или с тем кто готов к великим делам?

Показать полностью

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Эти фото кажутся скринами из какой-нибудь компьютерной игры, но это реальная строительная площадка в подземелье. На глубине 1,5 км в бывшей самой глубокой золотой шахте Северной Америки Homestake расположилась научно-исследовательская астрофизическая лаборатория Sanford Underground Research Facility.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост
Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост
Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Довольно странное сочетание: подземные галереи и исследование космоса, однако уникальное расположение лаборатории позволяет проводить исследования, которые практически невозможны или сильно затруднены на поверхности.


Астрофизические исследования в шахте начались еще в 60-е годы, когда химик Рэй Дэвис начал эксперименты по поиску солнечных нейтрино. Сотни метров горной породы позволяли экранировать детекторы от потоков космических лучей, и только всепроникающие нейтрино могли туда добраться. Поиск оказался успешен, более того, позволил установить, что существующие к тому времени представления о нейтрино требуют уточнения — реально обнаруженных частиц оказалось почти в три раза меньше чем предполагали теоретические модели. Это явление стало известно в науке как проблема солнечных нейтрино. В концу ХХ века ее удалось решить, обнаружив эффект нейтринных осциляций. За свое открытие Рэй Дэвис получил в 2002 году Нобелевскую премию.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

В 2001 году шахта Homestake стала нерентабельна для золотодобычи и закрылась. Через четыре года владельцы передали ее в собственность штату Южная Дакота. В 2005 году американский миллионер банкир Денни Сэнфорд выделил $70 млн на строительство лаборатории и $45 млн добавили различные научные фонды. Позже ученые США и власти Южной Дакоты выступили с предложением к государству о создании подземного исследовательского комплекса, стоимостью $1 млрд долларов. Идею чиновники не поддержали, но лаборатория стала финансироваться Министерством энергетики.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

На эти средства построили полноценные научные лаборатории и даже кампус чтобы ученые и студенты могли проживать прямо под землей во время проведения экспериментов.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Сейчас на Sanford Underground Research Facility реализуются исследования по трем направлениям.


Large Underground Xenon (LUX) experiment

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Поиск частиц темной материи. Темная материя определяется косвенно по массам галактик, однако напрямую неизвестно что является ее носителем. В шахте Homestake размещен бак жидкого инертного газа ксенона массой в треть тонны. Теоретически, размещенные вокруг детекторы способны определить взаимодействие гипотетических частиц темной материи ВИМПов (Weakly Interacting Massive Particle) с атомами ксенона.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Пока таких событий не зафиксировано. Сейчас эксперимент получил развитие, объединившись с британской группой Zeplin, результатом работы объединенной команды LUX-Zeplin должен стать детектор ВИМПов беспрецедентной точности.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Majorana experiment

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Попытка уловить антинейтрино. Точнее этот эксперимент должен установить, что нейтрино способно быть античастицей самой себе — т.н. майорановским фермионом. Внутри блока из толстых пластин меди высокой чистоты располагаются десятки детекторов из кристаллов германия, которые теоретически способны зафиксировать событие двойного бета распада, который подтвердит майорановскую природу нейтрино и докажет факт наличия массы у него.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Как в случае с экспериментом LUX, пока подобных явлений не зафиксировано, хотя их пытаются поймать еще в нескольких лабораториях мира.



Compact Accelerator System for Performing Astrophysical Research (CASPAR)

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Небольшой ускоритель заряженных частиц, который должен смоделировать процессы в звездах, приводящие к образованию тяжелых химических элементов. Ускоритель будет создавать направленный пучок частиц низких энергий, поэтому ему важна защищенность от естественных потоков заряженных частиц. Для чистоты исследования эксперимент и спрятался под землю от космических лучей, а для защиты от радиоактивности грунта лаборатория имеет полуметровые стены, облицованные свинцовыми листами. Эксперимент пока не запущен, но разработчики уже близки к старту программы.


В настоящее время на стадии рассмотрения и согласования находится проект Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), который должен стать развитием и продолжением поиска антинейтрино путем регистрации двойного бета-распада. В этот раз планируется не ловить потоки солнечного нейтрино, а регистрировать искусственно созданный поток нейтрино от подземного источника в лаборатории Ферми за 1300 км.

Уйти под землю чтобы увидеть Солнце Физика, Астрофизика, Нейтрино, Темная материя, Длиннопост

Масштабность проекта сравнима с Большим адронным коллайдером, в частности он включает в себя резервуар для детекторов, заполненный 50 тыс тонн жидкого аргона. Стоимость проекта оценивается в $1 млрд, и вместе с США в нем изъявила готовность участвовать Великобритания.


По материалам Space.com.

Показать полностью 13

Американское космическое надувательство

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

NASA продемонстрировало дутые результаты американской частной космонавтики. Три с половиной года назад частная компания Bigelow Aerospace получила госконтракт на $17,8 млн за разработку малого экспериментального модуля для Международной космической станции. Два месяца назад его доставили на станцию, и сейчас подготовили к тестовой эксплуатации.


Компания Bigelow Aerospace создана в 1998 году Робертом Бигелоу, американским бизнесменом, сколотившим состояние на сети гостиниц. Он решил, что следующим этапом развития бизнеса станет первая космическая гостиница на околоземной орбите. Для реализации своей мечты он достал из архивов технологию NASA расширяемых космических модулей TransHab, решил ее модернизировать и приступить к строительству. Причем низкая околоземная орбита, в его планах, это только начало, впереди – надувная база на Луне.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Технология расширяемых, или попросту надувных, модулей открывает некоторые возможности недоступные для классических конструкций жилых космических блоков. Прежде всего это возможность вывести больше полезного жилого объема одной ракетой. Нынешние модули космических станций - это высокотехнологичные алюминиевые бочки, чей размер ограничен размером обтекателя ракеты, которой они выводятся. Так российские модули МКС уже американских именно из-за более тесного обтекателя "Протона" по сравнению с грузовым отсеком SpaceShuttle.


Самым большим космическим модулем была станция SkyLab, с поистине огромным свободным пространством.


Бигелоу таких вольностей не предполагает, в его концептах орбитальная гостиница Alpha space station поделена на множество жилых и служебных отсеков. До госконтракта NASA компания Bigelow Aerospace вложила $180 млн в развитие технологии. Всего же основатель компании готов направить до $500 млн на достижение своей цели.


Для отработки надувной технологии компания запустила два тестовых модуля Genesis I и II в 2006 и 2007.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Для запусков были использованы конверсионные российско-украинские ракеты "Днепр". В модулях были установлены камеры и различные датчики, позволяющие оценить и отслеживать поведение изделий в условиях вакуума.


Genesis I и II летают до сих пор, но связь с ними уже не поддерживается. Думаю, сейчас на них было бы любопытно взглянуть, чтобы оценить степень воздействия космического мусора и метеоритов. Они видятся главной проблемой при реализации и эксплуатации надувных модулей.


Разумеется, надувной космический модуль, это не однослойный воздушный шарик. Конструкция расширяемых аппаратов предполагает использование многослойной обшивки, каждый из слоев которой должен обеспечивать свою функцию.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Слой ткани с герметизирующей пропиткой должен удерживать давление. Многослойный пакет металлизированных пленок обеспечивать термоизоляцию. Слой кевларовой ткани или сходной по свойствам должен обеспечивать защиту от повреждений при монтаже и эксплуатации. Все вместе должно защищать от радиации и мелкого космического мусора.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Точного состава пакета Bigelow не разглашает, есть только описание десятилетней давности: 5 композитных слоев, разделенных пенным наполнителем, упругий каркас из волокон, внутренняя гермооболочка, удерживающая атмосферу. По заверениям разработчика, такая схема держит удар полуторасантиметрового куска алюминия, летящего на скорости 6,4 км/с.


Защиту BEAM можно сравнить с европейской разработкой REMSIM о которой намного больше информации. REMSIM предполагает использование пятислойного кевларового щита, который успешно останавливает сантиметровый алюминиевый шарик летящий на скорости 6,5 км/с.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

BEAM использует не кевлар, а вектран, который имеет примерно сходные свойства. Кроме этого упоминаются графитовые композитные слои, которые должны рассеивать энергию космической «пули».


Судя по всему, итоговая конструкция не удовлетворила NASA, поэтому в летной конфигурации добавилась пластинчатая “чешуя” дополнительно прикрывающая модуль.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Для обычных модулей МКС применяется сходная многослойная технология, на основе металлических листов, под названием «защита Уиппла» (Whipple bumper).


Сейчас разработано уже несколько защитных схем, позволяющих добиваться более высокой стойкости к столкновению. Помимо алюминиевых листов используют кевларовые слои, керамические волокна и другие материалы. В зависимости от степени угрозы, элементы космической станции прикрывают сильнее или слабее.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

8 апреля BEAM был запущен, 16 апреля отделен от космического корабля Dragon, и пристыкован к модулю Tranquility МКС.


Дольше месяца он оставался в собранном состоянии, наконец, астронавты приступили к расширению модуля. Надуть получилось не с первого раза. Начали 26 мая, и смогли только через три дня.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Вчера люк был открыт, астронавт Тим Пик и космонавт Олег Скрипочка провели осмотр состояния модуля, и проверили датчики. Внутри было холодно, но на стенах конденсата не наблюдалось. В целом состояние признали удовлетворительным.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

BEAM не будет использоваться в научной или хозяйственной деятельности Международной космической станции. Большую часть времени он простоит закрытым. В него будут заглядывать только четыре раза в год, а по истечении двух лет отстыкуют и сбросят в атмосферу, где он благополучно сгорит, как обычный грузовой корабль.


Главная цель BEAM – испытание технологии расширяемых модулей, проверка их возможности поддерживать давление, противостоять радиации, метеоритам и космическому мусору. Все два года в модуле будут работать датчики для регистрации состояния внутренней среды.


Для NASA это исследование перспективности расширяемых технологий в космосе с точки зрения строительства станций нового поколения и межпланетных пилотируемых кораблей. Для Бигелоу – это очередной этап на пути реализации его проекта космического отеля. Впереди еще создание и запуск двух модулей B330 и сборка из них первой частной космической станции Alpha. Ранее сообщалось, что первый BA330 запустят в 2017 году, но скорее всего, пуск перенесут.

Американское космическое надувательство NASA, МКС, Космос, Beam, Bigelow, Космический туризм, Длиннопост, Гифка

Сходные технологии разрабатываются и в России на «РКК Энергия», но пока на стадии макетирования, т.е. как у Bigelow до 2006 года. Российский надувной модуль станции был отменен из-за сокращения бюджета Роскосмоса на ближайшие 10 лет.

Показать полностью 10
Отличная работа, все прочитано!