Исследователи космоса

Группе астрономов благодаря телескопам, расположенным в обсерватории в Чили, удалось сделать очередное важное открытие в рамках изучения нашей Галактики – размещение в ней более 70 новых планет-изгоев. И это еще не предел.

Планеты-изгои представляют собой космические объекты, которые трудно уловить, так как они, как правило, не имеют конкретной привязанности к той или иной звезде, а свободно бороздят космические просторы. До недавнего времени таких планет было насчитано учеными достаточно мало, но недавно астрономы смогли обнаружить, как минимум, 70 таких изгоев, имеющих массу, схожую с массой планет Солнечной системы. Данное открытие имеет особое значение, так как позволяет приоткрыть завесу тайны происхождения и основных характеристик подобных планет.

Как подчеркивают научные специалисты, обнаруженные сверхчувствительными телескопами обсерватории в Чили планеты-изгои расположились в относительно близкой к нашей Солнечной системе области, где образуются звезды. Массы планет схожи с массой того же Юпитера. Обнаружить планеты, по словам одного из ведущих авторов исследования Нурии Мирэ-Ройг, помог анализ данных за последние 20 лет, доступных благодаря различным телескопам, расположенным как на Земле, так и в космическом пространстве.

Кроме того, как рассказал астроном Эрве Бюи – астроном из лаборатории астрофизики в Бордо, были изучены и проанализированы десятки тысяч снимков, полученных телескопами в Чили, а это данные сотен часов наблюдений. В качестве инструментов выступали, как и Большой телескоп, так и Обзорный и Астрономический, обладающий видимым и инфракрасным диапазоном. В ходе исследования были измерены различные микроскопические движения, цветовые и световые явления десятков миллионов источников на достаточно большом небесном участке. Но результат очевиден – «бродячие» планеты, обладающие даже слабым уровнем обнаружения, были идентифицированы.

По заверению Эрве Бюи, Млечный Путь может быть заполнен миллиардами свободно путешествующих планет-изгоев. Обнаружить их весьма сложно. Ведь, как правило, экзопланеты имеют привязку к звездам, расположенным в непосредственной близи от них. И даже если планета находится на удаленном расстоянии и имеет малый диаметр, обнаружить ее не составляет труда. Ведь всегда существует гравитационное притяжение, как связующее звено планеты и звезды, либо имеется блеск системы, который становится сильнее и слабее в зависимости от того, проходит планета перед или за звездой.

Но все эти методы теряют собственную эффективность, когда речь идет об обнаружении одиноких планет, не привязанных к тем или иным звездам. Единственный шанс найти их в космическом пространстве – это свет, излучаемый самими планетами, которые не успели еще остыть за миллионы лет с момента своего формирования. Изучение планет-изгоев позволит раскрыть главную тайну – как они создаются и формируются. По мнению части ученых, подобные планеты могут быть просто удалены из системы планет-родителей. Другая часть ученых уверяет, что формирование планет-бродяг происходит за счет сжатия газовых облаков. Чья версия будет более точной и соответствующей действительности, покажут дальнейшие исследования и наблюдения.

Источник: https://bigmeh.ru/?p=2364

Если говорить максимально коротко, то суть в том, чтобы разогретый газ, находящийся под высоким давлением (его молекулы движутся хаотично), преобразовать в высокоскоростной поток частиц, направленный в определённом направлении. По сути, давление и температура преобразовываются в тягу.

На первый взгляд кажется, что надо уменьшать сопло, чтобы увеличивать скорость истечения струи газа, но это не так. Нам требуется преобразовать тепловую энергию в кинетическую, снизив при этом давление и температуру, что придаст газу ускорение. Чем ниже давление, тем больше энергии из камеры сгорания мы можем преобразовать в высокую скорость струи на выходе. А уменьшение диаметра сопла будет, как минимум, увеличивать давление.

При этом, чем выше ракета-носитель, тем меньше давление окружающей атмосферы, из-за чего давление газов, выходящих из сопла становится больше него (это хорошо видно на примере расширения струи выхлопных газов во время запуска РН). Именно поэтому сопла вакуумных движков значительно шире атмосферных.

Это довольно утрированное описание, но в противном случае тут такой лонгрид получится, что вы и половины не дочитаете. Тем не менее, что приходит в голову, когда становится понятна суть ограничений, накладываемых на конструкцию сопла?

Правильно — сопло было бы неплохо «вывернуть наизнанку», чтобы давление окружающей атмосферы не сжимало выхлопные газы, выходящие из него. Так получится, что оно будет только помогать. По сути, это и есть клиновоздушный ракетный двигатель, обладающий наиболее высоким КПД. Более того, он настолько же эффективен будет и в вакууме.

Если он такой идеальный, почему никто его не делает?

Обратимся к SpaceX. Инженеры компании смогли решить сложнейшую задачу — разработали двигатель закрытого цикла на метане с полной газификацией компонентов топлива. Спрашивается, почему нет даже разговоров о том, чтобы создать чуть ли не идеальный движок? Тем более, что наработок по этому направлению «вагон и тележка». Какие?

И снова американцы на Луне.

На основе двигателя J-2 второй ступени РН «Сатурн-5» разрабатывался клиновоздушный двигатель J-2T. Разработки зашли довольно далеко, было пройдено 34 огневых испытания, но с запуском программы Space Shuttle все эти наработки убрали, как говорится, в стол.

В компании Rocketdyne в период с 1970-й по 1972-й год активно разрабатывали КВРД L-1, созданный на основе J-2s («упрощённая» версия J-2). Этот движок прошёл 44 огневых испытания общей продолжительностью 3113 секунд. Опять же, разработку просто отложили.

Спустя 30 лет был запущен проект VentureStar. Очень интересный и заслуживающий отдельной публикации. Правда, судьба у него та же, что и у предыдущих — успешные огневые испытания и откладывание в сторону.

Как работает клиновоздушный двигатель?

Суть принципа его работы заключается в том, чтобы создать стенки виртуального сопла из потока окружающего воздуха. Благодаря этому, давление выхлопных газов будет уравновешиваться с давлением окружающей среды. По мере уменьшения атмосферного давления, виртуальное сопло будет расширяться, пока выводимый аппарат не попадёт в вакуум. Двигатель в таком случае не просто не развалится на куски при работе на разных высотах — он будет работать буквально идеально!

Существует две основные модификации этого вида двигателя: с тороидальным соплом (тороидальные КВРД) и с соплом в форме плоского клина (линейные КВРД). У тороидального КВРД камера сгорания похожа на пончик, а её горловина выходит как-бы внутрь, на сопло. У линейного КВРД несколько расположенных с двух сторон камер сгорания, выхлоп из которых выходит вдоль плоского клиновидного сопла.

Так почему практически никто не разрабатывает КВРД, и все продолжают выжимать максимум из многоступенчатых космических систем?

По сути, проблемы две: нагрев и масса. Причём первая тянет за собой и вторую, так как нагрев, снижая производительность, приводит к увеличению массу.

Площадь охлаждения горловины камеры сгорания КВРД существенно больше, чем у традиционных. Согласно имеющимся данным, для КВРД приходится удваивать площадь охлаждения в самом горячем месте двигателя.

Отличным примером здесь послужит J-2T, о котором я написал выше. На изображении он рядом с классическим J-2.

Масса же увеличивается из-за более крупных камер сгорания, большего количества трубопроводов и дополнительных систем охлаждения. Это далеко не все проблемы. Есть ещё сложности с установкой на РН, которое тянет за собой сложности с управлением вектором тяги.

Другое дело, что многие эти проблемы сегодня вполне имеют отдельно взятые решения. Та же 3D-печать уже сегодня позволяет создавать формы каналов охлаждения или камер сгорания, которые невозможно создать традиционными методами обработки.

Возможно, именно поэтому к разработке этих двигателей возвращаются различные компании, среди которых испанская компания Pangea Aerospace протестировала первый в мире жидкостный клиновоздушный ракетный двигатель на метане/жидком кислороде.

Заключение

Всё равно получился лонгрид, хотя в целом материала набралось статей на 15-20. Надеюсь, вам понравилось, и спасибо, что дочитали. Каков итог?

КВРД идеально подходит для одноступенчатой ракеты-носителя или, скажем, орбитального самолёта (ссылка на видео о таком проекте имеется в конце статьи), так как основное преимущество КВРД заключается в одинаковой эффективности на любой высоте. Ещё идеальней, если можно так выразиться, эти двигатели подходят для планет с более плотной и толстой атмосферой.

Ничего удивительного, что сама концепция родилась более полувека назад, ведь она по-настоящему крутая. Оставалось только дождаться соответствующего развития технологий.

Друзья, как считаете, увидим мы вывод полезной нагрузки в космос с помощью КВРД? Или традиционная конструкция двигателя даёт идеальную комбинацию производительности и надёжности?

У Тима Додда (Everyday Astronaut) по этому поводу есть гораздо более подробная статья.

У меня есть каналы в Дзене, Telegram, YouTube и чат для дискуссий на научные темы. Подписывайтесь, если интересно.

Неровный срез стены марсианского кратера диаметром 11 км, расположенного к северу от горы Альба, ярко выделяется на фоне темной окружающей поверхности.

Несмотря на слабое освещение на этом вечернем снимке, несколько покрытых льдом уступов, обращенных на север, отчетливо видны благодаря ярко-белому углекислотному инею. Иней исчезает весной, но долго остается в этих трещинах из-за их ориентации на полюс планеты.

Снимок сделан прибором CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) — камера высокого разрешения (4,5 м на пиксель), способная получать цветные и стереофотографии.

«Орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы» (англ. Trace Gas Orbiter, сокр. TGO) — космический аппарат для изучения происхождения малых газовых составляющих в атмосфере Марса с орбиты искусственного спутника. Аппарат создан по программе «ЭкзоМарс» специалистами Европейского космического агентства. Два из четырёх научных приборов разработаны в Институте космических исследований РАН. Запущен 14 марта 2016 года в 9:31 UTC.

Источник

В первые дни нового 2022 года над США пролетело несколько ярких метеороидов, однако самым большим считается космическое тело, которое сгорело в небе над южной частью штата Айова. Случилось это ранним утром 2 января примерно в 4 часа и 40 минут по местному времени.

О пролете яркого огненного шара в небе сообщило порядка сотни очевидцев из американских штатов Айова, Миссури, Небраска и Миннесота. Финальная вспышка сопровождалась раскатистым грохотом. По всей видимости, космическое тело полностью сгорело в атмосфере и его фрагменты вряд ли смогли достичь земной поверхности.

Произошло это примерно в 80 километрах к северу от границы между штатами Миссури и Айова.

Американское метеорное общество сообщило о том, что причиной вспышки и грохота стал космический камень в диаметре около метра и массой порядка полутонны, вошедший в атмосферу Земли со скоростью около 75 000 километров в час и разрушившийся на высоте порядка 30 километров.

По мнению специалистов, мощность взрыва могла составить порядка 30 килотонн в тротиловом эквиваленте, что в полтора раза превышает мощность атомной бомбы сброшенной на Хиросиму.

В свою очередь в NASA, метеороид над Айовой уверенно назвали болидом и связали его происхождение с метеорным потоком Квадрантид.

О пострадавших и ущербе официально не сообщается.

Источник