Космический аппарат «Вояджер-1» был создан с целью изучения гигантских планет Солнечной системы и был запущен в 1977 году. Несмотря на то, что он скоро отметит свое 47-летие, он все еще функционирует и остается самым далеким от нас объектом, созданным человеком.
Однако возраст «Вояджера-1» начинает сказываться. В 2023 году аппарат столкнулся с серьезным кризисом из-за неисправности чипа, хранящего часть кода системы полетных данных. Вместо полезной информации он передавал бессмысленные нули и единицы.
Инженерам NASA потребовалось пять месяцев, чтобы выяснить причину проблемы и разработать решение. Путем переноса кода удалось возобновить передачу данных на Землю.
Была отправлена команда, позволяющая аппарату начать работу с двумя из четырех оставшихся инструментов. Специалисты миссии сейчас занимаются повторной калибровкой двух других инструментов и ожидают завершения этого процесса через несколько недель. После этого «Вояджер-1» снова будет готов к научным исследованиям.
00:00 Начало 00:34 Венерический сушняк 04:15 Пластиковые думы экологов 06:54 Почему морщат лбы учёные и киты 09:27 Мощь современных технологий 13:20 Как медики демонов изучали 15:00 Фотошоп на службе науки
Все, что было рассказано в предыдущем посте, неосуществимо по энергетическим причинам, по крайней мере в рамках наших современных знаний о природе, а теперь посмотрим по каким причинам.
В графике замедления времени есть очень интересный факт - замедление времени и γ - фактор Лоренца равны, а еще, γ - фактор Лоренца показывает сколько энергии в виде антиматерии+материя со стопроцентным КПД нужно затратить на разгон ракеты.
И отсюда следует, чтобы получить 70 кратное замедление времени нам надо затратить 35кг антиматерии+35 кг материи для разгона 1 кг ракеты до субсветовой скорости. Печаль.
Посмотрим, что можно предпринять на практике если у нас будет антиматерия. Возьмем скорость звездолета в половину скорости света, а именно 150 000 км в сек и посмотрим сколько нам надо энергии для разгона 1кг корабля:
Для вычисления кинетической энергии объекта, движущегося с релятивистской скоростью (близкой к скорости света), мы должны использовать формулу из специальной теории относительности:
E = (γ - 1)mc²
где E - кинетическая энергия, m - масса объекта в покое, c - скорость света, и γ (гамма-фактор) выражается как:
сколько надо антивещества и вещества для аннигиляции, чтобы выделилось 14000 ТДж
Давайте рассчитаем, сколько материи и антиматерии нужно аннигилировать, чтобы получить 14000 ТДж энергии.
По формуле Эйнштейна, энергия, выделяемая при аннигиляции, связана с массой аннигилирующих частиц соотношением:
E = mc²
где E - выделившаяся энергия, m - суммарная масса аннигилировавших частиц, c - скорость света.
При аннигиляции массы m материи и массы m антиматерии суммарная масса аннигилировавших частиц будет 2m. Подставляя это в формулу, получаем:
E = 2mc²
Нам нужно найти m, зная E. Выразим m из этого уравнения:
m = E / (2c²)
Подставим известные значения:
E = 14000 ТДж = 1.4 × 10^16 Дж
c ≈ 3 × 10^8 м/с
m = (1.4 × 10^16) / (2 × (3 × 10^8)²) ≈ 0.0778 кг ≈ 77.8 г
Таким образом, для получения 14000 ТДж энергии путем аннигиляции нужно аннигилировать около 77.8 граммов материи и столько же антиматерии, то есть в сумме около 155.6 граммов.
Вариант путешествия на ракете весом 1000 тонн с 156 тоннами антиматерии выглядит уже интереснее, но вопрос в том - где взять столько антиматерии и как научиться преобразовывать ее в энергию разгона со 100% КПД?
Предположим, что мы отбросили идею с ракетой, и хотим просто отправить 1кг зонд-исследователь в разведку к ближайшим звездам. Допустим, что у нас есть метод подпитки зонда по лазерному лучу с Земли. И посчитаем, сколько надо электроэнергии для подпитки аппарата (14000 ТДж):
Сначала переведем 14000 ТДж в гигаватт-часы (ГВт⋅ч), так как электростанции обычно измеряют свою выработку в этих единицах.
1 ТДж = 10^12 Дж
1 ГВт⋅ч = 3.6 × 10^12 Дж
Таким образом, 14000 ТДж = 14000 × 10^12 Дж = 14000 / 3.6 ГВт⋅ч ≈ 3889 ГВт⋅ч.
Теперь рассмотрим электростанцию с 4 гигаваттными блоками. Если все блоки работают на полную мощность, то общая мощность электростанции составляет:
4 блока × 1 ГВт/блок = 4 ГВт
Теперь мы можем вычислить время, необходимое для выработки 14000 ТДж или 3889 ГВт⋅ч энергии:
Время = Энергия / Мощность
= 3889 ГВт⋅ч / 4 ГВт
≈ 972 часа
≈ 40.5 дней
Итак, электростанции с 4 гигаваттными блоками, работающими на полную мощность, потребуется около 972 часов или 40.5 дней, чтобы выработать 14000 ТДж энергии. Да еще надо затратить столько же энергии на торможение аппарат в точке прибытия аппарата. А это у нас, на секундочку, ЛАЭС в Сосновом Бору. И работать ей на один 1кг зонд 40 дней на разгон и 40 дней на торможение.
И, в заключение, рассмотрим еще один вариант - ядерную или термоядерную ракету. А вот здесь есть такой факт: в расчете на единицу массы аннигиляция материи и антиматерии является самым энергоемким процессом, превосходя деление урана примерно в 2000 раз, а термоядерный синтез - примерно в 500 раз, значит на разгон 1 кг до половины скорости света нам потребуется уже не 155.6 граммов антиматерии, а 77кг термоядерного топлива или 310кг урана. С инженерной точки зрения я не вижу вариантов сделать такую ракету.
Остается ограничиться разгоном до 0.1 скорости света, а вот тогда кинетическая энергия 1 кг ракеты, движущейся со скоростью 30000 км/с (10% скорости света), составляет около 4.5 × 10¹⁴ Дж или 450 ТДж. Соответственно, для получения 450 ТДж энергии путем термоядерного синтеза по реакции D-T потребуется около 0.53 кг дейтерия и 0.80 кг трития, в сумме около 1.33 кг термоядерного топлива. А урана потребуется 5.32 кг на разгон и 5.32 кг на торможение.
Все расчеты проводились при допущении 100% КПД. Вот такая у нас печальная мечта о звездах!
В этом выпуске: 00:00 Начало 00:35 Что прилетело на Землю из космической пустоты 04:07 Чего добиваются трудолюбивые 05:35 Атомное провинциальное ЖКХ 07:23 Реактор нового поколения спустят на воду 09:14 Как поднять новогоднее настроение 11:08 Зачем учёные откармливают мышей
Сегодня хотелось бы продолжить тему космонавтики. Про аппараты, созданные людьми, которые побывали на поверхности других космических тел - мы уже писали много раз. Но не задумывались ли вы о том, как выглядит поверхность этих самых небесных тел? Конечно, первое, что приходит на ум - Луна, да Марс. Но это не так, далеко не так. Сегодня попробуем вам рассказать какие аппараты побывали на космических телах Солнечной системы и самое важное, сумели заснять свое присутствие на фотографию, а то и видео. Как говорится, инопланетный пейзаж из "первых рук". Ну, что же, начнем знакомство.
Реальная фотография Земли из космоса. Взято из открытых источников
Все верно, вы, наверное, уже догадались, что первым таким космическим телом является наша Земля. Как бы это остроумно не звучало, но это тоже космическое тело, на котором живут все живые существа, известные нам, в принципе. То есть, пока что, не на одном из космических тел жизни, как таковой, найдено еще не было. Но это задача будущего, а мы продолжим. Вторым космическим телом, на поверхности которого побывали аппараты, созданные человеком - это Луна. Сюда относится целая серия советских аппаратов "Луна" и советские "Луноходы". Кроме того, сюда относятся американские аппараты "Сервейер" и, конечно же, корабли пилотируемой лунной программы "Аполлон", с которой на Луне побывали первые люди. Кстати, роверы "Аполлона" тоже входят в этот список. Нельзя забывать и о китайских аппаратах: автоматических межпланетных станциях "Чанъэ" и двух лунных самоходных аппаратах "Юйту".
Пейзаж Луны, сделанный китайским ровером "Юйту". На фоне - спускаемый аппарат "Чанъэ". Взято из открытых источников
Еще один снимок, сделанный китайским ровером. Взято из открытых источников
Дальше, от Луны отправляемся к Марсу. Всего на Марс были отправлены несколько советских аппаратов серии "Марс", но они потерпели неудачу. Получше дела обстоят у американцев и китайцев. Всего американцы за 40 с лишним лет отправили на Марс отправили на Марс 5 роверов. Начиная от маленького "Sojourner" в составе миссии "Mars Pathfinder" до сложных "Curiosity" и "Perseverance", который и вовсе, привез с собой первый марсианский вертолет "Ingenuity". Кроме того, на Марсе находятся стационарные автоматические станции США, такие как InSight, Феникс и два "Викинга". Некоторые из них уже не работоспособные, так как либо истратили свой ресурс, либо их солнечные батареи оказались в толстом слое марсианской пыли, из-за чего их аппаратура перестала получать питание и отключилась.
1/4
Пейзаж Марса. Взято из открытых источников
Следующим космическим телом, где побывали аппараты людей, это Венера. Там, всецело господствуют советские аппараты серии "Венера" и "Вега", которые мало того, что совершили успешные посадки на поверхность этой планеты, так они еще и успели сделать фотографии поверхности этой зловещей планеты-близнеца Земли. Аппараты были запущены в 1970-1980-х гг. К слову, Россия в ближайшие годы планирует запустить новый аппарат к Венере, который поможет ее исследовать и понять природу этой планеты и почему она, так очень похожая на Землю - совершенно полный антагонист нашей планеты. К слову, на Венере в 1970-х гг. сумел высадиться и американский аппарат "Пионер-Венера-2", но фотографий он передать не смог. Кстати, атмосферное давление на Венере больше земного в 90 раз, поэтому аппараты, проработав около часа-двух, оказывались раздавлены таким чудовищным давлением, которое в таком значении на Земле есть только в глубинах океанов.
1/2
Снимок, сделанный советским аппаратом "Венера-14". Взято из открытых источников
Еще один человеческий аппарат посетил (к слову, он там остается до сих пор) спутник планеты Сатурн - Титан. Эта планета имеет довольно плотную атмосферу, поэтому ею интересуются ученые, так как она может таить в себе элементы для образования жизни. Этим аппаратом, который в 2005 году опустился на поверхность Титана стал спускаемый "Гюйгенс", который прилетел сюда в составе американской автоматической межпланетной станции "Кассини", задачей которого являлась изучение Сатурна и его спутников. Аппарат был запущен к Сатурну в 1997 году и прилетел в его окрестности в 2004 году. "Гюйгенс" во время своего спуска сделал много фотографий поверхности Титана. Выяснилось, что там много гор и равнин, а также океанов из углеводородов. Кстати, "Гюйгенс", изначально, строили как аппарат, который должен был приводниться, так как считалось, что поверхность Титана всецело покрыта океанами. Но, как оказалось, аппарат сел на твердую поверхность и сделал снимок поверхности, на котором видны равнина, покрытая камнями.
Фото поверхности Титана, сделанный "Гюйгенсом" (справа) и для сравнения, слева - фото поверхности Марса. Взято из открытых источников источников
Фото поверхности Титана, сделанный "Гюйгенсом". Взято из открытых источников
Из, непосредственно, планет и спутников как таковых, все. Остальные аппараты, созданные людьми, побывали на поверхности астероидов и комет. Но это тоже очень интересно. Например, в 2001 году аппарат NEAR Shoemaker, сумел сесть на поверхность астероида Эрос и передать на Землю фотографии его поверхности. До этого аппарат проработал на его орбите около года. Эта автоматическая межпланетная станция первой в истории сумела совершить мягкую посадку на астероид. Еще одним аппаратом стала японская межпланетная станция "Хаябуса". В 2005 году он сумел высадиться на поверхность астероида Итокава, взять образцы его грунта и отправить их на Землю. Образцы приземлились в Австралии в 2010 году. К слову, астероид этот очень мал, меньше километра в диаметре, чего не скажешь об Эросе - он около 16 км в поперечнике.
Поверхность кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Снято "Розеттой"
Поверхность кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Снято "Розеттой"
На поверхности астероида Итокава
Поверхность астероида Эрос
Еще одним небесным телом, которое посетил, созданный человеком космический аппарат - комета 67P/Чурюмова — Герасименко. В 2016 году на него высадился аппарат "Розетта", который сделал множество фотографии поверхности кометы и провел научные исследования. Есть еще один космический аппарат, который побывал на поверхности астероида. Этим астероидом является Рюгу. В 2018 году на его поверхность спустился японский межпланетный аппарат "Хаябуса-2". С поверхности астероида были отобраны образцы грунта и отправлены на Землю. Кстати, тогда вместе с аппаратом "Хаябуса-2" на Рюгу прибыли два прыгающих робота-астероидохода, которые сделали снимки. В общем, японцы и тут, применили свои передовые технологии в сфере роботостроения. И на сегодня, у нас всё. Других аппаратов, которые побывали на поверхности других небесных тел, нет. Но можете быть уверенными, этот список в будущем будет только пополняться.
Видео посадки "Хаябусы-2" на поверхность астероида Рюгу. Взято из открытых источников
Фото поверхности астероида Рюгу, сделанная "Хаябусой-2". Взято из открытых источников
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Будем рады вашей подписке на нашу страницу в Пикабу и сообщество в ВК, а также сообщество в Пикабу "Все о космосе".
Путешествие по космическому пространству для людей является одной из центральных тем, которая волнует сегодня и, вдвойне, будет волновать в будущем. Но нужно смириться с одним фундаментальным фактом. Если полагаться теории относительности Эйнштейна, то ясно одно, то, что никогда человечество не достигнет не то что бы сверхсветовой скорости, а даже просто скорости света. Это невозможно, в принципе. Так что будем довольствоваться фантастическими фильмами. А теперь объясним, что всему виной принцип причинности. Возьмем простой пример.
Допустим, мы все-таки летим с вами на космическом корабле, который может двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Но дело в том, что такой корабль начнет сразу же нарушать закон причинности. По данному закону, следствие не может опережать причину. То есть, например, "причина" - это произошедшее событие в прошлом. Мы же, разгоняясь до сверхсветовых скоростей начинаем обгонять причину. И если бы мы смогли, допустим, увидеть с помощью какой-то чудо-техники на корабле, испущенные фотоны света от событий прошлого, то сначала мы догоним фотоны, испущенные вчера, затем мы догоним фотоны, которые были испущены еще ранее, потом еще ранее. И так, хоть те фотоны, которые были испущены 100-200 лет назад и еще раньше. В общем, мы бы начали обгонять прошлое в плане наблюдения за ним.
Поэтому, мы не сможем летать на световой и сверхсветовой скорости, так как изменится последовательность наблюдения событий. Хорошо, допустим, что мы сумели разогнать космический корабль до огромных сверхсветовых скоростей. И тут, даже мы сумели нарушить закон причинности и летим в глубины космоса. Но в этом нам помог наш космический корабль. Нужно теперь понять одно, что корабль, летящий со скоростью, превышающей скорость света - никогда не сможет иметь связь с Землей. Но и тут, работает закон причинности, который мы никак не сможем нарушить, и ничто нам в этом не поможет. Дело в том, что информация, действительно, летит со скоростью чуть меньшей скорости света, но никак не быстрее. Закон причинности не дает этого сделать. Как вы поняли, не может следствие опережать причину.
Конечно, тут можно сказать про черные дыры, которые притягивают свет с большей скоростью, чем скорость света, так как фотоны света не могут никак улететь от черной дыры. Но об этом в другом материале. Так что, можно сделать вывод, что даже, если мы сумеем превысить скорость света и перемещаться между звездными системами, мы не сможем иметь связи, просто окажемся в информационном вакууме. Отправить сигнал на Землю мы сможем, а получить сигнал с Земли - нет, так как сигнал не сможет догнать летящий корабль. То есть, сделаем вывод, что при полете на сверхсветовой скорости, экипаж корабля никогда не сможет получить информацию с Земли. Такая перспектива звучит пугающе.
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Будем рады вашей подписке на нашу страницу в Пикабу и сообщество в ВК
Телескоп — это оптический инструмент, который используется для наблюдения за небесными телами. Он состоит из двух основных частей: объектива и окуляра. Объектив собирает свет от объекта наблюдения и направляет его на окуляр, который увеличивает изображение. Телескоп был использован для наблюдения за различными космическими объектами, включая звезды, планеты и галактики. В течение следующих столетий телескопы становились все более мощными и сложными, что позволило ученым изучать более далекие и маленькие объекты.
Первый телескоп
Первый телескоп был изобретен в 1608 году голландским ученым и изобретателем Хансом Липперсгеем. Он назывался «зрительная труба» и использовался для наблюдения за звездами. Однако, его конструкция была несовершенной, и изображение было перевернутым. В 1611 году итальянский ученый Галилео Галилей усовершенствовал конструкцию телескопа, добавив в него два зеркала и линзу. Этот телескоп позволил Галилею сделать множество открытий, включая наблюдение за четырьмя крупнейшими спутниками Юпитера и пятна на Солнце.
С тех пор телескопы постоянно совершенствовались, и сегодня они используются для изучения различных объектов во Вселенной, включая планеты, звезды, галактики и черные дыры. Сегодня телескопы используются в различных областях науки, включая астрономию, физику и космологию. Они также используются для исследования планет и спутников в нашей солнечной системе, а также для изучения далеких галактик и черных дыр. Одним из наиболее известных телескопов является космический телескоп Хаббл, который был запущен в 1990 году. Этот телескоп позволяет ученым изучать далекие галактики и звезды, которые находятся за пределами нашей галактики.
Телескоп Хаббл
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Будем рады вашей подписке на нашу страницу в Пикабу и сообщество в ВК
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.
В продолжение темы о Марсе, хотелось бы развить тематику освоения и изучения Красной планеты. И да, тут человечество движется в своих планах еще дальше. На этот раз, агентство НАСА запланировало еще более амбициозную программу по изучению Марса. На этот раз, ученые из американского космического агентства планируют доставить на Землю образцы марсианского грунта и пород. И это правильно, тем более в виду того, что человек не скоро отправится на Красную планету и этот факт нужно твердо признать.
Миссия Mars Sample Return Mission в представлении художника. Взято из Яндекс-картинок
Поэтому, доставка марсианских образцов на Землю уже в ближайшие 10 лет - это совершенно иной подход в изучении Красной планеты. Это, если говорить серьезно, рубежный этап в изучении Марса. У НАСА на этот счет уже реализуется целая программа, о которой вы узнаете сегодня более подробнее. Тем более, об этой программе вы, и вовсе, могли не знать. Этой программой является проект целой космической экспедиции Mars Sample Return Mission. В себя эта экспедиция включает два аппарата, у каждой из них будут поставлены свои задачи.
В составе данной миссии на Марс отправят два аппарата: орбитальный "Earth Return Orbiter" (ERO) и спускаемый "Sample Retrieval Lander" (SRL). Кстати, данную программу НАСА осуществляет совместно с ЕКА (Европейским космическим агентством). Разработкой орбитального аппарата занимается ЕКА, а разработкой спускаемого аппарата агентство НАСА. Весьма, верная кооперация, тем более ввиду ограниченности во времени, ресурсах и финансовых возможностях.
По замыслу ученых, орбитальный аппарат ERO будет запущен к Марсу на ракете "Ариан-6". Изготовлением аппарата занимается компанию Airbus. Главной задачей орбитального аппарата ERO является доставка образцов марсианского грунта, собранного марсоходом Perseverance, на Землю. Также, задачей ERO станет функция ретранслятора связи для посадочного модуля. А вот, основной целью SRL станет доставка спускаемого аппарата до орбиты Марса.
Орбитальный аппарат ERO. Взято из Яндекс-картинок
Посадочный модуль SRL состоит из трех компонентов: стационарной посадочной платформы, марсохода SFR и небольшой ракеты MAV. Понятно, что после посадки, марсоход SFR соберет образцы грунта, которые приготовит Perseverance и загрузит их специальным манипулятором в контейнер, который в свою очередь, поместит в ракету MAV. Затем, эта ракета стартует с Марса и состыкуется с аппаратом ERO, который поместит контейнер в стерильную камеру и направится к Земле.
Вообще, об аппарате ERO стоит написать отдельную статью, так как он заслуживает большего внимания, ввиду того, что он будет оснащен очень интересными двигателями. Старт всей миссии намечается на 2026 год. Возвращение же, намечено на 2031 год. Получается, что не ранее 2031 года, ученые на Земле получат настоящие образцы марсианского грунта, что даст огромный рывок в изучении Марса. Остается только надеяться, что данная экспедиция состоится и все пройдет в штатном режиме.
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Будем рады вашей подписке на нашу страницу в Пикабу и сообщество в ВК