Исследование глубин моря Кракена
(Спутник Титан)
(Спутник Титан)
Владимир Сурдин — Пора валить с Земли
Владимир Сурдин дал интервью Ирине Шихман о космосе в рамках проекта «Наука. А поговорить?»: Луна, Марс, Титан, Европа, Энцелад, Венера — каким будет новый дом землян?
Таймкоды:
00:00 Каким будет запасной дом для человечества?
01:25 Зачем люди полетели на Луну? Кто круче: американцы или мы?
06:06 Что на обратной стороне Луны и что там делают китайцы?
11:40 Сколько раз в мире люди летали на Луну?
14:13 Первый космический складной электромобиль и первый компактный компьютер
16:18 Пригодна ли Луна для жизни?
18:57 Как выглядит Земля с поверхности Луны?
19:39 Когда полетят первые космические туристы и сколько это будет стоить?
21:18 Как в СССР изучали Венеру
25:28 Почему Венера такая горячая и возможна ли ее колонизация?
33:04 Существует ли жизнь на Венере?
35:53 Зачем изучать Венеру и Марс? Чем грозит «ядерная зима»?
43:56 Есть ли жизнь на Марсе?
47:47 Курьезный случай: как NASA экономит деньги на создании зондов
49:04 Первый марсоход был советским. Как искали «Марс-3»?
51:49 Сколько аппаратов на Марсе? И зачем Китай запустил свой марсоход? Миссии Spirit и Opportunity
55:10 Марсоход Сuriosity и что делают роботы на Марсе и как ими управляют с Земли?
58:19 Почему карты Марса подробнее, чем Земли? Почему Марс красный, а закат голубой?
1:05:24 Миссия «ЭкзоМарс». Совместный российско-европейский проект по исследованию Марса
1:06:49 Полет человека на Марс
1:09:16 Разработки Роберта Зубрина и марсианская программа Илона Маска
1:16:34 Уникальные эксперименты по имитации полета на Марс
1:21:22 Crew Dragon и космический интернет от Илона Маска
1:25:24 Европа, Энцелад, Титан: спутники других планет пригодны для жизни?
[Крупнейший спутник Сатурна]
Очищение материала происходит во время ночного хранения под действием ультрафиолетового излучения
НОВОСИБИРСК, 13 апреля. /ТАСС/. Сотрудники Федерального исследовательского центра Институт катализа Сибирского отделения (ФИЦ ИК СО) РАН создали самоочищающиеся тканевые материалы, обработанные наночастицами титана, которые могут быть использованы для обеспечения медперсонала и лаборантов средствами индивидуальной защиты. Об этом сообщила ТАСС ответственный секретарь рабочей группы СО РАН по преодолению кризиса, связанного с распространением коронавируса, Ольга Дорохова.
Ученые Сибирского отделения, где была создана первая рабочая группа при РАН по борьбе с коронавирусом, ранее направили свои предложения премьер-министру Михаилу Мишустину. В первый пакет разработок, в частности, вошел проект производства самоочищающихся медицинских масок, а также РНК-вакцина, препятствующая распространению вирусной инфекции и снижающая ее патогенность. 1 апреля вице-премьер РФ Татьяна Голикова рассказала, что сейчас проводятся исследования 22 лекарственных препаратов для лечения коронавирусной инфекции, которые представлены СО РАН.
"Для производства фотоактивных материалов по методике ФИЦ ИК СО РАН подходят как хлопковые, так и полипропиленовые материалы, которые обрабатываются нанокристаллами и наночастицами TiO2. Предложенный подход позволяет получать устойчивые к стирке и стабильные во времени самоочищающиеся от вирусов и бактерий текстильные материалы", - сказала Дорохова, добавив, что проект вошел во второй пакет разработок для ускоренного внедрения в промышленность, предложенный учеными СО РАН.
Она уточнила, что очищение материала происходит во время ночного хранения под действием ультрафиолетового излучения. Дорохова пояснила, что самоочищающиеся фотоактивные тканевые материалы, созданные ФИЦ ИК СО РАН, могут быть использованы для изготовления средств индивидуальной защиты, в частности, защитных костюмов для медиков, которые, как сообщал ранее министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров, находятся в большом дефиците.
Первая полная геоморфологическая карта Титана. Разными цветами указаны разные типы рельефа поверхности. Вблизи центра карты отмечено место посадки зонда «Гюйгенс».
На основе данных аппарата «Кассини», изучавшего Сатурн и его спутники с 2004 по 2017 год, ученые составили первую геоморфологическую карту поверхности Титана (самого большого спутника Сатурна). Это единственное за исключением Земли небесное тело, на поверхности которого обнаружена жидкость, — моря и озера Титана состоят из жидких углеводородов. Несмотря на различия в составе, температуре и тяготении между Землей и Титаном, многие формы его рельефа оказались очень похожими на земные.
Титан, крупнейший спутник Сатурна, был открыт в 1655 году голландским астрономом Христианом Гюйгенсом. Естественно, в те времена возможности телескопов не позволяли рассматривать такие далекие небесные тела в деталях. Но и много позже, уже в конце XX века, даже при помощи космических обсерваторий не удавалось получить качественные снимки его поверхности. Причина — очень плотная атмосфера, наличие которой было установлено в 1944 году Джерардом Койпером. Ситуация изменилась только с прибытием к Сатурну в 2004 году АМС «Кассини-Гюйгенс».
На радарных изображениях, полученных 21 июля 2006 года, в северном полушарии Титана были обнаружены «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном или этаном). Это был первый случай обнаружения жидкости на поверхности небесного тела, отличного от Земли.
За период с 2004 по 2017 годы станция «Кассини» совершила 127 сближений с Титаном, в результате чего были в подробностях изучена практически вся его поверхность.
Ученые-планетологи во главе с Розали Лопес (Rosaly Lopes) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США) недавно завершили обработку данных, полученных при помощи радара, инфракрасного спектрометра и системы камер, установленных на борту «Кассини». На их основе ученые построили полную геоморфологическую карту поверхности Титана в масштабе 1:20 000 000. Для отдельных областей были сделаны более детальные карты с масштабом 1:800 000. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Проанализировав особенности элементов рельефа Титана, ученые пришли к выводу, что его поверхность была сформирована под воздействием тех же процессов, что и на Земле, где главным рельефообразующим фактором является вода. Только на Титане роль воды выполняют жидкие углеводороды. Там есть озера и моря, текут реки и идут дожди. Помимо гидрологического фактора, по мнению исследователей, важную роль играли и такие геологические процессы, как импактное кратерообразование, ветровая эрозия, аккумуляция рыхлых осадочных отложений, атмосферные осадки, тектоника и, возможно, криовулканизм.
Сложность картирования поверхности Титана связана с тем, что атмосфера планеты, состоящая из азота и метана, непрозрачна для оптических приборов. Поэтому ученые использовали методы радиолокационного синтезирования апертуры (РСА) и инфракрасной спектрометрической съемки, позволяющие получать снимки поверхности независимо от оптической видимости. Сравнительный анализ интерпретации данных этих двух методов позволил авторам восстановить рельеф и на тех участках, где были данные только одного из них.
Ученые выделили на поверхности спутника Сатурна следующие геоморфологические единицы: озера, равнины (широкие, относительно плоские области), торосистые или горные области (холмистые с отдельными горами), дюны (линейные структуры, сложенные эоловым материалом типа песка, образовавшимся в результате ветровой эрозии), ударные кратеры, и так называемые лабиринты — приподнятые тектонически нарушенные области, часто содержащие речные каналы.
Радарные изображения основных типов рельефа Титана: кратеры, равнины, лабиринты, горные области, озера, дюны.
На карте видно, что типы ландшафтов имеют отчетливую широтную зональность: в экваториальной части больше распространены горные области и дюны, в средних широтах — равнины, а большая часть озер находится в северной полярной области. Приуроченность озер к полярной области объясняется тем, что здесь скорость выпадения осадков превышает скорость испарения жидкости с поверхности. Всего на Титане более 650 озер, сухих или заполненных жидкими углеводородами. На экваторе Титана климат засушливый, что способствует образованию эоловых отложений и дюн.
Дюны занимают 17% от общей площади поверхности Титана, горы — 14%, лабиринты — 1,5%. Самую большую долю (65%) занимают равнины. Горные хребты имеют длину до десятков километров и высоту — до нескольких километров.
Горная гряда на Титане, снятая с высоты 10 км. Радиоспектральный снимок сделан 14 января 2005 года при спуске к поверхности зонда «Гюйгенс» установленным на его борту спектральным радиометром DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer). Вверху виден горизонт. Его кажущаяся прямолинейность вызвана особенностями проекции, использованной при обработке снимка.
Ученых удивило, что им удалось обнаружить на Титане всего 23 ударных кратера диаметром более 20 километров, что составляет не более 0,4% от общей площади. Исследователи считают, что кратеры плохо сохранились в связи с высокой интенсивностью эрозионных процессов. Самые старые кратеры находятся вблизи экватора, а самые молодые — вблизи полюсов, где они практически отсутствуют. Авторы предполагают, что при темпах эрозии, существующих на Титане, кратеры должны полностью стираться с поверхности за несколько сотен миллионов лет.
Полная карта геоморфологии поверхности позволяет говорить не только о пространственном распространении различных форм рельефа, но и о временной последовательности их образования. Это видно из наложения друг на друга границ разных структур — более молодые границы секут более древние (так называемый принцип пространственной суперпозиции).
Самые молодыми элементами ландшафта являются дюнные поля, образовавшиеся в результате эоловых процессов, а также озера, некоторые могли сформироваться в результате фреатических взрывов. В целом возрастную цепочку элементов рельефа Титана можно описать следующим образом: горы → лабиринты → равнины → дюны и озера.
Равнинная поверхность Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс». Глобулы размером 10–15 см, предположительно сложенные водяным льдом, лежат на темном мелкозернистом субстрате.
Рельеф равнинных областей хорошо можно представить себе по изображениям, полученным зондом «Гюйгенс» Европейского космического агентства (ESA) после его приземления на поверхность спутника Сатурна 14 января 2005 года.
В атмосфере Титана спектрометр VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer), установленный на борту автоматической межпланетной станции «Кассини», обнаружил углеводородные радикалы и образующиеся из них органические соединения азота и углерода. Аналогичные органические соединения фиксируются и в составе рыхлых отложений, покрывающих слоем от нескольких до десятков сантиметров равнинные области (R. N. Clark et al., 2010. Detection and mapping of hydrocarbon deposits on Titan). Органические соединения, включающие в себя атомы азота, придают поверхности Титана и его атмосфере оранжевый цвет.
Вблизи экватора в составе осадочных отложений, покрывающих равнинные области, высока доля эолового материала, который, очевидно, ветром сносится с дюн. Ориентация дюн, разная в северном и южном полушариях, указывает на преобладающее направление ветров.
Интересно, что на снимках, сделанных с борта «Кассини», участки дюн выглядят более ровными и сглаженными по сравнению со снимками зонда «Гюйгенс», выполненными вблизи поверхности. Этот эффект, получивший название «призрачных дюн», ученые объясняют тем, что дюны, скорее всего, сложены «песчаными» гранулами углеводородов или нитрилов, которые не отражают радиосигналы. Таким образом, радар «Кассини» фактически смотрит «сквозь» них, обнаруживая только слои льда, находящиеся под дюнами, и имеющие менее выраженный рельеф. В составе материала дюн также отмечается органический материал (R. D. Lorenz et al., 2006. The Sand Seas of Titan: Cassini RADAR Observations of Longitudinal Dunes).
Горные области авторы считают выступами древнего основания, а образование так называемых лабиринтов связывают с карстовыми процессами в приподнятых областях типа плато. Лабиринты пронизаны тектоническими разломами и дренажными каналами, по которым материал от разрушения сносился на равнины.
Ударные кратеры в первоначальном виде нигде не сохранились. Они в большой степени затронуты эрозионными процессами, перекрыты флювиальными и эоловыми отложениями. Материал краевых валов ударных кратеров (там, где эти валы сохранились) сложен водным льдом, выбитым из основания кратера.
Отсутствие признаков органического материала в спектрах горных областей и лабиринтов, по мнению авторов, подтверждает гипотезу о том, что органические соединения формируются в атмосфере и затем осаждаются на поверхность, сохраняясь в составе осадочных отложений. Последние отсутствуют в зонах интенсивной денудации — в горных и приподнятых областях.
В целом, климатические условия на Титане вполне допускают существование здесь определенных форм микробной жизни. Их поисками займется космический аппарат Dragonfly, который НАСА панирует отправить на Титан. Запуск аппарата с Земли будет осуществлен в 2026 году, поверхности Титана он достигнет в 2034 году.
Несмотря на то, что мы живем в век технологий и перед научными исследованиями нужно нарабатывать теоретическую базу, порой, открытия в химии происходят там, где их совершенно не ожидали получить. Казалось бы, какая химическая реакция может произойти между прочным и коррозионно-стойким в агрессивных средах металлом и одноатомным спиртом, однако...
Произошло это осенью 1965 года в США во время первых испытаний орбитального корабля Аполлон 4. Как сообщает старший научный сотрудник Центра американского прогресса Лоуренс Корб в своей книге «Memories of the Apollo and Space Shuttle Programs», на испытаниях резервуаров из титанового сплава (Ti-6Al-4V), использовали жидкости, имитирующие топливо по своим физическим свойствам, не являющиеся столь взрывоопасными и не способными нанести существенный вред окружающей среде (а также из соображений экономии). Заменой гидразина выступил метанол, а вместо тетраоксида азота использовали фреон. Выбор метанола также обуславливался тем, что он используется, как чистящая жидкость для титановых конструкций и сервисный модуль при удачном испытании мог бы быть использован при запуске, т.к. при заполнении бака горючем от наличия следов метанола не возникнет проблем.
Таким образом, заполнив бак смесью под высоким давлением, начали проводить испытания на усталость материала. И в один момент, совершенно неожиданно для всех бак взрывается, уничтожая и сервисный модуль за пятнадцать миллионов долларов!
Осмотр фрагментов показал, что с металлом произошло коррозионное растрескивание под напряжением. Поначалу предположили, что в баке были следы загрязнения или в конструкции использовался некачественный сплав.
Однако, дальнейшее моделирование инцидента с использованием тех же титановых частей разорванного бака и нагретого метанола под давлением в 1МПа дало крайне необычные результаты – оказалось, что пары метанола при температуре 120 - 150 ° С способны легко реагировать с титаном с образованием метилата титана (IV).
Решение же проблемы, оказалось крайне простым – предотвратить разрушение металла позволяет влага. Даже 1% воды в метаноле значительно замедляет процесс коррозии.
Вот так случайно на испытаниях космических аппаратов открыли новую химическую реакцию. Жаль лишь то, что не нашлось применение полученному алкоголяту, а рассматривался лишь сам факт реакции металлического титана со спиртом.
В ходе дальнейших исследований на тему взаимодействия титана с органическими соединениями при высоком давлении, было также установлено, что аналогичная реакция происходит и с этиловым спиртом – его пары также способны вызывать коррозию, однако в меньшей степени, но присутствие хлороводорода или иода увеличивает скорость разрушения титана пропорционально их концентрации.
Помимо примеси воды, защитить титановую поверхность можно предварительным окислением, поскольку пленка из диоксида титана инертна к парам спиртов даже при высоких давлениях. Более надежный, но технически сложный способ это катодная защита – электрохимический метод, при котором происходит катодная поляризация металла, осуществляемая внешним источником тока. В результате на поверхности металла протекают катодные процессы; анодные же процессы, обусловливающие коррозию, переносятся на вспомогательные электроды (анодное заземление).
В настоящее время добавка в 5% воды к метанолу – обязательное условие для защиты коммерческого оборудования из титана, а в случае работы при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах минимальное содержание воды в метаноле достигает 10% .
P.S. идею для поста подал @lisDA, до вчерашнего дня сам не подозревал о таком открытии 54-летней давности, но покопавшись набралось материалов для целого поста.
P.P.S. В рунете не нашел никакой информации на эту тему (видимо этот пост будет первым).
Привожу соответственно англоязычные источники (материалы от NASA и научные статьи):
https://books.google.ru/books/about/Memories_of_the_Apollo_a...
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/196700...
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0010938X93...