Обсуждение космических программ
8,913,984
40,191
|
quququ ( Слушатель ) |
| 14 апр 2013 16:13:23 |
Тред №555763
новая дискуссия Дискуссия 95
Публикуется с сокращениями.
Астродвадцатка 2012
Сергей Попов
Каждый год астрономические исследования приносят нам новые открытия. В основном они связаны с наблюдениями, но свой вклад вносят и теоретики, в том числе занимающиеся компьютерным моделированием. В 2012 году наиболее запоминающиеся результаты наблюдателей были связаны с исследованием экзопланет и внегалактических объектов. Благодаря исследованию планет методом микролинзирования и новым данным с телескопа «Кеплер», мы теперь гораздо лучше представляем себе, насколько распространены экзопланеты — они есть у подавляющего большинства одиночных звезд. Однако открыто несколько интересных экзопланет и в двойных, и даже в системах большей кратности. В дальнем космосе также сделано немало открытий. Зарегистрированы необычно массивные (для своих галактик) черные дыры, обнаружен мощный квазар, останавливающий звездообразование в своей галактике, а также удалось увидеть гигантское волокно из темного вещества между двумя скоплениями галактик. Теоретики, в свою очередь, порадовали нас расчетами того, как планеты падают на звезды, и первым удачным взрывом сверхновой в компьютере.
В июле 2002 года я начал составлять обзоры е-принтов [1], появляющихся в Архиве (arXiv.org), а в декабре появилась рубрика «Лучшие из лучших», на основе которой потом возникали ежегодные обзоры самых интересных статей по астрофизике из Архива. Посмотрим, что важного появилось там в 2012 году.
Год в Солнечной системе
Иван Соболев
В первом номере ТрВ-Наука мы подводили астрофизические итоги года. На этот раз переключимся на другую ветвь космической науки — исследования других планет. Что же из увиденного автоматическими межпланетными станциями заслуживает, на наш взгляд, наибольшего внимания?
Меркурий
Март прошедшего года ознаменовался завершением первого года работы автоматической исследовательской станции Messenger (NASA) на орбите вокруг Меркурия. За это время аппарат с орбиты проводил детальные исследования геохимии, геофизики, геологической истории, атмосферы, магнитосферы и плазменной среды планеты. Messenger — первый и пока единственный искусственный спутник самой близкой к Солнцу планеты, поэтому практически все его научные эксперименты проводятся впервые.
Но и среди множества этих «впервые» есть особо яркие результаты и открытия.
В ходе наблюдений с орбиты была составлена первая высокоточная топографическая модель северного полушария, позволившая сделать общий вывод: поверхность Меркурия в целом относительно ровная, характеризующаяся обширными низменностями, и разброс высот по ней значительно меньше, чем на Луне или Марсе.
Другим ценным итогом первого года работы миссии стала прецизионная карта меркурианского гравитационного поля, которая в сочетании с топографическими данными и более ранней информацией о вращении планеты проливает свет на ее внутреннее строение, толщину коры, состояние ядра, а также тектоническую и термальную историю.
Ядро Меркурия, как выяснилось, просто гигантское, и его радиус составляет примерно 85% от радиуса планеты. Пожалуй, это открытие оказалось самым интересным, и специалисты уже шутят, что планета скорее напоминает не небесное тело, а «апельсин с толстой кожурой». Раньше ученые предполагали, что внутренности планеты охлаждены до такого уровня, при котором ее ядро может быть полностью твердым. Однако небольшие динамические движения, которые удалось уловить с помощью наземных радаров в сочетании с наличием пусть и слабого магнитного поля, свидетельствуют о том, что ядро Меркурия по крайней мере частично находится в жидком состоянии.
Кроме того, наблюдения Messenger позволили окончательно утвердиться в открытии, имеющем поистине фундаментальное значение. На Меркурии в значительных количествах присутствует водяной лед! В самых холодных кратерах он может существовать даже непосредственно на поверхности планеты. Но в большинстве случаев, по всей видимости, он всё же находится под тонким слоем некоего «темного материала», потому что измерения показали: температура такой поверхности пусть и ненамного, но выше той, которая требуется для стабильного существования оголенного льда. Этот до недавнего времени вовсе не бесспорный вывод подтверждается теперь уже тремя независимыми исследованиями: нейтронной спектрометрией, измерением коэффициента отражения поверхности и построением подробной модели поверхностных и приповерхностных температур северной полярной области Меркурия.
Венера
Для станции Европейского космического агентства Venus Express, работающей в окрестностях Венеры, март ознаменовался не самым приятным событием: она подверглась воздействию мощной солнечной вспышки и на некоторое время даже оказалась неработоспособной из-за отказа звездных датчиков. Однако вскоре операторам Европейского Центра управления полетом (ESOC, Дармштадт) удалось нормализовать ситуацию и продолжить работу.
Исследования поверхности Венеры осложняются тем обстоятельством, что увидеть ее с орбиты практически невозможно: от внешнего наблюдателя она закрыта мощной атмосферой и слоем серно-кислотных облаков с высокой отражающей способностью. Однако и изучение самой атмосферы может многое сказать о процессах, происходящих на поверхности.
Так, обнаруженное Venus Express существенное увеличение концентрации сернистого газа в верхних слоях венерианской атмосферы по сравнению с первым годом работы аппарата на орбите позволило планетологам предположить, что на Венере может и в наши дни происходить активная вулканическая деятельность. Непосредственно увидеть эти вулканы пока не представляется возможным, но несомненно одно — этот газ поступает снизу. Дополнительный аргумент в пользу гипотезы о венерианском вулканизме (которую, кстати, астрономы выдвигают уже довольно давно) — результаты инфракрасного сканирования поверхности, в ходе которого было обнаружено несколько «горячих точек». Конечно, эти данные не могут стопроцентно свидетельствовать о наличии вулканов на планете, но вероятность того, что их всё-таки обнаружат, уже достаточно высока.
Второе открытие связано с самой атмосферой. Анализируя итоги пяти лет наблюдений, ученые установили, что на высоте около 125 км над поверхностью Венеры существует холодный атмосферный слой, температура которого составляет около -175°C. Получается, что он холоднее не только прилегающих к нему соседних, но и любого слоя даже земной атмосферы — и это при том, что Венера расположена значительно ближе к Солнцу, чем Земля.
Поскольку на некоторых высотах температура атмосферных слоев гораздо ниже точки замерзания углекислого газа, ученые предположили, что он может присутствовать там в виде льдинок или снежной массы. Такие облака, состоящие из так называемого сухого льда, должны очень хорошо отражать солнечный свет, и, возможно, в дальнейшем удастся даже непосредственно пронаблюдать этот регион.
Открытый холодный атмосферный слой — первый, пусть и косвенный признак, указывающий на возможность существования в атмосфере Венеры каких-либо химических соединений в замороженном виде. В настоящее время ученые заняты составлением модели взаимодействия этого слоя с другими частями атмосферы. Задача поистине уникальная, поскольку ни в земной, ни в марсианской атмосфере подобных явлений не обнаружено.
И, наконец, самое интересное. С борта Venus Express были проведены измерения количества водяного пара, уходящего из атмосферы Венеры в космос. Полученные результаты позволили предположить, что в далеком прошлом, миллиарды лет назад, воды на Венере было значительно больше, но со временем под действием жесткого солнечного излучения она почти вся оказалась потеряна. Европейские ученые пока осторожны и не берутся делать вывод о том, плескались ли когда-то на Венере океаны, но уже допускают возможность существования в прошлом некоего подобия водоемов.
Луна
Основной «лунной изюминкой» ушедшего года стала работа миссии GRAIL (NASA). И, конечно, не только потому, что выход двух спутников на окололунную орбиту состоялся в новогоднюю ночь, а сама миссия благополучно пережила затмение 4 июля и успешно проработала вдвое больше предполагавшегося срока.
Два аппарата GRAIL, которые, по предложению учеников гимназии из города Бозмана, получили имена Ebb («Прилив») и Flow («Отлив»), представляли собой фактически гигантский гравиметр. Этот гравиметр на протяжении года с до сих пор не достигавшейся точностью измерял вариации поля тяготения Луны, известного своей неоднородностью и наличием явно выраженных аномалий. В ходе основной миссии, продолжавшейся с марта по начало июня, аппараты проводили измерения с беспрецедентно низкой орбиты, высотой всего 55 км. А в ходе продленной стадии, продолжавшейся с августа до начала декабря, она была снижена до 23 км, что позволило повысить точность измерений почти до границы возможностей: чем ниже орбита, тем она менее стабильна вследствие влияния гравитационных аномалий, тем сложнее операторам миссии парировать неожиданные возмущения и тем выше вероятность столкновения с лунными горами.
Основным итогом этого полета стала карта гравитационного поля Луны, которая, по заверениям ученых, является наиболее подробной гравиметрической картой небесного тела из числа когда-либо составленных человеком. Эти данные позволят существенно углубить наше понимание не только внутренней структуры и состава ближайшей земной соседки, но также всего процесса формирования и эволюции каменных планет Солнечной системы. Впрочем, уже сейчас можно говорить о весьма интересных открытиях в области селенологии и селенофизики — в частности, об уточнении толщины лунной коры и о выявлении сети длинных подповерхностных трещин, заполненных затвердевшей магмой. Все эти данные дают новую пищу для размышлений о происхождении Луны и ее дальнейшей эволюции.
А вот специалисты миссии LRO (NASA), продолжающей работу на окололунной орбите, похоже, сделали шаг по пути к фундаментальному изменению наших представлений о лунной гидрологии. Не исключено, что по итогам исследований столь популярную гипотезу наличия водяного льда в «холодных ловушках» придется существенно расширить и допустить существование больших запасов подповерхностного льда на гораздо более обширных территориях.
На проходившем 12-14 октября в Институте космических исследований третьем Московском Международном симпозиуме по солнечной системе профессор И. Г. Митрофанов озвучил результаты, полученные с помощью российского прибора, установленного на борту LRO. Этим прибором является нейтронный телескоп LEND, осуществляющий поиск воды путем измерения потока нейтронов, выходящих из-под поверхности Луны. Согласно этим результатам, границы районов пониженной интенсивности нейтронного излучения, которая свидетельствует о наличии в реголите соединений водорода, во многих случаях не совпадают с границами постоянно затененных областей. Более того — по всей видимости, можно говорить о целых районах «вечной мерзлоты», где водяной лед заполняет промежутки между частицами реголита подобно тому, как вода заполняет поры в глиняном кирпиче.
По сравнению с таким фундаментальным итогом другой результат прошлогодних наблюдений LRO, а именно подтверждение наличия атомов гелия в составе лунной атмосферы, конечно, выглядит гораздо менее существенным — в конце концов первые свидетельства их присутствия были получены еще во время экспедиций «Аполлонов». Однако немалый интерес представляет вопрос об источнике его происхождения, которым может быть как солнечный ветер, так и процессы, протекающие в недрах Луны.
Но наступивший 2013 год в лунных исследованиях грозит стать еще более богатым на знаменательные события. Если все сложится хорошо и подготовка китайской миссии «Чанъе-3» пройдет штатно, то мы станем свидетелями первой после 1976 года мягкой посадки автоматического исследовательского аппарата на Луну, которая наверняка принесет и немало интересных научных результатов.
Астродвадцатка 2012
Сергей Попов
Каждый год астрономические исследования приносят нам новые открытия. В основном они связаны с наблюдениями, но свой вклад вносят и теоретики, в том числе занимающиеся компьютерным моделированием. В 2012 году наиболее запоминающиеся результаты наблюдателей были связаны с исследованием экзопланет и внегалактических объектов. Благодаря исследованию планет методом микролинзирования и новым данным с телескопа «Кеплер», мы теперь гораздо лучше представляем себе, насколько распространены экзопланеты — они есть у подавляющего большинства одиночных звезд. Однако открыто несколько интересных экзопланет и в двойных, и даже в системах большей кратности. В дальнем космосе также сделано немало открытий. Зарегистрированы необычно массивные (для своих галактик) черные дыры, обнаружен мощный квазар, останавливающий звездообразование в своей галактике, а также удалось увидеть гигантское волокно из темного вещества между двумя скоплениями галактик. Теоретики, в свою очередь, порадовали нас расчетами того, как планеты падают на звезды, и первым удачным взрывом сверхновой в компьютере.
В июле 2002 года я начал составлять обзоры е-принтов [1], появляющихся в Архиве (arXiv.org), а в декабре появилась рубрика «Лучшие из лучших», на основе которой потом возникали ежегодные обзоры самых интересных статей по астрофизике из Архива. Посмотрим, что важного появилось там в 2012 году.
Год в Солнечной системе
Иван Соболев
В первом номере ТрВ-Наука мы подводили астрофизические итоги года. На этот раз переключимся на другую ветвь космической науки — исследования других планет. Что же из увиденного автоматическими межпланетными станциями заслуживает, на наш взгляд, наибольшего внимания?
Меркурий
Март прошедшего года ознаменовался завершением первого года работы автоматической исследовательской станции Messenger (NASA) на орбите вокруг Меркурия. За это время аппарат с орбиты проводил детальные исследования геохимии, геофизики, геологической истории, атмосферы, магнитосферы и плазменной среды планеты. Messenger — первый и пока единственный искусственный спутник самой близкой к Солнцу планеты, поэтому практически все его научные эксперименты проводятся впервые.
Но и среди множества этих «впервые» есть особо яркие результаты и открытия.
В ходе наблюдений с орбиты была составлена первая высокоточная топографическая модель северного полушария, позволившая сделать общий вывод: поверхность Меркурия в целом относительно ровная, характеризующаяся обширными низменностями, и разброс высот по ней значительно меньше, чем на Луне или Марсе.
Другим ценным итогом первого года работы миссии стала прецизионная карта меркурианского гравитационного поля, которая в сочетании с топографическими данными и более ранней информацией о вращении планеты проливает свет на ее внутреннее строение, толщину коры, состояние ядра, а также тектоническую и термальную историю.
Ядро Меркурия, как выяснилось, просто гигантское, и его радиус составляет примерно 85% от радиуса планеты. Пожалуй, это открытие оказалось самым интересным, и специалисты уже шутят, что планета скорее напоминает не небесное тело, а «апельсин с толстой кожурой». Раньше ученые предполагали, что внутренности планеты охлаждены до такого уровня, при котором ее ядро может быть полностью твердым. Однако небольшие динамические движения, которые удалось уловить с помощью наземных радаров в сочетании с наличием пусть и слабого магнитного поля, свидетельствуют о том, что ядро Меркурия по крайней мере частично находится в жидком состоянии.
Кроме того, наблюдения Messenger позволили окончательно утвердиться в открытии, имеющем поистине фундаментальное значение. На Меркурии в значительных количествах присутствует водяной лед! В самых холодных кратерах он может существовать даже непосредственно на поверхности планеты. Но в большинстве случаев, по всей видимости, он всё же находится под тонким слоем некоего «темного материала», потому что измерения показали: температура такой поверхности пусть и ненамного, но выше той, которая требуется для стабильного существования оголенного льда. Этот до недавнего времени вовсе не бесспорный вывод подтверждается теперь уже тремя независимыми исследованиями: нейтронной спектрометрией, измерением коэффициента отражения поверхности и построением подробной модели поверхностных и приповерхностных температур северной полярной области Меркурия.
Венера
Для станции Европейского космического агентства Venus Express, работающей в окрестностях Венеры, март ознаменовался не самым приятным событием: она подверглась воздействию мощной солнечной вспышки и на некоторое время даже оказалась неработоспособной из-за отказа звездных датчиков. Однако вскоре операторам Европейского Центра управления полетом (ESOC, Дармштадт) удалось нормализовать ситуацию и продолжить работу.
Исследования поверхности Венеры осложняются тем обстоятельством, что увидеть ее с орбиты практически невозможно: от внешнего наблюдателя она закрыта мощной атмосферой и слоем серно-кислотных облаков с высокой отражающей способностью. Однако и изучение самой атмосферы может многое сказать о процессах, происходящих на поверхности.
Так, обнаруженное Venus Express существенное увеличение концентрации сернистого газа в верхних слоях венерианской атмосферы по сравнению с первым годом работы аппарата на орбите позволило планетологам предположить, что на Венере может и в наши дни происходить активная вулканическая деятельность. Непосредственно увидеть эти вулканы пока не представляется возможным, но несомненно одно — этот газ поступает снизу. Дополнительный аргумент в пользу гипотезы о венерианском вулканизме (которую, кстати, астрономы выдвигают уже довольно давно) — результаты инфракрасного сканирования поверхности, в ходе которого было обнаружено несколько «горячих точек». Конечно, эти данные не могут стопроцентно свидетельствовать о наличии вулканов на планете, но вероятность того, что их всё-таки обнаружат, уже достаточно высока.
Второе открытие связано с самой атмосферой. Анализируя итоги пяти лет наблюдений, ученые установили, что на высоте около 125 км над поверхностью Венеры существует холодный атмосферный слой, температура которого составляет около -175°C. Получается, что он холоднее не только прилегающих к нему соседних, но и любого слоя даже земной атмосферы — и это при том, что Венера расположена значительно ближе к Солнцу, чем Земля.
Поскольку на некоторых высотах температура атмосферных слоев гораздо ниже точки замерзания углекислого газа, ученые предположили, что он может присутствовать там в виде льдинок или снежной массы. Такие облака, состоящие из так называемого сухого льда, должны очень хорошо отражать солнечный свет, и, возможно, в дальнейшем удастся даже непосредственно пронаблюдать этот регион.
Открытый холодный атмосферный слой — первый, пусть и косвенный признак, указывающий на возможность существования в атмосфере Венеры каких-либо химических соединений в замороженном виде. В настоящее время ученые заняты составлением модели взаимодействия этого слоя с другими частями атмосферы. Задача поистине уникальная, поскольку ни в земной, ни в марсианской атмосфере подобных явлений не обнаружено.
И, наконец, самое интересное. С борта Venus Express были проведены измерения количества водяного пара, уходящего из атмосферы Венеры в космос. Полученные результаты позволили предположить, что в далеком прошлом, миллиарды лет назад, воды на Венере было значительно больше, но со временем под действием жесткого солнечного излучения она почти вся оказалась потеряна. Европейские ученые пока осторожны и не берутся делать вывод о том, плескались ли когда-то на Венере океаны, но уже допускают возможность существования в прошлом некоего подобия водоемов.
Луна
Основной «лунной изюминкой» ушедшего года стала работа миссии GRAIL (NASA). И, конечно, не только потому, что выход двух спутников на окололунную орбиту состоялся в новогоднюю ночь, а сама миссия благополучно пережила затмение 4 июля и успешно проработала вдвое больше предполагавшегося срока.
Два аппарата GRAIL, которые, по предложению учеников гимназии из города Бозмана, получили имена Ebb («Прилив») и Flow («Отлив»), представляли собой фактически гигантский гравиметр. Этот гравиметр на протяжении года с до сих пор не достигавшейся точностью измерял вариации поля тяготения Луны, известного своей неоднородностью и наличием явно выраженных аномалий. В ходе основной миссии, продолжавшейся с марта по начало июня, аппараты проводили измерения с беспрецедентно низкой орбиты, высотой всего 55 км. А в ходе продленной стадии, продолжавшейся с августа до начала декабря, она была снижена до 23 км, что позволило повысить точность измерений почти до границы возможностей: чем ниже орбита, тем она менее стабильна вследствие влияния гравитационных аномалий, тем сложнее операторам миссии парировать неожиданные возмущения и тем выше вероятность столкновения с лунными горами.
Основным итогом этого полета стала карта гравитационного поля Луны, которая, по заверениям ученых, является наиболее подробной гравиметрической картой небесного тела из числа когда-либо составленных человеком. Эти данные позволят существенно углубить наше понимание не только внутренней структуры и состава ближайшей земной соседки, но также всего процесса формирования и эволюции каменных планет Солнечной системы. Впрочем, уже сейчас можно говорить о весьма интересных открытиях в области селенологии и селенофизики — в частности, об уточнении толщины лунной коры и о выявлении сети длинных подповерхностных трещин, заполненных затвердевшей магмой. Все эти данные дают новую пищу для размышлений о происхождении Луны и ее дальнейшей эволюции.
А вот специалисты миссии LRO (NASA), продолжающей работу на окололунной орбите, похоже, сделали шаг по пути к фундаментальному изменению наших представлений о лунной гидрологии. Не исключено, что по итогам исследований столь популярную гипотезу наличия водяного льда в «холодных ловушках» придется существенно расширить и допустить существование больших запасов подповерхностного льда на гораздо более обширных территориях.
На проходившем 12-14 октября в Институте космических исследований третьем Московском Международном симпозиуме по солнечной системе профессор И. Г. Митрофанов озвучил результаты, полученные с помощью российского прибора, установленного на борту LRO. Этим прибором является нейтронный телескоп LEND, осуществляющий поиск воды путем измерения потока нейтронов, выходящих из-под поверхности Луны. Согласно этим результатам, границы районов пониженной интенсивности нейтронного излучения, которая свидетельствует о наличии в реголите соединений водорода, во многих случаях не совпадают с границами постоянно затененных областей. Более того — по всей видимости, можно говорить о целых районах «вечной мерзлоты», где водяной лед заполняет промежутки между частицами реголита подобно тому, как вода заполняет поры в глиняном кирпиче.
По сравнению с таким фундаментальным итогом другой результат прошлогодних наблюдений LRO, а именно подтверждение наличия атомов гелия в составе лунной атмосферы, конечно, выглядит гораздо менее существенным — в конце концов первые свидетельства их присутствия были получены еще во время экспедиций «Аполлонов». Однако немалый интерес представляет вопрос об источнике его происхождения, которым может быть как солнечный ветер, так и процессы, протекающие в недрах Луны.
Но наступивший 2013 год в лунных исследованиях грозит стать еще более богатым на знаменательные события. Если все сложится хорошо и подготовка китайской миссии «Чанъе-3» пройдет штатно, то мы станем свидетелями первой после 1976 года мягкой посадки автоматического исследовательского аппарата на Луну, которая наверняка принесет и немало интересных научных результатов.
ОТВЕТЫ (0)
Комментарии не найдены!