Современные методы исследования космоса. Почему космические исследования важны для каждого из нас. Звезды, умирающие преждевременно

Всё больше открывая космос, мы грезим о колонизации других планет и встрече с другими формами жизни. Из поколения в поколение космос будоражил наше воображение и даже управлял нашими жизнями. Представляем Вашему вниманию некоторые новые и удивительные открытия, связанные с космосом.

Планеты, подобные Земле

Плутон всё ещё планета

Столкновение золотых звезд

Цунами на Марсе

Планета Годзилла

Гравитационные волны

Образование гор на вулканическом спутнике

Новые исследования показали, как вулканическом спутнике Юпитера Ио формируются горы. Хотя горы на Земле образуются в виде длинных цепей, горы Ио главным образом одиночные. На этом спутнике вулканическая активность настолько велика, что 13-сантиметровый слой расплавленной лавы покрывает его поверхность каждые 10 лет. Учитывая такие быстрые темпы извержений, ученые пришли к выводу, что колоссальное давление на ядро Ио вызывает разломы, которые поднимаются к поверхности, чтобы «сбросить» избыточное давление.

Новое кольцо Сатурна

Самая старая звезда во Вселенной

Кислород в космосе

Гиперактивная галактика

Самое холодное место во Вселенной

Самая маленькая планета

Звезды, умирающие преждевременно

Новое место для жизни человечества

Гигантская алмазная звезда

Реальная девятая планета

Шум вакуума

Самая яркая сверхновая звезда

Астероид с кольцами

Алкогольная комета

Космос… Одно слово, а сколько завораживающих картин встает перед глазами! Мириады галактик, разбросанных по всей Вселенной, далекий и в то же время бесконечно близкий и родной Млечный путь, созвездия Большой и Малой Медведиц, мирно расположившихся на необъятном небосклоне… Перечислять можно до бесконечности. В этой статье мы познакомимся с историей и некоторыми интересными фактами.

Космические исследования в древности: как раньше смотрели на звезды?

В далекой-далекой древности люди не могли наблюдать планеты и кометы через мощные телескопы типа «Хаббл». Единственными приборами для того, чтобы любоваться красотой неба и совершать космические исследования, были их собственные глаза. Конечно, ничего, кроме Солнца, Луны и звезд, человеческие «телескопы» разглядеть не могли (если не считать комету в 1812 году). Поэтому людям оставалось только догадываться о том, как же на самом деле выглядят эти желтый и белый шарики в небе. Но уже тогда население земного шара отличалось внимательностью, поэтому быстро подметило, что эти два кружочка двигаются по небу, то скрываясь за горизонтом, то вновь показываясь. А еще они обнаружили, что не все звезды ведут себя одинаково: какая-то их часть остается неподвижной, а другая изменяет свое положение по сложной траектории. Отсюда и началось великое исследование космического пространства и того, что скрывается в нем.

Особых успехов на этом поприще добились древние греки. Именно они первыми открыли, что наша планета имеет форму шара. Их мнения по поводу расположения Земли относительно Солнца разделились: часть ученых считала, что вращается вокруг небесного светила, остальные полагали, что наоборот (были сторонниками геоцентрической системы мира). К единому мнению древние греки так и не пришли. Все их труды и космические исследования были запечатлены на бумаге и оформлены в целый научный труд под названием «Альмагест». Его автором и составителем является великий древний ученый Птолемей.

Эпоха Возрождения и разрушение прежних представлений о космосе

Николай Коперник - кто не слышал этого имени? Именно он в 15 веке разрушил ошибочную теорию геоцентрической системы мира и выдвинул свою, гелиоцентрическую, которая утверждала, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Средневековая инквизиция и церковь, к сожалению, не дремали. Подобные речи они тут же провозгласили еретическими, а последователей теории Коперника жестоко преследовали. Один из ее сторонников, Джордано Бруно, был сожжен на костре. Его имя осталось в веках, и до сих пор мы вспоминаем о великом ученом с уважением и благодарностью.

Растущий интерес к космосу

После этих событий внимание ученых к астрономии только усилилось. Космические исследования стали все более и более захватывающими. Едва начался 17 век, произошло новое масштабное открытие: исследователь Кеплер установил, что орбиты, по которым вращаются планеты вокруг Солнца, вовсе не круглые, как считалось раньше, а эллиптические. Благодаря этому событию в науке произошли серьезные изменения. В частности, открыл механику и смог описать закономерности, по которым движутся тела.

Открытие новых планет

На сегодняшний день мы знаем, что всего планет в Солнечной системе восемь. До 2006 года их количество равнялось девяти, но после самую последнюю и удаленную от тепла и света планету - Плутон - исключили из числа тел, обращающихся вокруг нашего небесного светила. Это произошло из-за его малых размеров - площадь одной только России уже больше, чем весь Плутон. Ему был присвоен статус карликовой планеты.

До 17 века люди считали, что всего в Солнечной системе планет пять. Телескопов тогда еще не было, поэтому они судили только по тем небесным телам, которые могли увидеть своими глазами. Дальше Сатурна с его ледяными кольцами ученые ничего увидеть не смогли. Наверное, мы и по сей день бы заблуждались, если бы не Галилео Галилей. Именно он изобрел телескопы и помог ученым совершить исследование других планет и увидеть остальные небесные тела Солнечной системы. Благодаря телескопу стало известно о существовании гор и кратеров на Луне, Сатурна, Марса. Также все тем же Галилео Галилеем были обнаружены пятна на Солнце. Наука не просто развивалась, она летела вперед семимильными шагами. И к началу двадцатого века ученые уже знали достаточно, чтобы построить первый и отправиться покорять звездные просторы.

Советские ученые провели значительные космические исследования и добились очень больших успехов в изучении астрономии и развитии кораблестроения. Правда, с начала 20 века прошло более 50 лет, прежде чем первый космический спутник отправился покорять просторы Вселенной. Это случилось в 1957 году. Аппарат был запущен в СССР с космодрома Байконур. Первые спутники не гнались за высокими результатами - их целью было достичь Луны. Первое устройство для исследования космоса высадилось на лунную поверхность в 1959 году. А также в 20 веке был открыт Институт космических исследований, в котором разрабатывались серьезные научные работы и совершались открытия.

Вскоре запуск спутников стал обыденным явлением, и все-таки только одна миссия по высадке на другую планету окончилась успешно. Речь идет о проекте «Аполлон», в ходе которого несколько раз, согласно официальной версии, была совершена высадка американцев на Луну.

Международная «космическая гонка»

1961 год стал памятным в истории космонавтики. Но еще раньше, в 1960-м, в космосе побывали две собаки, клички которых знает весь мир: Белка и Стрелка. Вернулись они из космоса целыми и невредимыми, прославившись и став настоящими героями.

А 12 апреля следующего года бороздить просторы Вселенной отправился Юрий Гагарин - первый человек, отважившийся покинуть пределы Земли на корабле «Восток-1».

Соединенные Штаты Америки не желали уступать СССР первенство в космической гонке, поэтому хотели отправить своего человека в космос раньше Гагарина. США проиграли и в запуске спутников: России удалось запустить аппарат на четыре месяца раньше Америки. В безвоздушном пространстве уже побывали такие покорители космоса, как Валентина Терешкова и Последний первым в мире совершил выход в открытый космос, а наиболее значительным достижением США в освоении Вселенной было только выведение космонавта в орбитальный полет.

Но, несмотря на значительные успехи СССР в «космической гонке», Америка тоже была не промах. И 16 июля 1969 года космический корабль «Аполлон-11», на борту которого находились покорители космоса в количестве пяти специалистов, стартовал к поверхности Луны. Через пять дней первый человек ступил на поверхность спутника Земли. Звали его Нил Армстронг.

Победа или поражение?

Кто же все-таки выиграл лунную гонку? На этот вопрос точного ответа нет. И СССР, и США показали себя с лучшей стороны: они модернизировали и усовершенствовали технические достижения в космическом кораблестроении, совершили множество новых открытий, взяли бесценные образцы с поверхности Луны, которые были отправлены в Институт космических исследований. Благодаря им было установлено, что спутник Земли состоит из песка и камня, а также то, что на Луне нет воздуха. Следы Нила Армстронга, оставленные более сорока лет назад на лунной поверхности, и ныне находятся там. Их просто нечему стереть: наш спутник лишен воздуха, там нет ни ветра, ни воды. И если отправиться на Луну, то можно оставить и свой след в истории - как в прямом, так и в переносном значении.

Заключение

История человечества богата и обширна, она включает в себя множество великих открытий, войн, грандиозных побед и разрушительных поражений. Освоение внеземного пространства и современные космические исследования занимают по праву далеко не последнее место на страницах истории. Но ничего этого не было бы, не будь таких отважных и самоотверженных людей, как Николай Коперник, Юрий Гагарин, Сергей Королев, Галилео Галилей, Джордано Бруно и многих-многих других. Все эти великие люди отличались выдающимся умом, развитыми способностями к изучению физики и математики, сильным характером и железной волей. Нам есть чему у них поучиться, мы можем перенять от этих деятелей науки бесценный опыт и положительные качества и черты характера. Если человечество будет стараться походить на них, много читать, тренироваться, успешно учиться в школе и университете, то можно с уверенностью сказать, что у нас впереди еще очень много великих открытий, и дальний космос вскоре будет исследован. И, как поется в одной знаменитой песне, на пыльных тропинках далеких планет останутся наши следы.

Наука

Чем совершеннее становятся технологии, тем больше возможностей открывается перед учеными и тем больше мы можем узнать о нашей Вселенной. С каждым годом космос открывает перед нами все больше своих тайн, в ближайшее время мы наверняка узнаем то, о чем раньше не могли даже догадываться. Узнайте о том, какие открытия в области космоса были сделаны в последние годы.

1) Еще один спутник Плутона

На сегодняшний день известно уже 4 спутника Плутона. Харон был открыт в 1978 году, и он является самым крупным его спутником. Диаметр этого спутника 1205 километров, что заставляет многих ученых полагать, что Плутон на самом деле является "двойной карликовой планетой". Ничего нового не было слышно о ледяных телах, которые вращаются вокруг Плутона, до 2005 года, пока космический телескоп "Хаббл" не обнаружил еще 2 спутника – Никту и Гидру. Диаметр этих космических тел от 50 до 110 километров. Но самое удивительное открытие ждало ученых в 2011 году, когда "Хабблу" удалось запечатлеть еще один спутник Плутона, который временно называется P4. Его диаметр составляет всего от 13 до 34 километров. Примечательным в данном случае является то, что "Хаббл" сфотографировал такой крошечный космический объект, который расположен на расстоянии около 5 миллиардов километров от нас.

2) Гигантские космические магнитные пузыри

Два космических аппарата НАСА "Войяжер" обнаружили магнитные пузыри в районе Солнечной системы, известной как Гелиосфера , которая расположена в 15 миллиардах километров от Земли. В 1950-х годах ученые считали, что этот район космического пространства относительно ровный, но когда "Войяжер 1" достиг Гелиосферы в 2005, а "Войяжер 2" в 2008 году, они засекли турбулентность, которую образует магнитное поле Солнца, и там формируются магнитные пузыри, диаметром около 160 миллионов километров.

3) Хвост звезды Мира А

В 2007 году орбитальный космический телескоп GALEX сканировал Миру А, старую звезду - красного карлика, что являлось частью предстоящего проекта по сканированию всего неба в ультрафиолетовом свете. Астрономы были шокированы, когда обнаружили что у Миры А имеется длинный хвост, тянущийся за ней, как за кометой, который имеет протяженность около 13 световых лет. Эта звезда двигается по Вселенной с необычайно большой скоростью, примерно 470 тысяч километров в час. До этого считалось, что у звезд не бывает хвостов.

4) Вода на Луне

9 октября 2009 года Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров НАСА LCROSS обнаружил воду в холодном и постоянно находящимся в тени кратере на южном полюсе Луны. LCROSS является зондом НАСА, который был создан для столкновения с лунной поверхностью, а маленький спутник, следующий за ним, должен был измерить химический состав материала, который поднялся вверх при столкновении. После целого года анализа данных НАСА сообщило о том, что на нашем спутнике имеется вода в виде льда, которая находится на дне этого вечно темного кратера. Позже другие данные показали, что тонкий слой воды покрывает лунный грунт, по крайней мере, в некоторых областях Луны.

5) Карликовая планета Эрида

В январе 2005 года была открыта новая планета Солнечной системы Эрида, которая вызвала в астрономическом мире массу споров о том, что следует считать планетой вообще. Эриду первоначально посчитали 10-й планетой Солнечной системы, но затем все объекты пояса Койпера и пояса астероидов приравняли к новому классу – карликовые планеты. Эрида находится за орбитой Плутона и имеет примерно такой же размер, хотя первоначально считалось, что она больше Плутона. Известно, что у Эриды имеется один спутник, который назвали Дисномия. Пока Эрида и Дисномия считаются самыми дальними объектами Солнечной системы.

6) Следы водных потоков на Марсе

В 2011 году НАСА, предоставив фотографии Красной планеты, сделало заявление о том, что оно имеет свидетельства того, что на Марсе могла в прошлом течь вода, которая оставила следы. Действительно, на снимках видны длинные полосы, похожие на те, что оставляют в породах текущие потоки. Ученые полагают, что эти потоки - соленая вода, которая разогревается во время летних месяцев и начинает стекать по поверхности. Признаки того, что на Марсе когда-то была жидкая вода, были обнаружены и раньше, однако впервые ученые заметили, что эти следы меняются в течение короткого периода времени.

7) Спутник Сатурна Энцелад и его гейзеры

В июле 2004 года космический аппарат "Кассини" вышел на орбиту вокруг Сатурна. После того, как миссии "Войяжер" приблизились к этому спутнику, исследователи решили запустить в данный район другой аппарат для более подробного исследования Энцелада. После того как "Кассини" несколько раз пролетел мимо спутника в 2005 году, ученым удалось сделать ряд открытий, в частности, что в атмосфере Энцелада имеется водяной пар и сложные углеводородные соединения, которые выделяются из геологически активного района Южного Полюса. В мае 2011 года ученые НАСА на конференции, посвященной этому спутнику, заявили, что Энцелад можно считать самым первым претендентом на обнаружение жизни.

8) Тёмный поток

Темный поток, обнаруженный в 2008 году, предоставил ученым больше вопросов, чем ответов. Скопления материи во Вселенной, как оказалось, двигаются на очень большой скорости в одном и том же направлении, что невозможно объяснить с помощью любой известной гравитационной силы в пределах обозримой части Вселенной. Этот феномен был назван "Темный поток" . Наблюдая за большими скоплениями галактик, ученые обнаружили около 700 галактических скоплений, двигающихся с определенной скоростью по направлению к отдаленной части Вселенной. Некоторые ученые даже осмелились предположить, что Темный поток двигается из-за давления, вызванного другой Вселенной. Однако некоторые астрономы вообще оспаривают существование темного потока.

9) Экзопланеты

Первые экзопланеты, то есть планеты, существующие за пределами Солнечной системы, были открыты в 1992 году. Астрономы открыли несколько мелких планет, вращающихся вокруг звезды Пульсар. Первая гигантская планета была замечена в 1995 году возле близкой от нас звезды 51 Пегас, которая делала полный оборот вокруг этой звезды за 4 дня. К маю 2012 года в энциклопедии экзопланет было зарегистрировано уже 770 экзопланет. 614 из них являются частью планетарных систем и 104 – множественных планетарных систем. К февралю 2012 года миссия НАСА "Кеплер" выявила 2321 неподтвержденных кандидата на звание экзопланет, которые связаны с 1790 звездами.

10) Первая планета в обитаемой зоне

В декабре 2011 года НАСА подтвердила сообщения об открытии первой планеты, которая расположена в обитаемой зоне, вращаясь вокруг своей родной звезды, похожей на Солнце. Планета получила название Kepler-22b . Ее радиус в 2,5 раза больше радиуса Земли, и она обращается вокруг своей звезды в пригодной для появления жизни зоне. Ученые пока не уверены относительно состава этой планеты, однако это открытие явилось серьезным шагом на пути к обнаружению похожих на Землю миров.

Специалисты по исследованию планет определили приоритеты в изучении Солнечной Системы.

Людей, родившихся уже в эпоху освоения космоса, книги о Солнечной системе, вышедшие до 1957 г., зачастую приводят в состояние шока. Как мало старшее поколение знало, не имея даже представления об огромных вулканах и каньонах Марса, по сравнению с которыми гора Эверест кажется лесным муравейником, а Большой каньон похож на кювет у обочины. Возможно, ранее считали, что под облаками Венеры могут скрываться роскошные влажные джунгли, или бескрайняя сухая пустыня, или бурлящий океан, или огромные смоляные болота — все, что угодно, но только не то, что оказалось на самом деле: огромные вулканические поля — сцены Ноева потопа из застывшей магмы. Вид Сатурна ранее представлялся унылым: два расплывчатых кольца, тогда как сегодня мы можем любоваться сотнями и тысячами изящных колечек. Спутники планет-гигантов были пятнами, а не фантастическими ландшафтами с метановыми озерами и пылевыми гейзерами.

В те годы все планеты выглядели как малые островки света, а Земля казалась гораздо больше, чем сегодня. Никто и никогда не видел нашу планету со стороны: голубой мрамор на черном бархате, покрытый тонким слоем воды и воздуха. Никто не знал, что Луна была обязана своим рождением удару, или что гибель динозавров произошла единовременно. Никто до конца не понимал, как человечество может полностью изменить окружающую среду на всей планете. Кроме того, космическая эра обогатила нас знаниями о природе и открыла новые перспективы.

С момента запуска спутника в исследованиях планет несколько раз случались взлеты и падения. Например, в 1980-е гг. работы почти застопорились. Сегодня десятки зондов различных стран бороздят Солнечную систему — от Меркурия до Плутона. Но бюджет урезают, расходы растут и не всегда приводят к нужному результату, что бросает тень на NASA. В настоящее время агентство переживает далеко не лучший период своей истории с тех пор, как 35 лет назад Никсон закрыл программу «Аполлон».

«Специалисты NASA продолжают поиск приоритетных направлений, по которым будут проводиться исследования, — говорит Энтони Джанетос (Anthony Janetos ) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, член Национального исследовательского совета (NRC), курирующего программу NASA по наблюдению Земли. — Они исследуют космос? Они изучают человека или занимаются чистой наукой? Они рвутся к галактикам или ограничиваются Солнечной системой? Их интересуют шаттлы и космические станции или только природа нашей планеты?»

В принципе, такое развитие событий должно дать плоды. Должны возродиться не только программы с использованием автоматических зондов, но и пилотируемые космические полеты. Президент Джордж Буш определил в 2004 г. цель — ступить на поверхность Луны и Марса. Несмотря на всю спорность этой затеи, в NASA за нее ухватились. Но трудность состояла в том, что все это быстро превратилось в нефинансируемое поручение и заставило агентство пробивать стену, традиционно «защищающую» научные и пилотируемые программы от перерасхода средств. «Я полагаю, все знают, что у агентства недостаточно денег для проведения всех необходимых работ, — говорит Билл Клейбо (Bill Claybaugh ), директор отдела исследований и анализа NASA. — На космические агентства других стран деньги тоже не льются золотым дождем».

NRC временами делает шаг назад и интересуется, как обстоят дела с планетными исследованиями в мире. Поэтому мы представляем список приоритетных целей.

1. Мониторинг климата Земли

В 2005 г. комиссия Национального исследовательского совета пришла к выводу: «существует риск того, что система спутников наблюдения за окружающей средой выйдет из строя». С тех пор ситуация изменилась. NASA за пять лет перебросило $600 млн с проектов исследования Земли на программу поддержки шаттлов и космической станции. В то же время развитие новой национальной системы спутников на полярных орбитах для наблюдения Земли превысило бюджет и должно быть урезано. Это касается приборов, исследующих глобальное потепление, измеряющих падающее на Землю солнечное излучение и отражающиеся от поверхности Земли инфракрасные лучи.

В результате более 20 спутников Системы наблюдения Земли закончат функционировать еще до того, как им на смену придут новые аппараты. Ученые и инженеры надеются, что смогут некоторое время поддерживать их в рабочем состоянии. «Мы готовы работать, но сейчас нам нужен план, — утверждает Роберт Кахалан (Robert Cahalan ), руководитель отдела климата и излучения Годдардовского центра космических полетов NASA. — Нельзя ждать, пока они сломаются».

Если спутники перестанут функционировать до того, как им придет замена, то возникнет пробел в поступлении данных, затрудняющий отслеживание изменений. Например, если аппараты следующего поколения заметят, что Солнце стало ярче, то трудно будет понять, действительно ли это так, или неверно откалиброваны приборы. Если не будут проводиться непрерывные наблюдения со спутников, данный вопрос не решить. Наблюдения поверхности Земли со спутников Landsat , проводившиеся с 1972 г., уже несколько лет как прекращены, и Министерство сельского хозяйства США вынуждено покупать данные с индийских спутников для наблюдений за урожаем.

Комиссия NRC призывает восстановить финансирование и в будущем десятилетии запустить 17 новых аппаратов, следящих за ледовым покровом и содержанием двуокиси углерода, чтобы изучить влияние таких факторов на погоду и улучшить методы ее прогноза. К сожалению, исследование климата оказывается между рутинным наблюдением за погодой (задача NOAA) и наукой (этим занимается NASA). «Основная проблема в том, что никому не поручено заниматься мониторингом климата», — считает климатолог Дрю Шиндел (Drew Shindell ) из Годдардовского центра космических исследований NASA. Как и многие другие ученые, он полагает, что правительственные климатические программы, распределенные по разным ведомствам, должны быть собраны вместе и переданы одному управлению, которое будет заниматься только этой тематикой.

План действий

• Финансировать 17 новых спутников, предлагаемых NASA в будущем десятилетии (стоимость — около $500 млн в год).
• Основать управление по исследованию климата.

2. Подготовка защиты от астероидов

Астероидная угроза

Астероиды диаметром 10 км (убийцы динозавров) падают на землю в среднем раз в 100 млн лет. Астероиды диаметром около 1 км (глобальные разрушители) — раз в полмиллиона лет. Астероиды размером 50 м, способные разрушить город, — раз в тысячелетие.

«Обзор для космической защиты» выявил более 700 тел километрового размера, но все они не опасны для нас в ближайшие века. Однако этот обзор сможет обнаружить не более 75% таких астероидов.

Шанс, что среди необнаруженных 25% окажется астероид, который упадет на землю, мал. Средний риск составляет до 1 тыс. Погибших человек в год. Риск от астероидов меньшего размера — в среднем до 100 человек в год.

Астероид такой огромный, а космический зонд так мал... но дайте время, и даже слабая ракета сможет отклонить гигантскую скалу с ее опасной орбиты

Как и мониторинг климата, защита планеты от астероидов, по-видимому, оказалась как бы «между двумя стульями». Ни NASA, ни Европейское космическое агентство (European Space Agency , ESA) не имеют мандата на спасение человечества. Лучшее, что они сделали, — программа «Обзор для космической защиты» (Spaceguard Survey , NASA) с бюджетом $4 млн в год по поиску в околоземном пространстве тел диаметром более 1 км, которые могут причинить вред не только какому-либо региону планеты, но и Земле в целом. Однако пока никто не занимается систематическим поиском более мелких «региональных разрушителей», которых в окрестности Земли должно быть около 20 тыс. Не существует и Управления космических угроз, которое бы объявляло тревогу в случае необходимости. Если бы технология защиты существовала, понадобилось бы не менее 15 лет, чтобы обеспечить защиту от опасного вторжения. «Сейчас в США нет всеобъемлющего плана», — говорит Ларри Лемке (Larry Lemke ), инженер Эймсонского центра NASA.

На запрос Конгресса в марте 2007 г. NASA опубликовало доклад, в котором сказано, что выявление тел размером от 100 до 1000 м можно возложить на Большой обзорный телескоп (Large Sinoptic Survey Telescope , LSST), разрабатываемый для обзора неба и поиска новых объектов. Разработчики этого проекта считают, что в том виде, в каком телескоп был задуман, он сможет за 10 лет работы (2014-2024 гг.) обнаружить 80% указанных тел. При вложении в проект дополнительных $100 млн эффективность может возрасти до 90%.

Как и у всех наземных инструментов, возможности телескопа LSST ограничены. Во-первых, у него есть слепая зона: наиболее опасные объекты, движущиеся вблизи орбиты Земли немного впереди или позади нашей планеты, он может наблюдать только в лучах утренней или вечерней зари, когда солнечные лучи мешают обнаруживать их. Во-вторых, этот телескоп может определять массу астероида только косвенно — по его блеску. При этом оценка массы может различаться вдвое: большой темный астероид можно спутать с маленьким, но светлым. «А такое различие может оказаться очень важным, если нам необходима защита», — считает Клейбо.

Для решения этих проблем NASA решило построить инфракрасный космический телескоп стоимостью $500 млн и вывести его на орбиту вокруг Солнца. Он сможет фиксировать любую угрозу Земле и, наблюдая небесные тела в разных длинах волн, определять их массу с ошибкой не более 20%. «Если вы хотите все сделать правильно, то надо из космоса наблюдать в инфракрасном диапазоне», — говорит Дональд Йоманс (Donald Yeomans ) из Лаборатории реактивного движения, соавтор доклада.

Что делать, если астероид уже движется в направлении нашей планеты? Эмпирическое правило гласит: для отклонения астероида на величину радиуса Земли нужно за десять лет до столкновения изменить его скорость на миллиметр в секунду, толкая его ядерным взрывом или оттягивая гравитационным притяжением.

В 2004 г. комиссия NASA по экспедициям к околоземным объектам рекомендовала провести испытания. Согласно проекту «Дон Кихот» стоимостью $400 млн, предполагается изменить его траекторию движения за счет удара о четырехсоткилограммовое препятствие. Выброс вещества после столкновения в результате реактивного эффекта сместит направление астероида, но никто не знает, насколько сильным окажется данный эффект. Определение этого и есть главная задача проекта. Ученые должны найти тело на такой далекой орбите, чтобы случайно своим ударом не перевести его на встречный курс с Землей.

Весной 2008 г. ESA закончило предварительный проект и тут же из-за отсутствия денег положило его на полку. Для осуществления своих планов оно попробует объединить усилия с NASA и/или Японским космическим агентством (Japan Aerospace Exploration Agency , JAXA).

План действий

• Расширенный поиск астероидов, включая мелкие тела, возможно, с помощью специального космического инфракрасного телескопа.
• Эксперимент по управляемому отклонению астероида.
• Развитие официальной системы оценки потенциальной опасности.

3. Поиск новой жизни

До запуска спутника ученые считали Солнечную систему настоящим раем. Затем оптимизма поубавилось. Оказалось, что сестра Земли — сущий ад. Подлетев же к пыльному Марсу, «Маринеры» обнаружили, что его покрытый кратерами ландшафт похож на лунный; сев на его поверхность, «Викинги» не смогли найти ни одной органической молекулы. Но позже обнаружились места, пригодные для жизни. Все еще подает надежды Марс. Спутники планет, особенно Европа и Энцелад, видимо, обладают большими подповерхностными морями и огромным количеством исходного вещества для формирования жизни. Даже Венера могла быть когда-то покрыта океаном. На Марсе NASA ищет не сами организмы, а следы их существования в прошлом или настоящем, ориентируясь на наличие воды. Последний зонд «Феникс», запущенный в августе, должен в 2008 г. сесть в неизученной северной полярной области. Это не марсоход, а стационарный аппарат с манипулятором, способным разрыть почву вглубь на несколько сантиметров для поиска отложений льда. Готовится к полету и «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory , MSL) стоимостью $1,5 млрд — марсоход размером с автомобиль, который должен быть запущен в конце 2009 г. и совершить посадку через год.

Но постепенно ученые вернутся к прямому поиску живых организмов или их остатков. В 2013 г. ESA планирует запустить зонд «ЭкзоМарс» (ExoMars ), оснащенный такой же лабораторией, как у «Викингов», и буром, способным углубиться в грунт на 2 м — достаточно, чтобы достичь слоев, где не разрушаются органические соединения.

Многие специалисты по планетам считают приоритетным направлением изучение породы, доставленной с Марса на Землю. Анализ даже небольшого ее количества даст возможность глубоко проникнуть в историю планеты, как это сделала программа «Аполлон» в отношении Луны. Проблемы с бюджетом NASA отодвинули многомиллиардный проект к 2024 г., но Агентство уже приступило к модернизации аппарата MSL, чтобы он мог сохранить образцы коллекции.

Что касается спутника Юпитера — Европы, то ученые также хотели бы иметь орбитальный аппарат, чтобы измерить, как форма и гравитационное поле спутника откликаются на приливное влияние со стороны Юпитера. Если внутри спутника жидкость, его поверхность будет подниматься и опускаться на 30 м, а если нет — всего на 1 м. Магнитометр и радар помогут заглянуть под поверхность и, возможно, нащупать океан, а фотокамеры позволят составить карту поверхности для подготовки к посадке и бурению.

Естественным продолжением работы «Кассини» вблизи Титана были бы орбитальный и посадочный аппараты. Атмосфера Титана похожа на земную, что позволяет использовать аэростат с горячим воздухом, который время от времени сможет опускаться на поверхность и брать образцы. Целью всего этого, указывает Джонатан Лунин (Jonatan Lunine ) из Аризонского университета, стал бы «анализ находящейся на поверхности органики, чтобы проверить, происходит ли продвижение в самоорганизации вещества, с которого, как думают многие специалисты, началось зарождение жизни на Земле».

В январе 2007 г. NASA приступало к рассмотрению этих проектов. Агентство планирует в 2008 г. сделать выбор между Европой и Титаном. Зонд стоимостью $2 млрд, возможно, будет запущен уже в ближайшие десять лет. Второму небесному телу придется ждать еще лет десять.

В конце концов, может оказаться, что земная жизнь уникальна. Это было бы печально, но вовсе не означало бы, что все усилия затрачены впустую. По словам Брюса Якоски (Bruce Jacosky ), директора Астробиологического центра Колорадского университета, астробиология позволяет понять, насколько разнообразной может быть жизнь, каковы ее предпосылки, и как она зарождалась на нашей планете 4 млрд лет назад.

План действий

• Получение образцов марсианского грунта.
• Подготовка к исследованию Европы и Титана.

4. Разгадка происхождения планет

Как и зарождение жизни, формирование планет было сложным, многоступенчатым процессом. Юпитер был первым и затем управлял другими. Как долго шло это образование? Или он зародился в едином гравитационном сжатии, как малая звезда? Сформировался ли он вдали от Солнца и затем приблизился к нему, как об этом свидетельствует аномально высокое содержание в нем тяжелых элементов? И мог ли он при этом расталкивать на своем пути небольшие планеты? Спутник Юпитера «Юнона», который NASA собирается запустить в 2011 г., должен помочь ответить на эти вопросы.

Разобраться с формированием планет помогло бы и развитие идеи зонда «Стардаст», который в 2006 г. доставил образцы пыли из комы, окружающей твердое ядро кометы. По словам руководителя проекта Дональда Браунли (Donald Brownlee ) из Вашингтонского университета, «Стардаст» показал, что кометы были колоссальными сборщиками вещества протосолнечной туманности на ранней стадии формирования Солнечной системы, которое застыло во льду и сохранилось до наших дней. «Стардаст» доставил замечательные пылинки из внутренней области Солнечной системы, из внесолнечных источников и, по-видимому, даже из разрушенных объектов типа Плутона, но их очень мало». JAXA планирует получить образцы из ядер комет.

Площадкой для астроархеологических исследования может стать и Луна. Она была своеобразным Розеттским камнем для понимания истории столкновений в молодой Солнечной системе, поскольку помогла связать относительный возраст поверхности, определенный путем подсчета кратеров, с абсолютной датировкой образцов, доставленных «Аполлоном» и российской «Луной». Но в 1960-е гг. посадочные аппараты посетили лишь несколько мест. Они не добрались до кратера Эйткен — бассейна величиной с континент на обратной стороне, возраст которого может указывать время окончания формирования планет. NASA сейчас решает вопрос о посылке туда робота, чтобы он взял образцы и доставил их на Землю.

Еще одна загадка Солнечной системы заключается в том, что астероиды Главного пояса, по-видимому, возникли до появления Марса, который, в свою очередь, сформировался раньше Земли. Похоже, что волна формирования планет шла внутрь, вероятно, спровоцированная Юпитером. Но вписывается ли Венера в эту закономерность? Ведь эта планета с ее кислотными облаками, огромным давлением и адской температурой — не самое приятное место для посадки. В 2004 г. NRC рекомендовал забросить туда аэростат, который сможет на короткое время опуститься на поверхность, взять образцы, а затем набрать необходимую высоту, чтобы проанализировать их или отправить на Землю. В середине 1980-х гг. Советский Союз уже посылал на Венеру космические аппараты, а сейчас Российское космическое агентство планирует запуск нового спускаемого аппарата.

Изучение формирования планет в некоторой степени похоже на исследования происхождения жизни. Венера расположена на внутреннем краю зоны жизни, Марс — на внешнем, а Земля — посередине. Понять различие между этими планетами значит продвинуться в поисках жизни вне Солнечной системы.

План действий

• Получить образцы вещества с ядер комет, Луны и Венеры.

5. За переделом Солнечной системы

Два года назад легендарные «Вояджеры» преодолели финансовый кризис. Когда NASA объявило, что собирается закрыть проект, протесты общественности вынудили их продолжить работу. Ничто из созданного руками человека не удалялось от нас настолько, как «Вояджер-1»: на 103 астрономических единицы (а.е.), т. е. в 103 раза дальше, чем Земля от Солнца, и каждый год к этому добавляется по 3,6 а.е. В 2002 или 2004 г. (по разным оценкам) он достиг загадочной многослойной границы Солнечной системы, где частицы солнечного ветра сталкиваются с потоком межзвездного газа.

Но «Вояджеры» были созданы для изучения внешних планет, а не межзвездного пространства. Их плутониевые источники энергии иссякают. Уже давно в NASA думают создать специальный зонд, и доклад NRC по солнечной физике от 2004 г. советует агентству начать работу в данном направлении.

Внешние границы

Межзвездный зонд должен исследовать приграничную область Солнечной системы, где газ, выброшенный Солнцем, встречается с межзвездным газом. Он должен иметь скорость, долговечность и оснащение, которых нет у «Вояджеров» и «Пионеров»

Зонд должен измерить содержание аминокислот в межзвездных частицах, чтобы определить, сколько сложного органического вещества попало в Солнечную систему извне. Ему также необходимо найти частицы антивещества, которые могли родиться в миниатюрных черных дырах или темном веществе. Он должен определить, как граница Солнечной системы отражает вещество, включая космические лучи, способные влиять на земной климат. Еще ему надо выяснить, присутствует ли в окружающем нас межзвездном пространстве магнитное поле, которое может играть важную роль в формировании звезд. Этот зонд можно использовать как миниатюрный космический телескоп для проведения космологических наблюдений, свободных от влияния межпланетной пыли. Он помог бы изучить так называемую аномалию «Пионеров» — необъяснимую силу, действующую на два далеких космических зонда «Пионер-10» и «Пионер-11», а также проверить общую теорию относительности Эйнштейна, указав, где гравитация Солнца собирает лучи света далеких источников в фокус. С его помощью можно было бы детально изучить одну из ближайших звезд, например эпсилон Эридана, хотя чтобы добраться туда, потребуются десятки тысяч лет.

Чтобы достичь небесного тела на расстоянии сотен астрономических единиц за время жизни ученого (и плутониевого источника энергии), нужно разогнаться до скорости 15 а.е. в год. Для этого можно использовать один из трех вариантов — тяжелый, средний или легкий, соответственно, с ионным двигателем, питающимся от ядерного реактора, либо солнечный парус.

Тяжелый (36 т) и средний (1 т) зонды были разработаны в 2005 г. командами под руководством Томаса Цурбухена (Tomas Zurbuchen ) из Мичиганского университета в Анн-Арборе и Ральфа Макнатта (Ralph McNutt ) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Но более приемлемым для запуска выглядит самый легкий вариант. ESA рассматривает сейчас предложение международной команды ученых под руководством Роберта Виммер-Швайнгрубера (Robert Wimmer-Schweingruber ) из университета в Киле, Германия. К этому проекту может присоединиться и NASA.

Солнечный парус диаметром 200 м сможет разогнать пятисоткилограммовый зонд. После запуска с Земли он должен устремиться к Солнцу и пройти как можно ближе к нему (внутри орбиты Меркурия), чтобы поймать мощный напор солнечного света. Как спортсмен-виндсерфингист, космический корабль будет двигаться галсами. Перед орбитой Юпитера он должен сбросить парус и полететь свободно. Но прежде инженеры должны разработать достаточно легкий парус и испытать его в упрощенном варианте.

«Такой полет под эгидой ESA или NASA будет следующим логическим шагом в исследовании космоса», — считает Виммер-Швайнгрубер. На ближайшие 30 лет затраты на этот проект оцениваются в $2 млрд. Исследование планет поможет нам понять, насколько Земля вписывается в общую схему, а изучение наших межзвездных окрестностей позволит выяснить то же самое в отношении всей Солнечной системы.

EmDrive - это двигатель на микроволновой тяге с питанием от солнечной электроэнергии, который может быть запущен в глубокий космос без жидкого топлива и разогнать космический аппарат до скорости, намного превышающей доступную сегодня. На самом деле никто не знает, как этот двигатель работает - по сути, он нарушает закон сохранения импульса. Есть мнение, что двигатель работать не будет, поскольку в эксперименте закралась ошибка.

5. Сообщения Hello Kitty

Япония пытается заинтересовать детей и студентов в изучении астрофизики, посылая Hello Kitty в космос на спутнике и принимая отправленные игрушкой сообщения на Земле. Одна из целей проекта - привлечь инвестиции частных компаний в спутники. Поскольку Hello Kitty является одним из самых популярных персонажей в Японии, ее культурная популярность поможет повысить осведомленность о космической технике. Sanrio, материнская компания Hello Kitty, также проводит конкурс, который позволит людям отправлять сообщения своим близким прямо из космоса.

6. «Розетта»

Охотник за кометами «Розетта» на орбите кометы, направляющейся к Солнцу со скоростью 40 000 километров в час. Космический корабль путешествовал к комете 10 лет, чтобы спустить небольшой исследовательский аппарат на ее поверхность в ноябре и сделать забор материала кометы. Цель судна - понять, как планеты могли быть сформированы из комет.

7. Японский космический лифт

Корпорация Obayashi, расположенная в Токио, планирует построить к 2050 году космическую станцию, которая будет на высоте 36 000 километров над Землей. Компания планирует отправлять туристов вверх на лифте из углеродных нанотрубок со скоростью около 200 километров в час (путешествие займет примерно неделю) и питать все устройство солнечными батареями на космической станции, плавающей в качестве противовеса чуть выше. Obayashi говорит, что понятия не имеет, сколько будет стоить такой проект, но работает над ним.

Tethers Unlimited заключила контракт на 500 000 долларов на разработку средства под названием SpiderFab, которое будет использовать 3D-принтеры для создания структур, для помощи нам в поиске внеземной жизни. Основной задачей SpiderFab будет избавить нас от необходимости отправлять что-либо с Земли - все будет собираться прямо в космосе.

3D-печать предлагает массу выгодных преимуществ для освоения космоса: снижение времени путешествий, стоимости, отходов, увеличение настраиваемости и подгонки размеров частей. Не хватало только материалов. NASA разработало 3D-принтер, который может выбирать между различными типами сплавов для печати частей космических аппаратов. SpaceX недавно напечатала главный клапан окислителя для одной из своих ракет с помощью такого принтера. Компания сообщила, что будет использовать технологию в течение трех лет и скоро попытается напечатать двигательную камеру.

Космический самолет Skylon, разработанный британским инженером, может использоваться для самых разных целей, от экстренного реагирования до космический миссий. Принцип посадки и взлета Skylon аналогичен обычному самолету - за исключением того, что ему нужна большая взлетная полоса - но двигатели работают на жидком кислороде и водороде. Команда изобретателей утверждает, что Skylon будет готов к полетам в 2018 году.

10. Напечатанные на 3D-принтерах

Один из аэрокосмических инженеров NASA работает над строительством космического телескопа полностью из 3D-печатных частей. Используя быстрое прототипирование для 3D-печати с использованием металла, NASA утверждает, что может завершить один проект всего за три месяца. Космические телескопы трудно изготавливать, поэтому 3D-печать всех частей - от зеркал до камеры - поможет преодолеть материальные и операционные трудности.