Битва за Космос. Новые горизонты

Новая планета была обнаружена 4 января 2010 года. Ее размер был определен как 3,878 земных радиуса; элементы орбиты: большая полуось – 0,0455 а. е., наклонение – 89,76°, период обращения – 3,2 земных суток. Температура на поверхности планеты – 1800° С.

Парадоксальность ситуации в том, что экзопланета Kepler-4b находится на удалении 1630 световых лет от Земли в созвездии Дракона. Иными словами, мы видим эту планету такой, какой она была 1630 лет назад! Необходимо заметить, что космическая обсерватория KEPLER обнаружила не планету, а неуловимое человеческим глазом мерцание звезды, вокруг которой вращается экзопланета Kepler-4b, периодически затеняя ее диск. Этого оказалось вполне достаточно, чтобы KEPLER определил наличие планетной системы (всего за последние 3 года аппарат обнаружил 2300 подобных объектов).

Улыбка Гагарина, фотографии космических глубин, полученные с орбитального телескопа «Хаббл», луноходы и десантирование в ледяной океан Титана, огнедышащая упряжка из тридцати (!) реактивных двигателей первой ступени ракеты Н-1, «воздушный кран» марсохода «Кьюриосити», радиосвязь на дальности 18,22 млрд. км - именно на таком расстоянии от Солнца сейчас находится зонд «Вояджер-1» (в 4 раза дальше орбиты Плутона). Радиосигнал приходит оттуда с задержкой в 17 часов!
При знакомстве с космонавтикой приходит понимание, что скорее всего в этом и есть истинное предназначение Человечества. Создавать запредельную по красоте и сложности технику для исследования Вселенной.

Россия вернулась в научный космос

Буквально за несколько месяцев до нашумевшей истории с «Фобос-Грунт», с космодрома Байконур ракета-носитель «Зенит» вывела на расчетную орбиту российский космический телескоп «Спекр-Р» (более известный как «Радиоастрон»). Наверняка все слышали про замечательный телескоп «Хаббл», который вот уже 20 лет передает с околоземной орбиты поражающие воображение фотографии далеких галактик, квазаров и звездных скоплений. Так вот, «Радиоастрон» в тысячу раз точнее «Хаббла»!
Несмотря на международный статус проекта, космический аппарат «Радиоастрон» практически полностью создан в России. Группе отечественных ученых и инженеров НПО им. Лавочкина удалось в условиях тотального недофинансирования и пренебрежения наукой воплотить в жизнь уникальный проект космической обсерватории. Обидно, что этот триумфальный прорыв в области космических исследований совершенно не попал поле зрения наших СМИ … зато хроника падения станции «Фобос-Грунт» сутками транслировалась по всем телеканалам.

Проект неслучайно назван международным: «Радиоастрон» - это наземно-космический интерферометр, состоящий из космического радиотелескопа, установленного на аппарате «Спектр-Р», а также сети наземных радиотелескопов: в качестве синхронных антенн используются радиотелескопы в Эффельсберге (Германия), Грин-Бэнк (США) и гигантская 300-метровая антенна радиотелескопа Аресибо на о. Пуэрто-Рико. Космическая компонента движется по высокоэллиптической орбите с удалением от Земли на тысячи километров. В результате получился единый радиотелескоп-интерферометр с базой 330 тыс. километров! Разрешение «Радиоастрона» настолько высоко, что оно позволяет различать объекты, видимые под углом несколько микросекунд.

И это не единственная космическая обсерватория, созданная российскими специалистами за последние годы – например, в январе 2009 года на околоземную орбиту был успешно выведен аппарат «Кронас-Фотон», предназначенный для исследований Солнца в рентгеновской области спектра. Или международный проект PAMELA (он же - искусственный спутник Земли «Ресурс-ДК», 2006 г.), предназначенный для исследования радиационных поясов Земли – российские специалисты вновь доказали свой высочайший профессионализм.


Вместе с тем, у читателей не должно создаться ложного впечатления, что все проблемы остались позади и далее стремиться некуда. Ни в коем случае нельзя останавливаться на достигнутых результатах. NASA, Европейское космическое агентство и Японское агентство космических исследований ежегодно выводят на орбиту космические обсерватории и различные научные инструменты: японский спутник Hinode для исcледования физики Солнца, американская 22-х тонная рентгеновская обсерватория «Чандра», гамма-обсерватория «Комптон», инфракрасный телескоп «Спитцер», европейские орбитальные телескопы «Планк», «XMM-Ньютон», «Гершель»...к концу этого десятилетия NASA обещает запустить в космос на замену устаревшему «Хабблу» новый супертелескоп «Джеймс Уэбб» с диаметром зеркала 6,5 м и солнечным щитом размером с теннисный корт.

Марсианские хроники

В последнее время отмечен необычайный интерес NASA к исследованию Марса, создается ощущение готовящейся скорой высадки астронавтов на Красную планету. Многочисленные аппараты вдоль и поперек исследовали Марс, специалистов NASA интересует все: орбитальные разведчики проводят подробное картографирование поверхности и замеры полей планеты, спускаемые аппараты и марсоходы изучают геологию и климатические условия на поверхности. Отдельным вопросом стоит наличие на Марсе нефти воды – согласно последним данным, аппараты все-таки обнаружили признаки водяного льда. А значит дело за малым – отправить туда человека.


С 1996 года NASA организовало 11 научных экспедиций к Марсу (из которых 3 закончились провалом):
- Mars Global Serveyor (1996 г.) - автоматическая межпланетная станция (АМС) 9 лет находилась на марсианской орбите, позволив собрать максимум информации об этом далеком загадочном мире. После завершения миссии по картографированию поверхности Марса, АМС перешла в режим ретранслятора, обеспечивая работу марсоходов.
- Mars Pathfinder (1996 г.) - «Следопыт» работал на поверхности 3 месяца, в ходе миссии впервые использовался марсоход.
- Mars Climate Orbiter (1999 г.) - авария на орбите Марса. Американцы перепутали в расчетах единицы измерения (Ньютон и фунт силы).
- Mars Polar Lander (1999 г.) – станция разбилась при посадке
- Deep Space 2 (1999 г.) – третья неудача, АМС потеряна при невыясненных обстоятельствах.
- Mars Odyssey (2001 г.) – искал следы воды с марсианской орбиты. Нашел. В настоящее время используется как ретранслятор.
- Mars Exploration Rover A (2003 г.) и Mars Exploration Rover B (2003 г.) – два зонда с марсоходами «Спирит» (MER-A) и «Оппортьюнити» (MER-B). «Спирит» застрял в грунте в 2010 году, после чего вышел из строя. Его близнец до сих пор подает признаки жизни на другой стороне планеты.
- Mars Reconnaissance Orbiter (2006 г.) – «Марсианский орбитальный разведчик» ведет съемки марсианских ландшафтов камерой высокого разрешения, выбирает оптимальные места для будущих посадок, исследует спектры горных пород, замеряет радиационные поля. Миссия активна.
- Phoenix (2007 г.) – «Феникс» исследовал приполярные области Марса, проработал на поверхности меньше года.
- Mars Science Laboratory – 28 июля 2012 года марсоход «Кьюриосити» приступил к выполнению задания. 900-килограммовый аппарат должен проползти 19 км по склонам кратера Гейла, определяя минеральных состав марсианских пород.

В память первопроходцев. Первым аппаратом, достигшим поверхности Марса была АМС «Марс-2», 27 ноября 1971 г. доставившая вымпел СССР на поверхность Красной планеты.
Через несколько дней, 2 декабря 1971 г. состоялась первая в истории мягкая посадка на Марс. Межпланетная станция «Марс-3» в течении 14 секунд передавала на Землю изображения далекого холодного мира. Также, на борту советской АМС «Марс-3» находился первый в мире марсоход - «прибор для определения проходимости» ПрОП-М.

Дальше – только звезды.

Среди великих достижений Человечества – четыре звездолета, преодолевших притяжение Солнца и навсегда ушедших в бесконечность. C точки зрения биологического вида homo sapiens, сотни тысяч лет - непреодолимая преграда на пути к звездам. Но у бессмертного аппарата, плывущего в пустоте без трения и вибрации, шанс достигнуть звезд приближается к 100%. Когда – неважно, ведь время для него навсегда остановилось.
Началась эта история 40 лет назад, когда впервые стали готовить экспедиции для исследования внешних планет Солнечной системы, и продолжается до сих пор: в 2006 году в битву за космос с силами природы вступил новый аппарат «Новые горизонты» - в 2015 году он проведет несколько драгоценных часов в окрестностях Плутона, а затем покинет пределы Солнечной системы, превратившись в пятый звездолет, собранный человеческими руками

Газовые гиганты за орбитой Марса разительно отличаются от планет Земной группы, а глубокий космос предъявляет совсем иные требования к космонавтике: нужны еще большие скорости и ядерные источники энергии на борту АМС. На удалении миллиардов километров от Земли остро стоит проблема обеспечения устойчивой связи (в настоящее время она успешно решена). Хрупкие приборы должны в течении многих лет выдержать жестокий холод и смертельные потоки космических излучений. Обеспечение надежности таких космических зондов достигается беспрецедентными мерами контроля на всех этапах подготовки к полету.
Отсутствие подходящих космических двигателей налагает жесткие ограничения на траектории полета к внешним планетам – набор скорости происходит за счет «межпланетного бильярда» - гравитационных маневров в окрестностях небесных тел. Горе тому научному коллективу, кто допустил в расчетах ошибку в 0,01%: автоматическая межпланетная станция пройдет на расстоянии 200 тысяч километров от расчетной точки рандеву с Юпитером и навсегда отклонится в другую сторону, превратившись в космический мусор. Кроме того, полет следует организовать так, чтобы зонд, по возможности, прошел рядом со спутниками планет-гигантов и собрал как можно больше информации.

Зонд «Пионер-10» (запуск 2 марта 1972 г.) был настоящим Пионером. Несмотря на опасения некоторых ученых, он благополучно преодолел Пояс астероидов и впервые исследовал окрестности Юпитера, доказав, что газовый гигант излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Могучая гравитация Юпитера изменила траекторию зонда и с такой силой швырнула его прочь, что «Пионер-10» навсегда покинул пределы Солнечной системы. Связь с АМС прервалась в 2003 году на удалении 12 млрд. км от Земли. Через 2 миллиона лет «Пионер-10» пройдет вблизи Альдебарана.

«Пионер-11» (запуск 6 апреля 1973 г.) оказался еще более отважным исследователем: в декабре 1974 г. он прошел на расстоянии 40 тыс. км от верхней кромки облаков Юпитера и, получив разгонный импульс, через 5 лет добрался до Сатурна, передав четкие снимки бешено вращающегося гиганта и его знаменитых колец. Последние данные телеметрии с «Пионер-11» были получены в 1995 году – АМС к тому находилась уже далеко за орбитой Плутона, направляясь в сторону созвездия Щит.

Успех миссий «Пионер» позволил осуществить еще более дерзкие экспедиции к окраинам Солнечной системы – «парад планет» в 80-е годы позволял силами одной экспедиции посетить сразу все внешние планеты, собравшиеся в узком секторе неба. Уникальная возможность была использована без промедления – в августе-сентябре 1977 г. в полет длиною в вечность отправились две автоматические межпланетные станции «Вояджер». Траектория полета «Вояджеров» была проложена так, что после успешного посещения Юпитера и Сатурна, оставалась возможность продолжить полет по расширенной программе с посещением Урана и Нептуна.

После исследований Юпитера и его крупных спутников, «Вояджер-1» отправился на встречу с Сатурном. Несколько лет назад зонд «Пионер-11» обнаружил плотную атмосферу у Титана, что, несомненно, заинтересовало специалистов – решено было детально исследовать крупнейший спутник Сатурна. «Вояджер-1» боевым разворотом отклонился с курса и приблизился к Титану. Увы, резкий манер поставил крест на дальнейших исследованиях планет – гравитация Сатурна отправила «Вояджер-1» по другому пути со скоростью 17 км/с.

В настоящий момент «Вояджер-1» самый далекий от Земли и самый быстрый объект когда-либо созданный человеком. В сентябре 2012 г. «Вояджер-1» находился на расстоянии 18,225 миллиардов км от Солнца, т.е. в 121 раз дальше, чем Земля! Несмотря на гигантское расстояние и 35 лет непрерывной работы, с АМС по-прежнему поддерживается устойчивая связь, «Вояджер-1» был перепрограммирован и занялся изучением межзвездной среды. 13 декабря 2010 года зонд вошел в зону, в которой отсутствует солнечный ветер (поток заряженных частиц от Солнца), а его приборы зафиксировали резкое усиление космического излучения – «Вояджер-1» достиг границ Солнечной системы. Из невообразимых космических далей «Вояджер-1» сделал свой последний памятный снимок «Семейный портрет» - взору исследователей предстало впечатляющее зрелище Солнечной системы со стороны. Особенно фантастически выглядит Земля – бледная голубая точка размером 0,12 пикселя, затерянная в бесконечном Космосе.
Энергии радиоизотопных термогенераторов хватит еще на 20 лет, но с каждым днем светочувствительному датчику все сложнее находить тусклое Солнце на фоне других звезд – существует вероятность того, что зонд скоро не сможет ориентировать антенну в направлении Земли. Но перед тем как уснуть навеки, «Вояджер-1» должен постараться побольше рассказать о свойствах межзвездной среды.

Второй «Вояджер» после коротких рандеву с Юпитером и Сатурном, еще немного «побродил» по Солнечной системе, навестив Уран и Нептун. Десятки лет ожидания и лишь считанные часы на знакомство с далекими ледяными мирами - какая несправедливость! Парадоксально, но опоздание «Вояджер-2» к точке наименьшего удаления от Нептуна, по сравнению с расчетным временем, составило 1,4 секунды, отклонение от расчетной орбиты всего 30 км.

23-ваттный сигнал передатчика "Вояджер-2" после 14-часовой задержки достигает Земли с энергией 0,3 миллиардных доли триллионной доли ватта. Столь невероятная цифра не должна вводить в заблуждение –например, энергии, которую приняли все радиотелескопы за годы существования радиолокации, недостаточно, чтобы нагреть стакан воды на одну миллионную долю градуса! Чувствительность современных астрономических приборов просто изумительна - несмотря на крошечную мощность передатчика «Вояджер-2» и 14 млрд. км. пространства, антенны дальней космической связи по-прежнему получают с зонда данные телеметрии со скоростью 160 бит/с.

Через 40 тысяч лет «Вояджер-2» окажется в окрестностях звезды Росс 248 в созвездии Андромеды, через 300 тысяч лет зонд на расстоянии 4-х световых лет пролетит мимо Сириуса. Через миллион лет корпус «Вояджера» будет искорежен космическими частицами, но уснувший навсегда зонд продолжит свое бесконечное скитание по Галактике. По оценкам ученых, он просуществует в космосе как минимум 1 миллиард лет и, возможно, к тому времени останется единственным памятником человеческой цивилизации.