Исследование космоса имеет почти такие же глубокие корни, как и само человечество. На самом деле человек всегда интересовался небом и астрономическими явлениями, пытаясь со временем дать свою интерпретацию и использовать небо в качестве инструмента.
Поворотным моментом в изучении космоса и его освоении стал 1957 год с запуском космического аппарата. первый спутник Советский Союз в космосе, Спутник, проложивший путь кисследование космоса человеком и роботами.
Большой шаг вперед, который явилось этим событием, во многом обусловлен историческим контекстом Холодной войны, в которой существовало сильное соперничество между Соединенными Штатами Америки и СССР. В связи с этим освоение космоса подогревалось борьбой между двумя сверхдержавами настолько, что именно в этот период его называли космическая гонка.
Во время этой первой бурной фазы приматы в космической гонке были разделены между США и СССР, гдеСССР заявил о запуске первый человек в космосе, Юрий Гагарин, в 1961 году и первый облет Луны со спутником Луны в 1953 году, а США они позволили мужчине впервые позировать нога на лунном грунте с Нилом Армстронгом в 1969 году. Это последнее и значительное событие успокаивает космический конфликт, а впоследствии, ближе к концу холодной войны, начинается период застоя и сокращения средств, выделяемых на исследование космоса, в котором основное внимание уделялось исследованию. всей Солнечной системы для научных целей и где началось первое международное сотрудничество.
Рисунок 1: Сравнительное изображение командно-служебного модуля «Аполлон» (НАСА) и космического корабля «Союз» (РОСКОСМОС).
Сегодня космос становится главным и важнейшим элементом экономики и развития всей планеты благодаря наличию спутников, предназначенных для самых разнообразных целей, таких как наблюдение Земли, связь и наука, а также в таких контекстах, как военные, гражданские или коммерческие. .
Солнечная система и ее компоненты
Поэтому, безусловно, полезно кратко понять, как устроена наша Солнечная система, чтобы лучше понять, каковы ее возможности и дальнейшие шаги.
Поэтому в этой статье мы углубимся в научные характеристики некоторых объектов нашей Солнечной системы и некоторые технологии, используемые для их изучения.
Солнечная система довольно древняя, она образовалась около 4.5 миллиардов лет назад из обрушившегося на себя облака чрезвычайно холодного газа. Она расположена в плоскости Млечного Пути, спиральной галактики, в которой она находится, на расстоянии 8 кпк (около 200 миллионов миллиардов километров) от ее центра.
Солнечная система – сложный объект, состоящий из 8 планеты и несколько более мелких объектов, таких как спутники и астероиды, удерживается вместе гравитацией Солнца. Солнце на самом деле является Collante нашей системы, расположен примерно в ее центре и действует как центр вращения для всех объектов, вращающихся вокруг нас. Орбиты планет на самом деле имеют эллиптическую форму и это важно для понимания того, как лучше организовать движение транспортных средств между одним объектом и другим внутри Системы.
Планеты, входящие в состав Солнечной системы, делятся на Планеты земной группы, Меркурий, Венера, Земля и Марс, е Планеты Юпитера, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Рисунок 2: Схематическое изображение Солнечной системы с ее объектами и расстояниями до них.
Луна
Самый легко исследуемый объект и главный герой космической гонки — естественный спутник Земли — Луна.
Расстояние Земля-Луна равно 356400 406700 км в перигее (ближайшей точке к Земле) и 27 XNUMX км в апогее (самой дальней точке от Земли). Она совершает круговое движение вокруг Земли, при котором один оборот называется сидерическим месяцем и длится около XNUMX дней, в то время как вращательное движение само по себе равно продолжительности сидерического месяца, поэтому движение Луны вокруг Земля а синхронное вращение. Особенность этого типа вращения состоит в том, что при этом наш Спутник всегда поворачивается к Земле одной и той же стороной.
Жизнь на Земле всегда находилась под влиянием присутствия Луны, как для объяснения течения времени через Фаси Лунари что во время плавания при наличии Maree.
Луна в настоящее время не имеет магнитного поля, как Земля, и имееточень разреженная атмосфера, его поверхность на самом деле усеяна кратерами, образовавшимися от столкновения с астероидами, которые благодаря этим свойствам нашего Спутника сохраняются и миллионы лет спустя. Лунная поверхность обычно делится на моря, характеризующиеся остывшими потоками лавы, и плато. Кроме того, почва состоит из лунный реголит, слой пылевидного мусора, и из нарушение, или каменистый материал, образующийся во время ударов метеоритов.
Лунный реголит – это то, что позволяет изучать состав лунной поверхности, и не только потому, что благодаря отсутствию атмосферы и магнитного поля возможно также изучение солнечной активности на основе атомов, осаждаемых солнечным ветром, и наличия космические лучи. Лунный грунт состоит из так называемого КРИП, то есть калий (К), редкие земли (на английском языке редкоземельные элементы РЗЭ) и фосфор (Р), в то время как из наиболее распространенных элементов у нас есть кальций и алюминий на плато, а в морях, которые преимущественно базальтовые, у нас есть железо и титан.
Одним из самых интересных материалов, которые мы можем найти на лунной поверхности, являетсяГелий-3 (3He), изотоп, имеющий особое значение, поскольку его можно использовать в реакциях ядерный синтез и в частности как топливо для космических путешествий. Преимущество, которое принесет использование этого конкретного изотопа гелия, заключается в производстве одного нейтрона, который можно легко перехватить в процессе термоядерного синтеза и, следовательно, помочь решить одну из основных проблем ядерного синтеза, а именно производство энергетических нейтроны от части задействованных реагентов, что вызывает обогащение окружающих материалов и их последующий радиоактивный распад.
Причина слияния 3Он еще не реализован на Земле из-за дефицита этого изотопа на нашей Планете. Фактически, он в основном переносится солнечными ветрами и не может откладываться на Земле из-за наличия магнитосферы, которая защищает поверхность Земли от большей части радиации, исходящей от Солнца. Общая сумма 3Его масса на лунной поверхности оценивается в 6.50 × 10^8 кг, что примерно на четыре порядка больше, чем количество, обнаруженное на Земле.
Луна, как описано, была первым внеземным телом, исследованным человеком из-за ее относительно легкой доступности по сравнению с другими объектами Солнечной системы. Исследование спутника в настоящее время еще далеко от завершения, и несколько миссий уже осуществляются или готовятся. Индийская миссия Чандрааян 3 недавно была успешна приземление посадочного модуля 23 августа 2023 года в районе Южного Лунного полюса. Этот успех сделал Индию четвертой страной, достигшей лунной почвы, после исторических достижений СССР и США и приземления китайского спускаемого аппарата. Chang'e 3 В 2013.
Что касается будущих проектов, особое значение придается: Артемида аккорды, подписанный несколькими странами и возглавляемый США, которые планируют вернуть астронавтов на лунную почву и построить орбитальные лунные станции.
Марс
Марс представляет собой еще одну важную цель для исследования Солнечной системы.
Это четвертая планета Солнечной системы и, следовательно, скалистая планета, наиболее удаленная от Солнца. Кроме того, это одно из тел Солнечной системы, которое наиболее известно и является целью научных миссий, а также исследований человеком и роботами.
Размеры Марса меньше Земли, радиус Планеты фактически примерно на 53% меньше, чем у Земли, а ее масса составляет около 11% и имеет два относительно небольших спутника, называемых Фобос и Деймос. Поверхность Марса почти полностью покрыта мелкими красный порошок, из-за присутствия оксида железа и гидроксида железа ( Fe (OH3)) он придает Планете характерный красный цвет, который можно увидеть в наблюдениях в видимом свете, и имеет размеры менее 5 мкм.
L 'атмосфера Он состоит из 95% CO.2, вместе с 2% азота и 0.1-0.4% кислорода, и значительно более разрежен, чем земной, из-за разницы в размерах двух планет, что не позволяет Марсу иметь достаточную гравитацию, чтобы удерживать более легкие частицы. В зависимости от сезона поверхность можно подметать вентиляции которые зимой достигают скорости до 100 м/с, а летом средняя скорость составляет около 10 м/с.
La температура на уровне поверхности она также варьируется в зависимости от сезона, но обычно составляет от 140 до 240 К.
Некоторые мелкие капли воды также рассеяны в атмосфере, но в очень небольших количествах по сравнению с содержанием других элементов. Наличие этого небольшого количества воды в атмосфере регулируется таянием и затвердеванием полярных шапок планеты в зависимости от сезона. Фактически, крышки ловят почти всевода присутствует на Марсе, и, по оценкам, толщина льда там составляет около 20 м. Присутствие воды также было сделано после первых наблюдений с Земли из-за структуры поверхности, поскольку в древние времена наблюдались эрозионные явления, связанные с присутствием воды. В настоящее время вода, находящаяся на земле, испарилась, и считается, что под землей существует слой льда, который еще не подвергся явлению испарения. Однако явление испарения воды на Марсе остается явлением неразгаданная тайна.
Планета Марс является одним из самых известных объектов Солнечной системы, поскольку несколько миссий были сосредоточены на изучении планеты как на уровне земли, с помощью марсоходов, так и с помощью орбитальных зондов. Особое историческое значение имеет программа НАСА. Моряк, что позволило в 1965 и 1968 годах соответственно осуществить первый облёт планеты и установку первого орбитального спутника с помощью миссии Mariner 9.
В настоящее время активны различные миссии по исследованию Планеты, начиная с программы НАСА Марс 2020 который в 2020 году включил в программу марсоход Perseverance и дрон Ingenuity ExoMars во главе с ЕКА представило орбитальные аппараты и посадочные модули для программ Китая и Эмирейтс, в рамках которых для китайской миссии были доставлены орбитальный аппарат и вездеход. Тяньвэнь-1 и орбитальный аппарат «Надежда», часть миссии Эмиратов. Миссия Эмирейтс Марс.
Малые объекты Солнечной системы
Солнечная система состоит из множества объектов, меньших, чем планеты, и имеющих разные размеры и состав. Таким образом, мы можем выделить некоторые области интереса в зависимости от их положения по отношению к Солнечной системе.
Начиная с границ последнего, мы имеем Облако Оорта, который обычно совпадает с конечный предел Системы. Он состоит из большого количества небольших покрытых льдом объектов, которые, если их потревожить, можно наблюдать с Земли как долгопериодические кометы. После расчетов гравитационного влияния, которое компоненты Облака Оорта оказывают на другие тела Системы, оно представляется имеющим форму сферической оболочки с внутренним радиусом, равным 1-2 ⋅ 104 а.е. и внешний радиус около 1.5-2 ⋅ 105 а.е., или порядка десяти тысяч раз больше расстояния Земля-Солнце. Из более поздних исследований происхождения Облака был сделан вывод, что количество объектов, составляющих его, должно составлять около 10.11, имеющий (оценочную) массу приблизительно [1-60] M⊕ (массы суши).
Внутри у вас есть пояс Койпера, область, которая, как и Облако Оорта, населена небольшими ледяными объектами. Его форма имеет бубликообразную форму, и принадлежащие ему объекты можно сгруппировать по их движению в резонансной популяции: классические, диффузные и независимые. Размеры пояса Койпера составляют 31 а.е. внутри и 48 а.е. снаружи. Одними из самых известных объектов пояса Койпера являются Карликовая планета. Плутон и объект 486958 Аррокот, также посетил зонд НАСА «Новые горизонты» между 2015 и 2019 годами.
Пояс астероидов Солнечной системы расположен между планетами земной группы и Юпитера. Да, у тебя есть один Основная группа который простирается примерно от 2 до 3.5 а.е., и некоторые другие семейства, называемые Hungaria, Cybele, Hilda и Troiani.
Что касается спектральной классификации астероидов, то она обычно основывается на введенной Толеном в 1984 году, а затем впоследствии расширенной: C, P, D, B, S, V, A, R, K, L, E, M. Однако , основными и наиболее распространенными являются классы С, S и М.
La состав Количество астероидов в Главном поясе различно, это явление, по-видимому, связано с механизмом динамического перемешивания, имевшим место при формировании Солнечной системы. Астероиды С-типа распространены достаточно повсеместно, причем большая распространенность начинается с центральной зоны Главного пояса, тогда как астероиды S-типа преобладают во внутренней зоне и среди семейства Венгерских.
Особое значение для будущих космических миссий имеют астероиды типов C и M. Астероиды C-типавообще-то их можно найти летучие материалы как ч2О, Н2,2и Ч.4 который может быть использован в металлургии, производстве топлива, сельском хозяйстве и в качестве поддержки жизни в космосе. Астероиды М-типа вместо этого они могут быть источником таких материалов, как германий, Theиридий, Theсурьма, а остальные металлы платиновой группы, а также Платина такой же, серебряный, золото и другие драгоценные металлы.
►Читать вторую часть»Солнечная система, ресурс будущего (2/4): исследование астероидов"
►Читать третью часть»Солнечная система, ресурс будущего (3/4): исследование Луны"
►Читать четвертую часть "Солнечная система, ресурс будущего (4/4): этико-психологические соображения по освоению космоса человеком"
источники
Ф. Э. ДеМео и Б. Керри. Эволюция Солнечной системы на основе композиционного картирования астероида пояс. , 505(7485):629–634, январь 2014 г.
М. Дж. Дункан, Р. Брассер, Л. Донс и Х. Ф. Левисон. Роль Галактики в Динамическая эволюция транснептуновых объектов. В М. А. Баруччи, Х. Бенхардте, DP
Крукшанк, А. Морбиделли и Р. Дотсон, редакторы, «Солнечная система за пределами Нептуна», стр. 315. 2008.
Б.Л.Эльманн и К.С.Эдвардс. Минералогия марсианской поверхности. Ежегодный обзор Науки о Земле и планетах, 42:291–315, 2014.
В. Фа и Ю.-К. Джин. Количественная оценка пространственного распределения гелия-3 на Луне слой реголита. Икар, 190(1):15–23, 2007.
Х. Карттунен, П. Крегер, Х. Оя, М. Путанен и К. Дж. Доннер. Фундаментальная астрономия. Спрингер, 2007.
Д. С. Маккей, Г. Хейкен, А. Басу, Г. Бланфорд, С. Саймон, Р. Риди, Б. М. Френч и Дж. Папике. Лунный реголит. Лунный справочник, 567:285–356, 1991.
Т. Монмерль, Ж.-К. Ожеро, М. Шоссидон, М. Гунель, Б. Марти и А. Морбиделли. 3. Формирование Солнечной системы и ранняя эволюция: первые 100 миллионов лет. Земля, Луна и Планеты, 98:39–95, 2006.
Дж. Х. Оорт. Строение кометного облака, окружающего Солнечную систему, и гипотеза его происхождения. Бюллетень астрономических институтов Нидерландов, 11: 91–110, январь 1950 г.
Доктор медицины Смит. Космические наблюдения марсианской атмосферы. Анна. Преподобный Планета Земля. наук, 36:191–219, 2008.
Ф. В. Тейлор, Х. Сведхем и Дж. У. Хед. Венера: атмосфера, климат, поверхность, интерьер и околокосмическая среда планеты земного типа. Обзоры космической науки, 214:1–36, 2018.
Р. К. Вебер, П.-Ю. Лин, Э. Дж. Гарнеро, К. Уильямс и П. Логнонне. Сейсмическое обнаружение лунное ядро. наука, 331(6015):309–312, 2011.
Джей Джей Рэй. Современная жидкая вода на Марсе? Ежегодный обзор Земли и планет
наук, 49:141–171, 2021
Изображения: OpenAI/РОСКОСМОС/автор
