|
"Черный ящик" для искусственного спутника Земли
Американская компания Aerospace Corporation ведет разработку "черного ящика" для спутников, который позволит собрать ценную информацию о процессе сгорания аппарата при входе в плотные слои атмосферы. Полученные таким образом данные помогут создать более безопасные для землян конструкции спутников, которые при падении на Землю будут сгорать без остатка.
Обычно искусственные спутники Земли входят в плотные слои атмосферы и сгорают в них вдалеке от густонаселенных районов или же над поверхностью океана. Однако так обстоит дело не всегда. В 1960 году большой кусок советского "Спутника 4" упал прямо на перекресток дорог в американском городе Манитовок, штат Висконсин. В июне 1969 г. множество мелких фрагментов спутника упало на палубу японского грузового судна. В 1978 году части конструкции советского "Космоса 954" оставили радиоактивный след в канадской провинции Северо-западные территории. Если вспомнить недавнюю историю, то в январе 1997 года огромный топливный бак ракеты "Дельта II" упал прямо во дворе жилого дома в Джорджтауне, штат Техас. Несколькими годами спустя точно такой же бак упал с неба в окрестностях Кейптауна, Южная Африка. И, наконец, в марте прошлого года титановый бак для сжатого газа с ракеты "Ариан" упал на дом в городе Касамбия, Уганда.
В настоящее время специалисты по эксплуатации спутников пытаются понять, каким образом относительно крупным фрагментам конструкции удается избежать полного сгорания при входе в плотные слои атмосферы. Для этого важно уяснить специфику процессов, происходящих с космическим кораблем во время его падения, и откорректировать математические модели, используемые при проектировании космических аппаратов.
Для этих целей последние пару лет эксперты американской компании Aerospace Corporation, расположенной в г. Эль-Сегундо, Калифорния, ведут разработку "черного ящика" для спутников, аналогичного бортовым самописцам, устанавливаемым на самолетах, и предназначенного для сбора информации о процессе сгорания спутника на финальной фазе полета. В перспективе анализ информации, полученной таким образом, позволит разработать конструктивные принципы, позволяющие спутникам сгорать в атмосфере без остатка, избавив землян от вечного риска.
Размером "черный ящик" напоминает книгу в мягком переплете, монтируется внутри спутника и защищается от высоких температур при падении в атмосфере с помощью собственного теплового экрана. Это позволит ящику остаться целым даже при полном сгорании спутника, на борту которого он был установлен. Прибору не требуется телеметрия, внешние датчики или устройства питания - все необходимое размещено в пределах корпуса. С помощью термовыключателя устройство, установленное на борту спутника или ступени ракеты-носителя, включится автоматически, когда температура превысит установленный порог.
Внутри "черного ящика" размещены датчики очень маленького размера, в том числе акселерометры и микросхема навигационной системы GPS, позволяющие записывать на носитель информацию о механических нагрузках и напряжениях, действующих на него при падении. Устройство отличается дешевизной, полной "самодостаточностью" и долговечностью. После фазы разогрева при прохождении на высокой скорости верхних слоев атмосферы у аппарата есть до столкновения с Землей от пяти до семи минут свободного падения, в течение которых он должен сбросить собранную информацию на один из спутников - по всей видимости, на спутник серии "Иридиум". Конструкция "черного ящика" запатентована.
В настоящее время стандарт безопасности НАСА предписывает учитывать возможность падения орбитального аппарата на Землю при его конструировании. Стандарт, в частности, ограничивает использование на борту тугоплавких материалов, таких, как титан, бериллий или нержавеющая сталь. Однако нормы следовало бы пересмотреть, поскольку, с одной стороны, даже детали из сверхпрочных материалов могут при падении рассыпаться на столь мелкие частицы, что они не будут представлять никакого вреда, а с другой стороны, даже плавящиеся при относительно низкой температуре металлы, такие, как алюминий, вполне могут долететь до Земли в виде огромных глыб. Многое зависит от формы и массы элементов конструкции.
Однако, по мнению разработчиков "черного ящика", выработка единых требований к конструкции космических аппаратов не предполагается ввиду значительных различий в их размерах и, в меньшей степени, в функциональном назначении. Политика НАСА и правительства США в этом смысле отличается гибкостью и предполагает лишь определение конкретных стандартов безопасности, методы достижения которых определяются самими разработчиками.
Астронавты Endeavour совершили второй выход в открытый космос
Двое астронавтов пристыкованного к Международной космической станции шаттла Endeavour Франклин Чанг-Диаз и Филипп Перрин совершили 11 июня выход в открытый космос.
Астронавты вели работы по закреплению автоматической "руки" на платформе, которая сможет двигаться по поверхности станции, и установке на платформе видеокамеры.
Они осуществили второй из трех запланированных выходов в космос в ходе стыковки и шаттла Endeavour. Предыдущий состоялся 10 июня, а последний намечен на 13 июня. Тогда астронавты должны будут поменять на автоматической "руке" запястные шарниры, сообщает АР.
Японское планетное общество собирает автографы для отправки на астероид
Японское планетное общество начало всемирную кампанию по сбору имен землян для отправки на астероид, значащийся в каталоге под именем 1998SF36. Его размеры: 700 км в длину, 300 км в ширину. К астероиду отправится зонд MUSES-C. Он полетит туда, конечно же, не затем, чтобы оставить там автографы, а чтобы взять на этом астероиде пробы грунта и вернуть их на Землю.
Запуск зонда MUSES-C должен состояться в ноябре или декабре 2002 г. Зато любителям рассылать автографы нужно поторопиться, заявки принимаются на сайте Планетного общества по адресу http://planetary.org до 5 июля 2002 г. Как сообщается, уже собрано более 160 тысяч имен. Все эти имена выгравируют на алюминиевой пластинке, а ее поместят внутрь целеуказателя. Это шар размером с бейсбольный мяч. Зонд сбросит его на поверхность астероида, и это шар будет ориентиром при посадке.
Японцы почему-то любят отправлять автографы в космос. Сейчас 270 тысяч имен, выгравированных на аналогичной пластинке, летит в сторону Марса на борту японского зонда Nozomi. Во время полета на этом зонде уже не раз случались крупные неполадки, и сейчас даже неизвестно, удастся ли восстановить его нормальную работу, так что до Марса, он может не долететь вовсе.
"Марсианский разведчик" полетит на ракете Atlas 3
В 2005 году NASA собирается отправить на Марс очередной орбитальный зонд. Он называется Mars Reconnaissance Orbiter ("марсианский орбитальный разведчик"). Этот запуск нужно будет осуществить в период с 8 до 28 августа 2005 г., тогда взаимное расположение Земли и Марса будет оптимальным для подобной экспедиции.
На этой неделе NASA выбрало ракету-носитель для нового марсианского зонда. Это будет ракета Atlas 3 производства компании Lockheed Martin. Старт будет произведен с космодрома на мысе Канаверал. Пока эта ракета взлетала всего два раза - в мае 2000 г. и в феврале 2002 г.
Зонд Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) планируется вывести на полярную орбиту Марса с параметрами 320х250 км, откуда он должен будет сделать самые четкие снимки поверхности Красной планеты. Как сообщается, камера зонда сможет увидеть объект размером около метра. На зонде будет установлено 6 научных приборов разного назначения, с помощью которых NASA собирается опять искать воду и исследовать слоистые структуры на поверхности Марса.
Получены изображения малоизученного излучения Солнца
21 апреля 2002 года спутник RHESSI, автоматическая станция TRACE, а также другие исследовательские космические аппараты и наземные обсерватории зарегистрировали исключительно мощную и большую солнечную вспышку Х-класса. Сопоставление данных, полученных RHESSI и TRACE, позволили получить исключительно качественные изображения, демонстрирующие развитие вспышки во времени, а также обнаружить ряд важных физических механизмов, обусловливающих их развитие.
"Сопоставляя снимки, полученные RHESSI в диапазоне жесткого рентгеновского излучения, и ультрафиолетовые снимки TRACE, мы получили возможность проследить развитие энергетических выбросов, которым нет равных в Солнечной системе по мощности, - заявил профессор Роберт Лин (Robert Lin), главный специалист проекта RHESSI. - Мы получили возможность определять, когда именно и где произошло высвобождение энергии в солнечной атмосфере, а также идентифицировать, в какой форме: в форме плазмы, нагретой до десятков миллионов градусов, а также высокоэнергетичных электронов, устремившихся из верхних слоев короны вниз и разогревающих газы в более низких слоях".
Данные RHESSI показывают, что область непосредственно под регионом, в котором происходит вспышка, наполнена горячим газом (по данным TRACE - температурой около 2 млн. градусов Цельсия), излучающим жесткое рентгеновское излучение. Вызывается оно ускоренными до высоких скоростей электронами. Энергия фотонов первоначальной вспышки составляет примерно 20 КэВ - это примерно та же энергия, что и используемая в рентгеновских аппаратах медицинского назначения. Периодически происходят вспышки излучения и более высокой энергии - порядка 100 КэВ.
Излучение из основания активного региона имеет тормозную природу и происходит при торможении электронов в областях плотного газа в основании короны.
"Неожиданно для нас оказалось, что рентгеновское излучение приходит из основания области вспышки еще до того, как начнется излучение в ультрафиолетовом диапазоне, - отметил Брайан Деннис (Brian Dennis), ученый из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда. - Мы ожидали, что рентгеновское излучение начнется примерно одновременно с ультрафиолетовым".
RHESSI обнаружил также, что активные области Солнца, сильно намагниченные источники солнечных вспышек и корональных выбросов, постоянно продуцируют множество микровспышек в рентгеновском диапазоне - каждая длительностью всего лишь в несколько минут. Полный анализ данных о таких микровспышках еще не произведен, однако существуют серьезные доказательства того, что такие вспышки, сопровождаемые ускорением частиц, постоянно происходят в активной короне. Это открытие имеет особенную важность, поскольку объясняет загадку, которой уже 60 лет - каким образом активная корона разогревается до температур, более чем в 200 раз превышающих температуру поверхности Солнца.
Для построения изображений в столь жесткой области рентгеновского диапазона, в которой излучение невозможно сфокусировать оптическими средствами, на RHESSI установлена уникальная система пространственных масок, позволяющих точно определять направление, откуда оно приходит. Девять пар сеток из вольфрамовой проволоки, с щелями между ними размером с человеческий волос, расположены на противоположных концах трубы длиной 1,5 метра. Пройти через все пары и достигнуть детектора, определяющего энергию, может только лишь излучение, приходящее из строго определенного участка небосвода. Сам спутник вращается со скоростью 15 оборотов в минуту.
Компьютеры на Земле анализируют циклические изменения рентгеновского излучения, регистрируемые каждым детектором, и восстанавливают изображение. Построение изображений с высоким разрешением требует постоянной калибровки датчиков в полете. В настоящее время возможно получение изображений в рентгеновском диапазоне с разрешением, составляющим две угловые секунды, и тем самым вполне сравнимым с разрешением оптических телескопов на Земле. Получение столь высококачественных изображений стало возможным впервые в мире.
На Землю еще не вернулись, но рекорд США уже есть
Астронавты четвертого долговременного экипажа МКС Дэн Бурш (слева) и Карл Уолц (справа) в минувший вторник ночью во время сна, сами того не желая, побили рекорд США по непрерывному пребыванию в космосе. sК этому привели неоднократные задержки с запуском "шаттла" Endeavour, на котором они должны вернуться домой. Ранее этот рекорд принадлежал Шеннон Люсид, которая в 1996 г. провела на российской станции "Мир" 188 дней.
Если теперь все пойдет по плану, и Endeavour приземлится в понедельник 17 июня, то новый рекорд США составит 194 дня в космосе. А командир этого экипажа Юрий Онуфриенко установит личный рекорд, его полет на станцию "Мир" в 1996 г. продолжался 193 дня. Напомним, что абсолютный рекорд по продолжительности одного полета принадлежит Валерию Полякову, который в 1994-95 годах провел на станции "Мир" 438 дней.
Рентген позволяет исследовать гравитационное поле нейтронной звезды
Благодаря данным, полученным рентгеновской обсерваторией НАСА "Чандра", астрономы сумели обнаружить характерные особенности спектра излучения нейтронной звезды, которые могут стать первым свидетельством воздействия гравитационного поля звезды на ее излучение.
Исследовательская группа под руководством американского физика Джорджа Павлова (George Pavlov) из Пенсильванского университета исследовала нейтронную звезду 1E 1207.4-5209, расположенную в центральной части остатка сверхновой на расстоянии 7000 световых лет от Земли.
Группа Павлова обнаружила два провала в спектре рентгеновского излучения, испускаемого звездой. Если подтвердится предположение исследователей о том, что они связаны с поглощением рентгеновских лучей в непосредственной близости от звезды ионами гелия, которые находятся в мощном магнитном поле - окажется, что сверхмощное гравитационное поле нейтронной звезды уменьшает энергию лучей, покидающих ее поверхность.
"Подобная интерпретация согласуется с полученными данными, - утверждает г-н Павлов, - однако к тому же самому эффекту могут привести и масса иных факторов. Требуется проведение высокоточных измерений, желательно с помощью спектрометра обсерватории "Чандра". Эти провалы в спектре излучения, которые мы связываем с его поглощением, могут оказаться первым свидетельством воздействия гравитации на излучении вблизи поверхности изолированной нейтронной звезды. Особенную важность этому факту придает то обстоятельство, что это позволит ограничить перечень возможных типов материи, из которой состоит звезда".
Нейтронные звезды образуются при коллапсе ядер массивных звезд, происходящем после выработки ими "горючего". При этом сама звезда взрывается как сверхновая, а ее коллапсировавшее ядро сжимается, превращаясь в горячую звезду диаметром всего лишь в пару десятков километров, окруженную тонкой водородной атмосферой, возможно, содержащей также тяжелые ионы. Ее гравитационное поле примерно в 100 миллиардов сильнее земного.
Плотность ее вещества такова, что чайная ложка вещества звезды весила бы больше миллиарда тонн. Нейтронные звезды интенсивно изучаются уже больше трех десятков лет, однако их истинная природа по-прежнему покрыта мраком. Неизвестно даже, действительно ли они состоят из нейтронов, а не из пионов или каонов, или даже из свободных кварков. Чтобы ограничить число гипотез, следовало бы измерить гравитационное поле такой звезды. Это можно сделать, изучая его воздействие на рентгеновские лучи, излучаемые в непосредственной близости от поверхности звезды. В соответствии с общей теорией относительности притяжение фотонов гравитационным полем звезды проявится в уменьшении их энергии, то есть в увеличении длины волны, которая будет зарегистрирована удаленным наблюдателем. Измерения обусловленного гравитацией красного смещения позволят определить отношение массы звезды к ее радиусу, и тем самым проверить различные теории строения нейтронных звезд.
Группа Павлова предложила несколько возможных объяснений обнаруженного эффекта. Его интенсивность и спектральные характеристики делают маловероятным, например, поглощение рентгеновских лучей в межзвездном пространстве. Наиболее вероятное объяснение, по мнению ученых - это поглощение излучения ионами гелия в сильнейшем магнитном поле, в десятки триллионов раз превышающем земное. В этом случае гравитационное красное смещение уменьшит энергию рентгеновских лучей как раз на 17%.
|
