Система планетарной защиты от астероидов и планет основана на: Система планетарной защиты от астероидов и планет основана на Ответ на вопрос по предмету Безопасность жизнедеятельности

Проект «Цитадель» . Космос [Все о звёздах, планетах, космических странниках]

В этой главе мы рассказали о многих проектах исследования потенциально опасных малых тел Солнечной системы и о программах космической защиты Земли. Как правило, они направлены на решение отдельных сторон проблемы обеспечения космической безопасности нашей планеты. Кроме того, не все описанные проекты представляются вполне реальными.

Теперь познакомим читателя с идеями и предложениями Анатолия Васильевича Зайцева — ведущего конструктора НПО им. Лавочкина, одного из крупнейших авторитетов по проблемам космической защиты Земли. Начиная с 1980-х г., наряду с разработкой целого ряда успешных проектов исследования космоса, он с группой сотрудников занимается проблемой космической защиты Земли от астероидно-кометной опасности. Одна из последних работ группы д.т.н. А.В. Зайцева, вынесенная на обсуждение научно-технического сообщества, — проект создания Системы планетарной защиты. Основные особенности проекта — его комплексность и реалистичность. Планетарной система названа потому, что, по мнению автора, в перспективе должна быть организована не только защита Земли, но также Луны и, возможно, соседних с нами планет. Например, на нашем естественном спутнике надо будет не только «прикрыть зонтиком защиты» будущие лунные поселения землян. Катастрофическое столкновение астероида с Луной может привести к падению на нашу планету осколков, выброшенных взрывом. Как помнит читатель, на Земле уже найдены образцы лунных и марсианских метеоритов именно такой природы.

Свой проект А.В. Зайцев образно назвал «Цитадель». Так в прошлом в Европе называли особо сильно укреплённое сооружение внутри крепостной стены, приспособленное для длительной, самостоятельной и надёжной обороны.

Концепция проекта основана на том, что создавать в настоящее время и поддерживать в постоянной готовности систему защиты от крупных астероидов и комет, способных вызвать глобальную катастрофу, нереально. Гораздо реальнее, во-первых, обеспечить функционирование глобальной системы мониторинга космического пространства, чтобы в обозримом будущем открывать крупные угрожающие объекты настолько заблаговременно, чтобы успеть подготовить и реализовать адекватные меры противодействия им. И во-вторых, возможно и необходимо уже сейчас приступить к созданию системы планетарной защиты от объектов размером в десятки и сотни метров. Основа предлагаемой А.В. Зайцевым системы планетарной защиты (СПЗ) — международная наземно-космическая служба глобального контроля космического пространства, находящаяся в постоянной готовности наземно-космическая служба перехвата небольших опасных объектов и наземный комплекс управления. Согласно проекту «Цитадель» «служба перехвата небесных тел имеет наземное базирование и содержит несколько региональных сегментов, создаваемых на базе ракетно-космических и ядерных средств России, США и ряда других стран». Региональные центры должны располагать полным арсеналом средств защиты от космической угрозы.

^{Схема действия системы планетарной защиты}

А.В. Зайцев подчёркивает, что именно Россия имеет уникальный набор технических средств и технологий, которыми не обладают другие страны и которые могут стать основой для создания регионального центра планетарной защиты. В одной из публикаций А.В. Зайцев рассматривает основные компоненты и возможную схему действия в критической ситуации Российского центра системы «Цитадель». «После обнаружения потенциально опасного небесного тела к наблюдению подключатся средства наземного и космического базирования, в зоны видимости которых этот объект будет попадать. На основе получаемой информации в Центре планетарной защиты оценивают степень опасности (место, время предполагаемого удара по планете, его возможные последствия) и разрабатывают комплекс мер по её предотвращению». Затем учёные оперативно вырабатывают рекомендации для руководителей стран и ООН. «После согласования плана мероприятий на межправительственном уровне запускают два космических аппарата (КА)-разведчика с помощью ракет-носителей (РН) “Зенит” или “Днепр” и по крайней мере два КА-перехватчика (РН “Зенит” или “Протон”)».

Цель запуска аппаратов-разведчиков — уточнить с близкого расстояния орбиту опасного объекта, его размеры, массу, форму, характер вращения, состав, структуру и механические свойства. Это обеспечит точное наведение перехватчиков на цель и эффективность их воздействия — отклонение или разрушение угрожающего объекта. Проект «Цитадель» предусматривает старт двух аппаратов-разведчиков и первого перехватчика не позже чем через 12 час после обнаружения опасного объекта. Второй аппарат-перехватчик должен быть запущен не позже чем через 12 час после первого. Свидание аппаратов-разведчиков с опасным астероидом при этом состоится на удалении около 1 млн. км от Земли, а перехват — внутри лунной орбиты, на расстоянии от 180 до 270 тыс. км. А.В. Зайцев исходит из того, что РН «Зенит» обеспечит доставку на такое расстояние ядерного устройства массой около 1,5 т. Заряд мощностью не менее 1,5 Мт способен разрушить каменный астероид диаметром в сотни метров. Проект предусматривает доставку той же ракетой-перехватчиком небольших аппаратов, которые должны будут зарегистрировать и передать в Центр результаты воздействия.

А.В. Зайцев аргументированно утверждает, что при соответствующих политических решениях и уровне финансирования эшелон оперативного перехвата СПЗ «Цитадель» можно создать за 5–7 лет. Дело в том, что проект «Цитадель» в значительной мере основан на применении уже существующих технологий, научно-технических средств и систем, на достижениях космического и оборонного комплексов, а также на использовании опыта сотрудничества специалистов разных стран в программах космических исследований. Действительно, в ряде стран давно используются могучие ракетно-космические комплексы и космодромы, мощные оптические и радиотелескопы, исследовательские космические зонды и орбитальные обсерватории различного назначения, средства противоракетной и противовоздушной обороны, наземно-космические системы связи и навигации, центры управления. Всё это и определяет реалистичность создания в столь сжатые сроки системы, предлагаемой А.В. Зайцевым.

^{Ракета-носитель Н-1 сверхтяжёлого класса («Царь-ракета»)}

^{Один из вариантов надувной конструкции со шлюзовой камерой для лунной базы}

Мы уже говорили о комплексном подходе А. В. Зайцева к решению проблемы космической защиты. Значительное место в концепции отводится созданию надёжной системы мониторинга опасных объектов.

По оценке Зайцева, мощность и время предстартовой подготовки современных ракетно-космических средств позволяют осуществить перехват малых астероидов, если они будут обнаружены хотя бы за двое-трое суток до возможного столкновения. Исходя из этого, конструктор предлагает в качестве эффективного средства обнаружения целей для близкого перехвата запуск хотя бы одного космического телескопа. Его проектом «Конус» предусматривается размещение космического аппарата-наблюдателя на земной орбите на удалении в 10–1 5 млн. км от Земли. С такого расстояния можно будет замечать и те опасные тела, которые приближаются со стороны Солнца, что невозможно при наблюдениях с поверхности Земли. Ещё один телескоп предполагается разместить вблизи Земли на орбите искусственного спутника. Этот второй автоматический наблюдатель будет вести поиск крупных тел в метеорных потоках, с которыми встречается Земля на ее пути вокруг Солнца, а также наблюдать области, засвечиваемые Землёй и Луной при наблюдениях с первого аппарата. Найдётся работа и для наземных обсерваторий. Если космические телескопы заметят опасный объект, к его наблюдению обязательно подключатся наземные средства. Именно наблюдения с нескольких инструментов, разнесённых на большое расстояние, обеспечивают скорейшее и наиболее точное определение местоположение объекта в пространстве и уточнение его дальнейшей траектории. А.В. Зайцев отмечает, что базовыми для реализации проекта «Конус» могут стать созданные в Научно-производственном объединении им. С.А. Лавочкина спутники «Око» и «Аркон», другие перспективные разработки и изделия, выполненные на этом и других предприятиях в нашей стране и за рубежом.

Концепция А.В. Зайцева предусматривает защиту и от крупных астероидов. Для своевременного их обнаружения совершенно не обязательно в непрерывном режиме обозревать всю небесную сферу. Проект «Тор» предусматривает слежение за опасными объектами вблизи земной орбиты: внутри воображаемой кольцевой трубы сечением в несколько миллионов километров, охватывающей земной путь вокруг Солнца. Часть этой торовой области можно контролировать с наземных обсерваторий. Часть «трубы», располагающуюся за Солнцем, можно будет наблюдать с помощью телескопов, движущихся по земной орбите, на большом удалении от нашей планеты. Эти телескопы параллельно можно использовать для исследования нашего дневного светила, заглядывая на его обратную сторону. Это важно для прогнозирования активных процессов на Солнце, влияющих на жизнь Земли.

Поскольку в отличие от астероидов кометы могут прилететь к нам с любого направления, рано или поздно придётся организовать всемирную службу для наблюдения за всей небесной сферой. А.В. Зайцев предлагает поделить звёздное небо на участки между астрономическими обсерваториями, которые будут с определённой периодичностью осматривать свою область.

Концепция Зайцева предусматривает и то обстоятельство, что возможности космической защиты землян велики, но не безграничны. Теоретически можно представить и такую весьма маловероятную ситуацию, когда летящее к Земле тело окажется настолько колоссальным, что для его уничтожения будет недостаточно всех накопленных людьми ядерных зарядов. Поэтому А.В. Зайцев предлагает заблаговременно подумать о создании своеобразного космического Ноева ковчега на Луне, чтобы спасти хотя бы часть человечества.

^{Международная Космическая Станция «Мир» на орбите Земли}

В начале книги мы рассказывали об астероиде 99 942 Apophis (2004 MN4), который промчится вблизи Земли 13 апреля 2029 г. Специалисты вначале не могли вычислить, как изменится орбита астероида после столь близкого свидания с нашей планетой. Высказывалось предположение, что земное притяжение может таким образом изменить путь астероида, что он столкнется с Землей в 2036 или 2037 г. Однако сотни наблюдений в оптические телескопы и многочисленные радарные измерения, выполненные в 2004–2006 гг., уменьшают вероятность столкновения 99 942 Apophis с Землей практически до нуля. Читатель, уже получивший представление о потенциале космической защиты, понимает, что в случае необходимости земляне смогут адекватными мерами отвести от цивилизации эту и иные космические угрозы. Например, предлагалось доставить на астероид 99 942 Apophis (2004 MN4) прибор, который будет информировать специалистов о его местонахождении. Это позволило бы успеть при необходимости принять срочные меры защиты Земли.

Программа создания Всемирной службы защиты человечества от космической угрозы важна не только сама по себе. Она поможет сохранению и развитию достижений науки, техники и технологии, накопленных в оборонном комплексе и в космонавтике. Вместе с тем она может стать фактором, ускоряющим развитие многих отраслей науки и техники. Ведь именно так было, когда осуществлялись ядерные, космические и другие крупные проекты.

Глобальный характер космических опасностей, грандиозность проблем защиты, требующих своего решения, являются стимулом и диктуют необходимость объединения стран перед лицом этой поистине общечеловеческой угрозы. Организация международного сотрудничества в обсуждаемой области поможет людям разных стран, национальной и религиозной принадлежности, различных взглядов и политических убеждений осознать себя единым сообществом землян. Можно надеяться, что это осознание послужит укреплению мира и стабильности на нашей планете. Научно-технический потенциал России — передовой космической и ядерной державы — позволяет ей стать одним из лидеров разработки и осуществления международных программ космической защиты человечества.

Вместе с тем если средства планетарной защиты будут создавать в рамках только национальных программ, может начаться новый виток гонки вооружений. Ведь многие элементы космической защиты можно использовать и в военных действиях. Выход — в максимальной открытости этих работ, но прежде всего — в разработке и реализации Международной программы космической защиты под эгидой ООН.

^{Межпланетный космический комплекс на подлёте к Марсу}

^{Так, по мнению художников НАСА, может выглядеть постоянная база на Луне}

Не менее важно подготовить международно-правовую основу создания и применения национальных и международных средств космической защиты. Иначе действия любой страны или группы стран по перехвату и разрушению опасного объекта, особенно если это нанесёт ущерб другим странам, породят конфликты, связанные с необходимостью ликвидации возможных экологических и экономических последствий. Необходимость пересмотра соответствующих положений международного права обусловлена и тем, например, что сегодня запрещено использование в космическом пространстве ядерных взрывов, применение которых, как мы знаем, может оказаться необходимым для предотвращения возможной катастрофы.

И ещё: проблема космической защиты может эффективно решаться только во взаимосвязи с решением других глобальных проблем: экологических, экономических, политических, в кооперации с деятельностью по исследованию и освоению космоса.

Непременным условием решения глобальных проблем, основой устойчивого развития общества является изменение нашего с вами сознания. Ясно, что формирование нового сознания невозможно без опережающего образования молодёжи, которое необходимо начинать с самого раннего возраста. Мы убеждены, что основой современного образования должно стать космическое и экологическое образование. Для этого надо не только соответствующим образом изменить содержание учебных программ. Очень важно создать условия для творческого участия молодых людей в уже действующих государственных и общественных космических и экологических программах.

Сегодня существуют московские учебно-исследовательские молодёжные программы, открытые для всех желающих. Это, например, «Космический патруль», «Эксперимент в космосе», «Мы и биосфера», «Чтения им. Вернадского». Участники этих программ разрабатывают проекты космической защиты Земли, предлагают идеи экспериментов на МКС и спутниках, ведут наблюдения за астрономическими объектами, участвуют в экспедициях к месту падения метеоритов, обсуждают свои идеи с учёными и инженерами. Всё это не только помогает осознать взаимосвязь Человека, Земли и Вселенной, но также даёт возможность молодым людям внести свой посильный вклад в решение проблем, стоящих перед человечеством.

В конечном счёте от каждого из нас в той или иной мере зависит будущее всей цивилизации.

^{Падение крупного астероида на Землю в представлении художника}

Космогенные природные процессы — презентация онлайн

Космогенные природные
процессы
Космические ЧС — это опасности, угрожающие человеку из
Космоса. Прежде всего это опасные космические объекты (ОКО) и
космические излучения.
Астероиды— это малые планеты, диаметр которых колеблется в
пределах 1-1000 км.
В настоящее время известно около 300 космических тел, которые могут
пересекать орбиту Земли. Всего по прогнозам астрономов в космосе
существует примерно 300 тыс. астероидов и комет.Встреча нашей
планеты с такими небесными телами представляет серьезную угрозу для
всей биосферы. Расчеты показывают, что удар астероида диаметром
около 1 км сопровождается выделением энергии, в десятки раз
превосходящей весь ядерный потенциал, имеющийся на Земле. Энергия
одного удара оценивается величиной а 1023 эрг. Поэтому во многих
странах ведутся работы по проблемам астероидной опасности и
техногенному засорению космического пространства, направленные на
прогнозирование и предотвращение столкновений массивных тел с
Землей.Тела размером порядка 100 м могут появиться в
непосредственной близости от Земли достаточно внезапно. В этом
случае избежать столкновения путем изменения траектории практически
нереально. Единственная возможность предотвратить катастрофу — это
разрушить тела на несколько мелких фрагментов.
Основным средством борьбы с астероидами и кометами, сближающимися с
Землей, является ракетно-ядерная технология. В зависимости от размеров
опасных космических объектов (ОКО) и используемых для их обнаруженияинформационных средств располагаемое на организацию противодействия
время может изменяться в широких пределах от нескольких суток до нескольких
лет. С учетом операций на обнаружение, уточнение траектории и характеристик
ОКО, а также запуск и подлетное время средств перехвата требуемая дальность
обнаружения ОКО должна составлять 150 млн. км от Земли.
Сегодня предлагается разработать систему планетарной защиты от астероидов и
комет, которая основана на двух принципах защиты, а именно изменение
траектории ОКО или разрушение его на несколько частей. Поэтому на первом
этапе разработки системы защиты Земли от метеоритной и астероидной
опасности предполагается создать службу наблюдения за их движением с таким
расчетом, чтобы обнаруживать объекты размером около 1 км за год-два до его
подлета к Земле. На втором этапе необходимо рассчитать его траекторию и
проанализировать возможность столкновения с Землей. Если вероятность такого
события велика, то необходимо принимать решение по уничтожению или
изменению траектории этого небесного тела. Для этой цели предполагается
использовать межконтинентальные баллистические ракеты с ядерной
боеголовкой. Современный уровень космических технологий позволяет создать
такие системы перехвата.
Солнечная радиация является мощным оздоровительным и профилактическим фактором.
Распределение солнечной радиации на разных широтах служит важным показателем,
характеризующим различные климатоге-ографические зоны, что учитывается в гигиенической
практике при решении ряда вопросов, связанных с градостроительством и т. д.
Вся совокупность биохимических, физиологических реакций, протекающих при участии
энергии света, носит название фотобиологических процессов. Фотобиологические процессы в
зависимости от их функциональной роли могут быть условно разделены на три группы.
Первая группа обеспечивает синтез биологически
важных соединений (например, фотосинтез).
Ко второй группе относятся фотобиологические
процессы, служащие для получения информации и
позволяющие ориентироваться в окружающей
обстановке (зрение, фототаксис, фотопериодизм).
Третья группа — процессы, сопровождающиеся
вредными для организма последствиями
(например, разрушение белков, витаминов,
ферментов, появление вредных мутаций,
онкогенный эффект). Известны стимулирующие
эффекты фотобиологических процессов (синтез
пигментов, витаминов, фотостимуляция клеточного
состава). Активно изучается проблема
фотосенсибилизирующего эффекта. Изучение
особенностей взаимодействия света с
биологическими структурами создало возможность
для использования лазерной техники в
офтальмологии, хирургии и т. д.
Наиболее активной в биологическом отношении является ультрафиолетовая часть
солнечного спектра, которая у поверхности Земли представлена потоком волн в
диапазоне от 290 до 400 нм. Интенсивность УФ-излучения у поверхности Земли не
всегда постоянна и зависит от географической широты местности, времени года,
состояния погоды, степени прозрачности атмосферы. При облачной погоде
интенсивность УФ-излучения у поверхности Земли может снижаться до 80%; за
счет запыленности атмосферного воздуха эта потеря составляет от 11 до
50%.Бактерицидное действие искусственного УФ-излучения используется также
для обеззараживания питьевой воды. При этом органолептические свойства воды
не изменяются, в нее не вносятся посторонние химические вещества.Однако
действие УФ-излучения на организм и окружающую среду не ограничивается
лишь благоприятным влиянием. Известно, что чрезмерное солнечное облучение
приводит к развитию выраженной эритемы с отеком кожи и ухудшением состояния
здоровья. Наиболее частым поражением глаз при воздействии УФ-лучей является
фотоофтальмия. В этих случаях возникает гиперемия, конъюнктивы, появляются
блефароспазм, слезотечение и светобоязнь. Подобные поражения встречаются за
счет отражения лучей солнца от поверхности снега в арктических и высокогорных
районах («снеговая слепота»), Известен фотосенсибилизирующий эффект у лиц,
особо чувствительных к воздействию УФ-лучей, при работе с каменноугольным
пеком. Повышение чувствительности к УФ-лучам наблюдается у больных со
свинцовой интоксикацией, у детей, перенесших корь и т. д.
Длинноволновая часть солнечного спектра представлена ИК-излучением. По
биологической активности ИК-лучи делятся на коротковолновые с диапазоном
волн от 760 до 1400 нм и длинноволновые с диапазоном волн от 1500 до 25 000 нм.
ИК-излучение оказывает на организм тепловое воздействие. Чем короче длина
волн, тем глубже проникновение их в ткани, но субъективное ощущение тепла и
чувство жжения менее выражены. Напротив, длинноволновое ИК-излучение
поглощается преимущественно поверхностными слоями кожи, где сосредоточены
терморецепторы; чувство жжения при этом выражено. Наиболее неблагоприятное
воздействие ИК-излучения проявляется в производственных условиях, где его
мощность может во много раз превышать уровень, возможный в естественных
условиях. Необходимо отметить, что у рабочих горячих цехов, стеклодувов,
имеющих контакт с мощными потоками ИК-излучения, понижается электрическая
чувствительность глаза, увеличивается скрытый период зрительной реакции и т. д.
ИК-лучи при длительном воздействии вызывают и органические изменения органа
зрения, ИК-излучение с длиной волны в 1500-1700 нм достигает роговицы и
передней камеры глаза; более короткие лучи с длиной волны до 1300 нм
проникают до хрусталика; в тяжелых случаях возможно развитие тепловой
катаракты. Естественно, что это действие возможно лишь при отсутствии
надлежащих мер защиты рабочих. Отсюда одной из важнейших задач санитарного
врача на соответствующих предприятиях является предупреждение возникновения
заболеваний, связанных с неблагоприятными воздействиями ИК-излучения.
Геомагнитные бури – возмущение магнитного поля Земли длительностью от нескольких
часов до нескольких суток, вызванное поступлением в окрестности Земли возмущенных
высокоскоростных потоков солнечного ветра и связанной с ними ударной волны.
Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.В результате
вспышек на Солнце в космическое пространство выбрасывается огромное количество
вещества (в основном протонов и электронов), часть которого, двигаясь со скоростью 400–
1000 км/с, за один – два дня достигает земной атмосферы. Магнитное поле Земли
захватывает из космического пространства заряженные частицы. Слишком сильный поток
частиц возмущает магнитное поле планеты, из-за чего быстро и сильно изменяются
характеристики магнитного поля. Самая мощная за всю историю наблюдательной
астрономии вспышка произошла 4 ноября 2003 года. Ее энергии, как показали расчеты,
могло бы хватить для снабжения электричеством такого города, как Москва, в течение 200
млн.Лет.
Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из
которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей,
возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже
разрушение энергетических систем.
Магнитные бури также оказывают влияние на здоровье и самочувствие людей. Они опасны
в первую очередь для тех, кто страдает артериальной гипертонией и гипотонией, болезнями
сердца. Примерно 70% инфарктов, гипертонических кризов и инсультов происходит именно
во время солнечных бурь.
Магнитные бури нередко сопровождаются головными болями, мигренями, учащенным
сердцебиением, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом,
перепадами давления. Ученые связывают это с тем, что при колебаниях магнитного поля
замедляется капиллярный кровоток и наступает кислородное голодание тканей.
Самые мощные падения метеоритов в
истории.
1. Кратер Бэррингера (Barringer
Crater), Аризона, США
Аризоне видимо не хватало того, что у них есть
Гранд-Каньон (Grand Canyon), поэтому примерно
50000 лет назад там добавилась ещё одна
туристическая достопримечательность, когда в
северной пустыне приземлился 50-метровый
метеорит, который оставил за собой кратер даметром
1200 метров и глубиной в 180 метров. Учёные
считают, что метеорит, в результате падения которого
образовался кратер, летел со скоростью примерно 55
тысяч километров в час, и вызвал взрыв мощнее
атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, примерно
в 150 раз. Некоторые учёные изначально
сомневались в том, что кратер был образован
метеоритом, так как самого метеорита там нет, однако
согласно современным представлениям учёных,
камень просто расплавился во время взрыва,
распространив по окружающей местности
расплавленный никель и железо. Хотя диаметр его не
такой уж и большой, отсутствие эрозии делает его
впечатляющим зрелищем. Более того, это один из
немногих кратеров, оставленных метеоритом,
которые выглядят согласно своему происхождению,
благодаря чему он является первоклассным местом
2.Озеро Босумтви (Lake Bosumtwi Crater), Гана
Когда кто-то обнаруживает природное озеро, очертания которого почти
идеально круглые, это достаточно подозрительно. Именно таким является
озеро Босумтви, в диаметре достигающее около 10 километров, и
расположенное в 30 километрах к юго-востоку от Кумаси (Kumasi), Гана.
Кратер образовался от столкновения с метеоритом диаметром около 500
метров, который упал на Землю около 1,3 миллионов лет назад. Попытки
подробного изучения кратера достаточно сложны, так как до озера сложно
добраться, оно окружено густым лесом, а местный народ Ашанти (Ashanti)
считает его святым местом (они считают, что касаться воды железом или
использовать металлические лодки запрещено, из-за чего добраться до никеля
на дне озеро проблематично). И всё же, это один из самых хорошо
сохранившихся кратеров на планете на данный момент, и хороший пример
разрушительной мощи мегакамней из космоса.
3.Озеро Мистатин (Mistastin Lake), Лабрадор (Labrador),
Канада
Ударный кратер Мистатин, расположенный в провинции Лабрадор Канады, это
впечатляющее углубление в земле размером 17 на 11 километров, образовавшееся
примерно 38 миллионов лет назад. Кратер, скорее всего, изначально был намного
больше, однако со временем уменьшился из-за эрозии, которой он подвергся из-за
множества ледников, которые проходили по территории Канады за последние
миллионы лет. Этот кратер уникален тем, что в отличие от большинства ударных
кратеров, он эллиптической формой, а не круглой, что указывает на то, что метеорит
упал под острым углом, а не ровно, как в большинстве случаев падений метеоритов.
Ещё более необычен тот факт, что посреди озера находится небольшой остров, который
может быть центральным подъёмом сложной структуры кратера.
4.Госсесс Блафф (Gosses Bluff), Северная территория
(Northern Territory), Австралия
Этот кратер, возрастом 142 миллиона лет и диаметров в 22 километра, расположенный
в центре Австралии, представляет собой впечатляющее зрелище, как с воздуха, так и с
земли. Кратер образовался в результате падения астероида, диаметром в 22 километра,
который врезался в поверхность Земли на скорости в 65000 километров в час и
образовал воронку глубиной почти в 5 километров. Энергия столкновения составляла
примерно 10 в двадцатой степени Джоулей, так что жизнь на континенте столкнулась с
большими проблемами после этого столкновения. Сильно деформированный кратер
является одним из самых значительных ударных кратеров в мире и не даёт нам забыть
о мощи одного большого камня.
5.Тунгусский метеорит, Сибирь, Россия
Это противоречивый пункт, так как от
гипотетического метеорита никаких частей не
осталось, и что именно упало в Сибирь 105 лет
назад – не до конца понятно. Единственное, что
можно сказать с уверенностью, это что что-то
большое и движущееся на большой скорости
взорвалось неподалёку от реки Тунгуска в июне
1908 года, оставив позади себя поваленные
деревья на площади в 2000 квадратных
километров. Взрыв был настолько силён, что его
зафиксировали инструменты даже в
Великобритании.
Из-за того, что кусков метеорита найдено не было,
некоторые считают, что объект возможно и не был
метеоритом вообще, а маленькой частью кометы
(что, если это, правда, объясняет отсутствие
метеоритных обломков). Любители заговоров
считают, что на самом деле тут взорвался
инопланетный космический корабль. Хотя эта
теория абсолютно необоснована и является чистой
воды спекуляцией, стоит признать, что звучит она
интересно.
6. Кратер Вредефорт (Vredefort Dome), Южная Африканская
Республика
Хотя кратер Чиксулуб более известен, по
сравнению с кратером Вредефорт в Южной
Африканской Республике, шириной в 300
километров, он обычная рытвина. Вредефорт
является на данный момент крупнейшим ударным
кратером на Земле. К счастью, метеорит/астероид,
упавший 2 миллиарда лет назад (диаметр его
составлял около 10 километров), не нанёс
существенного вреда жизни на Земле, так как в то
время ещё не существовало многоклеточных
организмов. Столкновение без сомнения сильно
изменило климат Земли, но заметить это было
некому.
На данный момент изначальный кратер сильно
разрушен эрозией, но из космоса его остатки
выглядят впечатляюще и являются отличным
наглядным примером того, насколько страшной
может быть Вселенная.
Спасибо за внимание!

Тема № 6. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), ее роль и задачи. — КиберПедия

1. Единая государственная система предупреждения и ликвидации ЧС создана с целью защиты населения …

а) и территорий от ЧС;

б) от экономической нестабильности;

в) и территории от нападения вероятного противника;

г) и территорий от криминальных ситуаций.

Правильный ответ: а.

2. Назвать закон, определяющий права и обязанности граждан России в области защиты от ЧС:

а) Федеральный закон «О гражданской обороне»;

б) Федеральный закон «Об обороне»;

в) закон Российской Федерации «О безопасности»;

г) Федеральный закон «О защите населения и территорий от Чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Правильный ответ: г.

3. Какие пять уровней имеет РСЧС:

а) объектовый, местный, территориальный, региональный, федеральный;

б) производственный, поселковый, территориальный, федеральный;

в) объектовый, местный, районный, региональный, республиканский;

г) районный, поселковый, городской, объектовый, федеральный.

Правильный ответ: а.

Тема № 7. Общая характеристика ЧС природного характера.

1. Катастрофическое природное явление, которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы и значительный материальный ущерб, называется ___________ бедствием.

а) национальным;

б) стихийным;

в) экологическим;

г) биологическим.

Правильный ответ: б.

2. К непрогнозируемым внезапным относятся ЧС _______ характера

а) природного и техногенного;

б) индивидуального;

в) социального;

г) экономического.

Правильный ответ: а.

3. Общее число экстремальных событий, ведущих к возникновению стихийных бедствий постоянно …

а) уменьшается;

б) увеличивается;

в) сохраняется без изменений.

Правильный ответ: б.

4. К физически опасным и вредным факторам природного происхождения относится (-ятся) …

а) недостаточная очистка стоков;

б) уровень солнечной радиации и радиоактивность;

в) применяемые не по назначению лекарственные средства;

г) ядовитые растения.

Правильный ответ: б.

5. Для эффективного противодействия ЧС природного характера необходимо …

а) отсутствие природных рисков;

б) совершенствование законодательной базы;

в) анализ статистики ЧС данного вида;

г) знание состава, исторической хроники, районирование и характеристика природных угроз.

Правильный ответ: г.

6. ЧС природного характера могут происходить …

а) независимо друг от друга;

б) под воздействием антропогенных факторов;

в) только во взаимодействии друг с другом;

г) независимо друг от друга и во взаимодействии.

Правильный ответ: г.

7. Взрывной и стремительный характер носят ЧС _______ происхождения.

а) биологического;

б) экологического;

в) природного;

г) политического.

Правильный ответ: в.

8. Система планетарной защиты от астероидов и планет основана на …

а) эвакуации населения из предполагаемой зоны падения;

б) изменение траектории или разрушение опасного космического объекта;

в) запуске искусственного спутника;

г) запуске пилотируемого корабля.

Правильный ответ: б.

Тема № 8. Геологические чрезвычайные ситуации.

1. Точка на поверхности земли, находящаяся под фокусом землетрясения, называется __________

а) эпицентром;

б) точка излома;

в) метеоцентром;

г) разломом.

Правильный ответ: а.

2. Наука, изучающая землетрясения, называется …

а) топографией;

б) гидрологией;

в) сейсмологией;

г) геологией.

Правильный ответ: в.

3. Наибольшую опасность при извержении вулкана представляют:

а) взрывная волна и разброс обломков;

б) водяные и грязекаменные потоки;

в) резкие колебания температуры;

г) тучи пепла и газов.

Правильный ответ: г.

4. К теллурическим опасным явлениям относится …

а) оползень;

б) извержение вулкана;

в) землетрясение;

г) снежная лавина.

Правильный ответ: б.

5. К тектоническим опасным явлениям относится …

а) землетрясение;

б) извержение вулкана;

в) сель;

г) обвал.

Правильный ответ: а.

6. К предупредительным антисейсмическим мероприятиям не относится…

а) идентификация предвестников землетрясения;

б) усиление зданий и сооружений;

в) изучение природы землетрясений;

г) поведение домашних животных.

Правильный ответ: г.

7. Наиболее безопасным местом в случае схода оползней, селей, обвалов и лавин, являются …

а) ущелья и выемки между горами;

б) салоны гор, где оползневые процессы не очень интенсивны;

в) возвышенности, расположенная с противоположной стороны селевого направления;

г) большие деревья с толстыми стволами.

Правильный ответ: в.

nasa » DailyTechInfo — Новости науки и технологий, новинки техники.

19 февраля 2021 | Космос и Авиация

В четверг, 18 февраля 2021 года в 20:55 по времени Гринвичского меридиана марсоход Perseverance успешно совершил мягкую посадку после семиминутной процедуры спуска, которую специалисты НАСА называют «семь минут террора». Точка посадки находится в пределах 45-километрового кратера под названием Езеро (Jezero Crater), расположенном в северном полушарии планеты, и, спустя всего четыре минуты после посадки марсоход отснял и передал на Землю первые изображения.

24 марта 2020 | Космос и Авиация

Представители американского Космического агентства НАСА опубликовали новый снимок-селфи марсохода Curiosity, которым отмечается очередной этап деятельности марсохода на поверхности Красной Планеты. По данным НАСА, марсоход Curiosity недавно обогнул по диаметру и совершил подъем на достаточно крутую часть поверхности под названием холм Greenheugh Pediment. Весь этот путь был проделан практически в непрерывном режиме с короткими остановками для того, чтобы сделать снимки.

2 сентября 2019 | Автомобили и транспорт / Космос и Авиация

В скором будущем американское космическое агентство НАСА собирается провести первые полеты экспериментального сверхзвукового самолета следующего поколения X-59, созданного в рамках программы Quiet SuperSonic Technology (QueSST) X-plane. Для исследований особенностей полета этого самолета специалисты НАСА развернули на просторах пустыни Мохава целую сеть наземных микрофонов, которые, будучи соединены воедино, представляют собой самый большой в истории микрофон, длина которого составляет 30 миль (48 км). Аэродинамические элементы конструкции самолета X-59 должны заменить «громовой удар» во время преодоления звукового барьера на более мягкий «удар», и задачей размещенного в пустыне микрофона является фиксация звуковой подписи самолета X-59.

8 октября 2018 | Космос и Авиация

Иногда достаточно непросто найти неисправность в компьютере, стоящем на столе перед вами. А попытка разобраться в неисправности компьютера, находящегося на другой планете, более сложна буквально в бесконечное число раз. Именно этим, поисками проблемы и методов ее устранения, занимаются сейчас специалисты Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL), а их «пациентом» является один из бортовых компьютеров марсохода Curiosity, находящегося на поверхности Красной Планеты.

17 декабря 2017 | Информационные технологии / Космос и Авиация

Углубленный анализ данных, собранных в свое время космическим телескопом Kepler Space Telescope, показал, что в далекой звездной системе Kepler-90 насчитывается точно такое же количество планет, как и в нашей собственной Солнечной системе. «Сравнять счет» позволило открытие восьмой экзопланеты, Kepler-90i, вращающейся вокруг подобной Солнцу звезды, находящейся на удалении 2 545 световых лет в направлении созвездия Дракона. Но самым интересным является то, что планета Kepler-90i была найдена при помощи программного обеспечения, устроенного на принципах искусственного интеллекта, которое выявляло малейшие различия в изменениях яркости звезды в момент, когда между ней и Землей проходила одна из планет системы.

28 октября 2017 | Космос и Авиация

Небольшой летательный аппарат Lockheed Martin X-56A в ноябре этого года совершит серию испытательных полетов, которые снабдят конструкторов массой новых данных, которые будут использоваться впоследствии при разработке полномасштабных самолетов с длинными, легкими и гибкими крыльями. Использование крыльев с менее жесткой, нежели у классических крыльев конструкцией, позволит реализовать более эффективные и экономичные режимы полета, что сыграет большую роль при полетах авиалайнеров следующего поколения на дальние дистанции.

2 августа 2017 | Космос и Авиация

Для того, чтобы падение астероидов типа челябинского астероида больше не было неожиданностью и не приводило к возникновению паники, американское космическое агентство НАСА в течение многих лет занимается разработкой и развертыванием Управления координации планетарной защиты (Planetary Defense Coordination Office). В задачи этого управления входит раннее обнаружение и отслеживание потенциально опасных для Земли космических объектов и информирование правительства в случае возникновения угрозы столкновения. И в скором времени, в октябре этого года, НАСА получит возможность проверки работоспособности своей системы, так скажем, в «боевых» условиях. Ведь именно в это время в опасной близости от Земли пройдет астероид 2012 TC4.

19 июля 2017 | Космос и Авиация

Руководство НАСА планирует снабдить людей, которые отправятся в экспедиции на Марс, Луну и астероиды новым инструментом, своего рода «геологическим аналогом» универсального медицинского устройства, трикодера, из известного сериала «Звездный путь». В настоящее время у американского космического агентства имеется четыре портативных геологических прибора для проведения исследований, выполняющие все необходимые измерения и анализ. Их суммарный вес составляет около 10 килограмм и это непозволительно много для того, чтобы их мог нести на себе астронавт, облаченный в космический скафандр и несущий на себе рюкзак с баллонами кислорода и элементами системы жизнеобеспечения.

7 июля 2017 | Космос и Авиация

Уран не посещался исследовательскими космическими аппаратами с 1986 года, а на Нептуне последние «посетители» были в 1989 году. Для того, чтобы исправить это упущение, руководство НАСА приняло решение и начало составлять планы возобновления исследований ледяных гигантских планет, находящихся на краю Солнечной системы. И сейчас уже закончен этап исследований, целью которого является определение научных приоритетов, необходимых для реализации научных инструментов и, естественно, конструкции космического аппарата, способного «забраться» в такую даль.

6 июля 2017 | Космос и Авиация

В настоящее время американское космическое агентство НАСА, сотрудничая с космическими агентствами других стран, разрабатывает технологию космической обороны, которая может быть использована для защиты Земли от катастрофического столкновения с одним из астероидов. Хотя в настоящее время такая угроза еще не нависла над нашей планетой, в будущем все может измениться достаточно быстро, и в ближайшем времени НАСА собирается выполнить испытания системы защиты, в ходе которых специальный космический аппарат столкнется с одним из астероидов для того, чтобы столкнуть его с траектории движения.

2 июля 2017 | Космос и Авиация / Робототехника

В свое время мы уже рассказывали нашим читателям о роботе Valkyrie, который является детищем специалистов из Космического центра НАСА имени Джонсона в Хьюстоне. Изначально этот робот создавался для участия в соревновании DARPA Robotics Challenge. За время, прошедшее с момента завершения этого соревнования, создатели робота наделили его множеством дополнительных возможностей, и сейчас этот 190-сантиметровый робот рассматривается в качестве средства, которое окажет людям неоценимую помощь при колонизации Марса и других планет.

9 апреля 2017 | Космос и Авиация / Робототехника

В то время, как марсоходы продолжают поиски воды и ее следов на поверхности Красной Планеты, в Солнечной системе есть несколько ледяных планет-спутников, только и ожидающих того, когда же люди соберутся навестить их не очень гостеприимную поверхность. Конечно, пилотируемые миссии на Титан и Европу пока еще находятся в гипотетической стадии, но специалисты НАСА уже начали работать с технологиями, которые в будущем позволят автоматизированным устройствам пробиться сквозь километры льда, который покрывает моря и океаны на этих небольших планетах.

7 марта 2017 | Космос и Авиация

В марте прошлого года американское космическое агентство НАСА объявило о начале программы под названием Quiet Supersonic Technology (QueSST) X-plane. В рамках этой программы основной подрядчик, известная компания Lockheed Martin, должна произвести разработку и изготовление пилотируемого опытного образца сверхзвукового самолета следующего поколения. Этот опытный самолет должен стать летающим полигоном для разработки и испытаний технологий, которые в будущем будут использованы в сверхзвуковых авиалайнерах следующего поколения. И сейчас, спустя 11 месяцев с момента начала программы QueSST, специалисты Lockheed Martin завершили теоретическую и расчетную часть их проекта, создали масштабную модель сверхзвукового самолета и приступили к ее первым испытаниям в аэродинамической трубе, находящейся в Исследовательском центре НАСА имени Гленна (Glenn Research Center) в Кливленде.

15 февраля 2017 | Космос и Авиация

Напомним нашим читателям, что проект Mars 2020, целью которого является отправка в 2020 году на Марс марсохода следующего поколения, уже перешел на стадию практической реализации и тестирования. Нам уже известен набор инструментов, которыми будет вооружен марсоход, и известен круг задач, которые он будет решать при их помощи. А теперь нам, хоть и приблизительно, но известно, где именно марсоход совершит посадку на поверхность Красной Планеты. На прошлой неделе специальная комиссия НАСА провела совещание, на котором из восьми было выбрано три самых подходящих кандидата — места под названием Northeast Syrtis, Jezero Crater и Columbia Hills.

11 ноября 2016 | Космос и Авиация

Время от времени ученые делают открытия, результаты которых нарушают известные нам законы физики. Одним из таких открытий является нереактивный двигатель EM Drive, работа которого входит в противоречие с третьим законом Ньютона. Этот закон определяет, что всякое действие вызывает равное по силе и противоположное по направлению противодействие, и на этом принципе основана работа всех реактивных и ракетных двигателей. Не так давно из недр НАСА «утек» документ, содержимое которого после этого стало достоянием широкой общественности. И в этом документе приводятся данные и цифры, говорящие о том, что «невозможный» двигатель EM Drive способен создавать силу тяги в вакууме, не используя для этого никакого топлива.

Назад1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … 32Далее

Разведчик астероидов, сближающихся с Землей

В Разведчик астероидов, сближающихся с Землей (Скаут NEA) — это запланированная миссия НАСА разработать управляемую недорогую CubeSat солнечный парус космический корабль, способный встретить околоземные астероиды (NEA).^[4][5] NEA Scout будет одним из 13 кубесатов, которые будут перевозиться с Артемида 1 миссия в гелиоцентрическая орбита в цис-лунном пространстве в первый полет Система космического запуска (SLS) планируется запустить в 2021 году.^[2] Наиболее вероятная цель миссии — 1991 VG, но это может измениться в зависимости от даты запуска или других факторов.^[6] После развертывания в окололунное пространство, NEA Scout выполнит серию облетов Луны для достижения оптимальной траектории вылета перед началом своего двухлетнего круиза.

НАСА Центр космических полетов Маршалла (MSFC) и Лаборатория реактивного движения (JPL) совместно разрабатывают эту миссию при поддержке НАСА. Центр космических полетов Годдарда, Космический центр Линдона Б. Джонсона, Исследовательский центр Лэнгли, и Штаб-квартира НАСА.^[4] Главный исследователь (наука) — Джули Кастильо-Роже из Лаборатории реактивного движения НАСА. Главный исследователь (солнечный парус) — Лес Джонсон из NASA MSFC.

Содержание

• 1 Обзор
• 2 Цель
• 3 Цель
• 4 Полезная нагрузка
• 5 Дизайн
• 6 Смотрите также
• 7 Рекомендации
• 8 внешняя ссылка

Обзор

Миссия финансируется Управлением космических исследований и операций НАСА. Астероиды, сближающиеся с Землей (NEA ) представляют интерес для науки, и поскольку НАСА продолжает уточнять свои планы по возможному исследованию этих небольших объектов с помощью людей-исследователей, необходима первоначальная разведка с использованием недорогих роботов-предшественников, чтобы минимизировать риски и предоставить необходимые инструменты для будущих разведывательных миссий. Определение характеристик АЯЭ, имеющих диаметр более 20 м, также имеет большое значение для планирования стратегий смягчения последствий для планетарная защита.^[5]

Космический корабль NEA Scout будет одним из тринадцати спутников CubeSat, которые будут перевозиться в качестве дополнительной полезной нагрузки во время первого полета космического корабля. Система космического запуска (SLS), миссия под названием Артемида 1.^[7] Для измерения физических свойств объекта, сближающегося с Землей, космический аппарат будет выполнять медленную (10–20 м / с)^[8] близкий (10 км (6,2 мили)) пролёт.

Цель

Миссия НАСА «Разведчик по околоземным астероидам» (NEA) продемонстрирует способность чрезвычайно небольшого космического корабля, приводимого в движение солнечным парусом, выполнять разведку астероидов с небольшими затратами. Цель состоит в том, чтобы развить способность закрыть пробелы в знаниях околоземный астероид в диапазоне 1–100 м.^[5][9][8] АСЗ в диапазоне 1–100 м плохо охарактеризованы из-за проблем, связанных с их обнаружением, наблюдением и отслеживанием в течение длительных периодов времени. Считалось, что объекты размером 1–100 м являются фрагментами более крупных объектов. Однако было также высказано предположение, что эти объекты на самом деле могли быть грудами обломков.^[5]

Исследователи миссии утверждают, что «характеристика СВА более 20 м в диаметре также имеет большое значение для информирования стратегий смягчения последствий для планетарная защита.»

Цель

Планируемая цель, которая может быть изменена, — околоземный объект. 1991 VG.^[6] 1991 VG был обнаружен незадолго до того, как 6 ноября 1991 года прошел всего 0,003 а.е. от Земли и вернулся в пределах 0,06 а.е. от Земли в августе 2017 года.^[10][11] Это вызвало интерес из-за близкого сближения и ожиданий, что такая орбита, подобная Земле, не будет иметь долгосрочную орбитальную стабильность. Как только облет будет завершен, и если система все еще будет полностью функционировать, будет рассматриваться расширенная миссия, которая, возможно, приведет к разведке другого астероида или повторному пролету VG 1991 года несколько месяцев спустя. ^[8]

Полезная нагрузка

Наблюдения будут осуществляться с использованием CubeSat совершает облет с близкого расстояния (~ 10 км), оснащенный научной монохроматической камерой с высоким разрешением для измерения физических свойств околоземного объекта. Камера ECAM M-50 от Малинские космические научные системы.^[5] Измерения, которые необходимо решить, включают точное позиционирование цели (положение и прогноз), скорость вращения и положение полюса, массу, плотность, отображение частиц и поля обломков в окрестностях цели, альбедо и спектральный тип астероида, морфологию и свойства поверхности, а также свойства реголита.^[5] Миссия будет использовать НАСА Сеть Deep Space в качестве основного компонента для связи и отслеживания.^[5]

Дизайн

Архитектура космического корабля, впервые представленная в 2014 году, основана на 6-модульном спутнике CubeSat с убранной оболочкой чуть больше 10 × 20 × 30 см, массой 14 кг (31 фунт),^[1]подруливающее устройство на холодном газе система,^[12] и в первую очередь основаны на использовании готовых коммерческих запчастей. ^[5] Хотя CubeSat 6U может достичь NEA с помощью обычных химическая тяга, количество целей и окно запуска будут жестко ограничены. Используя солнечный парус пропульсивной установки, возможен перехват большого количества целей в любом стартовом окне.^[1] Продолжительность миссии оценивается в 2,5^[5] и 3 года.^[1]

После развертывания в окололунное пространство, NEA Scout развернет свой солнечные панели и антенна. После облета Луны развернется солнечный парус и начнется проверка космического корабля. Затем NEA Scout выполнит серию облетов Луны для достижения оптимальной траектории вылета перед тем, как начать свой 2,0–2,5-летний круиз к астероиду. 1991 VG.^[8]

Плыть

Четыре стрелы длиной 6,8 м развернут одну стрелу длиной 86 м.² солнечный парус из алюминированного полиимида толщиной 2,5 мкм.^[1] Механизм развёртывания парусов является модификацией таковых из НаноПарус и Планетарного общества LightSail 2 космический корабль. ^[1][8] Время развертывания полного паруса составляет примерно 30 минут.

Авионика

Модуль авионики вмещает печатные платы для телекоммуникаций, блок распределения питания, систему управления и обработки данных, солнечные датчики и миниатюрный звездный трекер. Этот модуль также включает колеса реакции, литиевые батареи и фотоаппарат.^[5] Космический корабль с солнечным парусом контроль отношения Система состоит из трех исполнительных подсистем: колесо реакции система управления, система управления реакцией и система регулируемого массопереводчика.^[13]

Движение

Двигательная установка на холодном газе расположена под солнечным парусом и обеспечивает отрыв, начальные импульсные маневры (необходимые для траекторий ухода с Луны) и управление импульсом.^[14] Космический корабль будет использовать Транспондер радужной оболочки глаза для связи в X-диапазон.^[5]

Смотрите также

Миссии на астероидах

• Рассвет (космический корабль) — Девятая миссия программы Discovery; орбитальная разведка астероидов главного пояса 4 Веста и 1 Церера
• Хаябуса — Японский зонд к астероиду 25143 Итокава
• Хаябуса2 — Японская космическая миссия на астероид Рюгу
• Люси (космический корабль) — Тринадцатая миссия программы Discovery; многократная разведка пяти троянов Юпитера
• OSIRIS-REx — 2016–2023 гг. Космический робот НАСА.
• Психея (космический корабль) — Четырнадцатая миссия в программе Discovery; орбитальная разведка главного пояса астероида 16 Психея

Космический корабль с солнечным парусом

• КубПарус — Планируемый космический корабль с солнечным парусом
• Прорыв Starshot — Исследовательский и инженерный проект Breakthrough Initiatives
• ИКАРОС — Первый межпланетный космический корабль с солнечным парусом.
• LightSail-1
• НаноПарус-Д2
• Санджаммер (космический корабль)

13 CubeSats летают на Артемида 1 полет

• Лунный фонарик, который нанесет на карту открытый ледяной покров на Луне.
• Разведчик околоземных астероидов НАСА, солнечный парус космический корабль, который встретит околоземный астероид
• BioSentinel, астробиология миссия
• Небесный огонь к Локхид Мартин
• Лунный IceCube, посредством Государственный университет Морхеда
• CubeSat для солнечных частиц (CuSP)
• Лунный полярный водородный картограф (LunaH-Map), разработанный Университетом штата Аризона
• РАВНОМЕРНЫЙ, представленный JAXA и Токийский университет
• ОМОТЕНАСИ, представленный JAXA, лунный аппарат
• ArgoMoon, разработано Argotec и координируется Итальянское космическое агентство
• Исследователи Цислуны, Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк
• Исследователь побега с Земли (CU-E³), Колорадский университет в Боулдере
• Командные мили, компанией Fluid & Reason, LLC. VACCO — Силовые установки CubeSat. ВАККО. 2017.

внешняя ссылка

• Развертывание SLS 1 Cubesat — NEA Scout и т. Д. на YouTube

История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет читать онлайн бесплатно Роберт Хейзен

Посвящается Грегори: грядут перемены – пусть тебе хватит мудрости и мужества приспособиться к ним

Фонд некоммерческих программ

«Династия»

основан в 2002 г.

Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании «Вымпелком».

Приоритетные направления деятельности Фонда – поддержка фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение.

В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов.

В их числе – сайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект «Библиотека «Династии» – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными.

Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта.

Более подробную информацию о Фонде «Династия» вы найдете по адресу

www.dynastyfdn.ru.

Введение

Одно из самых захватывающих изображений, сделанных в XX в., – фотография восхода Земли, снятая космонавтом с лунной орбиты в 1968 г. Мы всегда знали, как уникален и прекрасен наш мир: Земля – единственная известная планета с океанами, насыщенной кислородом атмосферой и жизнью. Тем не менее многие оказались не готовы к столь потрясающему контрасту между крайне враждебным человеку ландшафтом Луны, безжизненным мраком космической бездны и привлекательностью нашей бело-голубой планеты. С той удаленной точки, дающей хороший обзор, Земля выглядит маленькой, одинокой и уязвимой – и вместе с тем более прекрасной, чем все остальные небесные тела.

Мы с полным основанием можем восхищаться нашей родной планетой. Более чем за два столетия до Рождества Христова греческий ученый-энциклопедист Эратосфен Киренский провел первое в мире документально подтвержденное исследование планеты Земля. Чтобы измерить окружность Земли, он применил простой и остроумный способ, основанный на наблюдении за тенями. В египетском городе Сиене (ныне Асуан) во время летнего солнцестояния он в полдень наблюдал за cолнцем, которое располагалось в зените. Вертикальный столбик не отбрасывал никакой тени. В другом конце Египта, в тот же самый день и тот же час, в приморском городе Александрия, примерно в 840 км севернее, точно такой же столбик отбрасывал короткую тень, указывая на то, что в этой местности cолнце находилось не прямо над головой. Применив теоремы своего великого предшественника Эвклида, Эратосфен пришел к выводу, что Земля должна иметь форму шара, и вычислил, что окружность этого шара составляет примерно 40 225 км – результат, поразительно близкий к современным данным, согласно которым в районе экватора Земля имеет в окружности 40 075 км.

На протяжении тысячелетий великое множество других ученых, от большинства из которых не сохранилось даже имен, исследовали и познавали нашу родную планету. Они выясняли, как образовалась Земля, как она движется в пространстве, из чего она состоит и как устроена. При этом самый главный вопрос, волновавший всех людей науки, заключался в том, как Земля развивалась и как на ней возникла жизнь. В наши дни благодаря накопленному поколениями опыту и возможностям современных технологий нам известно о Земле гораздо больше, чем могли даже вообразить ученые прошлого. Разумеется, и мы не знаем всего, но все же наши познания о Земле значительно обогатились.

По мере расширения и углубления знаний о Земле, превратившихся за тысячелетия в устойчивые представления, становилось все очевиднее, что история Земли – это история изменений.

Многие данные указывают на то, что Земля меняется год за годом, век за веком. Ритмические осадочные толщи, или варвиты, найденные в некоторых ледниковых озерах Скандинавии, запечатлели более чем тринадцатитысячелетнюю историю непрерывного накопления сезонных слойков, отличающихся друг от друга размерами слагающих их зерен – тонкозернистый осадок сменялся грубозернистым вследствие ежегодной активизации эрозии во время весеннего таяния. В результате бурения ледников в Антарктиде и Гренландии получены данные о сезонных отложениях льда за более чем восемьсот тысячелетий. В Вайоминге, в сланцах Грин-Ривер, обнаружены тончайшие, толщиной с бумажный лист, слои осадочных отложений, запечатлевшие геологические события, происходившие в течение более миллиона лет. Все эти отложения покоятся на гораздо более древних породах, которые в свою очередь несут следы грандиозных циклов преобразований.

Исследование длительных геологических процессов указывает на еще более масштабные события в истории Земли. Образование Гавайских островов произошло в результате нечастой, но регулярной вулканической активности, когда слои лавы последовательно накладывались друг на друга в течение десятков миллионов лет. Сглаженные очертания Аппалачей и других древних горных массивов объясняются постепенной эрозией, происходившей в течение сотен миллионов лет, прерываемой время от времени грандиозными оползнями. Внезапные сдвиги тектонических плит смещали целые континенты, воздвигали горы и создавали океаны на протяжении всей геологической истории.

Земля всегда была беспокойной, постоянно развивающейся планетой. Все в ней, от ядра до коры, непрерывно меняется. Даже в наше время и атмосфера, и океаны, и суша подвержены изменениям, хотя, возможно, и не таким интенсивным по сравнению с относительно недавним прошлым. Нелепо было бы не обращать внимания на тревожные признаки таких изменений, и вряд ли мы совершим такую глупость – ведь наш интерес к родной планете так же естествен, как в свое время для Эратосфена. Однако не меньшей глупостью было бы сосредоточиться на текущем состоянии Земли, не используя в полной мере возможность узнать как можно больше об ее удивительном прошлом, изменчивом и непредсказуемом настоящем, а также о нашей собственной роли и месте в ее будущем.

Большая часть моей жизни ушла на изучение нашей живой, сложной, изменчивой планеты. В детстве я собирал камни и минералы, загромождая комнату образцами кристаллов и окаменелостей вперемешку с букашками и костями. Вся моя профессиональная деятельность также отмечена этой одержимостью Землей. Я начал с исследований таких объектов, которые невозможно разглядеть даже в микроскоп, размером с атом, – пытался выявлять молекулярное строение породообразующих минералов, нагревая и сдавливая малюсенькие зерна минералов, чтобы воспроизвести условия «скороварки» в недрах Земли.

Со временем мой интерес сместился в сторону более масштабных геологических событий в пространстве и времени. В десятках разных мест: от пустынь Северной Африки до ледяных просторов Гренландии, от Гавайских островов до высочайших вершин Скалистых гор, от Большого Барьерного рифа у берегов Австралии до древних окаменелых коралловых рифов – природные библиотеки Земли раскрывали передо мной многие миллиарды лет эволюции земных стихий, полезных ископаемых, горных пород и самой жизни. По мере того как мои исследования распространялись на изучение роли минералов в геохимической предыстории происхождения жизни, мне стала открываться взаимосвязь эволюции жизни и минералов на протяжении всей истории Земли – даже более поразительная, чем можно было ожидать; выяснилось, что не только некоторые горные породы возникли в результате жизнедеятельности организмов (что хорошо видно в известняковых пещерах на всех континентах), но и сама жизнь, по всей вероятности, возникла на основе горных пород. За более чем четыре миллиарда лет истории Земли эволюционное развитие минералов и жизни на планете (геология и биология) удивительно переплелись, но только в последнее время эта взаимосвязь привлекла пристальное внимание науки. В 2008 г. эти мысли нашли выражение в провокационной статье в «Эволюция минералов» (Mineral Evolution). У некоторых ученых новые неоднозначные аргументы вызвали одобрение: они расценили, что это открытие способно впервые за последние два столетия поколебать всю систему знаний о минералах, тогда как остальные отнеслись к публикации весьма настороженно, как к еретическому пересмотру основ нашей науки в контексте геологического времени.

Древняя наука минералогия, играющая первостепенную роль во всем, что касается Земли и ее прошлого, отличается, как это ни странно, удивительной статикой и отчужденностью от колебаний научной мысли в целом. Вот уже более двухсот лет минералоги занимаются исключительно исследованием химического состава, плотности, твердости, оптических свойств и кристаллической структуры. Посетите любой естественно-исторический музей – и вы поймете, о чем я говорю: в стеклянных шкафах покоятся великолепные образцы кристаллов, снабженные этикетками, на которых указано название, химическая формула, кристаллическое строение и местонахождение. У этих ценнейших фрагментов Земли богатое историческое прошлое, но вряд ли вы сможете найти какие-либо указания на возраст их образования и последующие геологические преобразования. Традиционный подход разлучает сами минералы с увлекательной историей их бытия.

Эта традиция нуждается в пересмотре. Чем больше мы узнаем о богатейшем прошлом горных пород Земли, тем очевиднее становится тот факт, что вся природа, живая и неживая, претерпевала все новые и новые изменения. Растущее понимание двух реальных категорий, присущих нашей планете, – времени и эволюционных изменений позволяет предположить не только то, как именно появились первые минералы, но и когда это произошло. А недавнее открытие живых организмов в среде, которая традиционно считалась непригодной для жизни, в раскаленных жерлах вулканов, кислотных озерах, арктических льдах и стратосферной пыли – превращает минералогию в ключевую науку среди всех других, которые ищут разгадку происхождения и сохранения жизни на планете. В ноябрьском 2008 г. выпуске ведущего минералогического журнала American Mineralogist мы с коллегами опубликовали статью, в которой сформулировали новый подход к минералогическим исследованиям – с учетом невероятных преобразований минералов на неизученном отрезке времени. Мы подчеркнули, что много миллиардов лет назад минералов нигде в космосе вообще не существовало. Никакие кристаллические соединения не могли образоваться и тем более сохраниться в беспредельно раскаленном вихре Большого взрыва. Понадобилось около полумиллиона лет, чтобы в гигантском котле творения мира образовались первые атомы – водорода, гелия и мизерное количество лития. Еще много миллионов лет спустя под воздействием сил гравитации эти первичные газообразные образования сгустились в туманности, которые затем распались на раскаленные плотные ослепительные звезды. И только когда эти первые звезды, взорвавшись, образовали сверхновые звезды, остывающие сгустки газа, содержащего множество элементов, распались на мелкие кристаллики алмазов – и началась космическая сага минералов.

Вот так я превратился в исследователя, одержимого свидетельскими показаниями горных пород, ибо, сколь бы ни были эти свидетельства отрывочными и неопределенными, только они способны поведать историю своего рождения и смерти, остановки и движения, происхождения и развития. Эта никем еще не рассказанная, длинная и многогранная история органических и неорганических образований на Земле, взаимосвязанной эволюции живой и неживой природы поражает воображение. И мы должны услышать ее, поскольку мы сами – это тоже Земля. Все, что обеспечивает нам укрытие и средства к существованию, все то, чем мы владеем, поистине каждый атом и молекула нашей телесной оболочки – все это приходит от Земли и возвращается в Землю. Познать нашу планету означает познать частицу самих себя.

Исследовать историю Земли необходимо еще и потому, что сегодня ее водные ресурсы и атмосфера меняются со скоростью, невиданной за все предыдущие периоды ее существования. Уровень океанов повышается, они сильнее нагреваются и быстрее окисляются. В планетарном масштабе меняется характер осадков, атмосфера становится все более неспокойной. Тают полярные льды, оттаивает тундра, во многих местах изменяется среда обитания. Как нам предстоит узнать, история Земли – это история эволюции, причем в тех редких случаях, когда скорость изменений становилась опасно высокой, живая природа на Земле расплачивалась тяжкими последствиями. Для того чтобы принять обдуманные и своевременные меры во имя собственного будущего, необходимо как можно точнее представлять себе историю нашей планеты. Ибо, как подсказывает нам удивительный снимок Земли, сделанный с расстояния 384 400 км от нее, другого дома в ближнем космосе у нас нет.

Вслед за Эратосфеном и тысячами других пытливых умов я намерен в этой книге поведать историю Земли как длительный процесс изменений. Какой бы понятной и знакомой ни казалась нам наша планета, ее бурное прошлое изобилует такими невероятными событиями, что их даже трудно вообразить. Чтобы лучше узнать свой планетарный дом и постичь бесконечные эпохи, сформировавшие его, нам необходимо прежде всего осознать семь фундаментальных истин.

1. Земля состоит из циклического круговорота атомов.

2. Земля несравнимо древнее истории человека.

3. Земля трехмерна, и большинство процессов скрыто от глаз.

4. Горные породы – это летопись истории Земли.

5. Земные структуры: горные породы, океаны, атмосфера, живая природа – тесно взаимосвязаны.

6. История Земли включает длительные периоды застоя, прерываемые внезапными и необратимыми событиями.

7. Жизнь изменила и продолжает изменять поверхность Земли.

Эти представления о существовании Земли позволяют воспроизвести сложный, причудливый и многослойный узор взаимодействия атомов, минералов, горных пород и жизни на протяжении громадных отрезков времени и пространства; мы будем обращаться к ним на последующих страницах, повествуя о фазах развития планеты от первоначального огненного вихря Вселенной до длительной эволюции планеты Земля. Взаимосвязанная эволюция Земли и жизни – новое направление, лежащее в основе этой книги, – часть необратимой последовательности ступеней эволюции, восходящей к Большому взрыву. Для каждой стадии характерны свои процессы и феномены, которые постоянно преобразуют поверхность нашей планеты, неуклонно прокладывая путь к тому удивительному миру, в котором мы живем. Такова история Земли.

Глава 1

Рождение

Образование Земли

Миллиарды лет до рождения Земли

Первоначально не существовало ни Земли, ни Солнца, которое согревает ее. Наша Солнечная система, в центре которой располагается сияющая звезда и в которую входят различные планеты со своими спутниками, в космосе появилась сравнительно недавно – всего каких-нибудь 4,567 млрд лет назад. До того как наш мир возник из небытия, произошло многое.

Место для рождения нашей планеты было подготовлено гораздо раньше, в начале начал – в момент Большого взрыва – около 13,7 млрд лет назад, согласно новейшим данным. Этот миг творения мира остается самым смутным, непостижимым и самым решающим событием в истории Вселенной. Он представляется как сингулярность – превращение из ничего в нечто и не поддается объяснению с помощью законов современной физики или логики математики. Если вы склонны искать признаки существования Бога-Творца в космосе, стоит начать поиски с Большого взрыва.

В самом начале пространство, энергия и материя возникли из непостижимой пустоты. Из ничего. Затем появилось нечто. Мы не способны подобрать метафору к этому событию. Наша Вселенная появилась даже не из вакуума, поскольку до Большого взрыва не было ни пространства, ни времени. Понятие «ничто» подразумевает пустоту – но до Большого взрыва не существовало ничего, в чем могла бы существовать пустота.

Затем в мгновение ока появилось не просто нечто, а все, чему предстояло существовать, и все сразу. В этот момент объем Вселенной был меньше ядра атома. Сверхплотный космос появился в виде чистой однородной энергии, и никакие частицы не нарушали его абсолютное единообразие. Вселенная начала стремительно расширяться, однако не во внешнее пространство (у нашей Вселенной не существует внешнего пространства). Ее объем, все еще состоящий из раскаленной энергии, ширился и увеличивался. По мере расширения Вселенная-энергия остывала. Первые субатомные частицы появились в считаные доли секунды после Большого взрыва – это были электроны и кварки, невидимая субстанция всех твердых, жидких и газообразных элементов, составивших наш мир и порожденных чистой энергией. Вскоре после этого, в течение все тех же долей космической секунды, кварки объединились в пары и триплеты, формируя более крупные частицы, включая протоны и нейтроны, входящие в ядро атома. Все эти структуры оставались предельно раскаленными около полумиллиона лет, пока продолжающееся расширение Вселенной не остудило космос до нескольких тысяч градусов – достаточно низкая температура, чтобы прицепить электроны к ядрам и сформировать таким образом первые атомы. В числе этих атомов подавляющее большинство составлял водород (более 90 % всех атомов), входил небольшой процент гелия и вкрапления лития. Из смеси этих элементов образовались первые звезды.

Первоначальный свет

Гравитация – великий механизм формирования космических объектов. Атом водорода весьма мелок, но стоит числу атомов увеличиться в 1060 раз (это составит триллион триллионов триллионов триллионов триллионов атомов водорода) – и сила их коллективного тяготения неизмеримо возрастет. Гравитация стянет их в центр, формируя звезду – гигантский газовый шар, предельно сжатый в центре. Когда огромный сгусток водорода сжимается, его потенциальная гравитационная энергия преобразуется в кинетическую энергию движущихся атомов, которая в свою очередь преобразуется в тепловую энергию – процесс, аналогичный тому, что происходит при столкновении Земли с астероидом, но сопровождаемый неизмеримо большим высвобождением энергии. Температура в ядре водородного шара повышается до миллионов градусов, а давление – до миллионов атмосфер.

Такая температура и давление инициируют новый феномен, называемый ядерным синтезом. В этих экстремальных условиях ядра двух атомов водорода (каждое из них содержит по одному протону) сталкиваются с такой силой, что ядра сливаются и один из протонов превращается в нейтрон – образуется тяжелый атом водорода. После ряда таких столкновений образуются ядра гелия с двумя протонами. Поразительно, что получившийся в результате атом гелия примерно на 1 % легче исходных четырех атомов водорода, из которых он образовался. По мере обогащения звезды гелием за счет водорода она «воспламеняется», излучая энергию в окружающее пространство.

Крупные звезды, многие из которых гораздо больше нашего Солнца, с течением времени исчерпывают громадные запасы водорода, содержащегося в их ядрах. Однако чрезвычайно высокое внутреннее давление и тепловая энергия продолжают поддерживать ядерный синтез. Атомы гелия в звездном ядре превращаются в углерод – необходимый элемент для возникновения жизни, состоящий из шести протонов, и одновременно продолжаются всплески ядерной энергии, вызывающие водородный синтез в сферическом слое, окружающем ядро звезды. Затем из углерода синтезируется неон, из которого рождается кислород, затем формируется магний, потом кремний, сера и т. д. Постепенно звезда приобретает структуру луковицы, в которой ядерный синтез образует один за другим слои из различных элементов. Ядерный синтез все ускоряется до тех пор, пока не наступает фаза образования железа, которая длится не более одного дня. К этому времени, много миллионов лет спустя после Большого взрыва, во многих звездах в процессе ядерного синтеза завершается цикл формирования первых 26 элементов периодической системы.

Железо является предельным элементом ядерного синтеза. Когда водород превращается в гелий, гелий в углерод и происходят все дальнейшие преобразования, высвобождается огромное количество ядерной энергии. Но ядро атома железа содержит наименьшее количество энергии по сравнению c ядрами других элементов. Когда огонь пожирает все топливо, превращая его в золу, тепловая энергия иссякает. Железо представляет собой своего рода ядерную золу; при столкновении атома железа с атомами других элементов ядерная энергия не возникает. Таким образом, когда в массивной звезде неизбежно формируется железное ядро, ее жизненный цикл заканчивается и происходит катастрофа. До этого момента в звезде поддерживается устойчивое равновесие между двумя мощными силами: гравитацией, притягивающей массу звездного вещества к центру, и давлением газа, выталкивающим эту массу из ядра. Когда ядро заполняется железом, процесс выталкивания массы из ядра останавливается, и победившая сила гравитации в один миг порождает катастрофу. Вся масса звезды настолько стремительно обрушивается к центру ядра, что отскок вызывает взрыв, который называют вспышкой сверхновой звезды. Звезда распадается, выбрасывая большую часть своего вещества в космическое пространство.

Рождение химии

Для тех читателей, которые пытаются представить себе устройство космоса, рождение сверхновой звезды ничуть не хуже Большого взрыва. Разумеется, Большой взрыв ведет к образованию атомов водорода, которые, в свою очередь, неизбежно приводят к образованию первых звезд. Однако путь от звезды до знакомого нам мира далеко не так очевиден. Огромный шар, состоящий из атомов водорода, даже если в его ядре скапливаются более тяжелые элементы вплоть до железа, еще не указывает верного направления пути.

Но когда взрываются большие звезды, в космосе появляется нечто новое. Распавшиеся небесные тела усеивают космическое пространство всеми элементами, из которых они состояли. Углерод, кислород, азот, фосфор и сера – основные ингредиенты живой материи – появляются в изобилии. Магний, кремний, железо, алюминий и кальций, входящие в состав горных пород, из которых преимущественно и состоят планеты типа Земли, тоже имеются в достаточном количестве. Но в невообразимом поле энергии, порождаемом взрывающимися звездами, все эти элементы в процессе ядерного синтеза создают самые невероятные комбинации – в результате формируется вся Периодическая таблица, т. е. первичные 26 элементов образуют множество других. Именно тогда рождаются такие редкие элементы, как драгоценные металлы – серебро и золото, утилитарные вещества медь и цинк, ядовитые мышьяк и ртуть, радиоактивные уран и плутоний. Более того, эти элементы в космическом пространстве соединяются и взаимодействуют друг с другом во все новых и новых химических реакциях.

Химическая реакция происходит, когда один обычный атом сталкивается с другим таким же. У каждого атома имеется крохотное, но тяжелое ядро, обладающее положительным электрическим зарядом, окруженное облаком из одного или нескольких отрицательно заряженных электронов. Изолированные атомные ядра практически никогда не взаимодействуют, за исключением внутризвездной «скороварки», для которой характерны сверхвысокие температура и давление. Однако электроны разных атомов постоянно сталкиваются друг с другом. Химические реакции происходят в те моменты, когда встречаются два или более атомов и их электроны вступают во взаимодействие и перегруппировываются. Такое перемешивание и связывание электронов случается по той причине, что их определенные комбинации оказываются наиболее устойчивыми, особенно совокупность двух, десяти или 18 электронов.

Первые химические реакции после Большого взрыва порождают молекулы – небольшие группы атомов, тесно связанных между собой. Еще до того, как атомы водорода в результате ядерного синтеза внутри звезд образуют гелий, в вакуумном пространстве глубокого космоса возникают молекулы водорода (h3), каждая из которых состоит из двух атомов, тесно связанных между собой. У каждого атома водорода только один электрон, т. е. этот атом находится в нестабильном состоянии в условиях космоса, где действует магическое правило двух электронов. Так что встреча двух атомов водорода объединяет их электроны в общую молекулу, обеспечивающую стабильность. Принимая во внимание огромное количество водорода, возникшего в результате Большого взрыва, нетрудно прийти к выводу, что молекулы водорода предшествовали образованию звезд и составляли основную часть космоса с самого начала появления атомов.

Вслед за рождением сверхновых звезд, по мере того как в космосе рассеивались другие элементы, возникало множество интересных молекул. Среди них одним из самых ранних соединений стала вода (h3O), в молекуле которой два атома водорода соединились с одним атомом кислорода. По всей видимости, именно в пространстве вокруг сверхновых звезд образовались молекулы азота (N2), аммиака (Nh4), метана (Ch5), монооксида углерода (СО) и диоксида углерода (СО2). Всем этим видам молекул предстояло сыграть важнейшую роль в формировании планет и появлении живой материи.

Затем образовались минералы – микроскопические твердые образцы химического совершенства и кристаллической структуры. Первые минералы могли появиться только в условиях высокой плотности скоплений минералообразующих элементов и сравнительно низких температур, чтобы атомы смогли образовать кристаллы. Всего несколько миллионов лет спустя после Большого взрыва благоприятные условия для таких реакций возникли в разреженном и остывающем пространстве вокруг первых взорвавшихся звезд. Крошечные кристаллиты чистого углерода в форме алмаза и графита стали, вероятно, первыми минералами во Вселенной. Эти первые кристаллы представляли собой нечто вроде пыли, отдельные частицы были очень мелкие, но, возможно, достаточные по величине, чтобы сверкнуть в космосе бриллиантовым блеском. К первым углеродистым образованиям вскоре добавились другие высокотемпературные твердые вещества, образованные из таких элементов, как магний, кальций, азот и кислород. Среди них были знакомые нам минералы вроде корунда, химического соединения алюминия с кислородом, которое особенно ценится в своих ярких цветных разновидностях – рубинах и сапфирах. Тогда же появились в небольшом количестве хризолиты (силикат магния с другими составляющими), ныне полудрагоценные камни, астрологические знаки рожденных в августе, и муассаниты (карбид кремния), известные в наше время как дешевый искусственный суррогат бриллиантов. Всего в межпланетной пыли содержалось около дюжины известных нам «полезных ископаемых». Таким образом, после взрыва первых звезд Вселенная начинала становиться разнообразнее.

Ничто в космосе не случается единожды (за исключением, пожалуй, Большого взрыва). Рассеянные в космическом пространстве осколки взорвавшихся звезд постоянно подвергались воздействию сил гравитации. Таким путем остатки первого поколения звезд неизбежно порождали новые звездные скопления, формируя туманности, состоявшие из громадных облаков межзвездного газа и пыли, оставшихся после взрыва предыдущих поколений звезд. Каждая новая туманность содержала больше железа и немного меньше водорода, чем предыдущая. Этот цикл продолжался 13,7 млрд лет: старые звезды порождали новые, изменяя структуру космоса. Неисчислимые миллиарды звезд возникли в неисчислимом количестве галактик.

Космические ключи к разгадке

В давние-предавние космические времена, пять миллиардов лет тому назад, наше будущее «место жительства» располагалось на обочине Галактики, на полпути от центра Млечного Пути, в необитаемом спиралевидном рукаве, среди миллионов звезд. В этом скромном уголке мало что можно было обнаружить, кроме гигантского облака, состоявшего из межзвездного газа и ледяной пыли, простиравшегося на много световых лет в космическом мраке. Девять десятых этого облака составляли атомы водорода; из оставшейся доли девять десятых приходилось на атомы гелия. Один оставшийся процент состоял из мелких органических молекул и микроскопических частиц минерального вещества.

Такое газово-пылевое облако может существовать в космическом пространстве много миллионов лет, пока какой-нибудь импульс – например, ударная волна от взрыва ближайшей звезды – не запустит процесс образования в нем новой звездной системы. Именно такой пусковой механизм 4,6 млрд лет назад послужил началом формирования нашей Солнечной системы. Очень медленно, на протяжении миллиона лет, вихрь, состоявший из газа и пыли, втягивался внутрь к центру. Подобно вращающемуся фигуристу, гигантское облако крутилось все быстрее и быстрее, по мере того как гравитация притягивала его легкие края к центру. Сжимаясь и ускоряя вращение, облако постепенно уплотнялось и расплющивалось в форме диска, в центре которого росло новое небесное тело, – так рождалось Солнце. Этот центральный шар, вобравший в себя почти весь водород, становился все больше и больше, пока не поглотил 99,9 % всей массы облака. В процессе его роста давление и температура внутри шара поднялись до точки ядерного синтеза, и Солнце зажглось.

Ключи к раскрытию последующих событий содержатся в летописи Солнечной системы, записанной в ее планетах и спутниках, кометах и астероидах, а также в бесчисленных и разнообразных метеоритах. Одним из таких ключей является то, что все планеты и спутники обращаются вокруг Солнца в одной и той же плоскости и в одном и том же направлении. Более того, ближайшие к Солнцу планеты вращаются вокруг собственной оси примерно в той же плоскости и направлении. Ничто в законах движения не обусловливает эту общность вращения; планеты и спутники могли бы вращаться вокруг оси и по орбитам любым способом – с севера на юг, с востока на запад, сверху вниз или снизу вверх – и при этом не нарушать закона тяготения. Такое разнообразие наверняка имело бы место, если бы планеты и спутники были втянуты в Солнечную систему извне. Наблюдаемое орбитальное единообразие в нашей Солнечной системе, напротив, свидетельствует о том, что все ее планеты и спутники образовались в одном и том же плоском, крутящемся газово-пылевом диске и примерно в одно и то же время. Все эти гигантские космические тела сохраняют тот же принцип вращения – общий вращательный момент всей Солнечной системы – со времени начала закручивания облака.

Второй ключ к происхождению Солнечной системы кроется в характерном расположении восьми основных ее планет. Ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – представляют собой сравнительно небольшие твердотельные образования, состоящие преимущественно из кремния, кислорода, магния и железа. Плотные горные породы, вроде черного вулканического базальта, встречаются в основном на поверхности этих планет. В отличие от них четыре внешних планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – являются газовыми гигантами, главным образом состоящими из водорода и гелия. Эти громадные шары не имеют твердой поверхности и уплотняются по мере углубления в нижние слои атмосферы. Такое деление планет позволяет предположить, что в начальный период существования Солнечной системы, в течение нескольких тысяч лет после образования Солнца солнечный ветер – интенсивный поток заряженных частиц – выталкивал оставшийся водород и гелий во внешние, более холодные области. На достаточном удалении от излучения Солнца эти летучие газы, остывая, уплотнялись, образуя независимые сгущения. Напротив, более крупные, богатые минералами частицы звездной пыли, оставшиеся поблизости от раскаленной звезды, быстро уплотнялись, образуя твердотельные внутренние планеты.

Подробности бурных процессов, сформировавших Землю и остальные внутренние планеты, запечатлены в поразительном многообразии метеоритов. Страшно представить, что на нашу Землю постоянно сыпятся камни с неба. Однако научное сообщество, надо признать, начало проявлять к ним интерес всего лет двести назад, хотя издавна существовал фольклор с красочными историями о метеоритах (например, история с неудачливыми французскими крестьянами). Даже более строгий научный подход к описанию метеоритных дождей страдал от недостатка научно обоснованных данных, а потому и от невозможности объяснения происхождения метеоритов. Американский государственный деятель и ученый-натуралист Томас Джефферсон, читая отчет Йельского университета о наблюдении за падением метеоритов в Вестоне, штат Коннектикут, скептически заметил: «Я скорее поверю в то, что ученые-янки лгут, чем в то, что камни падают с неба».

Позднее, спустя два века, в течение которых были обнаружены десятки тысяч метеоритов, наука наконец убедилась в достоверности их существования. По мере того как исследователи метеоритов охватывали все более обширные территории, а заядлые коллекционеры хвалились редчайшими образцами, музейные и частные коллекции становились все полнее и разнообразнее. Какое-то время в этих хранилищах наблюдался перекос в сторону железных метеоритов, чья черная кора, причудливые формы и чрезвычайная плотность отличали их от обычных камней. Но в 1969 г. на поверхности девственно чистых льдов Антарктиды были обнаружены тысячи метеоритов, и это кардинально изменило ситуацию.

Метеориты содержат важнейшую информацию о происхождении других планет. Самые распространенные из них хондриты, возрастом 4,656 млрд лет, относятся ко времени, предшествовавшему образованию планет и спутников Солнечной системы, когда ядерный реактор Солнца пришел в действие и колоссальный выброс энергии воспламенил окружающее облако. В результате образовалась своего рода доменная печь, в которой межзвездная пыль, составлявшая облако, спеклась в крохотные вязкие капли, так называемые хондры (от греческого слова, означающего «зерно, гранула»). Размером от дробинки до небольшой горошины, эти продукты воздействия солнечного пламени переплавлялись множество раз, вслед за пульсацией излучения, которое преображало околосолнечное пространство. Скопления этих древнейших хондр сплавлялись в единое целое за счет более мелкой звездной пыли и фрагментов минерального вещества, образуя примитивные хондриты, миллионы которых оседали на поверхности Земли. Хондриты свидетельствуют о коротком промежутке времени между рождением Солнца и формированием планет.

Другой, более молодой вид метеоритов, именуемых ахондритами, относится ко времени, когда вещества Солнечной системы проходили первичную трансформацию: плавились, дробились и т. д. Среди ахондритов наблюдается удивительное разнообразие – кусочки блестящих металлов и обломки оплавленных камней, фрагменты гладкие, как стекло, и экземпляры, состоящие из глянцевитых кристаллов более 2 см в диаметре. До сих пор в самых отдаленных уголках Земли попадаются все новые разновидности ахондритов.

Антарктида – континент, который покрывают тысячи километров древнего голубого льда и где редко выпадает снег. Камни, прилетевшие из космоса, темными, инородными объектами выделяются на этом льду, ожидая, пока их найдут. Благодаря международным соглашениям, запрещающим коммерческое использование этого континента, а также труднодоступности его ледяных просторов, обеспечивается сохранность этих внеземных ресурсов для научных исследований. Группы хорошо экипированных ученых на вертолетах и снегоходах систематически обследуют ледяные пустыни, один квадратный километр за другим. Они тщательно регистрируют и упаковывают каждую находку, стараясь не повредить ее поверхность ни руками, ни даже дыханием. Возвращаясь в цивилизованный мир после каждого антарктического сезона, эти охотники за метеоритами доставляют найденные сокровища в государственные хранилища, чаще всего на склады Смитсоновского института, расположенные в Сьютланде, штат Мэриленд, где тысячи и тысячи образцов хранятся в стерильно чистых, герметичных боксах, занимающих площадь размером с футбольное поле.

Не менее богаты метеоритами, хотя и не настолько доступны организованному собирательству и обеспечению стерильности, крупнейшие пустыни Австралии, юго-запада Америки, Аравийского полуострова и особенно Северной Африки – громадная пустыня Сахара. До обитателей Сахары, кочевых племен туарегов, берберов, тубу и других, дошли слухи, что метеориты могут дорого стоить. В начале XXI в. среди барханов Северной Африки был найден уникальный образец лунного метеорита, который, как считается, был продан в частной сделке за миллион долларов. Пустынному наезднику ничего не стоит сойти с верблюда, поднять какой-нибудь необычный булыжник и привезти его в ближайшую деревню, где представитель неофициальной гильдии охотников за метеоритами, обладающий спутниковым телефоном и хорошо подвешенным языком, перекупит у него камень за жалкие гроши. Через ряд посредников мешки с метеоритами, по пути все более дорожающие, переправляются в Марракеш, Рабат или Каир, а оттуда поступают к торговцам на eBay или на крупные международные выставки-ярмарки камней и минералов.

Во время геологических экспедиций в отдаленные части Марокко мне не раз предлагали мешки из дерюги, набитые камнями, предположительно метеоритами: «никаких посредников, прямо из пустыни, нашли только на прошлой неделе». Такие «сделки», исключительно за наличные, как правило, совершаются в грязных, темных комнатках в задней части хижин из сырцового кирпича, где нет окон, что спасает от палящего солнца пустыни, но не дает возможности толком рассмотреть, что именно тебе предлагают. После официальной части, состоящей из обмена традиционными любезностями и нескольких чашек травяного чая, продавец высыпает содержимое мешка на ковер. Часть товара – это простые камни. Щебень. Нечто вроде проверки: разбираешься ли ты в метеоритах. Там обнаружится также несколько образцов заурядной разновидности хондритов размером от маслины до яйца, частично покрытые оплавленной коркой в результате стремительного прохождения через атмосферу. Стартовая цена обычно во много раз превышает разумную. Если покупатель заявляет, что это слишком обычные, распространенные метеориты, ему могут предложить другой мешок, поменьше, в котором, возможно, окажется железный метеорит или еще более экзотический образец.

Мне вспоминается одна такая сделка, совершенная нашим проводником Абдуллой на обочине пыльной дороги в нескольких километрах к востоку от Скуры. Продавец, не очень близкий его знакомый, к тому же сомнительной честности, позвонил по мобильному телефону и потребовал обеспечить секретность сделки. «Может, это марсианский метеорит, – сообщил он Абдулле. – Девятьсот граммов. Всего за двадцать тысяч дирхамов». Это около 2400 долларов – если метеорит действительно марсианский и может быть включен в пару дюжин известных образцов, имеющих марсианское происхождение, то сделка довольно выгодная. Они договорились о времени и месте встречи. Два неописуемо странных, неухоженных автомобиля затормозили друг возле друга, мы стали втроем в тесно сомкнутый кружок. Вышеупомянутый образец был аккуратно вынут из бархатного мешочка. Выглядел он самым что ни на есть обычным камнем (впрочем, так выглядят практически все марсианские метеориты). Цена снизилась до 15 000 дирхамов. Затем до 12 000. Но убедиться в его подлинности было невозможно, поэтому мы расстались. Позднее Абдулла признался мне, что его так и одолевало искушение купить, но хорошо, что метеориты попадаются достаточно часто. Лучше не жадничать и не бросаться на первое попавшееся предложение; правды там не добьешься, а сделки расторжению не подлежат.

Подобно льдам Антарктиды, экваториальные пустыни позволяют обнаружить все типы метеоритов, открывая тем самым перспективу раскрыть характер начального этапа формирования Солнечной системы, а следовательно, и происхождения нашей родной планеты. К сожалению, в отличие от Антарктиды, большинство метеоритов, обнаруженных в пустынях, не достигает музейных собраний, по меньшей мере по двум причинам. Главным образом из-за возрастающего числа коллекционеров-любителей (раззадоренных богатыми собирателями и доступностью сахарских находок), составляющих серьезную конкуренцию специалистам. Любой редкий образец немедленно продается, к тому же за большие деньги. Некоторые из таких находок впоследствии наверняка будут переданы в качестве пожертвований в фонды музеев, но большая часть из них подвергается всем опасностям непрофессионального обращения, теряя научную ценность, поскольку к ним прикасаются голыми руками, складывают в непригодные для этой цели мешки многоразового использования и даже роняют в повсеместно распространенный верблюжий помет. Не меньший урон наносится и отсутствием надежной документации, в которой указывалось бы, где и когда данные метеориты были найдены. Большинство перекупщиков сообщат вам, что это «найдено в Марокко», и, разумеется, солгут, поскольку основная территория Сахары расположена восточнее, в Алжире и Ливии – странах, где вывоз метеоритов запрещен законом. А без точной документации большинство музеев откажутся принимать «марокканские» или «североафриканские» образцы.

В неприветливых, засушливых просторах Сахары или голубых льдах Антарктиды любой камень выглядит как чужеродное тело, упавшее с неба. Такие чистейшие образцы метеоритов дают ученым представление о начальных стадиях формирования Солнечной планетной системы, в которой возникла и Земля. Девять десятых всех находок составляют хондриты; оставшаяся часть состоит из разнообразных ахондритов, возникших в начальную эпоху формирования Солнечной системы из вращающегося газово-пылевого облака, продолжавшуюся несколько миллионов лет, в течение которых хондриты склеивались во все более и более крупные тела – планетезимали[1]. Вначале они были размером с кулак, затем – с автомобиль, а впоследствии достигли размеров небольшого города. Миллиарды таких тел диаметром несколько километров и больше отвоевывали для себя пространство в пределах узкого кольца вокруг новорожденного Солнца.

Они становились все больше и больше и достигали размеров целых штатов – сначала Род-Айленда, потом Огайо, Техаса, Аляски. Когда появились тысячи таких хаотически увеличивающихся планетезималей, наступила следующая стадия. Достигая более 80 км в диаметре, два одинаково раскаленных тела соединялись. Гравитационная энергия от столкновения малых тел по интенсивности не уступала ядерной энергии при быстром распаде таких радиоактивных элементов, как гафний или плутоний. Возникшие при этом температуры приводили к трансформации минералов в таких планетезималях, их внутренние области плавились, образуя зоны различных минералов, напоминающие структуру яйца: плотное металлическое ядро (аналогичное желтку в яйце), мантия, состоящая из силиката магния (белок яйца), и тонкая, ломкая кора (яичная скорлупа). Самые крупные из таких планетезималей формировались под влиянием внутренней тепловой энергии, взаимодействия с водой и постоянных столкновений в перенаселенном околосолнечном пространстве. В результате динамических процессов формирования планет, по-видимому, и образовались три сотни различных минеральных веществ. Эти три сотни минералов и послужили сырьем для формирования твердотельных планет, все эти вещества до сих пор обнаруживаются в падающих на Землю метеоритах.

Время от времени две достаточно крупные планетезимали сталкивались с такой силой, что разлетались на осколки. (Этот бурный процесс до сих пор продолжается в поясе астероидов за Марсом, вследствие гравитационного воздействия гигантской планеты Юпитер.) Соответственно большая часть разнообразных ахондритов, которые мы находим теперь, является осколками таких разрушенных планетезималей. Исследование ахондритов напоминает, таким образом, урок анатомии на примере разъятого на части трупа. Требуется много времени, терпения и множество образцов, чтобы представить ясную картину целого тела.

Легче всего анализировать плотные металлические ядра таких планетезималей, представленных в виде железных метеоритов. Когда-то считалось, что это самый распространенный тип метеоритов, однако большая выборка антарктических образцов позволила выяснить, что железные метеориты составляют весьма скромную долю – 5 % всех выпадений. Соответственно ядра планетезималей должны были отличаться небольшими размерами.

Мантии планетезималей, богатые кремниевыми солями, напротив, представлены в большом разнообразии: говардиты, эвкриты, диогениты, урейлиты, акапулькоиты, лодраниты и т. д. – все они отличаются характерной структурой, текстурой и минералогическим составом и названы по местности, в которой найден первый соответствующий образец. Некоторые из этих метеоритов аналогичны горным породам, существующим на Земле в наше время. Эвкриты представляют собой одну из типичных разновидностей базальта – горной породы, которая обязана своим происхождением вулканической деятельности Срединно-Атлантического хребта и выстилает океаническое дно. Диогениты, состоящие преимущественно из силиката магния, по-видимому, являются результатом оседания кристаллов в крупных подземных резервуарах магмы. По мере охлаждения магмы кристаллы становились плотнее окружающей расплавленной среды, росли и опускались на дно, образуя концентрированную массу, аналогичную той, которая образуется в наше время глубоко под землей в магматических камерах Земли.

Иногда, во время особенно разрушительных столкновений метеорит мог захватить частицы силикатных соединений из пограничной зоны между ядром и мантией планетезимали, где силикаты соединены с металлами. В результате появлялся прекрасный палласит – потрясающее сочетание блестящего металла и золотистых кристаллов оливина. Шлифованный срез палласита, где блики сверкающего металла на фоне оливина выглядят словно витражи, выделяют его среди самых красивых образцов в мировом собрании метеоритов.

Под воздействием гравитации ранние хондриты соединялись в группы, и сокрушительное давление, высокие температуры, агрессивная вода и жесткие столкновения преобразовывали планетезимали, создавая все новые виды минеральных веществ. В целом во всех образцах метеоритов обнаружено более 250 различных минералов – в 20 раз больше досолнечных протоминералов. Эти разнообразные твердые вещества, включающие раннюю мелкую пыль, пластины слюды и полудрагоценный цирконий, послужили основным строительным материалом для формирования Земли и других планет. Планетезимали разрастались по мере того, как самые крупные из них поглощали более мелкие. В результате этого поглощения несколько дюжин крупных каменных шаров, каждый величиной с небольшую планету, подобно гигантским пылесосам, подчищая на своем пути внутри Солнечной системы значительную часть пыли и газа, срастались между собой и выравнивали свои орбиты до почти идеальных окружностей. Расположение орбит в значительной мере зависело от массы планет.

Сборка Солнечной системы

Солнце, составляя львиную долю общей массы Солнечной системы, занимает в ней господствующее положение. Сама по себе наша система не принадлежит к числу особо массивных, т. е. Солнце является звездой скромных размеров, что весьма благоприятно для планеты, на которой есть жизнь. Удивительно, но чем больше масса звезды, тем короче ее жизнь. Сверхвысокие температуры и давление внутри больших звезд ускоряют процесс ядерного синтеза. Таким образом, звезда, в десять раз превышающая по массе Солнце, завершает свой цикл в сотни раз быстрее – ее существование длится не более нескольких десятков миллионов лет, что едва ли достаточно для возникновения жизни на одной из ее планет до того, как звезда взорвется, превращаясь в смертоносную сверхновую. И наоборот, какой-нибудь красный карлик, массой в десять раз меньше Солнца, существует в сотни раз дольше, но при этом его слабое излучение может оказаться недостаточным для поддержания жизни на планете, в отличие от нашего желтого благодетеля – Солнца.

Наша промежуточная по массе звезда относится к золотой середине: не слишком большая, с коротким сроком существования, но и не слишком мелкая с недостаточной энергией теплового излучения. Предполагаемый срок ее существования, 9–10 млрд лет безотказного выгорания водорода, предоставляет достаточно времени для развития и поддержания жизни. Конечно, через каких-нибудь 4–5 млрд лет водород в ядре Солнца закончится и звезда перейдет к стадии выгорания гелия. В ходе этого процесса она разбухнет в недружелюбный красный гигант, диаметром в 100 раз больше нынешнего, для начала уничтожит несчастный маленький Меркурий, сожжет и поглотит Венеру и причинит большие неудобства Земле. Тем не менее даже по прошествии 4,5 млрд лет, у нас еще есть время, пока Солнце не войдет в последнюю стадию, когда само существование жизни на Земле станет весьма проблематичным.

Солнечная система обладает еще одной особенностью, благоприятной для существования жизни на планете. В отличие от множества других планетных систем, наша образована вокруг одной звезды. С помощью мощных телескопов астрономы обнаружили, что примерно две трети видимых звезд являются двойными, т. е. такими системами, в которых две звезды «танцуют» вокруг друг друга и имеют общий гравитационный центр. Во время формирования таких звезд водород скапливался в двух отдельных точках пространства, образуя два гигантских газовых шара.

Если бы наше газово-пылевое облако закручивалось сильнее, имея больший момент импульса и, как следствие, большую массу в районе Юпитера, Солнечная система тоже сформировалась бы с двойной звездой. Солнце было бы меньше, а Юпитер, вместо того чтобы стать гигантской, насыщенной водородом планетой, вырос бы до размеров небольшой, богатой водородом звезды. Возможно, жизнь процветала бы между двумя звездами. Или вторая звезда послужила бы дополнительным источником энергии, необходимым для поддержания жизни. Однако гравитационная динамика в двухзвездной системе непредсказуема, и могло бы случиться так, что Земля, активно перемещаясь между двумя мощными источниками притяжения, оказалась бы непригодной для жизни планетой с вытянутой орбитой, неустойчивым вращением и бурными колебаниями климата.

Ныне же наши гигантские газовые планеты, с их скромными размерами и почти круговыми орбитами, ведут себя вполне прилично. Масса самой большой из них, Юпитера, в тысячу раз меньше Солнца. Этого достаточно, чтобы оказывать весомое воздействие на соседние планеты; благодаря сильному гравитационному полю Юпитера планетезимали в области пояса астероидов так и не срослись в единую планету. При этом массы Юпитера недостаточно для того, чтобы запустить в собственном ядре процесс ядерного синтеза – факт решающего различия между звездами и планетами. Дальняя, окруженная кольцами, планета Сатурн и еще более удаленные холодные Уран и Нептун обладают гораздо меньшими размерами.

Тем не менее все эти газовые планеты-гиганты оказались достаточно крупными, чтобы притянуть на свои орбиты мелкие осколочные небесные тела, образовав нечто вроде собственных маленьких солнечных систем внутри Солнечной системы. В результате вокруг всех четырех внешних планет образовалась свита чрезвычайно интересных спутников, включая сравнительно небольшие астероиды, удерживаемые на орбите воздействием гравитационного притяжения планет-гигантов.

Другие спутники, в том числе и сопоставимые по размерам с внутренними планетами и подверженные динамичным геологическим процессам, образовались не столько из остатков пыли и газа, сколько из осколков, появившихся в процессе формирования других планет. Наиболее активным небесным телом во всей Солнечной системе является спутник Юпитера Ио, чья орбита настолько близка к газовому гиганту, что полный его оборот вокруг Юпитера занимает всего 41 час. Мощные приливные силы постоянно воздействуют на этот спутник диаметром 3643 км, пробуждая примерно полдюжины вулканов, которые выбрасывают гигантские плюмы высотой в сотни километров – уникальное явление в Солнечной системе. Не меньший интерес представляют Европа и Ганимед, крупные спутники размером примерно с Меркурий, состоящие из воды и горных пород – примерно в равных пропорциях. Оба эти спутника разогреты изнутри под влиянием постоянно действующих приливных сил Юпитера. Почти всю их поверхность составляют покрытые льдом океаны, что зафиксировано исследователями НАСА в процессе поиска возможного существования жизни на других планетах.

Сатурн, следующий в ряду внешних планет, обладает более чем пятью дюжинами спутников, не говоря уже о знаменитых кольцах, большую часть которых составляют сверкающие куски льда. Большинство спутников Сатурна имеет сравнительно небольшие размеры и является либо захваченными астероидами, либо осколками самого Сатурна; однако крупнейший из его спутников – Титан – превышает размерами планету Меркурий и окутан толстым слоем атмосферы оранжевого цвета. Благодаря запущенному ЕКА (Европейское космическое агентство) посадочному модулю «Гюйгенс», который опустился на Титан 14 января 2005 г., мы получили с поверхности спутника снимки крупным планом. Разветвленная сеть рек и потоков питает холодные озера, состоящие из жидких углеводородов; в густой, красочной, турбулентной атмосфере содержится большое количество органических молекул. В общем, на Титане стоит поискать признаки жизни.

Самые удаленные газовые планеты-гиганты Уран и Нептун удерживают большое число не менее интересных спутников. На большинстве из них наблюдаются признаки водяного льда, органических молекул и явные динамические процессы. Атмосфера Тритона, крупного спутника Нептуна, богата азотом. Оба гиганта окружены сложно устроенными системами колец, хотя эти кольца состоят, очевидно, по большей части из комков темного углеродистого вещества, размерами примерно с автомобиль, совсем непохожего на блестящие ледяные кольца Сатурна.

Каменные миры

Ближе к нашей планете гравитационное поле сохраняет свое влияние. Большая часть водорода и гелия после того, как Солнце зажглось, была вытеснена в район внешних планет-гигантов, и на внутренние области Солнечной системы пришлась малая доля массы вещества, в основном состоящего из твердых горных пород, наблюдаемых в составе хондритов и ахондритов. Ближе всего к Солнцу сформировался Меркурий – самая маленькая и безводная из каменных планет. Неприветливый, выжженный мир этой самой внутренней из внутренних планет кажется пустым и безжизненным: миллиарды лет его изрезанная кратерами поверхность под лишенным атмосферы небом сохраняется в одном и том же виде. Если поспорить, на какой из планет Солнечной системы наверняка нет жизни, можно смело ставить на Меркурий.

Венера – следующая по порядку планета, близнец Земли по размеру, но в корне отличная от нее по пригодности для жизни – в основном из-за расположения ее орбиты, примерно на 50 млн километров ближе к Солнцу. В начале ее существования на ней, возможно, имелась вода, даже неглубокий океан, но под воздействием теплового излучения и солнечного ветра вода на Венере почти выкипела, лишив планету влаги. Углекислый газ, преобладающий в атмосфере Венеры, закупорил энергию солнечного излучения и таким образом обеспечил парниковый эффект. Ныне средняя температура на поверхности Венеры достигает почти 500 °C – достаточно, чтобы расплавить свинец.

Марс, ближайший сосед Земли и следующий за ней в ряду внутренних планет, гораздо меньше ее (всего одна десятая от массы Земли), но во многих отношениях похож на нашу планету. Как все твердотельные планеты, Марс имеет металлическое ядро и силикатную мантию. Подобно Земле, у него есть атмосфера и значительный запас воды. Относительно слабая гравитация не позволяет Марсу удерживать молекулы газа в верхних слоях атмосферы, так что за миллиарды лет он потерял большую часть воды и воздуха, но все же сохранил теплые и влажные пространства под поверхностью, где могла в какой-то мере поддерживаться жизнь. Неудивительно, что все планетные изыскания нацелены главным образом на эту красную планету.

Земля, «третий камень от Солнца»[2], находится посредине зоны жизни[3] Солнечной системы. Земля расположена довольно близко к Солнцу и нагрета настолько, что смогла вытолкнуть значительные объемы водорода и гелия во внешние области Солнечной системы, но при этом достаточно удалена от него и настолько охлаждена, что смогла удержать большую часть воды в жидком виде. Как и остальные планеты Солнечной системы, она возникла около 4,5 млрд лет назад, в основном за счет столкновения хондритов и их последующего группирования во все более и более крупные планетезимали – и так на протяжении нескольких миллионов лет.

Глубины времени

Все, что нам известно о том, как возникли Солнце, Земля и вся Солнечная система, укладывается в представление о колоссальном периоде – чуть больше 4,5 млрд лет. Мы, американцы, любим отмечать известные даты в истории человечества. Мы отмечаем даты знаменитых изобретений и открытий, например, испытание моторного летательного аппарата братьями Райт 17 декабря 1903 г. или первый полет человека на Луну 20 июля 1969 г. Мы чтим даты общенародных трагедий и испытаний, например, 7 декабря 1941 г. или 11 сентября 2001 г. Конечно же, не забываем дни рождения: 4 июля 1776 г. и, разумеется, 12 февраля 1809 г. (общий день рождения Чарльза Дарвина и Авраама Линкольна). Мы убеждены в достоверности этих памятных дат, поскольку они зафиксированы как в устной, так и в письменной традиции, связывающей нас с не столь отдаленным собственным прошлым.

У геологов тоже принято вести счет времени: около 12 500 лет назад кончилось последнее великое оледенение и люди начали заселять Северную Америку; 65 млн лет назад вымерли динозавры и многие другие существа; в самом начале кембрийского периода, 530 млн лет назад, внезапно появились разнообразные животные с твердым скелетом; более 4,5 млрд лет назад планета Земля начала обращаться вокруг Солнца. Но откуда мы знаем, что эти датировки достоверны? Не существует ни устных, ни письменных источников старше нескольких тысячелетий, где отмечались бы хронологические данные о развитии Земли.

Четыре с половиной миллиарда лет почти невозможно себе представить. Согласно Гиннессу, мировой рекорд долголетия принадлежит француженке, отметившей 122-й день рождения, так что человек не проживает и 4,5 млрд секунд (примерно 144 года). Вся зафиксированная история человечества насчитывает менее 4,5 млрд минут. И все же геологи утверждают, что Земля кружится вокруг Солнца более 4,5 млрд лет.

Такую седую древность нелегко вообразить, но я все же иногда пытаюсь это сделать в процессе длительных прогулок. Южнее Аннаполиса, штат Мэриленд, на 35 км тянутся внушительные, причудливые каменные утесы, окаймляющие с запада Чесапикский залив. Идя вдоль узкой песчаной полосы между сушей и морем, можно найти большое количество ископаемых остатков двустворчатых моллюсков, спиральных улиток, кораллов и морских ежей. Изредка, если очень-очень повезет, можно наткнуться на 15-сантиметровый зазубренный акулий зуб или вдруг покажется полутораметровый череп кита, имеющий обтекаемую форму. Эти драгоценные реликты повествуют о времени 15 млн лет назад, когда климат здесь был гораздо теплее и ближе к тропическому, как на острове Мауи, и сюда приплывали рожать величественные киты, а чудовищные 20-метровые акулы охотились на их беззащитных детенышей. Их окаменелые остатки встречаются в толще осадочных пород мощностью 300 м, в которой запечатлено более трех миллионов лет истории Земли. Слои песка и мергеля очень плавно погружаются к югу, так что прогулка по взморью подобна путешествию во времени. Каждый шаг в северном направлении постепенно открывает все более древние слои.

Чтобы представить себе масштаб истории Земли, вообразите прогулку в прошлое, с каждым шагом углубляясь на 100 лет назад, т. е. на три поколения в пересчете на человеческий возраст. Полтора километра такой прогулки уведут вас на 175 тыс. лет назад. Конечно, 25 км Чесапикских холмов – серьезный маршрут для дневной прогулки, зато он уведет вас в прошлое более чем на три миллиона лет. Но для более или менее значимой отметки в истории Земли придется совершать этот подвиг в течение многих недель. Двадцать дней по 25 км в день помножьте на количество шагов по сто лет каждый – и вы достигнете отметки 70 млн лет назад – период, предшествовавший гибели динозавров. Пять месяцев таких прогулок уведут вас на 530 млн лет назад, во времена кембрийского «взрыва» – почти одновременного появления несметного числа животных с твердым скелетом. Со скоростью, равной ста годам на каждый шаг, вам понадобится не менее трех лет, чтобы достичь времени зарождения жизни, и почти четыре года, чтобы прийти к истокам истории Земли.

Можем ли мы быть уверенными в этих цифрах? Исследователи собрали большое количество разнообразных данных, которые определенно указывают на невероятную древность Земли – на глубины времени. Самые наглядные свидетельства – геологические процессы, которые приводят к ежегодным отложениям осадков; сосчитав слои, можно сосчитать количество лет. Наиболее впечатляющим примером геологического календаря являются вары – сезонные микрослойки – тонкие перемежающиеся слои светлых и темных отложений, в которых представлены весенние осадки, грубозернистые, и зимние, мелкозернистые. Тщательно документированные пробы из ледниковых озер в Швеции представляют данные о 13 527 годах осадконакопления, когда ежегодно появлялся новый сдвоенный слой. Тонкослоистый сланец Грин-Ривер, который обнажается в крутых склонах великолепных каньонов Вайоминга, представляет собой непрерывный вертикальный разрез, в котором можно насчитать более миллиона годовых слойков. Точно так же скважины, пробуренные на глубину тысяч метров в ледниках Антарктиды и Гренландии, вскрывают отложения, которые образовывались в течение более 800 тыс. лет, год за годом, слой за слоем в результате выпадения снега. Все эти отложения располагаются поверх еще более древних горных пород.

Если бы астероид действительно угрожал Земле, как бы выглядела миссия планетарной защиты?

Космос поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Художественное изображение космического корабля DART, приближающегося к Диморфосу, на фоне более крупного Дидимоса.
(Изображение предоставлено: НАСА/Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса)

Когда-нибудь, пылящийся на неприметном складе, возможно, будет космический корабль, ожидающий вызова на стартовую площадку, хотя его строители молятся, чтобы он никогда не взлетел.

Это не был бы типичный космический корабль, оснащенный таким количеством высокотехнологичных инструментов, какое инженеры могут разместить на борту, и он не был бы предназначен для того, чтобы разгадывать ни одну научную загадку. Вместо этого перед ним будет поставлена ​​гораздо более мрачная задача: отклонить астероид, направляющийся к Земле .

Сегодня такого астероида нет, хотя ученые отслеживают более 27 000 камней, летающих в окрестностях Земли в космосе. Но эксперты в области, которую они называют планетарной защитой, знают, что именно такой объект убил большую часть динозавров, и они полны решимости проследить за тем, чтобы людей не постигла та же участь. Решение? Подтолкнуть любую угрозу и астероида как раз достаточно, чтобы избежать столкновения.

Похожие : Как вы провели неделю? НАСА симулировало падение астероида на Землю.

Сейчас первый в истории космический корабль планетарной защиты находится на базе космических сил Ванденберг в Калифорнии, ожидая своего первого запуска рано утром 24 ноября (конец 23 ноября по местному времени). Эта миссия, NASA Double Asteroid Redirection Test или DART , обречена провести в космосе менее года и совершить ошеломляющий выход, врезавшись в лунную орбиту астероида под названием Дидимос. Если все пойдет хорошо, это даст специалистам по планетарной обороне первые реальные данные об отклонении космических камней.

«Это не новая проблема: люди знали, что это нечто потенциально опасное, и люди хотели предпринять шаги, чтобы предотвратить это в будущем», — Нэнси Чабот, планетолог из Университета прикладной физики Джона Хопкинса. Лаборатория в Мэриленде и координатор DART рассказали Space.com. «Наверное, это был блеск в глазах людей в течение длительного времени».

Существует более чем один способ отклонить астероид , но DART тестирует технику кинетического удара — причудливый способ сказать, что если вы врежетесь в астероид на орбите чем-то достаточно массивным на достаточно высокой скорости, астероид меняется орбита. Во-первых, он замедляется, но это означает, что он падает на объект, вокруг которого вращается. Благодаря изящному физическому трюку более близкая орбита делает орбиту немного более быстрой, чем первоначальный путь камня.

Цель получена

DART врежется всеми своими 1210 фунтами (550 кг) в объект под названием Диморфос, который представляет собой небольшой спутник, вращающийся вокруг родительского астероида Дидимос. «Цель DART действительно хорошо выбрана, — сказал Шабо. Она говорит от имени команды миссии; если бы вы были Диморфосом, вы могли бы не согласиться.

Ученые считают, что обе породы в системе имеют наиболее распространенный аромат околоземного астероида, каменного или S-типа. На высоте 2560 футов (780 метров) Дидимос примерно такой же ширины, как высота особенно высокого небоскреба; Диморфос больше похож по размеру на Великую пирамиду в Египте, около 530 футов (160 м) в поперечнике.

Такой размер особенно привлекателен для специалистов по планетарной защите, которые делят астероиды на три категории. Самые большие из них, шириной более 3300 футов (1000 м), могут причинить наибольший ущерб, но их также легче всего найти, поэтому ученые уверены, что видели большинство из них. Ни один не представляет угрозы. Самые маленькие астероиды недостаточно велики, чтобы причинить большой ущерб; некоторые даже не переживают переход через земную атмосферу .

Средняя категория, скалы высотой более 460 футов (140 м), но менее 3300 футов в поперечнике — вот что беспокоит специалистов по планетарной обороне. Эти астероиды труднее обнаружить, чем самые большие, но они все же могут вызвать опустошение в регионе, если один из них упадет на Землю. Диморфос идеально соответствует этому размеру.

Диаграмма, показывающая все околоземные астероиды, открытые до 2018 года, более 18 000 объектов. По состоянию на ноябрь 2021 года их число превысило 27000 человек. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

Команда DART также хотела нацелиться на спутник, вращающийся вокруг более крупного астероида, а не на астероид, вращающийся вокруг Солнца. Этот выбор был сделан отчасти из соображений удобства, а отчасти из осторожности. Во-первых, лидеры DART уверены, что подталкивание этого объекта не приведет к тому, что что-то случайно полетит к Земле, что усугубит ту самую проблему, над решением которой команда пытается работать.

И в то время как один астероид обращается вокруг нас, возможно, каждые несколько лет, Диморфос обращается вокруг Дидимоса каждые 12 часов или около того. Команда DART ожидает, что столкновение сократит этот ритм примерно на 10 минут или около того — разница, которая гораздо более заметна по сравнению с 12-часовой орбитой и может быть зафиксирована быстрее.

Наблюдения DART станут первыми реальными данными, которые потенциальные защитники планет смогут передать в модели, которые сообщат им, насколько велик космический корабль и насколько быстро может быть достаточно, чтобы отразить астероид.

На такой работе специализируется Брент Барби, аэрокосмический инженер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде. Барби разрабатывает гипотетические миссии космических кораблей, в частности, для практических сценариев, которые планетарное оборонное сообщество проводит через на главной полевой конференции. , проводится раз в два года.

«Результаты миссии DART во многом послужат основой для нашей гипотетической работы по планетарной защите», — сказал Барби. «Это будет влиять на то, как мы думаем о разработке миссии планетарной обороны на многие годы вперед, поэтому важность миссии в этом отношении действительно нельзя недооценивать».

Все зависит от времени

Ученые из сообщества планетарной защиты быстро отмечают, что никто не может отразить угрозу, которая не обнаружена, и чем больше у землян будет времени на предупреждение, тем лучше для нас обернется ситуация.

Время предупреждения жизненно важно для такого подхода, как кинетический ударный элемент DART, потому что изменение, ожидаемое на орбите астероида, довольно мало, поэтому астероиду нужно сделать несколько петель солнца , чтобы создать отличие от удара его исходного положения с помощью Земля. «Когда у вас есть время предупреждения за пару десятилетий, кинетического импактора может быть вполне достаточно, чтобы выполнить работу», — сказал Барби.

При достаточном предупреждении открывается еще больше возможностей, отметил Шабо, например, отправка космического корабля для разведки угрозы и оттачивания миссии по отклонению.

«Когда у вас есть время предупреждения, первое, что вы делаете, это идете, чтобы лучше рассмотреть, как эта штука выглядит, чтобы вы знали, с чем имеете дело», — сказала она. «Первое, что вы посылаете к этому астероиду, может быть не тем, что вы хотите отразить».

Ученые могут узнать с Земли о любом данном космическом камне не так много: его орбита, неопределенная оценка размера, возможно, нечеткое представление о его форме и составе. Все эти факторы влияют на разработку оптимальной миссии по планетарной обороне.

«Это была бы полезная информация, которой у нас не так много для DART», — сказал Шабо. «Это делает его на самом деле, возможно, немного более сложным, чем если бы у вас было более длительное время предупреждения».

Человеческий фактор

В реальном сценарии планетарной обороны особенно важное использование времени предупреждения не будет иметь ничего общего с астероидами, а вместо этого сосредоточится на людях.

Независимо от того, есть ли еще время, чтобы попытаться предотвратить космический рок, международные переговоры будут иметь жизненно важное значение. Некоторые страны могут пострадать, некоторые страны могут принять меры, чтобы остановить удар, некоторые страны могут столкнуться с побочными эффектами, и все страны должны участвовать в реагировании планеты, подчеркивают эксперты по планетарной обороне.

Но в отличие от таких ситуаций, как пандемия или изменение климата, не существует официальных специализированных международных организаций для борьбы с такой маловероятной катастрофой, рассказала Space Алисса Хаддаджи, преподаватель космического права, политики и этики в Гарвардском колледже в Массачусетсе. ком. Вместо этого ответственность будет возложена на Совет Безопасности ООН; это одна из причин, почему эксперты по планетарной обороне так много внимания уделяют общению с другими сообществами.

С юридической точки зрения планетарная защита особенно сложна, потому что один из возможных методов отклонения основан на ядерных взрывчатых веществах , а ядерное оружие в космосе запрещено. Создание основы для разговоров, которые могли бы обойти такие правила и международные страхи перед ядерным оружием, является ключевым направлением деятельности Хаддаджи.

«Я шучу со своими коллегами, что мои исследования планетарной защиты с вероятностью 99,99999% никогда не пригодятся — или с вероятностью 0,00001% когда-нибудь окажутся чрезвычайно полезными», — сказал Хаддаджи.

По мере развития области планетарной защиты, отметила она, она стала более междисциплинарной, связанной не только с наукой и космической техникой, но также с международным правом и персоналом службы реагирования на стихийные бедствия . Например, она возглавляет группу юристов, которые консультируют ученых планетарной защиты по юридическим последствиям и осложнениям работы.

Даже когда угроза является гипотетической, общение жизненно важно, сказала она, потому что, если люди знают об идее столкновения с астероидом, меньше шансов, что известие о приближающемся объекте напугает их до паралича. Но эксперты по планетарной защите также опасаются бить тревогу слишком громко.

«Вы не хотите запугивать население, и особенно не использовать тактику запугивания для сбора средств на планетарную оборону, это не то, на что никто из нас никогда не согласится», — сказал Хаддаджи.

Время запуска

Скажем, все эти разговоры пришли к выводу, что какая-то коалиция людей попытается отклонить угрожающий астероид. Пришло время разработать миссию по спасению мира.

Использование кинетического импактора — это только один из методов, который специалисты по планетарной защите рассматривают для перемещения астероида по траектории. Другие варианты могут заключаться в использовании лазеров, гравитации космического корабля-компаньона или ядерного взрыва. Какой вариант имеет наибольший смысл, когда это необходимо, будет зависеть от времени предупреждения Земли и размера астероида.

Иногда отклонение требует более одной миссии, что увеличивает сложность проекта. Для любого запуска потребуется две части: ракета и космический корабль.

Будет ли на самом деле спрятан космический корабль на случай ожидаемого астероидного апокалипсиса?

«Будем ли мы по-прежнему использовать сборку по запросу или предпочтем модульную сборку?» — сказал Барби. «Или мы бы построили целый космический корабль и поставили его на склад или что-то в этом роде? Это тоже вопросительный знак».

Инженеры опускают космический корабль DART на место в технологическом центре SpaceX на базе космических сил Ванденберг, где миссия будет запущена не ранее 24 ноября 2021 года. (Изображение предоставлено NASA/Johns Hopkins APL/Ed Whitman)

То же для найти тягу для запуска. «Было бы действительно полезно взглянуть на процессы, связанные с подготовкой ракет к запуску, потому что обычно это не делается в спешке», — сказал Барби. «Скажем, у вас было меньше времени: при нынешних процедурах было бы довольно сложно вовремя подготовить ракету к запуску».

И, конечно же, логистические проблемы умножаются, если отклонение требует серии пусков. Так же как и риск того, что что-то пойдет не так — хотя это возможность, которую потенциальные планетарные защитники всегда должны оценивать.

Может разворачиваться множество кошмарных сценариев. Возьмем, к примеру, частичное отклонение, при котором смещает астероид, но недостаточно, чтобы очистить Землю . «Он все еще движется к Земле, но теперь точка падения находится где-то в другом месте, чем раньше», — сказал Барби. «Теперь мы искусственно создали другую версию катастрофы, отличную от естественной версии».

Или если оценка массы неверна, или астероид реагирует не так, как предсказывалось. «Вполне вероятно, что вы можете непреднамеренно отколоть кусок астероида при столкновении с ним, а не просто отклонить его как цельный объект», — сказал Барби. Тогда эти фрагменты будут представлять собственную угрозу.

Истории по теме

Так что космическому кораблю на складе лучше иметь спутника. «Вы бы не послали просто так», — сказал Шабо. «Возможно, вы захотите отправить один, а затем отправить другой, который прибудет через несколько недель, посмотреть, как поступил первый, и посмотреть, нужно ли вам подтолкнуть его немного больше или немного меньше».

У миссии DART стоимостью 330 миллионов долларов действительно есть преемник, который планирует посетить место происшествия. Европейское космическое агентство запустит космический корабль под названием Hera в 2024 году, после того как пыль уляжется, чтобы позволить ученым еще более подробно понять факторы, которые, возможно, потребуется учитывать при выполнении реальной миссии планетарной защиты.

«Это не совсем то, что вы бы сделали», — сказал Шабо. «DART — это начало, это первый шаг».

Напишите Меган Бартельс по адресу [email protected] или подпишитесь на нее в Twitter @ Меганбартельс . Следуйте за нами в Твиттере @ Spacedotcom и на Facebook .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Меган — старший писатель Space.com и более пяти лет работает научным журналистом в Нью-Йорке. Она присоединилась к Space.com в июле 2018 года, а предыдущие статьи были опубликованы в таких изданиях, как Newsweek и Audubon. Меган получила степень магистра научной журналистики в Нью-Йоркском университете и степень бакалавра классической литературы в Джорджтаунском университете, а в свободное время любит читать и посещать музеи. Следуйте за ней в Твиттере на @meghanbartels.

Первое испытание планетарной защиты от астероида

Первый в своем роде космический корабль должен быть запущен в космос, чтобы столкнуться с астероидом и отклонить его от курса — это первый шаг в разработке системы планетарной защиты от астероидов, которые создают угроза для Земли

Солнечный день в будущем. Внезапно в Центре управления полетами НАСА загораются предупреждающие огни. Телескоп, сканирующий движение околоземных объектов, обнаружил, что астероид диаметром в несколько километров движется по курсу столкновения с Землей. Расчет его орбиты вокруг Солнца определяет, что столкновение должно произойти в течение нескольких десятилетий и вызвать разрушительные разрушения во всем мире. Человечество столкнулось с реальной угрозой своему существованию. Что мы делаем? Мы обречены или у нас есть шанс предотвратить апокалипсис?

Столкновение, которое может привести к огромным разрушениям. Астероид на пути к столкновению с Землей | Изображение: solarseven, Shutterstock

На сегодняшний день ни один из известных крупных астероидов в Солнечной системе не представляет опасности для Земли или ее частей. Однако гораздо больше астероидов, о которых мы ничего не знаем и которые потенциально могут представлять для нас опасность, находятся относительно недалеко от нас в космосе. На протяжении всей истории планета Земля подвергалась изрядной доле разрушительных воздействий, и в будущем неизбежно произойдет больше столкновений, если только нам не удастся их предотвратить. Множество свидетельств этих событий можно увидеть в покрытом шрамами лице Луны, в ударных кратерах здесь, на Земле, а также в столкновении большого астероида , который, как предполагается, сыграл важную роль в знаменитом массовом вымирании, которое привело к исчезновения динозавров.

Земля ежедневно подвергается бомбардировке из космоса более чем ста тоннами частиц размером меньше песчинки, которые сгорают в атмосфере. Примерно раз в год астероид размером с автомобиль достигает Земли, оставляя впечатляющий огненный шар, когда он сгорает, пересекая атмосферу. Более крупные астероиды реже сталкиваются с Землей. Астероид размером с футбольное поле может причинить значительный и широкомасштабный ущерб, но достигает Земли в среднем каждые несколько тысяч лет, в то время как столкновение с астероидом диаметром в несколько километров, например, предположительно приведшее к вымиранию динозавров. , очень редкое событие, происходящее всего раз в несколько миллионов лет. По словам покойного физика Стивена Хокинга, столкновение с астероидом является одной из величайших угроз будущему разумной жизни в нашем мире.

Система планетарной защиты

Запланированная система защиты от астероидов разработана так, чтобы работать аналогично системам противоракетной обороны, таким как Железный купол. «Железный купол» использует радары для обнаружения запуска ракеты, а затем рассчитывает ее траекторию и определяет, представляет ли она угрозу населенному пункту или объекту с жизненно важными объектами. В случае, если запущенная ракета представляет угрозу, система выпускает в сторону ракеты ракету-перехватчик, которая взрывается поблизости, уничтожая ракету.

Система планетарной защиты использует телескопы для обнаружения астероидов, вычисляет их размер и орбиту вокруг Солнца, а также определяет, в какой степени они могут представлять опасность для Земли. Астероиды диаметром более 150 метров, проходящие рядом с Землей, постоянно отслеживаются на случай, если гравитационное притяжение другой планеты отклонит их с орбиты на курс столкновения с нами. Удар такого астероида при столкновении с землей высвободит количество энергии, по меньшей мере в тысячу раз превышающее энергию, выделившуюся первой атомной бомбой, сброшенной на город Хиросима в Японии.

Кратко о миссии DART нажмите здесь, чтобы увеличить | Иллюстрация: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Lab

В отличие от системы противоракетной обороны «Железный купол» или голливудских фильмов, таких как «Армагеддон», в которых взрывается угрожающий астероид, более реалистичная цель — замедлить астероид или отклонить его. он немного отклонился от своей орбиты, из-за чего он пропустил планету Земля. Впервые НАСА будет проводить такой эксперимент с использованием первого в своем роде космического корабля под названием DART (Double Asteroid Redirection Test). Ожидается, что примерно через год после запуска космический корабль намеренно столкнется со своей целью — астероидом Диморфос. Диморфос имеет диаметр около 160 метров и вращается вокруг более крупного астероида диаметром около 780 метров по имени Дидимос.

Космический корабль DART будет играть роль ракеты-перехватчика, чтобы вызвать небольшое изменение траектории Диморфоса и изучить, как подобная технология будущего может позволить нам отклонять опасные астероиды с их орбит. Подобно ракетам-перехватчикам системы «Железный купол», космический корабль DART будет запрограммирован на обнаружение астероида и автономное маневрирование к нему с использованием новых технологий, которые будут впервые опробованы в космосе. Это позволит ему работать на больших расстояниях от Земли, где управление космическим кораблем в реальном времени будет невозможно из-за ограничений, налагаемых скоростью света.

Космический корабль будет отправлять изображения на Землю вплоть до момента падения. Кроме того, небольшая камера, установленная на дополнительном космическом корабле, который отделится от DART перед столкновением, зафиксирует момент столкновения на расстоянии, документируя отлетающие от астероида частицы и образовавшийся в нем кратер, и передавая данные прямо на Землю.

После удара астрономы тщательно измерят изменение траектории астероида, а Европейское космическое агентство запустит специальный зонд для подробного исследования после удара. Исследование столкновения позволит изучить структуру астероида и поможет улучшить сложные модели столкновения космического корабля с астероидом. Таким образом, мы сможем улучшить нашу готовность на случай, если нам придется отклонить опасный астероид от курса столкновения с Землей.

Видео: симуляция миссии DART:

Тщательный мониторинг

В этой миссии предполагается, что столкновение не изменит орбиту астероида вокруг Солнца, а просто вызовет орбитальный сдвиг в его траектории вокруг более крупного астероида. , не вызывая отклонения их комбинированной траектории. «Эта система двойных астероидов была выбрана потому, что более крупный астероид, Дидимос, позволяет нам легко измерить изменения траектории меньшего астероида, Диморфоса», — объясняет д-р Дэвид Полишук, астрофизик из Института науки Вейцмана и член научная группа миссии. «Тот факт, что этот астероид вращается вокруг более крупного астероида примерно два раза в день, позволит нам более точно отслеживать изменения его траектории. Изменения можно рассчитать по скорости отражения солнечного света от основного астероида, который он маскирует меньшим астероидом, подобно тому, как планеты за пределами Солнечной системы маскируют часть света, исходящего от звезды, вокруг которой они находятся на орбите».

Израильская команда будет одной из немногих в мире, кто увидит столкновение в режиме реального времени. «Это произойдет в то время, когда большинство больших телескопов в мире будут работать днем, а в Израиле будет ночь. Поэтому наблюдения, сделанные в Израиле, имеют большое значение для определения количества и свойств материала, который будет выброшен астероидом во время столкновения», — добавляет Полисук. «Влияние этого удара на астероид покажет нам, какая часть энергии столкновения была использована для толкания астероида, а какая была потрачена впустую, или, точнее, поглощена самим астероидом во время изменения его формы — размер кратера образовавшегося в нем вещества и количество материала, выброшенного из него в пространство после удара. Этот тип информации также важен для более крупных астероидов, которые могут нанести глобальный ущерб».

Видео Университета Джонса Хопкинса о миссии DART:

 

Исследование показало, что космический корабль НАСА DART может уничтожать астероиды

7 августа 2022 г.

Столкновение космического корабля DART с целью может оставить астероид неузнаваемым, а не просто небольшим кратером.

Исследователи Бернского университета моделируют планетарную оборону.

Первое в мире комплексное испытание планетарной защиты от потенциальных столкновений с Землей астероидов проводится НАСА в рамках проекта Double Asteroid Redirection Test (DART). Исследователи из Бернского университета и Национального центра научных исследований (NCCR) PlanetS теперь показали, что удар космического корабля DART по его цели может сделать астероид почти неузнаваемым, а не оставить после себя относительно крошечный кратер.

Считается, что вымирание динозавров произошло 66 миллионов лет назад в результате столкновения массивного астероида с Землей. Ни один из известных астероидов сейчас не представляет непосредственной опасности. Но если в один прекрасный день будет обнаружен большой астероид, направляющийся прямо к Земле, возможно, потребуется отклонить его маршрут, чтобы избежать катастрофических последствий.

Инфографика, показывающая влияние удара DART на орбиту Didymos B. Предоставлено: NASA/Johns Hopkins APL

Космический зонд DART, разработанный НАСА

Основанное в 1958 году Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства независимое агентство федерального правительства США, пришедшее на смену Национальному консультативному комитету по аэронавтике (NACA). Он отвечает за гражданскую космическую программу, а также за аэронавтику и аэрокосмические исследования. Его видение заключается в том, чтобы «открывать и расширять знания на благо человечества». Его основными ценностями являются «безопасность, добросовестность, командная работа, превосходство и инклюзивность».

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>НАСА в США было запущено в ноябре прошлого года в качестве первого полномасштабного теста

Исследователи из Бернского университета

Основанный в 1834 году Бернский университет (немецкий: Universität Bern, французский: Université de Berne, латинский: Universitas Bernensis) расположен в столице Швейцарии Берне и предлагает широкий выбор курсов и программ на восьми факультетах и ​​примерно в 150 институтах9.0003

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>Бернский университет и Национальный центр научных исследований (NCCR) PlanetS использовали новый метод для моделирования этого удара в недавнем исследовании, которое было опубликовано в The Planetary Science Journal. Согласно их выводам, он может повредить свою цель гораздо сильнее, чем считалось ранее.

Щебень вместо твердой породы

» Вопреки тому, что можно представить, изображая астероид, прямые свидетельства космических миссий, таких как японское космическое агентство (JAXA

Созданное в 2003 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) возникло в результате слияния трех учреждений, а именно Института космических и астронавтических наук (ISAS), Национальной аэрокосмической лаборатории Японии (NAL) и Национального агентства по развитию космоса. Японии (НАСДА). JAXA выполняет различные виды деятельности, связанные с аэрокосмической промышленностью, от фундаментальных исследований в аэрокосмической области до разработки и использования, и отвечает за исследования, разработку технологий и запуск спутников на орбиту, а также участвует в передовых миссиях, таких как исследование астероидов и возможное исследование человека человеком. Луна.

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>JAXA) Зонд Hayabusa2 демонстрирует, что астероид может иметь очень рыхлую внутреннюю структуру — похожа на груду щебня — которая удерживается вместе гравитационным взаимодействием и небольшими силами сцепления», — говорит ведущий автор исследования Сабина Радукан из Института физики и Национального центра компетенций в области исследований PlanetS Бернского университета. Тем не менее, предыдущие симуляции столкновения миссии DART в основном предполагали гораздо более твердую внутреннюю часть астероида-мишени Диморфос.0003

«Это может коренным образом изменить исход столкновения DART и Dimorphos, которое запланировано на ближайший сентябрь», — отмечает Радукан.

Вместо того, чтобы оставить относительно небольшой кратер на астероиде шириной 160 метров, удар DART на скорости около 24 000 км/ч может полностью деформировать Диморфос. Астероид также мог отклониться гораздо сильнее, и в результате удара могло быть выброшено большее количество материала, чем предсказывали предыдущие оценки.

Сабина Радукан (в центре) и Мартин Ютци (справа) с сотрудниками на семинаре Hera в Ницце, Франция. Авторы и права: д-р Тоши Хирабаяши

Новый подход, получивший приз

«Одна из причин того, что этот сценарий рыхлой внутренней структуры до сих пор не был тщательно изучен, заключается в том, что необходимые методы не были доступны», ведущий автор исследования — говорит Сабина Радукан.

«Такие условия удара не могут быть воссозданы в лабораторных экспериментах, а относительно долгий и сложный процесс образования кратеров после такого удара — в случае DART это дело нескольких часов — до сих пор не удавалось реалистично смоделировать эти ударные процессы» , по мнению исследователя.

«Благодаря нашему новому подходу к моделированию, который учитывает распространение ударных волн, уплотнение и последующий поток материала, мы впервые смогли смоделировать весь процесс образования кратеров в результате столкновений с небольшими астероидами. как Диморфос», — сообщает Радукан. За это достижение она была награждена ЕКА и мэром Ниццы на семинаре по последующей миссии DART HERA.

Расширить горизонт ожиданий

В 2024 году Европейское космическое агентство ESA отправит к Диморфосу космический зонд в рамках космической миссии HERA. Цель состоит в том, чтобы визуально исследовать последствия удара зонда DART. «Чтобы получить максимальную отдачу от миссии HERA, нам нужно хорошо понимать потенциальные результаты воздействия DART», — говорит соавтор исследования Мартин Юци из Института физики и Национального центра компетенций в области исследований PlanetS.

«Наша работа над моделированием столкновения добавляет важный потенциальный сценарий, который требует от нас расширения наших ожиданий в этом отношении. Это актуально не только в контексте планетарной защиты, но и добавляет важную часть к головоломке нашего понимания астероидов в целом», — заключает Ютци.

Ссылка: «Изменение формы и поверхности астероидов в глобальном масштабе путем мелкомасштабных столкновений с применением к миссиям DART и Hera», Сабина Д. Радукан и Мартин Ютци, 1 июня 2022 г., стр. Журнал планетарной науки.
DOI: 10.3847/PSJ/ac67a7

Система НАСА по мониторингу столкновений с астероидами следующего поколения становится доступной в сети
6 декабря 2021 г.

На этой диаграмме показаны орбиты 2200 потенциально опасных объектов, рассчитанные Центром изучения объектов, сближающихся с Землей (CNEOS) Лаборатории реактивного движения. Выделена орбита двойного астероида Didymos, цели миссии NASA Double Asteroid Redirect Test (DART). Предоставлено: NASA/JPL-Caltech 9.0003

Новая система расширяет возможности НАСА

Основанное в 1958 году Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) является независимым агентством федерального правительства США, которое пришло на смену Национальному консультативному комитету по аэронавтике (NACA). Он отвечает за гражданскую космическую программу, а также за аэронавтику и аэрокосмические исследования. Его видение заключается в том, чтобы «открывать и расширять знания на благо человечества». Его основными ценностями являются «безопасность, добросовестность, командная работа, превосходство и инклюзивность».

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>NASA JPL

Лаборатория реактивного движения (JPL) является исследовательской и центр разработок, основанный в 1936 году. Он принадлежит НАСА и управляется Калифорнийским технологическим институтом (Калифорнийский технологический институт). Основная функция лаборатории – создание и эксплуатация планетарных автоматических космических аппаратов, хотя и астрономические миссии. Он также отвечает за работу NASA & # 039Сеть дальнего космоса. JPL реализует программы в области исследования планет, наук о Земле, космической астрономии и развития технологий, применяя свои возможности для решения технических и научных проблем национального значения.

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>Центр изучения объектов, сближающихся с Землей, JPL для оценки риска столкновения с астероидами, которые могут приблизиться к нашей планете

На сегодняшний день около 28 000 околоземных астероидов (АСЗ) были обнаружены с помощью обзорных телескопов, которые постоянно сканируют ночное небо, добавляя новые открытия со скоростью около 3000 в год. более совершенные обзорные телескопы ускорят поиск в течение следующих нескольких лет, ожидается быстрый всплеск открытий. В ожидании этого увеличения астрономы НАСА разработали алгоритм мониторинга столкновений следующего поколения под названием Sentry-II, чтобы лучше оценивать вероятность столкновений с АСЗ.

Популярная культура часто изображает астероиды как хаотические объекты, беспорядочно летающие вокруг нашей Солнечной системы, непредсказуемо меняющие курс и угрожающие нашей планете без предупреждения. Это не реальность. Астероиды — чрезвычайно предсказуемые небесные тела, которые подчиняются законам физики и следуют известным орбитальным траекториям вокруг Солнца.

Но иногда эти траектории могут очень близко подходить к будущему положению Земли, и из-за небольшой неопределенности в положениях астероидов невозможно полностью исключить будущее столкновение с Землей. Поэтому астрономы используют сложное программное обеспечение для мониторинга столкновений, чтобы автоматически рассчитать риск столкновения.

Управляемый Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии Центр изучения объектов, сближающихся с Землей (CNEOS), рассчитывает каждую известную орбиту АСЗ, чтобы улучшить оценку опасности столкновения в поддержку Координационного бюро планетарной защиты НАСА (PDCO). CNEOS отслеживала риск столкновения с NEA с помощью программного обеспечения под названием Sentry, разработанного JPL в 2002 году. разработка Sentry-II во время работы в JPL инженером-навигатором и недавно перешел в SpaceX

Компания Space Exploration Technologies Corp., широко известная как SpaceX, является частной американской компанией по производству аэрокосмической продукции и космическим транспортным услугам, основанной Илоном Маском в 2002 году. Штаб-квартира компании находится в Хоторне, Калифорния. Компания разрабатывает, производит и запускает современные ракеты и космические аппараты. .

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>SpaceX. «Это было основано на очень умной математике: час, вы могли бы надежно получить вероятность столкновения с недавно открытым астероидом в течение следующих 100 лет — невероятный подвиг».

Но с помощью Sentry-II у НАСА есть инструмент, который может быстро рассчитать вероятность столкновения для всех известных АСЗ, включая некоторые особые случаи, не зафиксированные оригинальным Sentry. Sentry-II сообщает об объектах наибольшего риска в CNEOS Sentry Table.

Путем систематического расчета вероятности столкновения этим новым способом исследователи сделали систему мониторинга столкновений более надежной, что позволяет НАСА уверенно оценивать все потенциальные столкновения с вероятностью всего несколько шансов на 10 миллионов.

Особые случаи

Когда астероид движется через Солнечную систему, гравитационное притяжение Солнца диктует траекторию его орбиты, и гравитация планет также предсказуемо влияет на его траекторию. Sentry с высокой точностью смоделировал, как эти гравитационные силы формируют орбиту астероида, помогая предсказать, где он окажется в далеком будущем. Но он не мог объяснить негравитационные силы, наиболее значительными из которых были тепловые силы, вызванные солнечным теплом.

Когда астероид вращается, солнечный свет нагревает дневную сторону объекта. Затем нагретая поверхность повернется к затененной ночной стороне астероида и остынет. Инфракрасная энергия высвобождается по мере того, как он охлаждается, создавая крошечную, но постоянную тягу астероида. Это явление известно как эффект Ярковского, который мало влияет на движение астероида в течение коротких промежутков времени, но может существенно изменить его траекторию в течение десятилетий и столетий.

Это видео объясняет, как орбита астероида Бенну вокруг Солнца была определена с учетом гравитационных и негравитационных сил, помогая ученым понять, как траектория астероида будет меняться с течением времени. Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА 9.0132

«Тот факт, что Sentry не мог автоматически справиться с эффектом Ярковского, был ограничением», — сказал Давиде Фарноччиа, инженер-навигатор из JPL, который также участвовал в разработке Sentry-II. «Каждый раз, когда мы сталкивались с особым случаем — например, с астероидами Апофис, Бенну или 1950 DA — нам приходилось проводить сложный и трудоемкий ручной анализ. С Sentry-II нам больше не нужно этого делать».

Используя сеть дальнего космоса НАСА и самые современные компьютерные модели, ученые смогли значительно уменьшить неопределенность в отношении орбиты Бенну, определив общую вероятность его столкновения до 2300 года примерно как 1 к 1750 (или 0,057%). Исследователи также смогли определить 24 сентября 2182 года как наиболее значимую дату с точки зрения потенциального воздействия с вероятностью воздействия 1 из 2700 (или около 0,037%). Предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА 9.0003

Еще одна проблема оригинального алгоритма Sentry заключалась в том, что иногда он не мог точно предсказать вероятность столкновения с астероидами, столкнувшимися с Землей на очень близком расстоянии. Движение этих АСЗ значительно отклоняется гравитацией нашей планеты, и неопределенность орбиты после встречи может резко возрасти. В таких случаях расчеты старого Sentry могли дать сбой, что требовало ручного вмешательства. Sentry-II не имеет такого ограничения.

«С точки зрения чисел, особые случаи, которые мы находили, составляли очень малую часть всех NEA, для которых мы рассчитывали вероятность столкновения», — сказал Роа Висенс. «Но мы обнаружим еще много таких особых случаев, когда запланированная НАСА миссия NEO Surveyor и обсерватория Веры С. Рубин в Чили будут подключены к сети, поэтому мы должны быть готовы».

Много иголок, один стог сена

Вероятность столкновения рассчитывается следующим образом: когда телескопы отслеживают новую АСЗ, астрономы измеряют наблюдаемые позиции астероида в небе и сообщают об этом в Центр малых планет. Затем CNEOS использует эти данные для определения наиболее вероятной орбиты астероида вокруг Солнца. Но из-за небольшой неопределенности в наблюдаемом положении астероида его «наиболее вероятная орбита» может не отражать его истинную орбиту. Истинная орбита находится где-то внутри области неопределенности, подобно облаку возможностей, окружающему наиболее вероятную орбиту.

Чтобы оценить, возможно ли столкновение, и определить, где может быть истинная орбита, первоначальный Sentry сделает некоторые предположения относительно того, как может развиваться область неопределенности. Затем он выберет набор равномерно расположенных точек вдоль линии, охватывающей область неопределенности. Каждая точка представляла немного другое возможное текущее местоположение астероида.

Затем Часовой переводил часы вперед, наблюдал за тем, как эти «виртуальные астероиды» вращаются вокруг Солнца, и смотрел, приблизится ли какой-нибудь из них к Земле в будущем. Если это так, потребуются дальнейшие расчеты, чтобы «приблизить масштаб», чтобы увидеть, могут ли какие-либо промежуточные точки столкнуться с Землей, и если да, то оценить вероятность столкновения.

На этой анимации показан пример того, как неопределенности на орбите околоземного астероида могут меняться со временем. После близкого столкновения такого астероида с Землей область неопределенности становится больше, что затрудняет оценку возможности будущих столкновений. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech

У Sentry-II другая философия. Новый алгоритм моделирует тысячи случайных точек, не ограниченных какими-либо предположениями о том, как может развиваться область неопределенности; вместо этого он выбирает случайные точки во всей области неопределенности. Затем алгоритм Sentry-II спрашивает: каковы возможные орбиты в пределах вся область неопределенности , которая может поразить Землю?

Таким образом, расчеты определения орбиты не формируются заранее определенными предположениями о том, какие части области неопределенности могут привести к возможному столкновению. Это позволяет Sentry-II сосредоточиться на других сценариях воздействия с очень низкой вероятностью, некоторые из которых Sentry мог пропустить.

Farnocchia сравнивает этот процесс с поиском иголок в стоге сена: иголки — это возможные сценарии воздействия, а стог сена — область неопределенности. Чем больше неопределенности в положении астероида, тем больше стог сена. Часовой тысячи раз беспорядочно тыкал в стог сена в поисках иголок, расположенных рядом с единственной линией, проходящей через стог сена. Предполагалось, что следование по этой линии было лучшим способом поиска иголок. Но Sentry-II не принимает никакой линии и вместо этого разбрасывает тысячи крошечных магнитов по всему стогу сена, которые быстро притягиваются, а затем находят ближайшие иголки.

«Sentry-II — это фантастическое достижение в поиске крошечных вероятностей столкновения для огромного количества сценариев», — сказал Стив Чесли, старший научный сотрудник JPL, руководивший разработкой Sentry и сотрудничавший с Sentry-II. «Когда последствия будущего столкновения с астероидом настолько велики, стоит найти даже самый маленький риск столкновения, скрывающийся в данных».

Исследование, описывающее Sentry-II, было опубликовано в Astronomical Journal 1 декабря 2021 года. , Астрономический журнал .
DOI: 10.3847/1538-3881/ac193f

Все, что вы хотели знать о планетарной защите, но боялись спросить

Когда вы впервые слышите слова «Планетарная оборона», вы можете подумать о научно-фантастическом фильме о космических кораблях готовы защищать Землю от инопланетян, а может и землян в скафандрах с лазерными пушками. Это не тот случай.

Planetary Defense немного более приземлен, так сказать. Это включает в себя защиту Земли, но не участие инопланетян или какое-либо нападение

Планетарная оборона включает в себя обнаружение, мониторинг, понимание и устранение околоземных объектов, также известных как ОСЗ. Это небольшие объекты в нашей Солнечной системе, такие как астероиды и кометы, приближающиеся к Земле. Будет ли объект классифицирован как ОСЗ, зависит от его орбиты, размера и состава. Самый первый обнаруженный NEO (и второй по величине известный сегодня NEO) — это Эрос. Это астероид длиной около 10,5 миль (16,8 км). Эрос также был первым астероидом, исследованным с орбиты космическим зондом NEAR Shoemaker в 1919 г.98.

Северное полушарие Эроса. Предоставлено: NASA/JPL/JHUAPL

Для ОСЗ, которые могут столкнуться с Землей, Планетарная защита включает в себя предотвращение или смягчение их воздействия. Предотвращение включает отклонение или нарушение орбиты ОСЗ, а смягчение последствий включает принятие мер по защите людей, таких как эвакуация, в тех случаях, когда нельзя предотвратить столкновение ОСЗ с Землей.

ОСЗ попадают на Землю; это реальный риск. В 1908 году у реки Подкаменная Тунгуска в России произошел сильный взрыв, который сравнял с землей 830 квадратных миль (2150 квадратных километров) леса. Взрыв обычно приписывают метеороиду, который взорвался в воздухе, не оставив после себя ударной воронки. Его называют Тунгусским событием, крупнейшим столкновением на Земле в истории человечества 9.0003

Недавнее столкновение произошло в 2013 году, когда астероид взорвался над Челябинском, Россия. Длина астероида составляла около 66 футов (20 метров), а энергия его взрыва была в 6-33 раза больше энергии, выделившейся при взрыве атомной бомбы в Хиросиме во время Второй мировой войны. Это известно как третье по величине столкновение в истории человечества.

В том редком случае, когда ОСЗ столкнется с Землей, мы должны быть готовы предотвратить это или смягчить последствия. Это не означает, что вы должны начать беспокоиться и пугать всех своих друзей — существует сеть организаций и проектов, которые в настоящее время изучают ОСЗ и работают над предотвращением.

Существует большое количество проектов, работающих над каталогизацией ОСЗ, а также установлены системы предупреждения на случай потенциального столкновения с ОСЗ.

Возможно, вы слышали об ATLAS, системе последнего оповещения о столкновении астероидов с землей, которая обнаружила комету ATLAS (C/2019 Y4 ATLAS). ATLAS состоит из роботизированной астрономической системы наблюдения и системы раннего предупреждения о малых ОСЗ с двумя телескопами, расположенными на Гавайях. ATLAS управляется Институтом астрономии Гавайского университета.

Catalina Sky Survey (CSS) — еще один проект, отвечающий за обнаружение и каталогизацию комет и астероидов с упором на потенциально опасные астероиды и риски их столкновения. CSS также работает над улучшением известного распределения ОСЗ в нашей Солнечной системе. Он расположен в обсерватории Маунт-Леммон в горах Каталина, недалеко от Тусона, штат Аризона. CSS проводится факультетом астрономии Аризонского университета недалеко от Тусона, штат Аризона.

Объект, сближающийся с Землей WISE (NEOWISE) — это расширение миссии Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), инфракрасного космического телескопа НАСА. WISE был запущен в 2009 году.и в 2010 году у него было несколько расширений миссии. Основное внимание NEOWISE уделялось поиску ОСЗ с упором на астероиды, которые могут столкнуться с Землей. Лаборатория реактивного движения НАСА вместе с Калифорнийским технологическим институтом управляет операциями NEOWISE в Пасадене, штат Калифорния.

В приведенном ниже видеоролике показан прогресс NEOWISE за 4-летний период, начиная с 2013 года. За этот период NEOWISE полностью просканировал небо почти 8 раз и наблюдал 29 375 объектов, в том числе 788 ОСЗ и 136 комет. В этом фильме ОСЗ представлены зелеными точками, кометы представлены желтыми квадратами, все остальные астероиды представлены серыми точками. Круги — это орбиты Меркурия, Венеры, Земли (бирюзового цвета) и Марса вокруг Солнца (обозначается звездой). Вы заметите, что большинство серых точек расположены в поясе, который является основным поясом астероидов между Марсом и Юпитером.

На приведенном ниже графике показаны астероиды, сближающиеся с Землей (АСЗ), которые были обнаружены с 1995 года по настоящее время в результате крупных астрономических исследований.

В прошлом году Франк Маркис, планетарный астроном из Института SETI и главный научный сотрудник Unistellar, посетил 6-ю Конференцию по планетарной защите (PDC) в Вашингтоне, округ Колумбия. PDC — это конференция, которая проводится раз в два года и собирает мировых экспертов из всех областей для обсуждения достижений в области обнаружения и описания ОСЗ, международной и политической готовности, моделирования и тестирования отклонения и разрушения ОСЗ, реагирования на стихийные бедствия, оценки риска столкновения, просвещения общественности. и общение и многое другое. Он даже включал вымышленный гипотетический сценарий события столкновения с ОСЗ, который позволил участникам понять многие компоненты, которые необходимо учитывать, и какие действия следует предпринять в случае потенциальной угрозы, подобной этой.

Когда Франк посетил PDC, он рассказал о возможностях eVscope для планетарной защиты, добавив, что сеть eVscopes Unistellar станет крупнейшей сетью телескопов, которые могут наблюдать за небом в поисках потенциально опасных объектов в любой момент времени.

Сеть Unistellar состоит из тысяч одинаковых телескопов и их пользователей… и она продолжает расти с каждым днем! Каждый пользователь eVscope может легко стать ученым-гражданином и внести свой вклад в программу планетарной защиты благодаря нашему партнерству с Институтом SETI. Прямо из дома пользователи eVscope могут собирать данные, которые профессиональные астрономы используют для уточнения орбиты потенциально опасных объектов! Возможности объединения данных с нескольких телескопов привлекают профессиональных астрономов, поскольку чем больше данных собирается, тем точнее их орбитальные модели.

Например, АСЗ уже были обнаружены гражданскими астрономами с помощью их eVscopes! Астероид 1998OR2 максимально приблизился к Земле 29 апреля 2020 г. , что дало нам возможность наблюдать за ним из Франции, Калифорнии и Канады:

Центр малых планет Международного астрономического союза (МАС) официальная организация, отвечающая за сбор и публикацию данных наблюдений ОСЗ. MPC также выявляет и предупреждает о новых ОСЗ, которые могут столкнуться с Землей в течение нескольких недель после их обнаружения. Unistellar работает с MPC, чтобы использовать свою сеть гражданских астрономов для наблюдения за кандидатами ОСЗ, объектами, которые могут быть ОСЗ, но еще не проверены. MPC уже подтвердил точность данных Unistellar на основе ряда наблюдений со всего мира и различных известных астероидов. Сейчас мы ищем кандидата на ОСЗ, достаточно яркого, чтобы его можно было наблюдать с помощью eVscope. Исходя из предыдущих исследований, мы подсчитали, что ОСЗ будет пролетать рядом с нашей планетой по крайней мере каждый месяц. Вам остается только ждать, чтобы участвовать в открытии новых астероидов и защищать нашу планету!

Посмотрите видео моего коллеги Дэна Пелузо о планетарной защите:

Дайте нам знать, если вы хотите стать частью нашей сети для наблюдения за ОСЗ, по адресу [email protected]!

 

DART: первое испытание планетарной защиты от астероида — анализ

Исследование предоставлено Институтом научного образования Дэвидсона, образовательным подразделением Института науки Вейцмана.

Солнечный день где-то в будущем. Внезапно в Центре управления полетами НАСА загораются предупреждающие огни. Телескоп, сканирующий движение околоземных объектов, обнаружил, что астероид диаметром в несколько километров движется по курсу столкновения с Землей. Расчет его орбиты вокруг Солнца определяет, что столкновение должно произойти в течение нескольких десятилетий и вызвать разрушительные разрушения во всем мире. Человечество столкнулось с реальной угрозой своему существованию. Что мы делаем? Мы обречены или у нас есть шанс предотвратить апокалипсис?

На сегодняшний день в Солнечной системе не известно ни одного крупного астероида, представляющего опасность для Земли или ее частей. Однако гораздо больше астероидов, о которых мы ничего не знаем и которые потенциально могут представлять для нас опасность, находятся относительно недалеко от нас в космосе. На протяжении всей истории планета Земля подвергалась изрядной доле разрушительных воздействий, и в будущем неизбежно произойдет больше столкновений, если только нам не удастся их предотвратить. Множество свидетельств этих событий можно увидеть в покрытом шрамами лице Луны, в ударных кратерах здесь, на Земле, а также в столкновении большого астероида, который, как предполагается, сыграл важную роль в знаменитом массовом вымирании, которое привело к исчезновения динозавров.

Земля ежедневно подвергается бомбардировке из космоса более чем ста тоннами частиц размером меньше песчинки, которые сгорают в атмосфере. Примерно раз в год астероид размером с автомобиль достигает Земли, оставляя впечатляющий огненный шар, когда он сгорает, пересекая атмосферу. Более крупные астероиды реже сталкиваются с Землей. Астероид размером с футбольное поле может причинить значительный и широкомасштабный ущерб, но достигает Земли в среднем каждые несколько тысяч лет, в то время как столкновение с астероидом диаметром в несколько километров, например, предположительно приведшее к вымиранию динозавров. , очень редкое событие, происходящее всего раз в несколько миллионов лет. По словам покойного физика Стивена Хокинга, столкновение с астероидом является одной из величайших угроз будущему разумной жизни в нашем мире.

Планетарная система защиты

Запланированная система защиты от астероидов спроектирована так, чтобы работать аналогично системам противоракетной обороны, таким как Железный купол. «Железный купол» использует радары для обнаружения запуска ракеты, а затем рассчитывает ее траекторию и определяет, представляет ли она угрозу населенному пункту или объекту с жизненно важными объектами. В случае, если запущенная ракета представляет угрозу, система выпускает в сторону ракеты ракету-перехватчик, которая взрывается поблизости, уничтожая ракету.

Аналогичным образом система планетарной защиты использует телескопы для обнаружения астероидов, вычисляет их размер и орбиту вокруг Солнца, а также определяет, в какой степени они могут угрожать Земле. Астероиды диаметром более 150 метров, проходящие рядом с Землей, постоянно отслеживаются на случай, если гравитационное притяжение другой планеты отклонит их с орбиты на курс столкновения с нами. Удар такого астероида при столкновении с землей высвободит количество энергии, по меньшей мере в тысячу раз превышающее энергию, выделившуюся при первой атомной бомбе, сброшенной на город Хиросима в Японии.

В отличие от системы противоракетной обороны «Железный купол» или голливудских фильмов, таких как «Армагеддон», в которых астероид, угрожающий Земле, взрывается, более реалистичная цель — замедлить астероид или слегка отклонить его от орбиты, в результате чего это скучать по планете Земля. Впервые НАСА будет проводить такой эксперимент с использованием первого в своем роде космического корабля под названием DART (Double Asteroid Redirection Test). Ожидается, что примерно через год после запуска космический корабль намеренно столкнется со своей целью — астероидом Диморфос. Диморфос имеет диаметр около 160 метров и вращается вокруг более крупного астероида диаметром около 780 метров по имени Дидимос.

Космический корабль DART будет играть роль ракеты-перехватчика, чтобы вызвать небольшое изменение траектории Диморфоса и изучить, как подобная технология будущего может позволить нам отклонять опасные астероиды с их орбит. Подобно ракетам-перехватчикам системы «Железный купол», космический корабль DART будет запрограммирован на обнаружение астероида и автономное маневрирование к нему с использованием новых технологий, которые будут впервые опробованы в космосе. Это позволит ему работать на больших расстояниях от Земли, где управление космическим кораблем в реальном времени будет невозможно из-за ограничений, налагаемых скоростью света.

Космический корабль будет отправлять изображения на Землю вплоть до момента падения. Кроме того, небольшая камера, установленная на дополнительном космическом корабле, который отделится от DART перед столкновением, зафиксирует момент столкновения на расстоянии, документируя отлетающие от астероида частицы и образовавшийся в нем кратер, и передавая данные прямо на Землю.

После удара астрономы тщательно измерят изменение траектории астероида, а Европейское космическое агентство запустит специальный зонд для детального исследования после удара. Исследование столкновения позволит изучить структуру астероида и поможет улучшить сложные модели столкновения космического корабля с астероидом. Таким образом, мы сможем улучшить нашу готовность на случай, если нам придется отклонить опасный астероид от курса столкновения с Землей.

Тщательное наблюдение

В этой миссии столкновение не должно изменить орбиту астероида вокруг Солнца, а просто вызвать сдвиг его орбиты вокруг более крупного астероида, не вызывая отклонения их общей траектории. «Эта система двойных астероидов была выбрана потому, что более крупный астероид, Дидимос, позволяет нам легко измерить изменения траектории меньшего астероида, Диморфоса», — объясняет д-р Дэвид Полишук, астрофизик из Института науки Вейцмана и член научная группа миссии. «Тот факт, что этот астероид вращается вокруг более крупного астероида примерно два раза в день, позволит нам продолжать более точно отслеживать изменения его траектории. Изменения можно рассчитать по скорости, с которой солнечный свет отражается от основного астероида, который он маскирует меньшим астероидом, подобно тому, как планеты за пределами Солнечной системы маскируют часть света, исходящего от звезды, вокруг которой они находятся на орбите».

Израильская команда будет одной из немногих в мире, кто увидит столкновение в режиме реального времени.