Краткая информация о новых научных исследованиях планет солнечной системы: Новые научные исследования планет Солнечной системы – информация для сообщения кратко (4 класс, окружающий мир)

Полезные ссылки – Институт астрономии Российской академии наук

Разведчики внешних планет: как начиналась история «Пионеров» и «Вояджеров»

Истории

Юпитер, фото «Вояджер-1», NASA

Фото

Horizon / Alamy via Legion Media

Историю пионерских исследований ближайших к Земле планет Солнечной системы — Венеры и Марса — можно рассматривать через призму напряженного соперничества США и СССР. Хотя советские станции были первыми отправлены к Венере (февраль 1961 г.) и Марсу (ноябрь 1962 г.), заданную программу изучения этих планет первыми смогли выполнить американские космические аппараты (КА).

«Маринер-2» был запущен 27 августа 1962 г. и впервые исследовал Венеру с пролетной траектории 14 декабря того же года. «Маринер-4» стартовал 5 ноября 1964 г. и впервые отснял на пролете с близкой дистанции планету Марс 15 июля 1965 г.

«Венера-7» первой сумела достичь в рабочем состоянии поверхности Венеры 15 декабря 1970 г. Последующие советские аппараты внесли определяющий вклад в изучение этой негостеприимной планеты, хотя американские станции «Маринер-5» и «Пионер-Венера» (орбитальный аппарат и атмосферные зонды) тоже выступили неплохо.

К сожалению, ни одно из предложений советских разработчиков по созданию КА для исследования дальних планет не было принято к реализации. На изучение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна отправлялись только американские и позднее европейские аппараты.

«Пионер-10», запущенный 3 марта 1972 г., выполнил первый пролет и исследования Юпитера 2 декабря 1973 г.

«Пионер-11», который стартовал 6 апреля 1973 г., прибыл к Юпитеру 3 декабря 1974 г., а от него направился к Сатурну, которого впервые достиг 1 сентября 1979 г.

«Вояджер-1» был запущен 5 сентября 1977 г. и провел более подробное изучение систем Юпитера и Сатурна в ходе пролетов 5 марта 1979 г. и 12 ноября 1980 г.

«Вояджер-2» отправился в путь 20 августа 1977 г. и последовательно посетил все четыре гигантские планеты: 9 июля 1979 г. — Юпитер, 26 августа 1981 г. — Сатурн, 24 января 1986 г. — Уран и 25 августа 1989 г. — Нептун. Практически все, что мы знаем о двух последних, основано на данных приборов «Вояджера-2».

Подсчитано, что уже к моменту пролета «Вояджера-2» у Нептуна на Землю было передано около 5 трлн бит научных данных. Но это — бесстрастные числа, а по сути именно «Пионеры» и «Вояджеры» открыли нам внешние планеты Солнечной системы. На потрясающих воображение снимках мы увидели новые, неизвестные миры. Многие загадки планет-гигантов и их спутников будоражат умы ученых и по сей день.

Все четыре КА в результате встреч с планетами развили скорости, достаточные для того, чтобы навсегда покинуть Солнечную систему. «Вояджер-1» является лидером этого парада. 6 августа 2020 г. он ушел от Солнца на 150 астрономических единиц, то есть оказался от него в 150 раз дальше, чем Земля. Это самый далекий космический аппарат, когда-либо запущенный в космос человеком (см. таблицу 1), и конкурентов ему, по крайней мере в ближайшие десятилетия, не предвидится.

Оба «Вояджера» уже вышли за пределы той области околосолнечного пространства, где доминирует истекающий от Солнца поток вещества, проникли в межзвездную среду и регулярно сообщают нам сведения о ней. Руководители полета надеются, что вплоть до 50-летней годовщины запуска аппараты все еще будут передавать научную информацию.

Фото

Таблица из книги Игоря Лисова «Разведчики внешних планет: Путешествие „Пионеров“ и „Вояджеров“ от Земли до Нептуна и далее»

Гравитационный маневр — ключ к Солнечной системе

Главной идеей при создании «Пионеров» и «Вояджеров» было использование гравитационного маневра в поле тяготения одной планеты с набором скорости для полета к другой. Если бы аппараты летели по «классическим» полуэллипсам Вальтера Гоманна, описанным им в 1925 г., то перелет до Нептуна, например, занял бы почти 31 год вместо 12, не говоря уже о том, что одна станция смогла бы исследовать лишь одну планету.

«Вояджер-1»

Фото

NASA

Вся история космонавтики — это история достижения все более высоких скоростей. Спутник на низкой околоземной орбите высотой 200 км имеет скорость 7790 м/с.

Чтобы долететь до Луны, нужно увеличить ее как минимум до 10 920 м/с. Если добавить еще чуть-чуть — какие-то 100 м/с, то полная энергия относительно Земли станет положительной, а значит, ваш космический аппарат уйдет в бесконечность по гиперболе и не вернется.

Но всякая прибавка скорости в космонавтике оплачивается расходом топлива в соответствии с формулой Циолковского. Когда стартовали «Пионеры» и «Вояджеры», высокоэффективные электроракетные двигатели только создавались и не было опыта длительного разгона с характерной для них малой тягой, обретенного в самом конце XX в. В 1970-е гг. можно было рассчитывать лишь на традиционные жидкостные (ЖРД) или твердотопливные (РДТТ) ракетные двигатели.

Ракета «Союз» выводила на низкую орбиту КА массой около 7000 кг. «Молния» — тот же «Союз» с четвертой ступенью — отправляла к Луне до 1600 кг при стартовой массе 305 т. На этом примере можно увидеть и цену выхода на орбиту, и плату за добавку в 3100 м/с, от скорости спутника до скорости освобождения.

Достижение планет требует намного бóльших скоростей.

Земля обращается вокруг Солнца со средней скоростью 29,78 км/с. Среднее расстояние до светила называется астрономической единицей (а. е.), которая в привычных нам единицах равна 149,6 млн км. Более строгое описание гласит, что Земля обращается по эллипсу, в одном из двух фокусов которого находится Солнце, и что одна а. е. — это большая полуось ее орбиты^*. Однако этот эллипс довольно близок к окружности, и для оценочных расчетов различием между ними можно пренебречь.

_{^* В 2012 г. Международный астрономический союз зафиксировал величину астрономической единицы 149 597 870 700 м, фактически отвязав ее от параметров орбиты Земли. — Прим. науч. ред.}

Рассмотрим абстрактную задачу перелета от Земли к Нептуну. Для простоты будем считать орбиту Нептуна круговой с радиусом 30 а. е. и лежащей в той же плоскости, что и земная орбита. (Эта плоскость называется также плоскостью эклиптики — она пересекает небесную сферу по линии видимого годового движения Солнца.)

Можно доказать, что среди всех возможных траекторий перелета минимальную скорость отправления имеет половинка эллипса, касающегося земной орбиты в своей ближайшей к Солнцу точке — в перигелии — и орбиты Нептуна в самой далекой точке — в афелии.

Простые формулы небесной механики позволяют вычислить скорость в перигелии, необходимую для удаления на 30 а. е., — это 41,43 км/с. Это значит, что к имеющейся средней орбитальной скорости Земли надо добавить еще 11,65 км/с. Естественно, в правильном направлении — в том же, в котором летит наша планета.

Если две скорости имеют различные направления, нужно будет выполнить векторное сложение, осознавая при этом, что сумма окажется меньше ожидаемой. И естественно, нужно стартовать в совершенно определенную дату — иначе после 30,6 года пути окажется, что Нептун находится не там, куда мы прилетели, а в абсолютно иной точке своей орбиты.

Полосы облаков на Нептуне. Фото сделано «Вояджером-2»

Фото

NASA

Величина 11,65 км/с ужасает, тем более что это не отлетная, а остаточная скорость КА — уже после того, как он преодолел притяжение Земли и ушел от нее «на бесконечность». На самом деле не все так страшно. Нам не потребуется добавлять к типичной скорости освобождения 11,02 км/с еще столько же и даже больше.

Из закона сохранения энергии следует, что, если из квадрата начальной скорости у Земли вычесть квадрат скорости освобождения на этой же высоте, получится квадрат остаточной скорости объекта. (В баллистических расчетах указанную величину называют характеристической энергией и обозначают символом C₃.)

Вот почему для нашего условного гоманновского перелета к Нептуну достаточно уйти с низкой орбиты в правильный момент и в правильном направлении со скоростью 16,04 км/с, которая «всего» на 5,02 км/с выше скорости освобождения. И тогда не исключено, что через 30,6 года КА будет еще жив и что-нибудь сообщит.

Конечно, можно немного распрямить траекторию и сократить время перелета — но за счет увеличения отлетной скорости, которая, конечно, меньше той, что мы вообразили, но все же очень велика.

За всю историю космонавтики только один раз была реализована отлетная скорость выше рассчитанной нами — 19 января 2006 г. при отправке КА «Новые горизонты» к Плутону. Получив начальную геоцентрическую скорость 16,21 км/с, этот аппарат достиг цели после 9,5 лет полета. «Вояджер-2» отправился в путь, имея лишь 15,20 км/с, и все же за 12 лет добрался до Нептуна.

Согласитесь, 9,5 или 12 лет — это намного лучше, чем 31 год. Волшебное средство сокращения продолжительности межпланетного полета и называется гравитационным (пертурбационным) маневром.

Зададим себе такой вопрос: что значит «уйти на бесконечность» после старта с Земли? Он имеет смысл для ограниченной задачи трех тел — двух центров притяжения, Солнца и Земли, и движущегося под их действием объекта.

В первом приближении можно говорить о пересечении некой границы, до которой мы еще должны рассматривать гиперболическое движение КА относительно родной планеты, пусть и возмущаемое Солнцем, а после уже имеем право считать его спутником Солнца, хотя и испытывающим остаточное возмущение Земли.

Эта граница имеет форму, близкую к сфере радиусом 1 млн км, которая называется сферой действия Земли. Так как Юпитер намного массивнее, его сфера действия обширнее, ее радиус — 55 млн км.

Допустим, мы летим от Земли на межпланетном корабле по орбите с афелием около 9 а. е., пересекающей орбиту Юпитера на расстоянии 5,2 а. е. от Солнца. Более того, мы выбрали траекторию так, что пройдем вблизи Юпитера, но все же не попадем в него. (Не пытайтесь проделать это в реальности — там очень мощная радиация!)

Чтобы понять в первом приближении, что из этого получится, разделим наш путь на три части: до входа в сферу действия планеты, внутри этой сферы и после выхода из нее. Снаружи мы считаем единственным притягивающим центром Солнце, а внутри — только Юпитер.

На входе в сферу действия мы имеем скорость корабля в гелиоцентрической системе отсчета. Зависимость ее от конкретной точки входа довольно существенна, но на ход рассуждений это не влияет. Примем, что точка входа находится в ближайшей к Солнцу части сферы действия, где скорость корабля составляет 13,7 км/с. Орбитальная скорость Юпитера в этой же системе близка к 13,1 км/с.

Чтобы определить начальные условия полета относительно планеты, мы должны вычесть из вектора нашей гелиоцентрической скорости на входе вектор скорости Юпитера — честно нарисовать треугольник скоростей и найти их разность по правилам векторной алгебры. Учитывая, что угол между двумя векторами в нашем случае близок к 53°, планетоцентрическая скорость корабля составит 11,9 км/с.

В пределах сферы действия мы движемся по гиперболической орбите относительно Юпитера, параметры которой определяются вектором состояния (три координаты и три компоненты скорости) в точке входа. По гиперболической — потому что пришли из бесконечности с ненулевой относительной скоростью и имеем положительную полную энергию относительно планеты.

Нельзя оказаться на орбите вокруг Юпитера или любой другой планеты без специальных ухищрений!

Результат облета сильнее всего зависит от положения точки входа, которое задается предшествующей межпланетной траекторией и проведенными на подлете коррекциями. Чем ближе к планете мы пролетим, тем сильнее ее тяготение завернет нашу траекторию.

Большое Красное пятно Юпитера. Фото сделано «Вояджером-1»

Фото

NASA

К примеру, мы могли подходить с таким расчетом, чтобы траектория полета указывала на точку правее Юпитера на 15 его радиусов — эта величина называется прицельной дальностью. В реальности минимальное расстояние от центра планеты будет намного меньше, и, если прицельная дальность выбрана неправильно, мы можем столкнуться с планетой.

Но мы взяли прицельную дальность с запасом, а потому благополучно огибаем Юпитер и возвращаемся к границе сферы действия, имея ту же самую величину скорости 11,9 км/с, что и при входе, но другое направление полета. Заходили вдоль одной асимптоты гиперболы, выходим вдоль второй.

Мы прощаемся с планетой, для чего векторно складываем с нашей новой скоростью относительно Юпитера скорость планеты относительно Солнца. Последняя имеет прежнюю величину и лишь слегка отклонилась по направлению — мы считаем, что пролет длился недолго по сравнению с периодом обращения планеты, и на самом деле так оно и есть. Однако направление отлетной скорости сильно изменилось: в нашем случае корабль повернул на 84° влево.

Треугольник скоростей выглядит совсем иначе, и мы заканчиваем сближение с иной гелиоцентрической скоростью и по величине, и по направлению, нежели скорость входа. Теорема косинусов подсказывает, что величина скорости относительно Солнца увеличилась до 24,1 км/с!

Да, скорость корабля увеличилась на 75% — и это произошло оттого, что мы позаимствовали немного энергии у Юпитера и чуть-чуть притормозили его орбитальное движение. В общем случае могло быть и наоборот — мы отдали бы часть энергии планете, а сами замедлились.

Достаточно интересно «поиграть» с этими векторами, считая задачу двумерной и рассматривая события «сверху», со стороны Северного полюса мира. Несложно показать, что при облете планеты с задней полусферы корабль выйдет с большей скоростью, чем имел на входе, а с передней — наоборот.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» (Е-2А), макет станции (1:1) в Мемориальном музее космонавтики

Фото

Armael (CC0) / wikipedia.org

Самый первый пертурбационный маневр в истории космонавтики был выполнен в ходе полета советской межпланетной станции Е-2А («Луна-3»), запущенной 4 октября 1959 г. на сильно вытянутую эллиптическую, почти параболическую орбиту спутника Земли.

Выполняя облет Луны с целью фотографирования ее обратной стороны, станция затормозила, изменила свою траекторию на чисто эллиптическую меньшего размера и вернулась затем к Земле с направления, благоприятного для передачи изображений.

Этот полет стал возможным в результате пионерских работ В. А. Егорова, М. Л. Лидова, Д. Е. Охоцимского и их коллег из Математического института АН СССР, выполненных в 1957 г. под руководством академика М. В. Келдыша.

В США к идее гравитационных маневров пришли своим путем.

_{Отрывок из книги Игоря Лисова «Разведчики внешних планет: Путешествие „Пионеров“ и „Вояджеров“ от Земли до Нептуна и далее». М.: Издательство Альпина нон-фикшн, 2022.}

Читайте книгу целиком

Узнать цену

В своей книге Игорь Лисов в захватывающих подробностях излагает историю подготовки, планирования, финансирования, запусков и полетов «Пионеров» и «Вояджеров» — космических аппаратов, миссией которых являлось исследование планет внешней Солнечной системы.
Эти экспедиции позволили получить невероятно ценную информацию о Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне — небесных телах, знания человечества о которых прежде были весьма поверхностными.
Два «Вояджера» и по сей день находятся в полете: постепенно теряя мощность, они перестают подавать сигналы и уходят все дальше от Земли, за пределы Солнечной системы. Этим кораблям никогда не суждено вернуться назад, однако на своем борту «Вояджеры» несут послания землян неземным цивилизациям — на случай, если такая встреча когда-нибудь состоится.

Редакция

Теги

• книги
• Библиотека «Вокруг Света»
• планеты
• космос

ESA Science & Technology — Будущее исследований экзопланет

Это очень интересное время для исследований экзопланет. С неуклонным ростом числа и типов экзопланет, несомненно, предстоит многому научиться, и по мере того, как мы переходим от эпохи обнаружения экзопланет к эпохе их описания, могут появиться целые новые области исследований. Например, по аналогии с нашей Солнечной системой вокруг экзопланет должны существовать спутники, которые могут стать потенциальной средой обитания для жизни. Поиски экзолун продолжаются, но пока ничего не обнаружено.

Многое из того, что мы знаем об экзопланетах, включая экстремальные примеры, такие как потенциальные алмазные планеты и лавовые миры, по-прежнему является лишь дразнящими намеками, требующими более подробных и точных измерений, прежде чем что-либо можно будет подтвердить. Космические телескопы CoRoT и Kepler произвели революцию в области экзопланет, и мы можем с нетерпением ждать захватывающего периода предстоящих космических миссий. Основываясь на том, что было изучено до сих пор, разрабатываются новые миссии для обнаружения малых планет вокруг ярких звезд. Поскольку звезды-хозяева яркие, массы обнаруженных планет можно определить по наблюдениям за лучевой скоростью в наземных обсерваториях — и масса, и размер важны для характеристики новых открытий.

Хронология миссии экзопланеты. Кредит: ЕСА

ТЭСС

В 2018 году НАСА запустило TESS (спутник для исследования транзитных экзопланет) для проведения обзора всего неба для наблюдения за яркими звездами в поисках малых проходящих планет. Звезды TESS в 30–100 раз ярче, чем звезды, наблюдаемые спутником Kepler, а это означает, что планеты TESS должно быть намного легче охарактеризовать с помощью последующих наблюдений. Эти последующие наблюдения обеспечат точные измерения масс, размеров, плотности и свойств атмосферы планет. Планируется, что TESS будет работать в течение двух лет и предоставит основные цели для дальнейшего, более подробного определения характеристик с помощью будущих крупных наземных и космических телескопов.

ХЕОПС

Европейская исследовательская миссия ExOPlanets Satellite (CHEOPS), партнерство ЕКА и Швейцарии, была запущена в декабре 2019 года и начала работу в апреле 2020 года. Используя метод высокоточной транзитной фотометрии, эта миссия изучает известные экзопланеты, которые меньше Сатурна и вращается вокруг ярких звезд.

Ключевой особенностью CHEOPS является его следящий характер: он наблюдает за отдельными звездами, о которых известно, что у них есть планеты, а не проводит обзоры неба для поиска большего. Поскольку ученые будут точно знать, когда и куда направить спутник, чтобы поймать экзопланету, когда она проходит по диску своей родительской звезды, можно будет наблюдать несколько планетарных транзитов, чтобы повысить точность неглубоких транзитных сигнатур меньших планет в диапазон размеров Земля-Нептун.

Объединяя точные и точные измерения радиуса экзопланеты, полученные с помощью CHEOPS, с существующими определениями массы, ученые могут определить точную плотность для большой выборки планет, таким образом сделав первые шаги в характеристике этих экзопланет и наложив ограничения на состав из этих меньших планет.

Чтобы понять истинную природу планет, требуются не только измерения массы и радиуса, но и изучение их атмосферных свойств. Определяя физическую протяженность атмосфер суперземель, CHEOPS сможет проводить различие между землеподобными планетами, на которых могла бы расцвести жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, и другими типами планет земной массы (богатые водородом Земли, планеты-океаны), которые бросают вызов нашему нынешнему пониманию обитаемости. Таким образом, CHEOPS предоставит уникальные цели для космического телескопа Джеймса Уэбба, а также для следующего поколения чрезвычайно больших наземных телескопов, оба из которых будут способны измерять отпечатки пальцев молекул в атмосферах близлежащих экзопланет.

CHEOPS также измерит кривые блеска небольшой выборки горячих юпитеров и определит механизмы, с помощью которых энергия переносится через атмосферу экзопланеты и вокруг нее. Как и в случае любой научной миссии, CHEOPS будет использоваться для решения более спекулятивных научных вопросов, таких как поиск фотометрических сигнатур экзолун (спутников, вращающихся вокруг экзопланет), колец и троянов, а также для изучения вопросов, выходящих за рамки науки об экзопланетах.

УЭББ

Космический телескоп NASA/ESA/CSA James Webb, который должен быть запущен в 2021 году, предоставит принципиально новые возможности для наблюдения за экзопланетами и их атмосферами. С набором из четырех инструментов, работающих в инфракрасном диапазоне, Уэбб будет использовать несколько методов для исследования этих внесолнечных тел.

Высокочувствительные спектроскопические наблюдения транзитных планет со схожими характеристиками по размеру и массе откроют эру сравнительной планетологии экзопланет.

Уэбб будет описывать атмосферы экзопланет, регистрируя спектры поглощения, отражения и излучения в инфракрасном диапазоне для планет различных размеров, от суперземли до газовых гигантов. Он воспользуется тем фактом, что на этих длинах волн молекулы в атмосферах экзопланет демонстрируют большое количество спектральных характеристик, предоставляя наблюдателям богатый набор диагностических инструментов, многие из которых недоступны с Земли.

Уэбб также сможет непосредственно отображать некоторые молодые и массивные экзопланеты, вращающиеся на большем расстоянии от своей родительской звезды, чем большинство транзитных. Три инструмента Уэбба обладают возможностями высококонтрастного изображения (в двух случаях это реализовано с помощью коронографа), чтобы минимизировать блики родительской звезды, упрощая изображение планеты. Наблюдения с несколькими инфракрасными фильтрами дадут много информации об этих планетах, их свойствах и механизмах их формирования.

ПЛАТОН

Миссия ESA PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) запланирована на 2026 год. PLATO предназначена для обнаружения и описания большого количества новых внесолнечных планетарных систем путем поиска сотен тысяч ярких звезд в поисках проходящих планет. PLATO будет иметь уникальную возможность находить и определять свойства планет земной группы, которые вращаются в обитаемой зоне вокруг звезд, подобных нашему Солнцу.

Объединив точные измерения радиусов большой выборки планет с помощью PLATO с соответствующими планетными массами, определенными из наземных наблюдений, ученые смогут исследовать разнообразие существующих планет, что, в свою очередь, дает важные ограничения на то, как формируются планеты. . Эти наблюдения также позволят ученым определить объемный состав большого количества малых планет, изучить, насколько они похожи на Землю, и исследовать их обитаемость.

Влияние родительской звезды на планеты, вращающиеся вокруг нее, — важный вопрос, для ответа на который будут использованы данные PLATO. Только понимая свойства родительских звезд, такие как звездная активность, тип, металличность и т. д., мы можем понять планетные системы. Впервые PLATO позволит ученым точно рассчитать свойства большого количества звезд с планетами, в том числе их возраст. С помощью этих данных можно будет изучать изменения, которые претерпевают планеты с течением времени, и исследовать, как развиваются условия для обитаемости.

Большая выборка систем, которые будут обнаружены PLATO, также предоставит данные для изучения архитектуры и эволюции внесолнечных планетных систем путем изучения распределения типов планет — земных или газообразных — в зависимости от расстояния до звезды-хозяина и звездного возраста. Это позволит ученым поместить нашу Солнечную систему в контекст — ее состав обычный или необычный?

Обнаружив планеты, вращающиеся вокруг ярких звезд, PLATO станет первопроходцем для будущих миссий, ищущих признаки жизни — эти типы планет являются лучшими кандидатами для последующих спектроскопических измерений для измерения структуры и состава планетарных атмосфер.

АРИЭЛЬ

Переходя от открытий к изучению и пониманию, миссия ЕКА «Ариэль» (Большое исследование атмосферных инфракрасных экзопланет с дистанционным зондированием) проведет химическую перепись большой, четко определенной и разнообразной выборки экзопланет. Проводя одновременные наблюдения в диапазоне видимых и инфракрасных длин волн, миссия позволит изучать экзопланеты как по отдельности, так и как популяции.

Запущенный в 2029 году, «Ариэль» предназначен для проведения высокоточных многодиапазонных наблюдений транзитов, затмений и фазовых кривых с использованием одновременной фотометрии в видимом диапазоне и спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне. Он будет наблюдать и изучать около 1000 преимущественно теплых и горячих транзитных газовых гигантов, Нептунов и суперземель вокруг целого ряда звездных типов и архитектуры планетных систем.

Ariel предоставит беспрецедентный каталог планетарных спектров, характеризующих молекулярное содержание, химические градиенты, структуру атмосферы, суточные и сезонные колебания, облака и измерения альбедо. Миссия направлена ​​на то, чтобы предоставить действительно репрезентативную картину химической природы изучаемых экзопланет, а также напрямую связать это с типом и химическим составом их родительских звезд, что позволит ученым исследовать природу этих планет, как они сформировались и как они эволюционировать.

Outlook

С запуском этого набора космических телескопов в течение следующего десятилетия мы можем ожидать, что приблизимся к обнаружению «Земли 2.0», в то же время добавив больше странных и неожиданных планет в экзопланетный зоопарк. Впереди захватывающие времена.

Последнее обновление: 15 декабря 2020 г.

Что такое астробиология? – uwastrobiology

Аспирант Майкл Кипп разговаривает со студентами старшей школы Лейквуда.

С тех пор, как ранние люди впервые посмотрели в небо и представили звезды как далекие костры, человечество задалось вопросом, одиноки ли мы во Вселенной. Древние греки выступали против того, чтобы наша родная планета была единственной колыбелью жизни, но им не хватало технологии, чтобы доказать свою веру. В конце 20 века почти одновременные открытия возможных остатков бактериальной жизни в марсианском метеорите и первых планетах, вращающихся вокруг других звезд, выдвинули вопрос о существовании жизни за пределами Земли на передний план научных исследований. В 21 веке новая область астробиологии использует необходимые технологические и научные возможности для серьезного решения этого древнего и фундаментального вопроса.

Астробиология изучает жизнь во Вселенной. Поиск жизни за пределами Земли требует понимания жизни и природы поддерживающих ее сред, а также планетарных, планетарных систем и звездных взаимодействий и процессов. Чтобы обеспечить это понимание, астробиология объединяет знания и методы из многих областей, включая астрономию, биологию, химию, геологию, науку об атмосфере, океанографию и авиационную технику. Астробиологи могут работать в одиночку над конкретными научными вопросами, но часто астробиологи из разных научных дисциплин работают вместе, чтобы исследовать сложные вопросы, на которые ни одна область не может ответить в одиночку. Эти вопросы охватывают такие темы, как:

• Как возникает жизнь?
• Как развивается жизнь?
• Какая среда необходима для выживания жизни?
• Каковы пределы или «крайности» окружающей среды, при которых может выжить жизнь?
• Как может выглядеть жизнь в другом мире?
• Есть ли или была ли жизнь в других местах нашей Солнечной системы?
• Как мы можем наблюдать и идентифицировать обитаемый — или даже обитаемый — мир?
• Каково будущее человечества на Земле и за ее пределами?

Что происходит в области астробиологии?

Хотя астробиология является относительно молодой областью, у нее есть надежное и многообещающее будущее. Астробиологические исследования оказывают значительное влияние на то, как такие агентства, как Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Европейское космическое агентство, планируют текущие и будущие космические миссии. Например, многие недавние миссии были сосредоточены на изучении миров в нашей Солнечной системе в поисках признаков прошлого, настоящего или предшественников жизни, включая Марс (Phoenix, Pathfinder, Global Surveyor и другие) и Титан (Cassini-Huygens). В то же время значительные достижения и инвестиции в технологии телескопов (Кеплер, космический телескоп Джеймса Уэбба) позволили исследователям начать планирование и поиск обитаемых планет за пределами нашей Солнечной системы.

В Соединенных Штатах НАСА и Институт астробиологии НАСА (NAI) являются ведущими политиками и спонсорами в области астробиологии. Обзор целей и задач исследования, которые они сформулировали, можно найти в дорожной карте НАСА по астробиологии. На международном уровне астробиологические сети и институты были созданы в Европе, Австралии, Канаде, Мексике и Южной Америке, в том числе Centro de Astrobiologia в Испании, Северная сеть астробиологических аспирантур и Австралийский центр астробиологии.

Вашингтонский университет и астробиология

По мере роста области астробиологии возрастала потребность в обучении нового поколения исследователей и преподавателей астробиологии. Вот почему в 1999 году Вашингтонский университет учредил свою программу астробиологии (UWAB) — междисциплинарную образовательную и исследовательскую программу, направленную на углубление нашего понимания текущих проблем астробиологии и подготовку астробиологов завтрашнего дня. UWAB является домом для многих передовых исследовательских проектов, международно признанной программы для выпускников и постоянно растущей коллекции учебно-методических ресурсов для астробиологов и энтузиастов астробиологии всех уровней.

Как узнать больше об астробиологии?

Здесь, в UWAB, наша специальная команда по обучению и работе с общественностью продолжает разрабатывать библиотеку материалов для аудитории всех возрастов и уровней опыта, от любознательных любителей до преподавателей и студентов университетского уровня.

Если вы студент…   посетите нашу страницу ДЛЯ СТУДЕНТОВ, чтобы найти учебные мероприятия, а также информацию об образовательных и карьерных возможностях в области астробиологии.

Если вы педагог…  посетите нашу страницу ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ, чтобы получить доступ к нашей коллекции учебных ресурсов, занятий и возможностей.

Или, если вам просто любопытно…  ознакомьтесь с этими ресурсами для удобного ознакомления с областью астробиологии:

• Институт астробиологии НАСА
  Последние разработки в области астробиологических исследований НАСА
• Журнал астробиологии
  Для последних новостей и заголовков в области астробиологии
• Астробиология Графические романы
  Графические романы, рассказывающие о наших поисках жизни во Вселенной
• Подкасты: Пиво с Космическим институтом науки «Голубой мрамор» (через iTunes)
  Неформальная научная беседа на широкий круг исследовательских тем проведенный Космическим научным институтом Blue Marble.
• Взаимодействие с Живой Вселенной
  Игры, викторины, симуляторы и другие обучающие и развлекательные мероприятия!
• Астробиология Графические романы
  Графические романы, рассказывающие о наших поисках жизни во Вселенной
• Подкасты: Пиво с Институтом науки Blue Marble Space (через iTunes)
  Неформальная научная беседа по широкому кругу исследовательских тем, проводимая Blue Marble Space Институт науки.
• Взаимодействие с Живой Вселенной
  Игры, викторины, симуляторы и другие обучающие и развлекательные мероприятия!
• Подкасты: Big Picture Science
  Big Picture Science — это часовая научная программа, подготовленная в радиостудии Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния, объединяющая идеи о происхождении, поведении и будущем жизни — и технологий — на Земле удивительным и игривым образом.
• Астробиология 101
  Вступительная статья из журнала Ad Astra
• Микробная жизнь в экстремальных условиях
  Введение в жизнь в экстремальных условиях
• S.