Содержание
ЗА ПРЕДЕЛАМИ ЭТОГО МИРА: НОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ CASTROL НА МАРСЕ
Последняя миссия НАСА на Марс совершила посадку на красную планету 26 ноября 2018 года. Высокоточные приборы этого посадочного модуля произведут на Марсе его первое скрупулезное исследование. Для гарантирования беспроблемной работы всех этих высокотехнологичных устройств в открытом космосе, НАСА и в этот раз обратилось к линейке специализированных смазочных материалов Castrol.
Уже на протяжении многих десятилетий продукты Castrol используются для смазывания автомобилей и двигателей на Земле. Однако немногим известен тот факт, что эти же продукты смазывали и механизмы космических проектов НАСА, начиная с 1960-х годов. В своих исследованиях солнечной системы НАСА использовало линейку масел Castrol Braycote, применяя их в миссиях «Аполлон» на Луну, для космического телескопа «Хаббл», многочисленных спутников, международной космической станции, предыдущих марсоходов, включая также и аппарат Curiosity, совершивший посадку на Марс в 2012 году, а также в большинстве космических скафандров.
Сейчас же НАСА еще раз полагается на поддержку Castrol в своей последней миссии на красную планету. Посадочный модуль InSight был запущен 5 мая с базы в Калифорнии, начав таким образом свое путешествие длиной в 485 миллионов километров к своей посадочной площадке, располагающейся на ничем не примечательной лавовой равнине на экваторе Марса, носящей название Равнина Элизий. Продукты Castrol обеспечивают безупречную работу научного оборудования в среде, где любая техническая неисправность означает провал миссии.
Чем занимается данная миссия?
Миссия InSight отправляет на Марс исследовательский аппарат для изучения внутренней структуры планеты: ее коры, мантии и ядра. Изучая внутреннюю структуру и геологию, НАСА пытается найти ответы на основные вопросы о том, как сформировались каменные планеты во внутренней области Солнечной системы более четырех миллиардов лет назад.
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
InSight: название миссии является аббревиатурой и расшифровывается как Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (Аппарат, производящий изучение внутреннего состава при помощи сейсмоиспытаний, геодезических и тепловых исследований).
Передовые технологии на борту посадочного модуля помогут НАСА узнать, что происходит под поверхностью Марса. Они ищут «отпечатки» процессов, сформировавших так называемые «планеты земной группы»: Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Высокотехнологичное оборудование посадочного модуля проводит измерения размеров, структуры и температуры внутри Марса. Оно также изучает его текущую тектоническую активность. Модуль измеряет силу и частоту внутренней сейсмической активности, известной также как «марсотрясения», и то, насколько часто метеориты падают на поверхность планеты.
Что ожидается от космического смазочного материала?
Меньшая гравитация, экстремальные температуры и отсутствие возможности отремонтировать поломавшуюся деталь делает Марс суровой средой для смазочных материалов, если не сказать больше. Каждый продукт Castrol должен точно подходить для определенной операции, среды и продолжительности данной задачи. А для миссий НАСА продукты Castrol должны быть особенно надежными.
Кит Кэмпбелл, менеджер по развитию бизнеса в Castrol, работавший с НАСА по нескольким проектам, уже знает достаточно о трудностях, связанных с работой в космосе, для производителей смазочных материалов. «Здесь невозможно взять и провести техническое обслуживание оборудования, — говорит Кэмпбелл, — поэтому НАСА хочет использовать такой смазочный материал, в эффективности которого они были бы уверены».
Всё ещё на ходу 14 лет спустя…
Продукты Castrol использовались и в более ранних миссиях на Марс. Фактически, один из марсоходов, аппарат Opportunity, всё ещё путешествует по планете спустя 14 лет. Он был разработан для 90-дневной миссии, однако на данный момент уже проехал больше, чем любой другой искусственный объект, перемещающийся по неземной поверхности.
Контактируя друг с другом, металлические части изнашиваются, что и является причиной ухудшения работы компонентов, что в конечном итоге ведет к сбоям. Удаленность Марса означает, что ключевым параметром здесь является износостойкость.
Именно это и принимается в расчет при выборе для миссии смазочного материала.
Большие перепады температур, которыми так славится Марс, еще больше осложняют ситуацию; смазочные материалы Castrol должны работать и при экстремальных температурах. И еще более важным является то, что они не должны иметь эффекта газовыделения (испарения) во время изменения температуры. Испарение может привести к потере всего масла, имеющегося в смазочном материале, что означает снижение производительности и формирование конденсата на близлежащих поверхностях. Это, в свою очередь, может привести к загрязнению высокочувствительных инструментов или окружающей среды.
Миссия InSight на Марс — как это работает
Посадочный модуль InSight оборудован современным научным
оборудованием для проведения исследований. Модуль содержит множество устройств, содержащих
движущие части, включая подшипники, салазки линейного перемещения и зубчатые передачи. Благодаря продуктам Castrol
все эти элементы отлично работают в агрессивной среде Марса.
- Измерение пульса Марса: сейсмометр
Сейсмометр InSight, SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure — Сейсмический эксперимент внутренней структуры),
представляет собой прибор в виде гриба, находящийся в непосредственном контакте с поверхностью
планеты. Он был разработан для того, чтобы измерять «пульс» Марса, то есть сейсмические
вибрации от марсотрясений или ударов метеоритов. Цель всего этого — получить
знания о том, что происходит внутри планеты. SEIS также
оборудован датчиками, измеряющими скорость ветра, давление, температуру и
магнитные поля. НАСА надеется использовать данные, полученные от измерений SEIS, для получения представления
о материи, из которой сформировались каменные планеты Солнечной системы.
SEIS может даже узнать, есть ли на Марсе жидкая вода.
- Измерение температуры Марса: зонд, измеряющий тепловые потоки и физические свойства
Зонд, измеряющий тепловые потоки и физические свойства (Heat Flow and Physical Properties Probe), или HP3, представляет собой землепроходческую машину, которая пробурит в грунте пятиметровый тоннель.
Он войдет в толщу Марса намного глубже, чем все предыдущие устройства. Цель этого исследования — измерить тепло, поступающее из центра планеты, и узнать, какое количество этого тепла перемещается к его внешним слоям. Эти измерения помогут НАСА определить, был ли Марс сформирован из того же материала, как Земля и Луна. Это также поможет понять, как именно сформировалась эта планета.
- Роботизированная рука: много тяжелой работы
На посадочном модуле нет грузчиков, которые бы перенесли его оборудование на поверхность Марса. Поэтому InSight будет использовать роботизированную руку, которая выгрузит SEIS и бур. Эта рука длиной 2,4 метра оснащена четырьмя двигателями, приводящими в действие шарниры на «плече», в «локте» и на «запястье». Камера, установленная на руке, поможет ученым НАСА контролировать свои действия. На руке также имеется захват, оборудованный пятью механическими пальцами, способными обхватывать каждый элемент оборудования.
Quanta Magazine (США): ученые открывают все новые планеты, и их удивляет одна закономерность
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ
Космический телескоп НАСА для исследования транзитных экзопланет находит все новые небесные тела вне Солнечной системы.
Астрономы обнаружили некоторую закономерность в размерах планет, и это их озадачивает. Похоже, нужны новые идеи, чтобы объяснить, как формируются планеты. Журнал «Кванта» рассказывает об исследовании этого вопроса.
Ребекка Бойл (Rebecca Boyle)
Когда сформировалось Солнце, пыль и газ, оставшиеся от родившего его облака, постепенно превратились в восемь планет, которые мы наблюдаем сегодня. Маленькие и твердые планеты держатся поближе к нашему светилу. Гигантские газовые миры плавают в Солнечной системе на значительном удалении от центра. Вокруг бесчисленных звезд в галактическом пространстве этот процесс повторяется в том или ином виде, создавая огромное количество планет самых разных размеров — за исключением тех, что немного больше нашей Земли.
Космический телескоп НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS) ведет постоянную охоту и находит все новые небесные тела вне Солнечной системы. Но таинственный пробел в размерах, впервые замеченный в 2017 году, упорно сохраняется.
Это указывает на то, что ученым нужны некие новые идеи, дабы объяснить, как формируются планеты в далеком космическом пространстве и рядом с нашей системой.
Астрономы с момента начала работы телескопа TESS в апреле 2018 года нашли сотни возможных планет вокруг ближайших звезд и подтвердили существование 24 миров. Казалось бы, в нашей галактике должно быть огромное множество маленьких планет, особенно в два-четыре раза больше Земли, и прочих небесных тел размером с Землю. Но по какой-то странной причине планеты с радиусом в полтора-два раза больше земного встречаются крайне редко.
Малочисленность таких планет имеет свое название — «пробел Фултона» по имени ведущего автора исследования, заметившего эту закономерность. Впервые эту закономерность удалось выяснить при помощи космического телескопа «Кеплер», который занимался поиском экзопланет почти 10 лет, после чего передал эстафетную палочку TESS. В статистической корзине у TESS пока недостаточно планет, чтобы подтвердить или опровергнуть выкладки Фултона; но эта тенденция сохраняется, и астрономы говорят, что пробел Фултона вряд ли исчезнет.
В апреле в «Письмах Астрофизического журнала» (Astrophysical Journal Letters) появилась работа коллектива во главе с астрономом из Массачусетского технологического института Дайаной Драгомир (Diana Dragomir), который обрабатывает данные с телескопа TESS. Ученые сообщили об открытии звездной системы, в которой есть две планеты с размерами чуть больше и чуть меньше пробела Фултона. Одну они назвали «мини-Нептун», и ее радиус примерно в 2,6 раза превышает радиус Земли. Вторая — маленькая Земля, потому что по размерам она составляет 90% от нашей планеты. Она стала первой планетой земного размера в каталоге TESS.
По словам Драгомир, пробел в радиусе указывает на некоторые правила формирования планет, и также на то, что происходит с ними на начальном этапе. Поскольку атмосфера планеты может составлять значительную часть ее радиуса, многие выдвигают различные идеи о том, что могло случиться с этой атмосферой. Драгомир считает, что здесь возможно применение концепции, обратной принципу Златовласки, согласно которой твердые планеты средних размеров с атмосферой недолговечны.
«Надо быть достаточно большой, чтобы удержать атмосферу. А иначе, если планета среднего, промежуточного размера, недостаточно большая, то она довольно быстро потеряет свою атмосферу, — сказала она. — Это нечто вроде перетягивания каната, ибо остаться в середине очень и очень трудно».
Идея о потере атмосферы весьма разумна, но это лишь одна из трех общих теорий, говорит астроном из Массачусетского технологического института Сара Сигер (Sara Seager), являющаяся заместителем директора программы TESS по науке. Другая теория гласит, что пробел является прямым результатом зарождения планет. Возможно, это следствие местоположения или состава газа и пыли, которые остались после рождения звезды. Есть и третья теория, согласно которой процесс охлаждения планет заставляет атмосферу испаряться. Этот эффект носит название «потери массы из-за ядра». В прошлом году Акаш Гупта (Akash Gupta) и Хильке Шлихтинг (Hilke Schlichting) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в ходе своих исследований продемонстрировали, что планеты определенных размеров излучают изнутри себя тепловую энергию в космическое пространство, и поэтому их атмосфера постепенно уходит, из-за чего они могут оказаться по другую сторону пробела Фултона.
Такой пробел создает статистические закономерности, добавляя к ним все больше деталей. Во многих экзопланетных системах, как и в нашей собственной, астрономы обнаруживают, что планеты размером поменьше имеют тенденцию обращаться по орбите ближе к своей материнской звезде, а самые большие планеты обычно находятся на существенном удалении. По словам Сигер, близость маленьких планет к их звездам может быть одной из причин их небольшого размера. Возможно, вначале они были большими, как и их удаленные от центра сестры, но потеряли свою атмосферу, а следовательно, большую массу из-за мощного теплового и ультрафиолетового излучения своих звезд.
Ученые полагают, что нечто подобное произошло с Марсом. Изначально у него была плотная атмосфера, но когда он утратил свое защитное магнитное поле, Солнце начало постепенно выдувать ее. По словам Сигер, даже Земля теряет часть своей водородной оболочки.
«У некоторых других систем ранняя история может быть еще суровее, — сказала она. — В будущем мы хотим взглянуть на атмосферы планет, может быть, это даст нам какую-нибудь информацию».
Что касается состава различных экзопланет, то по словам Сигер, астрономы пока не могут сказать, каковы они изнутри, по крайней мере, большинство из них. Но они пытаются это выяснить. Самые ожесточенные дебаты идут о планетах, которые в два-четыре раз больше Земли. Их называют супер-Землями или мини-Нептунами. Некоторые астрономы считают, что это шары из твердых пород, окруженные плотной водородной атмосферой. Другие же полагают, что они покрыты водой в твердом, жидком либо в газообразном состоянии. В прошлом месяце группа астрономов во главе с бывшей студенткой Сигер Ли Цзэн (Li Zeng), которая работает в Гарварде, сообщила о результатах компьютерного моделирования, которые указывают на то, что эти похожие планеты являются водными мирами. Некоторые на 50% состоят из воды, которая существует в весьма экзотических формах. Эта вода может быть целиком жидкой, либо твердой в виде сжатого под высоким давлением льда, который называют суперионным льдом. Он находится на глубине нескольких тысяч километров под поверхностью, объяснила Цзэн.
«Этот лед под высоким давлением по сути очень похож на силикатные породы в глубокой мантии Земли. Он горячий и твердый, — написала Цзэн по электронной почте. — Это невообразимые океаны, бездонные. Это совсем другие миры по сравнению с нашей Землей».
По словам Цзэн, эти супер-Земли или мини-Нептуны могут встречаться чаще, чем планеты нашей Солнечной системы. Вот уж поистине нет ничего лучше родного дома. Но у Драгомир на сей счет есть свои сомнения. Она отмечает, что у телескопа «Кеплер» было почти десять лет на поиски закономерностей, существующих среди планетарного изобилия, а TESS только начал свою работу. Если «Кеплер» исследовал лишь небольшой участок звездного неба в созвездии Лебедь, то TESS будет изучать все небо, площадь которого в 400 раз больше поля обзора «Кеплера». Кроме того, TESS сфокусируется на ярких и близких звездах, которые впоследствии можно будет исследовать при помощи наземных телескопов.
Драгомир ждет результатов долговременных наблюдений телескопа TESS за планетами, обращающимися вокруг своих звезд на большом расстоянии.
Увидеть эти миры сложнее в силу элементарной геометрии. TESS обнаруживает присутствие планеты, изучая темные метки в свечении звезд, которые говорят о том, что перед звездой что-то пролетает. У планет, обращающихся вокруг своих звезд на большом расстоянии, уходит много времени, чтобы пролететь перед своей звездой, и они создают длительную отметку, засечь которую сложнее. Кроме того, они меньше приглушают свет звезд.
По словам Драгомир, делать выводы о том, какие планеты формируются в данный момент, а какие нет, нельзя, поскольку это все равно что искать иголку в одном проценте стога сена и заявлять: «А иголки-то нет».
Пять фактов, которые нужно знать о новогоднем визите НАСА во внешние части Солнечной системы
Космический камень 2014 MU 69 , как это задумано НАСА. Авторы и права: НАСА/JHUAPL/SwRI
В канун Нового года шампанское сближает незнакомцев, а во внешней Солнечной системе будет происходить встреча другого рода. Находясь почти в 6,5 миллиардах километров от Земли, космический корабль НАСА «Новые горизонты» установит рекорд по посещению самого далекого мира за всю историю.
Целью этой встречи является небольшой темный ледяной космический камень под названием 2014 MU 9.0003 69 . Встреча будет короткой — космический корабль мчится со скоростью 14 километров в секунду, и у них не будет много времени, чтобы познакомиться. Но в последующие часы и дни New Horizons отправит фотографии своего визита обратно на Землю.
MU 69 станет самым первобытным объектом из когда-либо посещенных, и его внешний вид может рассказать ученым больше о диске из газа и пыли, из которого Солнечная система образовалась более 4,5 миллиардов лет назад. «Мы отправляемся в мир совершенно нового типа», — говорит Алан Стерн, главный исследователь миссии и планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.
Вот что вам следует знать об этой предстоящей встрече.
MU
69 сильно отличается от Плутона.
New Horizons прославился в июле 2015 года, когда пролетел мимо карликовой планеты Плутон.
Во время этого визита был открыт невероятно разнообразный мир с горами твердого азота, вулканами, извергающими лед, и разреженной атмосферой углеводородного тумана.
Подобно Плутону, MU 69 обитает в поясе Койпера, скоплении карликовых планет и более мелких камней, вращающихся вокруг Солнца за Нептуном. Но на этом сходство заканчивается. Плутон имеет диаметр более 2370 километров — достаточно большой, чтобы иметь внутренний геологический двигатель, который управляет такими действиями, как горообразование. МУ 69 — это кроха, вероятно, всего около 30 километров в поперечнике, и, следовательно, может быть геологически застойным. Однако он может быть изрыт воронками от ударов или покрыт шрамами от брызг обломков, поднятых ударами 1 .
Данные, собранные космическим кораблем New Horizons во время его пролета мимо Плутона в 2015 году, выявили удивительную геологию карликовой планеты. Кредит: SRI/JHUAPL/NASA
Мы понятия не имеем, как это будет выглядеть.
MU 69 , вероятно, темный, красный и комковатый. Кроме того, это может быть практически любая форма.
Космический камень настолько тусклый и далекий, что наземные телескопы видят его размером всего в один-два пикселя. Даже космический телескоп Хаббла с трудом обнаружил его в 2014 году. Ученым New Horizons пришлось приложить немало усилий, чтобы выяснить все, что они могли об объекте, до прибытия их космического корабля.
Три раза в 2017 году и один раз в 2018 году ученые миссии разъезжали по всему миру, пытаясь запечатлеть временную тень, образовавшуюся, когда MU 69 прошел перед далекой звездой. Анализируя, как свет звезды исчезал в разное время в разных местах, ученые смогли выявить MU 9.0003 69 грубая форма. Он кажется удлиненным, с двумя лопастями, похожими на арахис, но это также могут быть два объекта, вращающихся близко друг к другу. Такая «контактная бинарная система» может напоминать комету в форме резиновой уточки, которую космический аппарат «Розетта» Европейского космического агентства исследовал в 2014 году.
В отличие от Плутона, орбита которого наклонена относительно плоскости Солнечной системы — вероятно, потому, что когда-то что-то выбило его из строя — MU 69 путешествует по практически невозмущенному пути вокруг Солнца. Это говорит о том, что он находился в глубокой заморозке внешней части Солнечной системы с момента своего образования более 4,5 миллиардов лет назад. Он и другие подобные ему объекты, известные как холодные классические объекты пояса Койпера, считаются остатками первоначального диска материала вокруг Солнца, который дал начало планетам.
Изучая MU 69 вблизи, исследователи могли бы лучше понять другие холодные классические объекты пояса Койпера 2 .
НАСА/JHUAPL/SwRI
Туда было очень, очень трудно добраться.
Навигация к Плутону была достаточно сложной, но направиться к крошечному миру в 1,6 миллиарда километров за Плутоном — беспрецедентный межпланетный подвиг. Прозвище MU 69 , Ultima Thule, относится к земле за пределами известного мира.
New Horizons проверял свою траекторию, фотографируя далекие звезды и наблюдая, как MU 69 движется на этом фоне. Диспетчеры миссии стремятся поразить прямоугольник в космосе размером всего 120 на 320 километров, чтобы удержать зонд на траектории, проходящей примерно на 3500 километров над MU 9.0003 69 поверхность. Это меньше одной трети расстояния, на котором New Horizons пролетел мимо Плутона.
Не ждите многого от пролетающего дня.
Во время облета MU 69 все произойдет очень быстро, но это не значит, что земляне сразу увидят результаты.
Ближайшее сближение космического корабля с MU 69 произойдет в 00:33 по времени восточного побережья США 1 января. В это время космический корабль не будет поддерживать связь с центром управления полетами, потому что он будет занят съемкой MU 9.0003 69 , когда он проносится мимо. Затем потребуется более шести часов, чтобы передать эту информацию обратно на Землю со скоростью света.
Первая фотография крупным планом будет отправлена только вечером 1 января. Более четкое изображение должно быть получено на следующее утро.
Только тогда человечество впервые увидит настоящий проблеск этого самого далекого из когда-либо исследованных миров.
Ссылки
Moore, J. M. et al. Геофиз. Рез. лат. 45 , 8111-8120 (2018).
Артикул
Google ученый
Бенекки С. и др. Препринт на http://arxiv.org/abs/1812.04752 (2018 г.).
Загрузить ссылки
Открытие карликовой планеты «Гоблин» изменило представление о Солнечной системе | Астрономия
Чрезвычайно далекая карликовая планета, названная Гоблин, была обнаружена в ходе наблюдений, которые заново определяют внешние пределы Солнечной системы.
Астрономы сделали это открытие во время поиска гипотетической массивной планеты, известной как Планета Девять, которая, как предполагается, находится на орбите далеко за Плутоном в таинственном регионе, известном как Облако Оорта.
Девятую Планету еще не видели напрямую, но Гоблин, похоже, находится под гравитационным влиянием гигантского невидимого объекта, что добавляет астрономам уверенности в том, что он там.
Недавно обнаруженный ледяной мир, диаметр которого оценивается всего в 300 км, находится на чрезвычайно вытянутой орбите. Ближе всего он находится примерно в два с половиной раза дальше от Солнца, чем Плутон. Затем он направляется к самым дальним окраинам Солнечной системы, почти в 60 раз дальше, чем Плутон, и ему требуется целых 40 000 лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. На 99% своей орбиты он был бы слишком тусклым, чтобы его можно было увидеть.
Орбиты новой экстремальной карликовой планеты 2015 TG387 по прозвищу Гоблин и ее собратьев-объектов Внутреннего Облака Оорта 2012 VP113 и Седна по сравнению с остальной частью Солнечной системы. Фотография: Иллюстрация Роберто Моляра Канданосы и Скотта Шеппарда/Научный институт Карнеги
Объект является третьей малой планетой, обнаруженной во внешней Солнечной системе, после открытия Седны и недавнего открытия другого объекта под названием 2012 VP113.
И этот регион, который когда-то казался холодным, темным и пустынным, теперь предстает богатейшей коллекцией экзотических и экстремальных объектов.
«Мы только сейчас открываем, как может выглядеть сама внешняя часть Солнечной системы и что может быть там», — сказал Скотт Шеппард из Института науки Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, и член команды. «Мы считаем, что в далекой Солнечной системе есть тысячи карликовых планет. Сейчас мы видим лишь верхушку айсберга».
Исследование человеком медленно движущихся объектов-кандидатов произошло примерно во временные рамки Хэллоуина. гигантским неизвестным объектом. Это указало астрономам на существование девятой планеты размером с Землю.
Константин Батыгин, доцент кафедры планетологии Калифорнийского технологического института, работавший над теоретическим моделированием гипотетической Девятой планеты, назвал последние наблюдения «действительно великим открытием».
«Несмотря на многовековые исследования, наше понимание Солнечной системы остается неполным, — сказал он.
«Это, безусловно, пополняет растущий список… объектов, демонстрирующих влияние Девятой планеты».
Официальное название новой карликовой планеты, присвоенное Центром малых планет Международного астрономического союза, — 2015 TG387. Но вскоре он получил свое более запоминающееся прозвище, потому что «исследование человеком медленно движущихся объектов-кандидатов происходило примерно во временные рамки Хэллоуина», — объяснил Дэвид Толен из Гавайского университета и член группы наблюдателей.
Открытие было сделано с помощью японского 8-метрового телескопа Subaru, расположенного на спящем вулкане Мауна-Кеа на Гавайях. Телескоп — единственный в мире, способный создавать глубокие изображения, способные исследовать внешние пределы Солнечной системы, а также обладающий достаточно широким полем зрения, чтобы иметь возможность отобразить достаточное количество неба для обнаружения редких объектов. «С другими большими телескопами это похоже на просмотр через соломинку, и поэтому они хороши для наблюдения за вещами, о которых вы знаете, но не для обнаружения новых вещей, поскольку их поле зрения слишком мало для охвата больших участков неба», — сказал Шеппард.
«Это, безусловно, пополняет растущий список… объектов, демонстрирующих влияние Девятой планеты».