Через Вселенную
Ко дню космонавтики паблик Across The Universe выбрал 12 самых интересных вопросов о Вселенной на TheQuestion.
12 вопросов
1. Какую цель в освоении космоса на сегодняшний день можно считать главной?2. Какие исследования проводят космонавты в космосе?3. Какую максимальную скорость может набрать космический аппарат с помощью гравитационных маневров в Солнечной системе?4. Почему до сих пор не существует космических кораблей, использующих ядерные двигатели?5. Бывают ли газовые спутники планет, если существуют газовые планеты?6. Когда впервые появилась идея космических путешествий?7. Какой рекорд скорости у объекта, запущенного человеком в космос?8. Как ученые установили предположительный возраст Земли?9. Какие планетоходы самые крутые в истории космонавтики?10. Насколько далеко сейчас могут заглянуть телескопы?11. Как бороться с космическим мусором?12. Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?

Все исследования и вся работа с космосом делятся на две части. 

Первая — прикладные работы, имеющие практический смысл, — связь, спутниковая навигация, применение в обороне, дистанционное зондирование Земли. Все они в целом окупаемы, даже если их оплачивает государство. Та же метеорология: мы получаем прогноз бесплатно с помощью космических аппаратов, но за это кто-то платит, что выгодно, ведь лучше знать погоду, которая нас ожидает.

Вторая часть — фундаментальная, она крайне затратна: исследование планет, пилотируемые полеты, космические телескопы для наблюдения за Вселенной. В этом направлении деятельности многое определяется теми суммами, которые государство и народ в целом готовы направлять на разработки, будучи уверенными, что прибыли это не принесет и даже не окупится..

Относительно наиболее перспективных исследований на текущий момент объективно сказать нельзя, потому что интерес и необходимость, которыми руководствуются при определении программ финансирования, — очень субъективные показатели. Мне, например, интереснее всего исследование планет Солнечной Системы. Около каждой планеты, включая Плутон, побывали космические аппараты. Каждая планета — новый мир, в котором много всего интересного. Кого-то интересует астрофизика, теория происхождения нашей Вселенной, космология. Кому-то интересны пилотируемые программы. Все очень субъективно и сказать, что перспективно и интересно, а что — нет, нельзя.

В фундаментальной области субъективизм становится центральным элементом. Например, заинтересованность Марсом, обусловленная разными причинами, привела к вложению солидных сумм разными государствами в его исследование. Другое «крыло», например, интересуется исследованиями дальнего космоса. В связи с ограниченностью финансовых средств они становятся конкурентами, на основе чего и рождаются споры в научном сообществе. Решение о вложении средств в одно из направлений исследований всегда субъективно: нет общего представления или закона о перспективности и важности направлений, а значит, и глобальный тренд выделить сложно.

2/12 Какие исследования проводят космонавты в космосе?

На Международной космической станции проводятся эксперименты по нескольким направлениям:

1. Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса: исследование плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей в условиях микрогравитации, исследование процессов кристаллизации белков и получение совершенных по структуре монокристаллов белков, пригодных для рентгеноструктурного анализа, и биокристаллических пленок, измерение и моделирование термических режимов и процесса формирования микроструктуры при фазовых переходах в переохлаждённых расплавах на основе циркония и т.п.

2. Исследование Земли и Космоса: изучение потоков быстрых и тепловых нейтронов, получение информации для экологического обследования районов деятельности различных объектов, экспериментальная отработка наземно-космической системы мониторинга и прогноза развития природных и техногенных катастроф и т.п.

3. Человек в космосе: получение новой научной информации для углубления представлений о механизмах перестройки в электрофизиологии сердца при воздействии ОДНТ в условиях длительной микрогравитации, исследование особенностей структурно-функционального состояния различных отделов желудочно-кишечного тракта, мониторинг обмена веществ и его регуляции, динамики защитных систем организма и экологических факторов во время космических полетов на МКС и т.п.

4. Космическая биология и биотехнология: исследование влияния различных факторов космического полета на процессы регенерации у биообъектов по морфоло гическим и электрофизиологическим показателям, исследование воздействия факторов космического пространства на состояние генетического аппарата и выживаемость высушенных лимфоцитов и клеток костного мозга, исследование влияния факторов космического пространства на состояние систем «микроорганизмы – субстраты» и т.п.

5. Технологии освоения космического пространства: исследование характеристик излучения Земли, разработка методов получения полимерных материалов, стойких к биокоррозии, мониторинг состояния собственной внешней атмосферы и внешних рабочих поверхностей РС МКС, а также диагностика работоспособности применяемых на орбитальном комплексе материалов и покрытий и т.п.

6. Образование и популяризация космических исследований: демонстрация решения задач управления автономными беспилотными космическими аппаратами (КА) в интересах привлечения молодежи к современным проблемам освоения космоса, открытая передача с борта PC МКС по радиолюбительскому каналу связи на наземные приёмные станции радиолюбителей всего мира изображений фотоматериалов.

Некоторые эксперименты больше напоминают задаваемые с Земли квесты. Например, текущее исследование с кодовым названием «Альгометрия» подразумевает, что один бортинженер должен делать другому больно на протяжении восьмидесяти минут и записывать получаемые результаты. Всё во имя науки!

Эксперименты могут звучать или выглядеть смешно, однако это очень важная часть космической жизни. Только с помощью десятков таких опытов учёные на Земле смогут лучше ответить на вопрос: как же влияет космос на человека? Что нужно делать для того, чтобы пребывание на МКС не сказывалось отрицательно на здоровье космонавтов?

Например, в феврале этого года учёные NASA опубликовали предварительные результаты уникального исследования под названием «Близнецы» (Twin Study), подразумевающее изучение влияния на человеческий организм условий долговременного пребывания в космосе, путём наблюдения за здоровьем Скотта Келли, прожившего на борту МКС более года, и его брата Марка Келли, жившего в это время в схожих условиях на Земле. Оказалось, что жизнь в космосе по каким-то пока не известным причинам приводит к тому, что процесс клеточного старения или полностью останавливается, или даже обращается вспять!

Если вас заинтересовали космические исследования, то на странице Федерального космического агенства можно узнать расписание и подробнее прочитать о предстоящих и текущих экспериментах, проводимых в российском сегменте МКС. Об исследованиях астронавтов из США можно узнать, посетив соответствующий раздел на сайте NASA

3/12 Какую максимальную скорость может набрать космический аппарат с помощью гравитационных маневров в Солнечной системе?

Для начала стоит уточнить, что гравитационный маневр — это не просто пролет мимо планеты с увеличением скорости. Меняется также траектория, поэтому очень сложно использовать гравитацию всех планет Солнечной системы. Чтобы это сработало нужно уникальное их расположение на орбитах. Но предположим, что они как раз в этом положении. Тогда можно посчитать.

Используем все планеты Солнечной системы, Луну и Плутон. Итак: у Меркурия скорость можно увеличить почти ровно на 3 километра в секунду, Венера придаст максимум 7.3 км/с, Земля - 7.9, Луна - 1.6, Марс - 3.5, Юпитер - 42.7, Сатурн - 25.6, Уран - 15.2, Нептун - 16.7, Плутон - 1 км/с.

Осталось сложить, получается 117.2 км/с. Орбитальная скорость будет постепенно понижаться из-за притяжения Солнца. Так что от Плутона аппарат будет удаляться со скоростью где-то около 100 км/с. Этой скорости достаточно чтобы покинуть Солнечную систему.

4/12 Почему до сих пор не существует космических кораблей, использующих ядерные двигатели?

Космических кораблей, использующих ядерные двигатели, действительно пока нет, но работы по их созданию интенсивно ведутся. Начались эти работы с 50-х годов во времена космической гонки между СССР и США. После успехов лунных миссий «Аполло» в начале 70-х годов, когда американцы разъезжали по лунным кратерам на вездеходе, СССР не выдержал и вышел из гонки. Американцы к тому времени уже разрабатывали следующий проект — полет на планету Марс с применением ядерных ракетных технологий, но выход СССР из космической гонки привел к потере интереса правительства США к космическим исследованиям. Финансирование в этом направлении поубавилось, и дальнейшие исследования по освоению ближайшего космоса замедлились, но не остановились ни в России ни в США. Очевидно, что такие двигатели должны использоваться только для работы вне атмосферы (как вторые или третьи ступени космических кораблей) из-за очень высокой степени радиоактивного заражения среды при из работе.

Схема ядерного термического ракетного двигателя весьма проста. Топливо (жидкий водород) проходит расширяясь сквозь раскаленный управляемый атомный реактор и на выходе из сопла создает реактивную тягу.  

Эти двигатели и их различные модификации есть, и их испытывают в сравнении с двигателями на химической тяге. Критерии сравнения довольно сложные, но интегрально считается, что ядерные двигатели на сегодня имеют приблизительно двукратное преимущество. Это пока мало для перехода на ядерные технологии в свете ожидаемых рисков, и усовершенствования двигателей продолжаются. Пресс релиз NASA за 2013 год о положении дел в направлении создания ядерных термических ракетных двигателей можно прочитать здесь.

5/12 Бывают ли газовые спутники планет, если существуют газовые планеты?

Первое, что отличает газовые планеты, так это размеры. Их называют «газовыми гигантами». С этим, казалось бы, все ясно. Например, корень среднеквадратичной скорости теплового движения молекулярного водорода на граница атмосферы Юпитера равен около 1.5÷2.5 км/сек. Масса Юпитера обеспечивает первую космическую скорость на границе атмосферы около 4.2 км/сек. Казалось бы все ОК, и Юпитер может спать спокойно по крайней мере десяток миллиардов лет, но Солнце не дает покоя. Солнечный ветер, состоящий в основном из того же водорода, постоянно продувает с огромной скоростью (в среднем ~400 км/сек) верхние слои атмосферы, и Юпитеру бы не жить, если бы у него не было бы сильного магнитного поля. Именно магнитное поле спасает атмосферу Земли от безмерной любви Солнца, и отсутствие оного привело к жалкому состоянию нашего ближайшего соседа, планету Марс. Магнитное поле Юпитера более чем в 20 раз выше нашего геомагнитного поля. 

Но как же магнитное поле генерируется в недрах газового гиганта? На Земле оно рождается в Кориолисовом завихрении конвекционных потоков жидкой электропроводящей (железо, никель) магмы из центральных областей Земли, а на Юпитере ту же роль играет жидкий металлический водород (сверхпроводник), конвенционно восходящий из центральных областей планеты к бурлящей (кипящей) поверхности планеты. Мощность конвекции поддерживается быстрым (дифференциальным) вращением планеты вокруг своей оси (период около 10 часов). Практически так же живет и сосед Юпитера — газовый гигант Сатурн (хотя он и поменьше). Газовые гиганты ещё поменьше — Уран и Нептун, обладают более скромными магнитными полями (близко к Земному), но тоже достаточными, чтобы защищаться от Солнечного ветра. Отличие от Юпитера и Сатурна заключается в замене металлического водорода на заменители — электролиты (вода, аммиак, метановый лед). 

Казалось бы, все понятно с нашими газовыми гигантами, но недавние открытия космического телескопа «Кеплер» указали на существование газовых гигантов, обитающих в районе орбит Меркурия и Венеры. Какие гигантские магнитные поля нужны для удержания атмосферы так близко к Солнцу, не ясно. Впрочем, до сих пор не совсем понятна физика атмосферы и соседки Венеры. Магнитного поля у нее нет (период вращения вокруг своей оси около 240 дней), а атмосфера, хотя и интенсивно выдувается Солнцем, все же есть. 

Таким образом, можно заключить, что вопрос о существовании нижнего предела массы газовой планеты (тем более спутника планеты) и расположение его орбиты у материнской звезды остается открытым, и, наверное, потребуются усилия еще многих ученых для его разрешения.

6/12 Когда впервые появилась идея космических путешествий?

Если уходить корнями в глубокую древность, то, пожалуй, первым известным описание полета похожего на космический можно найти в Шумерской мифологии: царь Этана на орле поднялся так высоко в небо, что Земля для него стала с песчинку. 

С развитием астрономии в 17 веке начинают появляться литературные описания полетов, например, Кеплер в одном из своих трудов описывает полет на Луну. В 1650 году Сирано де Бержерак описывает несколько способов полета на Луну, и один из них — это использование многоступенчатой ракеты. 

В 1865 году Жюль Верн публикует «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут», где используется не ракета, а пушка, но именно это произведения потом используется кинематографистами. 

В 1861 году делается первая попытка научного описания возможного использования ракеты для полета за пределы Земли, а в 1903 году Циолковский публикует свой труд, ставший базой для дальнейшего освоения космоса. 

Поэтому к началу 20 века люди уже были знакомы с путешествиями в космос через литературные произведения. 

7/12 Какой рекорд скорости у объекта, запущенного человеком в космос?

Рекорд скорости на сегодня принадлежит космическому аппарату New Horizons, запущенному в 2006 году для исследования Плутона и его окрестностей. На выходе из области притяжения Земли его скорость относительно Земли была 16,26 км/сек, что соответствовало его скорости относительно барицентра солнечной системы более 46 км/сек. На подлете к Юпитеру скорость аппарата достигла 19 км/сек из-за гравитации Солнца и, сделав гравитационный маневр при облете Юпитера, космический аппарат New Horizons ускорился до скорости 23 км/сек и за 3 года добрался до окрестностей Плутона. Он продолжает свою миссию и сейчас.

8/12 Как ученые установили предположительный возраст Земли?

Возраст любого объекта, будь то окаменелость, щепка от Ноева ковчега или метеорит, определяют методом радиоизотопного датирования, который основан на определении того, какая доля изотопа, находящегося в составе образца, успела распасться за время его существования. По этой величине, зная период полураспада данного изотопа, можно рассчитать возраст образца.

Для разных материалов используются разные радиоизотопные методы. О каждом из них можно прочитать на википедии. Нас же интересует уран-свинцовый метод, потому что именно с помощью него был определен не только возраст Земли, но и всей Солнечной системы.

В середине 20 века астрономы уже сообразили, что Земля была сформирована в то же время, что и Солнечная система. Это натолкнуло американского геохимика Клера Паттерсона на мысль, что для определения текущего возраста нашей планеты можно использовать данные по количеству первичного свинца, выделенного из метеоритов. Он проанализировал содержание свинца в пяти метеоритах и выяснил, что соотношения их изотопов легли на прямую линию (изохрону), которая и дала возраст 4,55 ± 0,07 млрд лет. Кроме того, образцы с Земли (а позже и Луны) легли на эту линию, то есть Земля и метеориты сформированы примерно в одно время из одного солнечного вещества около 4,5 млрд лет назад.

9/12 Какие планетоходы самые крутые в истории космонавтики?

Наконец-то, интересный вопрос!

За всю историю освоения космонавтики планетоходов (АМС в данном вопросе не рассматриваю) было не так много — всего 9 (надеюсь, ни про кого не забыла). Ниже (осторожно, очень много текста) дано краткое (ну почти) описание каждого из них (от первопроходцев до современных роверов).

1. Луноход-1

Первый планетоход «Луноход-1» был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года автоматической межпланетной станцией «Луна-17». Предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств грунта. Успешно проработал до 14 сентября 1971 года, после чего вышел из строя. За время нахождения на поверхности Луны проехал 10 540 метров, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.

8 марта 1971 года операторы «Лунохода-1» в честь праздника дважды «нарисовали» на Луне колёсами цифру «8».

В 2009 году обнаружено точное местоположение «Лунохода-1», и в 2010 году расположенный на его борту уголковый светоотражатель начал использоваться для прецизионных измерений Лунной орбиты.

2. Лунный автомобиль программы «Аполлон»

Лунный автомобиль представлял собой двухместный электромобиль на двух неперезаряжаемых батареях. Управление электромобилем поручалось командиру экипажа.

Лунный автомобиль обладал массой в 210 кг и грузоподъемностью в условиях лунной силы тяжести в 490 кг. Рама шасси длиной в 3 метра с колесной базой в 2,3 метра была сварена из алюминиевых труб (алюминиевый сплав 2219). Рама состояла из трех частей, скрепленных шарнирами, благодаря чему она складывалась и во время полета к Луне была закреплена снаружи лунного модуля в сложенном виде. Машина опускалась на грунт двумя астронавтами с помощью блочно-тросовой системы. Максимальная высота автомобиля составляла 1,1 метра. Дорожный просвет при полной загрузке — 350 мм. Радиус разворота — около трех метров.

3. Луноход-2

Второй советский лунный дистанционно-управляемый вездеход был доставлен на поверхность Луны 16 января 1973 года автоматической межпланетной станцией «Луна-21». Он был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъемки и телесъемки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и других исследований. Аппарат проработал около четырех месяцев, за это время было проведено 60 сеансов радиосвязи, получено 86 панорам и более 80 тысяч телевизионных снимков лунной поверхности. Были также получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей лунного рельефа, позволившие провести детальное изучение его строения. В последний раз телеметрическая информация от аппарата была принята 10 мая 1973 года.

4. ПрОП-М

Прибор оценки проходимости — Марс (ПрОП-М) — название советских марсоходов. Идентичные марсоходы входили в состав автоматических марсианских станций, которые должны были быть доставлены на поверхность Марса в 1971 году спускаемыми аппаратами автоматических межпланетных станций Марс. Спускаемый аппарат «Марс-2» разбился 27 ноября 1971 при неудачной попытке мягкой посадки. Спускаемый аппарат «Марс-3» совершил мягкую посадку 2 декабря 1971, но сигнал с самой марсианской станции, к которой был подключен по кабелю марсоход, пропал через 14,5 секунд. Информация с марсохода не была получена.

Среди других запущенных планетоходов они выделялись прежде всего своей системой передвижения: перемещаться марсоходы должны были при помощи двух шагающих «лыж», размещенных по бокам. Такая система была выбрана из-за отсутствия сведений о поверхности Марса.

5. Соджонер

Марсоход «Соджонер» являлся частью аппарата «Марс Патфайндер», совершившего посадку на Марсе 4 июля 1997 года. Первый работающий марсоход. За время своей работы, продолжавшейся до 27 сентября 1997 года, этот небольшой марсоход сделал и передал 550 фотографий и более 15 раз провел химический анализ марсианских камней и грунта.

6. Юйту

Луноход «Юйту» Китайской Народной Республики был доставлен на Луну аппаратом «Чанъэ-3», совершившим прилунение 14 декабря 2013 года. Луноход проехал несколько десятков метров, однако затем его двигательная система перестала действовать, и далее он работал лишь в качестве стационарного лунного модуля.

7-8. Spirit и Opportunity

В 2004 году в рамках миссии Mars Exploration Rover (MER) на Марс были отправлены два идентичных марсохода под названиями «Спирит» и «Оппортьюнити». 4 января 2004 года мягкую посадку в Кратере Гусева совершил «Спирит», а через несколько дней, 25 января, подобное повторил и «Оппортьюнити», но на Плато Меридиана.

Оба аппарата MER были значительно больше, тяжелее и продвинутее в техническом и научном планах, чем их предшественник. При размерах в 1,6 х 2,3 х 1,5 метров их вес составлял 185 кг (~70 кг на Марсе). Как и «Соджорнер», марсоходы обладали 6 колесами (диаметром 26 см каждое) и большими солнечными батареями. В конструкцию были добавлены такие элементы, как мачта, на которой располагались камеры, и другие инструменты, а также рука-манипулятор с прикрепленным к ней буром и еще одной камерой.

Марсоход «Спирит», сев на поверхность Марса 4 января 2004 года в Кратере Гусева, проработал вместо запланированных 90 сол целых 2210 сол, из которых 1892 сол он мог двигаться. Проехав в общей сложности около 7,7 км, 1 мая 2009 года он застрял в мягком грунте Красной Планеты, из которого так и не смог выбраться, несмотря на отчаянные попытки NASA решить данную ситуацию. После этого миссия продолжалась до 22 марта 2010 года, когда состоялся последний контакт «Спирита» с Землей. Все время «простоя» он продолжал изучать окружающую среду, хоть и не мог двигаться.

На сегодняшний день «Оппортьюнити» продолжает эффективно функционировать, уже более чем в 50 раз превысив запланированный срок в 90 сол, проехав к концу октября 2016 года 43,45 км, все это время получая энергию только от солнечных батарей. Очистка солнечных панелей от пыли происходит за счет естественного ветра Марса, что позволяет марсоходу производить геологические исследования планеты. В конце апреля 2010 года продолжительность миссии достигла 2246 сол, что сделало ее самой длительной среди аппаратов, работавших на поверхности «красной планеты». Предыдущий рекорд принадлежал автоматической марсианской станции «Викинг-1», проработавшей с 1976 по 1982 год.

9. Curiosity

Марсианская научная лаборатория NASA под названием Curiosity верой и правдой служит на благо земной науки уже почти пять лет. За это время марсоход проделал впечатляющий путь продолжительностью более 15 000 метров по поверхности Красной планеты. 

«Curiosity» — самый современный планетоход на момент написания данной статьи. Он настолько современный, что у него есть собственный твиттер, в котором он рассказывает об открытиях, постит фотографии Марса и жалуется на свою тяжелую долю. 

Давайте пройдемся по аппаратуре, установленной на марсоходе, коей, к слову, немало:

MastCam, камера, установленная на мачте, которая на самом деле состоит из двух камер. Обе имеют матрицу с разрешением 2 МП, способны делать снимки 1600 х 1200 в реальном цвете. Разница между двумя камерами системы состоит в фокусном расстоянии — 100 мм с углом зрения в 5,1 градус и 34 мм с углом зрения в 15 градусов. Ранее для них разрабатывались объективы с зумом, но разработчики не успели доделать систему поддержания смазки в жидком состоянии, и от зумов пришлось отказаться. Минимальное расстояние фокусировки составляет 2,1 метра, а пишутся изображения в RAW на флеш-память объемом 8 ГБ.

Mars Hand Lens Imager (MAHLI), камера, располагающаяся на руке-манипуляторе, основная цель которой — снимать изучаемый объекты вблизи. Матрица идентична той, что используется в MastCam, при этом она способна детализировать объекты от 14 мкм (тоньше человеческого волоса). Есть белая и ультрафиолетовая подсветки. Последняя необходима для вызова излучения минералов, наличие которых говорит о присутствии воды.

MSL Mars Descent Imager (MARDI), еще одна камера, расположенная на корпусе марсохода. Матрица идентична двум предыдущим. При посадке «Кьюриосити» на Марс MARDI сделала 4000 цветных снимков с частотой 3 fps.

NavCams, система из 4 камер, располагающихся на мачте, служащих для помощи в навигации и позиционировании манипулятора.

HazCams, система из 8 камер с широкоугольными объективами (угол обзора 120 градусов), расположенных впереди и сзади аппарата, при этом направленных вниз. Используются для обнаружения препятствий и последующего их избегания.

ChemCam, камера-спектрометр, расположенная на мачте. Работая в паре с импульсным лазером, система испаряет кусок изучаемого объекта для проведения спектрального анализа на расстоянии. Такой подход позволяет не прибегать к использованию манипулятора, сохраняя время и энергию.

APXS, спектрометр, облучающий образцы альфа-частицами.

CheMin, мини-лаборатория, которая анализирует порошок, полученный при бурении и собранный ковшом CHIMRA.

SAM, еще один инструмент для анализа твердых пород.

RAD, детектор радиации, собирающий данные о фоне на Марсе. Его показания будут очень полезными для последующих человеческих экспедиций на Марс.

DAN, инструмент для поиска водорода и водяного льда.

REMS, мини-метеорологическая станция, исследующая атмосферные условия на Марсе.

На Curiosity установлено два идентичных компьютера (один основной, один запасной) с процессорами RAD750 с частотой в 200 МГц, 256 кБ EEPROM, 256 МБ DRAM и аж 2 ГБ флеш-накопителя. За время работы на первом компьютере произошел сбой, после чего пришлось полностью перейти на запасной аппарат. Сейчас работоспособность первого компьютера была восстановлена, однако перебираться на него обратно командный пункт не торопится.

ИТОГ

Самый крутой ровер на сегодняшний момент — «Кьюриосити». Он «спел» первую песню на Марсе, поздравив себя с Днем Рождения, сделал первое селфи (фото выше), ведет твиттер и, о Господи, его наделили искусственным интеллектом!

Но отдельное место в моем сердце занимает «Луноход-1». Он преодолел более 10 километров за почти 10 месяцев своей работы (для сравнения — аппарату Mars Opportunity потребовалось около шести лет для того, чтобы достичь таких же показателей). И теперь, после 40 лет пребывания на Луне, его светоотражатель начал использоваться для прецизионных измерений Лунной орбиты!

10/12 Насколько далеко сейчас могут заглянуть телескопы?

На сегодняшний день это дальность в 36 000 километров.

В начале космической эры проводились эксперименты по выявлению этой дистанции. Станции, летевшие к Луне, выбрасывали натриевое облако, которое светилось под лучами солнца. По этим меткам и засекали зону видимости. 

Некоторые телескопы позволяют заглянуть дальше, но только если знать, куда смотреть. Фактически, границей видимости можно считать упомянутый порог 36 000 километров. Мощным телескопом, конечно, можно увидеть дальше, но надо точно знать, куда смотреть, так как он имеет очень узкий угол зрения.

11/12 Как бороться с космическим мусором?

Чтобы разобраться в способах избавления от космического мусора, необходимо определить, что мы к нему относим.

Космический мусор — неизбежное следствие ведения деятельности в космосе. Существует несколько основных источников его появления. Самый крупный из известных — в открытом космосе остаются отработанные спутники или их части. Китай, например, взорвал свой спутник. Второй по величине — столкновение двух спутников, сопровождаемое большим количеством обломков.

Сейчас есть множество проектов, чтобы убирать этот мусор. Однако у всех одна проблема — неясен источник финансирования. Мусорили все, а деньги платить никто не готов. Тем не менее уже выработаны рекомендации по установке на новые конструируемые аппараты специальных средств, позволяющих свести их с орбиты в случае прекращения работы. В связи с планами по запуску большого количества малых спутников этот вопрос активно прорабатывается.

Самый надежный способ борьбы — предотвращение появления этого мусора, для чего тоже есть специальные сложные разработки, часть из которых введена в стандарты. По-хорошему, следует создать международное соглашение по этим стандартам, чтобы все им следовали, и никому не было обидно.

Говоря о последствиях игнорирования этого вопроса, стоит сказать, что в краткосрочной перспективе разительных изменений не будет. На данный момент нам известно лишь одно столкновение спутника с обломком. Это вообще довольно редкое явление, в общем-то нам «повезло» его наблюдать. С каждым годом количество мусора будет нарастать, особенно на высоких орбитах от 800 километров, где мусор не сходит сам собой. Если не предпринимать никаких мер, то мусор составит серьезную угрозу спутникам, которые начнут теряться. Это все со временем: даже не через 10 лет. Сейчас процесс идет в одном направлении: увеличение количества мусора, что может стать крупной и важной проблемой уже к концу века. Падение спутников на Землю при этом угрозы не представляет, потому что они, как правило, достаточно малы и практически целиком сгорают при вхождении в плотные слои атмосферы. Габаритные объекты запускаются достаточно редко.

12/12 Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?

Разум цепляется за привычное. Например, мы привыкли, что все тела падают вниз. Привыкли настолько, что в Англии, на родине Ньютона, еще в девятнадцатом веке огромной общественной популярностью пользовалась книга, в которой «доказывалось», что Земля — плоская, ведь иначе мы бы с нее упали. Раз она плоская, у нее должен быть край. Однако, путешествие Магеллана показало — если плыть все время на запад, то снова приплывешь в Европу, только уже с востока. Итак, Земля — шар, а с тем, что люди на другой стороне ходят «вверх ногами», придется смириться, хоть это и противоречит «здравому смыслу».

Ну, «здравый смысл» с тех пор кое-как примирился с законом всемирного тяготения, но теперь есть новая задача — понять, как Вселенная может быть ограниченной в объеме и при этом не иметь «краев» и чего-то «вне». Что ж, лучшая аналогия — это старые игры, где, выходя за конец экрана, какой-нибудь пэкмен, или диггер, или змейка, или Марио оказывались с противоположного. Для них, таким образом, края экрана не существовало.

Ограниченная по объему трехмерная вселенная — это нечто подобное. Представьте себе: вы находитесь в комнате, у которой как будто две двери в противоположных стенах. Вы открываете дверь и видите такую же комнату и себя со спины, открывающего дверь в следующей стене, за которой видна еще одна комната и еще один вы, и так далее. И за спиной у вас скрипнула дверь — на самом деле та же самая, потому что дверь — одна. И происходит это не потому, что существует бесконечное число вас, а потому что вселенная зациклена сама на себя — просто свет делает несколько кругов по этой вселенной прежде чем достичь ваших глаз. Если в этой нашей вселенной сделать скорость света, к примеру, один метр в секунду, то вы будете видеть себя в другой комнате уже с задержкой в несколько секунд. Теперь добавим еще двери, точнее, одну дверь двум другим стенам комнаты. А теперь — люк в полу и потолке с теми же эффектами.

А теперь — уберем стены, пол и потолок! И увидим многократные копии себя же через равные промежутки пространства. Хотя на самом деле эти копии настолько же реальны, насколько ваше отражение в зеркале — то, что мы видим в зеркале отраженную комнату, отнюдь не значит, что есть еще одна комната.

Поздравляю! Вот вы и очутились во вселенной с ограниченным объемом, но без краев и чего-то «вне». Это лишь один из вариантов, тороидальный. В сферической вселенной вы бы видели размытый образ себя во всем поле зрения — причем, считая, что угол обзора у нас 180°, вы бы видели в упор свой затылок, а в нижнем краю зрения — макушку, в верхнем — подошвы обуви, а по бокам — уши. Но это уже мелочи.

Почему так не происходит в нашей Вселенной? Дело в том, что она расширяется, и достаточно удаленные ее участки улетают от нас быстрее скорости света. В общем, даже если вселенная конечна, свет, испущенный нами или отраженный от нас, просто не имеет возможности к нам возвратиться. Это — большой вариант комнаты.

А теперь рассмотрим противоположный сценарий. Будем сжимать нашу комнату без стен. Вот нам уже в ней неуютно. Вот вы в нее уже не помещаетесь, вас прижимает носом к своему собственному затылку, который вы видите перед собой, и вы чувствуете затылком, как к нему прижало ваш же нос. Вот комната становится размером с атомное ядро... И вот мы приходим в состояние «сразу» после Большого Взрыва. «Сразу» заключено в кавычки, потому что время — это тоже лишь измерение пространства. Так что нет не только «вне» вселенной, но и «до» Большого Взрыва. Ну, то есть, в одной из моделей.

Вот, как-то так.