Давайте разберемся: что такое «карликовая планета»?
Термин «карликовая планета» приобрел неслыханную популярность за последние пару лет. В рамках трехсторонней категоризации объектов, вращающихся вокруг Солнца, этот термин был принят на вооружение в 2006 году из-за открытия объектов за орбиту Нептуна, сопоставимых по размерам с Плутоном. С тех пор он стал использоваться для описания многих объектов в Солнечной системе, перевернув старую систему классификации, в которой было девять планет.
Также этот термин породил путаницу и противоречия, в частности, связанные с применением его в отношении тел вроде Плутона. Тем не менее Международный астрономический союз (МАС) признает пять тел в пределах нашей Солнечной системы карликовыми планетами, еще шесть будут определены в ближайшие годы и порядка 200 таких тел может быть в пределах пояса Койпера.
Определение
Согласно определению, принятому МАС в 2006 году, карликовая планета — это «небесное тело на орбите звезды, которое достаточно массивно, чтобы округляться за счет собственной гравитации, но не очищать ближайший регион от планетезималей, и не является спутником. Кроме того, оно должно обладать достаточной массой для преодоления предела прочности на сжатие и достижения гидростатического равновесия».
В сущности, этот термин означает любой объект с планетарной массой, не являющийся ни планетой, ни естественным спутником, который отвечает двум базовым критериям. Во-первых, он должен быть на прямой орбите Солнца и не являться луной вокруг другого тела. Во-вторых, он должен быть достаточно массивным, чтобы обрести сферическую форму под действием собственной силы тяжести. И, в отличие от планеты, он не должен очищать окрестности вокруг своей орбиты.
Размер и масса
Для того чтобы тело округлилось, оно должно быть достаточно массивным, чтобы гравитация стала доминирующей силой, влияющей на форму тела. Порожденное этой массой внутреннее давление приведет к тому, что поверхность станет пластичной, будет сглаживать высокие подъемы и заполнять впадины. С мелкими телами размером менее километра в диаметре такого не происходит (вроде астероидов), ими управляют силы за пределами их собственных гравитационных сил, которые, как правило, поддерживают неправильные формы.
Крупнейшие известные транснептуновые объекты (ТНО)
Между тем, тела в несколько километров поперечником — когда сила тяжести существенная, но не доминирующая — принимают форму сфероида или «картошки». Чем больше тело, тем выше его внутреннее давление, пока не станет достаточным, чтобы преодолеть внутреннюю силу сжатия и достичь гидростатического равновесия. В этот момент тело становится настолько круглым, насколько вообще может быть, учитывая его вращение и приливные эффекты. Это определение предела карликовой планеты.
Тем не менее вращение также может повлиять на форму карликовой планеты. Если тело не вращается, оно будет сферой. Чем быстрее оно вращается, тем более вытянутым или разносторонним оно станет. Экстремальный пример такого — это Хаумеа, которая почти в два раза длиннее на основной оси, чем на полюсах. Приливные силы также приводят к тому, что вращение тела постепенно становится приливно заблокированным, и тело остается обращенным к компаньону одной стороной. Крайний пример такой системы — Плутон — Харон, оба тела приливно заблокированы между собой.
Верхние и нижние пределы размера и массы карликовых планет МАС не определяет. И хотя нижняя граница определяется достижением равновесной гидростатической формы, размер или масса, при которой этот объект достигает такой формы, зависит от его состава и термической истории.
К примеру, тела из жестких силикатов (вроде каменистых астероидов) должны достигать гидростатического равновесия при диаметре порядка 600 километров и массе 3,4 х 10^20 кг. Для менее жесткого тела из водного льда такой предел будет ближе к 320 км и 10^19 кг. В результате на сегодняшний день не существует конкретного стандарта для определения карликовой планеты в зависимости от ее размера или массы, а вместо этого он обычно определяется на основе его формы.
Орбитальное положение
В дополнение к гидростатическому равновесию, многие астрономы настояли о проведении черты между планетами и карликовыми планетами на основе их неспособности «очищать окрестности своей орбиты». Короче говоря, планеты могут убирать меньшие тела рядом со своими орбитами путем столкновения, захвата или гравитационного возмущения, тогда как карликовые планеты не обладают необходимой массой, чтобы достичь этого.
Для расчета вероятности того, что планета очистит свою орбиту, планетологи Алан Штерн и Гарольд Левинсон представили параметр, который они обозначают буквой «лямбда».
Этот параметр выражает вероятность столкновения в зависимости от заданного отклонения орбиты объекта. Значение этого параметра в модели Штерна пропорционально квадрату массы и обратно пропорционально времени и может быть использовано для оценки потенциала тела очищать окрестности своей орбиты.
Астрономы вроде Стивена Сотера, ученого Нью-Йоркского университета и научного сотрудника Американского музея естественной истории, предлагают использовать этот параметр для проведения черты между планетами и карликовыми планетами. Сотер также предложил параметр, который он называет планетарным дискриминантом — обозначается буквой «мю» — который рассчитывается путем деления массы тела на общую массу тел других объектов на той же орбите.
Признанные и возможные карликовые планеты
В настоящее время есть пять карликовых планет: Плутон, Эрис, Макемаке, Хаумеа и Церера. Только Церера и Плутон наблюдались достаточно, чтобы быть бесспорно вписанными в эту категорию. МАС постановил, что безымянные транснептуновые объекты (ТНО) с абсолютной величиной ярче, чем +1 (и математически ограниченные минимальным диаметром в 838 км) должны быть причислены к карликовым планетам.
Возможные кандидаты, которые находятся в настоящее время под рассмотрением, включают Орк, 2002 MS4, Салацию, Квавар, 2007 OR10 и Седну. Все эти объекты расположены в поясе Койпера; за исключением Седны, которая рассматривается отдельно — отдельным классом динамических ТНО во внешней Солнечной системе.
Вполне возможно, что в Солнечной системе есть еще 40 объектов, которые могут быть справедливо обозначены карликовыми планетами. По оценкам, до 200 карликовых планет могут найти в поясе Койпера после его изучения, а за пределами этого пояса их число может превзойти 10 000.
Разногласия
Сразу после решения МАС касательно определения планеты, ряд ученых выразил свое несогласие. Майк Браун (лидер группы Калтеха, которая обнаружила Эрис) соглашается с сокращением числа планет до восьми. Тем не менее ряд астрономов вроде Алана Штерна высказали критику по поводу определения МАС.
Штерн утверждает, что, подобно Плутону, Земля, Марс, Юпитер и Нептун тоже не полностью очищают свои орбитальные зоны. Земля вращается вокруг Солнца с 10 000 околоземных астероидов, которые по оценке Штерна противоречат очищению орбиты Земли. Юпитер, между тем, сопровождается 100 000 троянских астероидов на своем орбитальном пути.
В 2011 году Штерн ссылался на Плутон как на планету и считал другие карликовые планеты вроде Цереры и Эрис, а также крупные луны, дополнительными планетами. Тем не менее другие астрономы утверждают, что хотя крупные планеты и не расчищают свои орбиты, они полностью контролируют орбиты других тел в пределах своей орбитальной зоны.
Другое спорное применение нового определения планет касается планет за пределами Солнечной системы. Методы выявления внесолнечных объектов не позволяют определить напрямую, «очищает ли объект орбиту», только косвенно. В результате в 2001 году МАС утвердил отдельные «рабочие» определения для внесолнечных планет, включающие такой сомнительный критерий: «Минимальные масса/размер, необходимые для того, чтобы считать внесолнечный объект планетой, должны соответствовать параметрам, принятым для Солнечной системы».
Несмотря на то, что за принятие такого определения планет и карликовых планет высказались далеко не все члены МАС, NASA недавно объявило, что будет использовать новые руководящие принципы, установленные МАС. Тем не менее споры о решении 2006 года пока не прекращаются, и мы вполне можем ожидать дальнейшего развития событий на этом фронте, когда будет обнаружено и определено больше «карликовых планет».
По меркам МАС довольно просто определить карликовую планету, но вписать Солнечную систему в трехуровневую систему классификации будет все сложнее по мере расширения нашего понимания Вселенной.
Источник
Илон Маск хотел колонизировать Марс. Теперь он стал ближе к мечте
PayPal, Tesla, Hyperloop — эти слова для многих стали символами прогресса и будущего. Все это — проекты Илона Маска, одного из самых знаковых бизнесменов современности. Но, пожалуй, его главное и самое успешное дело — космическая компания SpaceX.
30 мая 2020 года она впервые в истории частных компаний запустила человека в космос. Теперь SpaceX может стать основным подрядчиком NASA и окончательно сделать космические полеты коммерческой сферой. А еще — приблизиться к колонизации Марса, что Маск считает главной целью.
Менее чем за 20 лет из стартапа, в который никто не верил, SpaceX превратилась в одного из лидеров мировой космической индустрии. Как это вышло — в нашем тексте.
SpaceX родилась после неудачных переговоров с Россией
Маск всегда мечтал о колонизации Марса — он считал, что людям нужны межпланетные перелеты для развития цивилизации и для того, чтобы избежать уничтожения жизни на Земле. Он хотел вдохновить человечество путем доставки миниатюрной теплицы с земными растениями на поверхность планеты. Для этого ему нужна была ракета — но тут возникли сложности.
Цены на американскую продукцию его не устроили, и осенью 2001 года Маск поехал в Россию, чтобы купить переоборудованную межконтинентальную баллистическую ракету «Днепр». С ее помощью он хотел отправить на Марс мышей.
В биографии бизнесмена « Илон Маск : Tesla, SpaceX и поиски фантастического будущего» рассказывается о нескольких встречах с представителями НПО имени Лавочкина и компании «Космотрас» — однако все они закончились безрезультатно, так как россияне не приняли предложения Маска всерьез.
В феврале 2002-го Илон вернулся в Москву с чемоданом денег (буквально) и намерением приобрести сразу три ракеты. Однако представители «Космотраса» затребовали у него $8 млн за одну ракету, в то время как американец был готов заплатить столько за две. В итоге сделка сорвалась, а Маск покинул Россию.
Прямо в самолете Илон составил примерный план дальнейших действий и сказал шокированным партнерам, что будет строить ракеты сам. Один из инвесторов SpaceX Стив Джурветсон рассказывал о подсчетах Маска, из которых выходило, что сырье для создания ракеты составляло всего три процента от ее цены. С этого и началась история SpaceX.
SpaceX начала с неудач и исправилась в самый нужный момент
В 2003 году SpaceX купила бывший ракетный полигон в Техасе и переделала его под испытания за $50 млн. Хотя в планах Илона был запуск первой ракеты к ноябрю 2003 года, свою ракету-носитель SpaceX разработала лишь к 2006 году. Маск назвал ее Falcon 1 («сокол») — в честь корабль «Тысячелетний сокол» из «Звездных войн».
Первый пуск состоялся 24 марта 2006 года и окончился аварией в двигателе первой ступени — виновата была утечка керосина. Ракета упала в воду недалеко от места старта. Впрочем, Илон признавался, что ничего другого и не ожидал. На тот момент в компании работало 160 человек, а все инвестиции ограничивались $100 млн самого Маска.
Затем было еще два неудачных пуска, причем в последнем случае ракета потеряла полезную нагрузку: военный спутник США и пару малайзийских микроспутников. Еще один провал мог поставить крест на перспективах компании.
Черная полоса завершилась 28 сентября 2008-го. Тогда Falcon 1 стала первой в истории частной ракетой на жидком топливе, вышедшей на орбиту Земли с макетом груза.
«У нас дым из ушей валил. В это время у нас фактически не было денег, и четвертый провал был бы абсолютным концом игры для компании», — так рассказывал о том моменте сам Маск. И вскоре NASA сенсационно предложила бизнесмену контракт на 12 полетов к МКС и $1,6 млрд — это спасло SpaceX.
Корабль Dragon и ракета Falcon 9 позволили совершить прорыв
В 2008-м компания получила $20 млн инвестиций от венчурного фонда Founders Fund. Эти деньги помогли разработать более тяжелую ракету-носитель Falcon 9, с первой попытки полетевшую успешно.
В том же году она вывела на орбиту корабль Dragon — первый частный космический корабль, разработанный по заказу NASA. Маск назвал его в честь песни американской фолк-группы Peter, Paul and Mary «Puff, the Magic Dragon». Маск говорил, что сделал это из-за критиков, которые считали его цели после основания SpaceX недостижимыми. Dragon — до сих пор единственный грузовой корабль, который может вернуть груз из космоса.
В декабре 2010-го SpaceX намекнула, что корабль Dragon перевезет в космос спецгруз, но не сообщила какой. После успешного испытательного полета компания сообщила, что именно вывела на орбиту — это было колесо сыра в спецконтейнере с надписью «Совершенно секретно». Таким образом SpaceX сделала отсылку к скетчу в сырном магазине комик-труппы «Монти-Пайтон». Корабль выловили в Тихом океане и торжественно водрузили под потолок производственного комплекса SpaceX в Хоторне.
В 2012-м второй и третий испытательные полеты Dragon объединили: в итоге корабль успешно пристыковался к МКС (Международной космической станции) и доставил продовольствие, одежду и оборудование. С тех пор Dragon регулярно возит грузы на МКС.
Давней целью Маска была многоразовая система запуска — она позволила бы резко удешевить себестоимость. «Только представьте, во сколько обходились бы поездки на машинах или полеты на авиалайнерах, если бы они были одноразовыми, как ракеты», — говорил Маск.
И в 2015-м SpaceX после нескольких неудачных попыток добилась успешного возвращения (вертикальной посадки) первой ступени ракеты Falcon 9. Первая ступень больше не терялась безвозвратно, и некоторые элементы можно было использовать повторно.
С Crew Dragon компания перешла на новый уровень
В 2014 году SpaceX презентовала многоразовый пилотируемый корабль Crew Dragon, способный перевозить до семи астронавтов на МКС. Его фишка — возможность совершать управляемую посадку на Землю с точностью вертолета. Первый беспилотный запуск состоялся в марте 2019-го.
А первый полет с астронавтами на борту состоялся 30 мая 2020 года. Это уникальное событие в истории космической индустрии: раньше частные компании лишь запускали спутники и доставляли грузы — полеты с астронавтами на борту им не доверяли.
Кроме того, для NASA это будет первый полет с участием астронавтов с 2011 года, когда закрыли программу «Спейс Шаттл» — почти целое десятилетие людей на МКС доставлял только «Роскосмос».
SpaceX отлично делает яркие истории из своих успехов
SpaceX и Маск всегда могли великолепно себя продвинуть. Вот лишь пара примечательных примеров, добавлявшие популярности компании и ее основателю:
В июне 2007-го актер Роберт Дауни-младший, готовившийся к роли изобретателя Тони Старка в «Железном человеке», побывал в производственном комплексе SpaceX. Его настолько поразило увиденное, что он попросил режиссера Джона Фавро разместить в мастерской Старка электрокар Tesla Roadster. А сам Маск, по мнению Дауни-младшего, мог быть другом его персонажа. В итоге Илону досталась эпизодическая роль в «Железном человеке-2», часть съемок которого проходила на заводе SpaceX.
А в феврале 2018-го компания запустила сверхтяжелую ракету-носитель Falcon Heavy, способную доставить на низкую околоземную орбиту до 64 тонн груза. Она стала самой мощной из существующих ракет-носителей. В качестве полезной нагрузки SpaceX отправила в космос электрокар Tesla Roadster с манекеном в скафандре и диском с романами цикла «Основание» Айзека Азимова.
У SpaceX колоссальные планы: от освоения Луны до колонизации Марса
В случае успешного полета NASA сертифицирует Crew Dragon и Falcon 9 для доставки астронавтов — следующий пилотируемый полет может состояться уже осенью. Но планы SpaceX простираются гораздо дальше отправки людей на МКС.
Компания была выбрана NASA в числе разработчиков проектов лунных модулей для космической программы Artemis. Цель программы — отправка людей на южный полюс Луны к 2024 году и организация постоянных миссий к 2028 году. Агентство уже выделило SpaceX $135 млн на разработку многоразового корабля Starship. Правда, пока с ним проблемы: 30 мая уже четвертый прототип корабля взорвался после проведения огневых испытаний нового метанового двигателя. Кроме того, в Техасе SpaceX достраивает собственный частный космодром.
Одним из направлений работы компании является космический туризм: в феврале 2020-го SpaceX и Space Adventures подписали контракт об отправке первых клиентов на корабле Crew Dragon в 2021–2022 годах. А на 2023 год у SpaceX забронирован полет вокруг Луны для японского миллиардера Юсаку Маэдзавы.
Еще один мегапроект SpaceX — программа по обеспечению высокоскоростным интернетом всей Земли. Компания начала запускать спутники в 2019 году, и к апрелю на орбите было уже 418 спутников из запланированных 12 тыс. Для минимального покрытия этого уже хватает, для приемлемого — необходимо довести их число до 720.
Другие планы SpaceX еще более амбициозны. Компания разработала проект Межпланетной транспортной системы, предполагающий создание многоразового космического транспорта для доставки людей на Марс с прицелом на его колонизацию. Для этого Маск собирается использовать корабли Starship. Первый грузовой корабль на Марс SpaceX собирается отправить в 2022 году, а первую миссию с людьми — не раньше 2024 года.
SpaceX — один из лидеров отрасли. И возможно, все только начинается
Маск в разы сократил расходы на полет к МКС. По мнению специалистов SpaceX, это не предел: благодаря повторному использованию ступеней и увеличению масштабов производства компания сможет снизить цены еще в несколько раз — до $5–7 млн за один запуск.
По числу запусков SpaceX уже среди лидеров: в 2018-м Falcon 9 стала первой по количеству полетов (более половины всех коммерческих запусков). В 2019-м ракеты Маска уступили по числу запусков лишь российскому «Союзу». А в 2020-м компания стала крупнейшим спутниковым оператором мира. Рыночная оценка компании превысила $30 млрд.
SpaceX — по-прежнему многообещающая компания, перспективы которой захватывают. 15 лет назад у нее не было даже ракеты — а теперь она отправляет людей в космос.
SpaceX началась с нескольких десятков энтузиастов, а теперь объединяет более 6 тыс. квалифицированных специалистов. Она преобразила рынок космических запусков, заставив всю отрасль меняться вслед за собой. И с такими темпами развития даже мечты о Марсе перестают казаться слишком далекими — SpaceX доказала, что умеет удивлять и превосходить самые смелые прогнозы.
Все материалы нашего проекта доступны в Яндекс.Дзене. Подпишитесь, чтобы быть в курсе
Источник