Межпланетные космические аппараты
Межпланетные космические аппараты – это разработки, используемые человечеством для исследования планет, пространства Солнечной системы с выходом за пределы орбиты Земли. Такие корабли появились достаточно давно, по сей день применяются для изучения вселенной. Единственное отличие – в конструктивных особенностях и возможностях. Современные космические аппараты принципиально отличаются от своих давних аналогов, открывают перед исследователями больше возможностей. Безусловно, все корабли, которые когда-либо запускали в космос, рассматривать долго. Поэтому остановимся на самых известных разработках человечества.
МКС – международная космическая станция
МКС или международная космическая станция – пилотируемый многоцелевой исследовательский комплекс. Впервые его запустили в космос в 1998 году, применяют до сегодняшнего дня. МКС является совместным проектом ряда государств. Всего их 14, поэтому отметим только часть стран:
Страны заключили соглашение о совместной эксплуатации МКС до 2024 года. Всего в составе станции предусмотрено 15 основных модулей, производителями которых являются Россия, Америка, Япония, европейские государства. Можно только представить, насколько огромным и многофункциональным получился корабль. Данный космический аппарат – это огромный комплекс, с помощью которого удается проводить информативные и точные исследования.
Межпланетная транспортная система от компании SpaceX
Пока это только проект. SpaceX трудится над созданием многоразового космического летательного аппарата, с помощью которого удавалось бы доставлять людей на Марс. Комплекс предположительно будет иметь следующие составляющие:
- ракета-носитель для запуска с Земли;
- межпланетный корабль со всеми приборами, доставляющий людей и грузы;
- танкерная модификация для дозаправки на орбите.
Первый полет, предположительно, должен состояться в 2022 году. Во время его проведения на Марс планируют доставлять груз. С экипажем система может полететь в 2024 г.
Продолжая говорить про межпланетные космические аппараты, используемые для исследования планет, отметим, что осенью 2019 компания SpaceX презентовала вниманию публики прототип ракеты Starship. Презентация прошла в Техасе в конце сентября. Starship, как запланировано, сможет транспортировать около сотни пассажиров, доставив их на Марс или на Луну. Руководитель проекта пока называет только предположительную дату полета, указывая, что это событие может состояться уже весной 2020.
Первый космический аппарат
Если говорить про первый аппарат, то это поднявший в космос известного космонавта Юрия Гагарина в 1961 году корабль под названием «Восток-1». Именно на этом агрегате был совершен первый в мире полет за пределы Земли. Данное событие стало гордостью для СССР, и о нем быстро узнали в разных странах мира.
Аппараты для изучения космоса
Рассмотрим ряд агрегатов, которые человечество использовало для изучения объектов Солнечной системы:
- Пионер 5-9 моделей – исследовал Солнце и окружающее пространство;
- Маринер-10, Маринер-2, Венера 4-16 моделей и Мессенджер – использовались для изучения Меркурия и Венеры;
- Луна 24, Хитэн, Клементина – модификации, исследовавшие Луну;
- Спирит, Феникс – летали на Марс.
Это автоматические устройства для исследования объектов космоса. В списке представлена лишь малая часть агрегатов в качестве примера.
Источник
Ключ поверни и полетели: самые интересные космические аппараты, изучающие Солнечную систему
Человечество уже больше 60 лет запускает в космическое пространство аппараты для исследования Луны, Солнца, астероидов, комет и других планет. Какие-то из них взрываются еще на старте, другие выходят за пределы гелиосферы в межзвездное пространство. «Хайтек» подготовил список самых интересных аппаратов, которые сейчас занимаются исследованием окружающего космического пространства.
Изучение дальних уголков Солнечной системы — важное направление научной деятельности человека. Прежде всего, это первый шаг к колонизации других планет, а значит, и к выживанию человечества как вида в случае, если на Земле, пока еще единственном доме человека, случится экологическая или иного рода катастрофа. Какие направления выбрали ученые и почему так важно отправить космический корабль за пределы Солнечной системы? На эти вопросы можно ответить, изучив уже существующие миссии по изучению космоса.
Voyager и Voyager 2
Американские исследовательские миссии Voyager и Voyager 2, которые были запущены с разницей в неделю в 1977 году, на сегодняшний день являются одними из самых далеких от Земли искусственных космических объектов. Сейчас автоматические межпланетные станции находятся на расстоянии примерно 18 млрд км от Земли — за пределами гелиопаузы, но еще внутри Солнечной системы.
До конца не ясно, через сколько станции покинут нашу систему — она окружена облаком Оорта — гипотетическим гигантским скоплением комет, которые находятся под воздействием гравитации Солнца. На практике существование облака пока не подтверждено, однако многие математические модели указывают на его наличие. Согласно прогнозам экспертов, Voyager может выйти за внешние пределы облака примерно через 30 тыс. лет.
При этом первая миссия Voyager, запущенная более 40 лет назад, является самым быстрым искусственным объектом во Вселенной. Несмотря на то, что похожий зонд — New Horizons — был запущен намного позже и технически быстрее, Voyager совершил удачный гравитационный маневр между планетами, что очень сильно его ускорило. Например, выполнение гравитационного маневра Voyager 2 у Юпитера, Сатурна и Урана позволило станции достичь Нептуна на 20 лет раньше, чем позволяла его скорость при прямом движении.
Сейчас примерная скорость станций составляет около 17,5 км/с — или 0,005% от скорости солнечного света. В определенный период года расстояние между Voyager 1 и Землей уменьшается. Это связано с тем, что скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца (около 30 км/c) выше, чем скорость, с которой Voyager 1 отдаляется от него.
Изначально обе миссии Voyager запускали для исследования дальних уголков Солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана (Voyager 2 является единственным зондом, который добрался до этой планеты, и астрофизики все еще используют полученные с него данные для ее изучения) и Нептуна, а также ключевых спутников этих планет.
В дальнейшем — после 2025 года — оба аппарата потеряют связь с Землей. Их датчиков не хватит для передачи данных на такие расстояния. Согласно расчетам, только еще через 40 тыс. лет Voyager долетит до своей первой звезды — Росс 248 — одиночной звезды в созвездии Андромеды, находящейся на расстоянии в 10,4 световых лет от Солнца.
В период с 1958 по 2019 год человечество запустило в космос 224 исследовательские миссии и еще несколько тысяч коммерческих и бытовых спутников. Первой успешно запущенной автоматической межпланетной станцией была советская «Луна-1», которая пролетела мимо Луны из-за ошибки в расчетах.
New Horizons
Автоматическая станция New Horizons — еще одна американская миссия по изучению дальних уголков Солнечной системы. Миссия New Horizons запущена в 2006 году, а первоначальное время использования зонда рассчитывалось как 15–17 лет.
При запуске предполагалось, что New Horizons станет самым быстрым искусственным объектом во Вселенной — при запуске его скорость составляла 16,2 км/с — относительно Земли, а гелиоцентрическая скорость превышала 45 км/с, что позволило бы миссии покинуть Солнечную систему даже без гравитационного маневра около Юпитера. Однако постепенно скорость New Horizons начала снижаться и на сегодняшний день оказалась на уровне 14,5 км/с.
Основной целью New Horizons является исследование формирования системы Плутона и Харона, изучение пояса Койпера, а также процессов, которые происходили на ранних этапах эволюции Солнечной системы. Миссия будет изучать поверхность и атмосферу объектов системы Плутона и его ближайшее окружение — составлять карты, исследовать геологию и искать атмосферу.
В итоге, после сбора всей информации об этих планетах, участники миссии решили направить New Horizons к поясу Койпера — гигантскому астероидному району на окраине исследуемой зоны Солнечной системы. В нем находятся сотни тысяч астероидов диаметром более 100 км, частично Плутон, долгопериодические кометы из облака Оорта с периодом обращения вокруг Солнца в 200 лет и триллионы комет.
Там же New Horizons займется изучением одного из самых дальних астероидов Солнечной системы — Ультима Туле, про который мы подробно рассказывали здесь.
Недавно New Horizons зафиксировал огромную водородную массу на границе Солнечной системы, где межзвездный водород сталкивается с солнечным ветром. Ученые проанализировали 360-градусный снимок ультрафиолетовых излучений вокруг зонда и обнаружили странную яркость — она может означать наличие потенциально сгущенного водорода. Считается, что примерно в этом месте солнечный ветер снижает свою скорость, поэтому именно таким образом на него могут влиять межзвездный водород и излучение, идущее от других звезд.
Помимо научного оборудования, на борту New Horizons установлены флаги США, фрагмент первого обитаемого частного космического аппарата SpaceShipOne, компакт-диск с фотографиями аппарата и его разработчиков, почтовая марка США, две монеты и капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона.
Parker Solar Probe
Космический аппарат Parker Solar Probe от НАСА запущен относительно недавно — летом 2018 года. Его основной миссией является изучение внешней короны Солнца с расстояния в 6,1 млн км — в этом месте температура превысит 2 млн градусов Цельсия, при этом зонд даже коснется его и не расплавится.
Источник
Аппараты для исследования космоса
Созданные людьми машины побывали и на других планетах, и за пределами нашей солнечной системы за несколько лет до полета Юрия Гагарина.
12 апреля 1961-го года Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшим в космосе. Через восемь лет, в 1969-м, экипаж корабля «Аполлон-11» во главе с Нилом Армстронгом, высадился на Луне.
Спутники и Флопники
Начало освоению космоса было положено за четыре года до знаменитого гагаринского полета. 4 октября 1957-го года СССР успешно запустила первый искусственный спутник Земли. 83-килограмовый аппарат «Спутник-1» провел на орбите 3 месяца, совершив за это время без малого полторы тысячи оборотов вокруг нашей планеты. Радиопередатчики аппарата работали всего 14 дней, зато их сигнал мог услышать любой радиолюбитель в мире. Сам же запуск имел не только научное, но и политическое значение. До октября 1957-го считалось, что первый искусственный спутник Земли запустят США. В Штатах полным ходом велась работа над подобным аппаратом. Однако Советский Союз опередил американских конкурентов почти на пять месяцев. В феврале 1958-го команда Вернера фон Брауна запустила на орбиту искусственный спутник «Эксплорер-1».
Этому запуску предшествовала неудачная попытка старта искусственного спутника «Авангард TV3». Широко разрекламированный старт завершился провалом. Уже через две секунды после запуска произошел взрыв ракеты-носителя. Сам аппарат, удивительным образом, уцелел. Сейчас он выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института.
К слову, удачный старт «Спутника-1» и провал «Авангарда» спровоцировали в американских научных кругах настоящую панику. Власти страны поняли, что отстают в космической гонке, а военным и ученым изрядно досталось от журналистов. Американские газеты окрестили «Авангард» неприятным словом Flopnik (от глагола toFlop — шлепнуться, плюхнуться). СССР, к слову, уже в ноябре 1957-го вывел на орбиту «Спутник-2», тот самый аппарат, который отправил в космос собаку Лайку.
Луноходы и «Рейнджеры»
Идея полета на Луну вовсе не была придумана НАСА в 1961-м году, в качестве ответа на полет Гагарина в Космос, как это часто представляют теперь. Проект зародился гораздо раньше. США и СССР делали первые шаги в этом направлении еще в 50-е годы. Так что лунная гонка началась одновременно с гонкой космической и была важной ее частью. Причем Советский союз долгое время сохранял лидерство в этом важном научно-политическом состязании. В январе 1959-го года СССР запустил межпланетную станцию «Луна-1», которая должна была исследовать спутник Земли. Расчеты создателей станции были не совсем точны. В результате, аппарат пролетел на расстоянии шести тысяч километров от поверхности Луны. И, тем не менее, полет оказался весьма успешным, «Луна-1» стала первым в истории искусственным спутником Солнца. Уже через несколько месяцев станция «Луна-2» достигла поверхности спутника Земли. А уже в семидесятые СССР с успехом запустила программу Луноход.
В 1970-м и 1973-м на Луну было доставлено сразу два подобных аппарата. В США с целью изучения Луны была запущена программа Рейндежер. Ранние старты этих аппаратов неизменно заканчивались крахом. Первой полностью успешной миссией стал запуск «Рейнджера-7», который передал на Землю фотографии Луны, сделанные с близкого расстояния.
Венера и Марс
Для исследования ближайших к Земле планет в США была создана программа Маринер. Аппараты, запускаемые в ее рамках, направлялись к Венере, Марсу и Меркурию. Первый блин, как водится, вышел комом. «Маринер-1» отклонился от курса уже на 5 секунде полета и вскоре взорвался. Зато полет к Венере «Маринера-2» имел успех. Через три с небольшим месяца после запуска, осенью 1972-го, «Маринер» пролетел мимо «Венеры», став первым аппаратом, исследовавшим другую планету. После этого в НАСА было принято решение заняться исследованием Марса, так что следующие «Маринеры» отправились уже к Красной планете. «Маринер-4» в июле 1965-го года пролетел на расстоянии 10 тысяч километров от Марса и даже сделал несколько снимков. Куда больше ценных сведение об этой планете собрал «Маринер-6». Он исследовал атмосферу Марса и сделал изображение примерно одной пятой его поверхности. Ну, а вершиной успеха программы стали «Маринер-9» и «Маринер-10».
Первая станция отправилась к Марсу в 1971-м году и успешно вышла на его орбиту. В итоге, «Маринер-9» стал первым в истории искусственным спутником другой планеты. «Маринер-10» совершил полет к Меркурию и передал на Землю первые сведения об этой планете.
Видя успех миссии, НАСА приняла решение заняться исследованием дальних планет — Юпитера, Сатурна и, возможно, Урана. Эта задача была поставлена перед создателями «Вояджеров» — исследовательских станций нового поколения. Советские ученые также добились больших успехов в исследовании других планет Солнечной системы. В 1966-м поверхности Венеры достигла станция «Венера-3». Аппарату не удалось передать на Землю какие-либо сведения о планете. Система управления станции вышла из строя еще во время полета. Тем не менее, исследование соседних планет были продолжены. В 1975-м СССР вывела на орбиту Венеры первый искусственный спутник этой планеты — станцию «Венера-9».
За четыре года до этого «Марс-2» достиг поверхности Красной планеты. Любопытно, что и Вашингтон и Москва долгое время вынашивали планы отправления искусственного аппарата на Меркурий. Однако проекты эти так и не были осуществлены. Сейчас над подобным запуском работают российские ученые. Ожидается, что аппарат «Меркурий-П» приземлиться на эту планету в 2031-м году.
Посадки
По прошествии времени в космическую гонку включились и другие страны. Китай, Япония и Европейский союз также развивают свои проекты, связанные, в том числе, и с исследованием небесных тел. Хотя в 90-е годы США были абсолютным гегемоном в этой области. Так, в 1995-м американский аппарат «Галилео» достиг Юпитера. После шестилетнего полета станция успешно вышла на орбиту крупнейшей планеты солнечной системы, а позднее даже спустила зонд на ее поверхность. Десять лет спустя, в 2005-м, европейский аппарат «Гюйгенс» приземлился на Титане — одном из спутников Сатурна. В том же году японская станция «Хаябаса» побывала на околоземном астероиде (25143) Икотава, доставив на Землю образцы его грунта. А совсем недавно, 12 ноября 2014, европейский спускаемый аппарат «Фила» совершил первую в истории посадку на ядро кометы.
«Пионеры» и «Вояджеры»
Наибольших успехов в исследовании нашей солнечной системы добились американские «Пионеры» и «Вояжеры». От программы «Пионер» НАСА едва не отказалась, ибо первые старты неизменно оборачивались неудачами. Но, в итоге, проект получил второй и даже третий шанс. В марте 1972-го в космос отправился «Пионер-10», задачей которого было исследование Юпитера. Он изучал окрестности планеты, а также делал ее снимки. «Пионеру-10» было суждено стать первым аппаратом, покинувшим пределы солнечной системы. Сейчас он находится более чем в шестнадцати миллиардах километров от солнца. Годом позже в полет отправился «Пионер-11», целью которого было исследование Сатурна. Эта станция, после завершения миссии, также продолжила полет и покинула солнечную систему. В соответствии с замыслом своих создателей, «Пионер-11» направляется в сторону созвездия Щит, что расположено приблизительно в 174 световых года от Солнца. Следом за «Пионерами» в космос отправились исследовательские зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2». «Вояджер-1», к слову, является самым скоростным объектом из всех, которые были созданы людьми. Стартовав на пять лет позже «Пионера-10», он успел пройти большее, чем тот, расстояние. Сейчас аппарат удалился от солнца более чем на 19 миллиардов километров. За время полета «Вояджер-1» успел исследовать Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун и отправил к Плутону станцию «Новые рубежи» (аппарат начнет наблюдение за Плутоном в январе 2015-го года).
На «Вояджере» закреплена золотая пластина, которая содержит сведения о Земле. На ней, в частности, указано местоположение солнца. Пластина содержит аудиоприветствие на 55 языках и послание от Джимми Картера, бывшего в то время президентом США. Приблизительно через 285 тысяч лет аппарат сможет достичь Сириуса. Его близнец «Вояджер-2» тоже завершил свою миссию, но пределы солнечной системы еще не покинул (это произойдет через 10−15 лет). Ожидается, что аппарат направится в сторону звезды Росс 248. Впрочем, ни «Пионеры», ни «Вояджеры» не смогут передать на Землю те сведения, которые получат на следующих этапах своего полета. Увы, но их передатчики не могут передавать сигналы на слишком большие расстояния.
Нам остается только гадать, когда человек сможет выбраться за пределы солнечной системы. Но созданным людьми машинам это уже удалось.
Источник