Исследование космического пространства
Исследование космоса человеком.
Мы много говорим о космосе и его бескрайних просторах. Человека всегда интересовала чем заполнено космическое пространство и что находится за его пределами.
Его освоение началось уже давно. Началось это еще когда человек научился читать по звездам. Впоследствии он открыл для себя созвездия и планеты.
Новые открытия и разработанные технологии позволяют человечеству более детально взглянуть в глубины космического пространства. Исследованием космического пространства занимаются все учёные мира. Даже в настоящее время в космическом пространстве работает даже ни одна российская установка, а множество.
Ещё в Древней Греции стало известно, что наша планета имеет форму шара. Именно греки обнаружили огромный и раскаленный огненный шар в космическом пространстве впоследствии названный солнцем.
Пустота за пределами космоса
Данным вопросом занимался всемирно известный физик и ученый Стивен Хокинг. Именно он оспаривал привычную нам теорию Большого взрыва.
В своём последнем труде теоретик пишет, что Вселенная замерла в своём росте. Он верил, что существуют границы космоса. А за ней, в свою очередь, находится пустота. При том абсолютная.
Но это лишь теория. На сегодняшний день постичь и проверить это невозможно А мы с вами можем лишь строить догадки.
Параллельные миры
Стивен Хокинг, без сомнения, выдающийся и уникальный ученый. Его работы будоражат умы.
Одна из его теорий, также требующая внимания, это теория о параллельных мирах. Хокинг полагал, что в одно время произошло множество в Больших взрывов. А не один, как мы привыкли думать. В результате появилось огромное количество отдельных миров .По этой вероятности наш мир это один из многих параллельных друг другу.
Космическая радиация
Земля, как мы знаем, окутана атмосферой и своим собственным магнитным полем. Можно сказать, защищена ими. Ведь именно эти слои защищают нас с вами от космической радиации.
Космическое излучение это элементарные частицы атомов, обладающие высокой энергией. Плюс ко всему, тяжёлые протоны солнца, которые к тому же положительно заряжены. При взаимодействии этих атомов и протонов происходит облучение.
Когда солнце активно, излучение повышается, но, как уже было сказано, на земле мы в безопасности.
Конечно, учёные нашли способы защиты космонавтов и космических объектов. Это, к примеру, защитные костюмы — скафандры. Или, например, использование пластика при строительстве кораблей.
Космическое сырьё
В настоящее время активно ведутся работы по исследованию полезных ископаемых на небесных телах. Учёные всерьёз поговаривают о возникновении профессии космический шахтер.
Конечно, ещё многое нужно сделать для того, чтобы добывать сырьё из космоса. Это, во-первых, разработка технологий и создание специальных кораблей. А во-вторых, необходимо более точно изучить где и что мы можем взять.
Актуальность данного вопроса без сомнения высока. Ведь для обеспечения жизни на земле требуются ресурсы. А их, к сожалению, с каждым годом всё меньше и меньше.
Колонизация космического пространства
Численность людей растёт, а Земля свою площадь не увеличивает. Также важен тот факт, как уменьшение ресурсов планеты. Действительно, он заставляет задуматься о переселении и заселении на другие планеты.
Учёные давно ищут подходящие варианты и занимаются изучением космоса. Помимо всего прочего, уже сейчас с этой целью проводятся опыты и научные исследования на Марсе.
На данном этапе колонизация это лишь гипотеза и цель. Но человек неотступно стремится воплотить свои мечты в реальность.
Самое холодное место в космосе
Давайте начнем с того, что определим температуру в космосе в целом.
Всё в мире и во Вселенной состоит из элементарных частиц. Если точнее, то из протонов, электронов и других. Из них, свою очередь, образуются молекулы и атомы. Они находятся в постоянном движении. Так и создаётся тепло. Чем интенсивнее движение, тем теплее.
Также тепло зависит от плотности самой материи. Исходя из этих закономерностей следует, что температура в космосе должна равняться нулю.
Но космическое пространство великолепно в своих загадках. Оно, как известно, также состоит из фотонов. Они, в свою очередь, образуются при нагревании атомов.
Эти самые фотоны имеют свойство передавать тепло. Они передают свою энергию холодному. Между прочим, звёзды вырабатывают эти частицы.
Существует реликтовое излучение, которое заполняет всю вселенную. Это тепловое излучение с высокой изотропностью и спектром с температурой 2,73±0,00057 К.
Именно это сочетание свойств и реакций поддерживает температуру открытого космоса в радиусе минус 270,45°С. Это чуть выше абсолютного нуля.
Самое холодное место в космосе
Где же находится самое холодное место и существует ли оно?
Представьте, это действительно реально. По оценкам учёных, это туманность Бумеранг. Она расположена в созвездии Центавра, получается это в 5 тысячах световых лет от Земли.
Вероятнее всего, образовалась она благодаря звездному ветру. Если точнее, то из главной звезды мощнейшим потоком выходит материя. В процессе этого выхода происходит её решение и, соответственно, мгновенное охлаждение.
Температура в данной туманности 1°К, если конкретнее минус 270°С.
На сегодняшний день, это самая низкая зафиксированная температура во Вселенной.
Спутниковая связь
Необходимость и значимость связи спутников и Земли не поддается сомнению. Это один из главных способов радиосвязи.
Лучше сказать, что это совокупность коммуникации, позволяющая учёным получать и добывать информацию о космическом пространстве.Благодаря искусственным спутникам мы многое узнали и изучили. Также было передано огромное количество фотографий, что позволило нам наглядно познакомиться с космосом.
Более того, разработаны универсальные системы для получения сигналов с космических аппаратов. Запускаемые корабли оснащены мощнейшими приемниками и передатчиками.
Существует специальный канал для передачи информации на Землю. Для этого созданы специальные антенны, например параболическая антенна DSS.
Помимо всего прочего, связь поддерживается между кораблями в просторах космоса. Это, также большое достижение человечества. Но, к сожалению, пока мы не можем обеспечить поддержку связи за пределами Земли по всему пространству. Впрочем, в будущем всё возможно.
На сегодняшний день, больше часть работы по обеспечению связи выполняют антенны. Возможно, разработают и сконструируют ещё более точный и удобный способ. Уже сейчас идёт разработка и тестирование лазерной связи. Которая, по всей вероятности, приведет к ускоренному прогрессу в космической деятельности.
В заключении хочется отметить быструю подвижность в научных достижениях и исследованиях в изучении космического пространства. Человечество движется, также как атомы во вселенной. Это наша жизнь, а что может быть интереснее её?
Источник
Методы исследования космоса
В течение десятилетий ученые отправляли всевозможные космические корабли за пределы Земли для сбора информации о нашей Солнечной системе. Но не каждая космическая миссия была одинакова. Рассказываем о главных методах исследования космоса.
Облет
Суть этого метода заключается в том, что космический корабль проходит мимо небесного объекта, но не удерживается на его орбите. Пролетая мимо, корабль с помощью своих инструментов наблюдает за исследуемым объектом и отправляет полученную информацию на Землю. Этот метод используется как быстрая начальная разведка чего-либо, что может быть в дальнейшем исследовано в более дорогих и технически сложных миссиях.
Орбитальный полет
Этот метод изучения космоса предполагает, что космический корабль выходит на орбиту планеты и остается на ней. Во время нахождения на орбите аппарат делает фотографии и видео, измеряет расстояния и температуру, а также собирает другие данные.
Преимущество орбитального полета заключается в том, что можно собрать гораздо больше данных и получить более подробную информацию об исследуемом космическом объекте. Но корабль не может сесть на поверхность планеты, чтобы провести более серьезные научные эксперименты.
Запуск ровера
Более серьезным методом изучения дальнего космоса является запуск ровера. Ровер или марсоход — это космический аппарат, который может приземлиться на поверхность исследуемого объекта, чтобы делать детальные снимки, собирать образцы почвы и выполнять другие задачи в научных целях.
Как и другие методы изучения космоса запуск ровера имеет свои плюсы и минусы. Преимущество передвижных космических кораблей заключается в том, что они могут делать невероятные вещи, в том числе проводить химические эксперименты, которые могут дать нам очень подробное представление о той или иной планете. Недостатком этого метода является его большая стоимость. Например, миссия Mars Exploration Rover, стартовавшая в 2003 году, была оценена в 2,5 миллиарда долларов.
Источник
Журнал «Все о Космосе»
Исследование дальнего космоса
Исследование дальнего космоса – это важнейшее направление фундаментальных наук в области изучения небесных тел, процессов их формирования и эволюции в Солнечной системе и вселенной в целом. Результаты этих исследований позволяют делать важные выводы о прошлом, настоящем и будущем Земли.
Основной особенностью радиолиний дальней космической связи является необходимостью осуществлять радиосвязь на гигантских расстояниях – сотен и тысяч миллионов километров.
Потенциал радиолиний в Дальнем космосе должен обеспечиваться максимально высоким за счет использования больших наземных антенн, мощных передатчиков, чувствительных приемников, узкополосной фильтрации сигналов и использования наиболее эффективных помехоустойчивых кодов.
Успехи и достижения РКС
Освоение дальнего космоса началось в 1961г. запуском советской автоматической межпланетной станции «Венера-1» и в 1962г. межпланетной станции «Марс-1», поставившей рекорд дальности радиосвязи на то время – 100 млн. км.
Установленный на них радиокомплекс первого поколения работал в дециметровом диапазоне радиоволн и обеспечивал командно-измерительные функции, передачу и запоминание телеметрической и научной информации.
С начала исследований в Дальнем космосе и до настоящего времени АО «РКС» осуществляло комплексную разработку и создание бортовой и наземной аппаратуры, обеспечивающих радиоуправление дальними космическими аппаратами.
До 1963г. работы выполнялись в СКБ-567, здесь же была создана и аппаратура наземного комплекса «Плутон», размещенного вблизи г. Евпатории, ставшего дальней космической связи основой Западного центра. Комплекс был оснащен антеннами типа АДУ-1000, самыми современными для того времени передатчиками, приемниками и другой аппаратурой.
В своем составе комплекс «Плутон» имел отечественный планетный радиолокатор, с помощью которого были проведены первые сеансы радиолокации Венеры, Марса и Меркурия и уточнены модели их движения. В дальнейшем эта работа была продолжена с использованием более совершенных отечественных планетных радиолокаторов.
В 1963г. СКБ-567 было объединено с НИИ-885 (Сегодня – АО «Российские космические системы»).
В 1967г. впервые в мире в атмосферу Венеры был доставлен спускаемый аппарат (СА «Венера-4»), который работал на высоте до 20 км. От поверхности и передавал информацию со скоростью 1 бит/с. СА станции «Венера-7», запущенной в 1970г., дал полный температурный разрез атмосферы Венеры, впервые совершил мягкую посадку на её поверхность и передал уникальную научную информацию: величина температуры у поверхности — 460º С, давление – 90 атм., состав атмосферы – углекислый газ, состав облаков – капли серной кислоты. С запущенных в 1971 г. космических станций «Марс-2» и «Марс-3» была получена информация об атмосфере Марса и его поверхности.
Для управления космическими станциями нового поколения, запускаемыми тяжелым носителем «Протон» и имеющими гораздо больший объем научного оборудования, потребовалось создание новых бортовых (КИК-4В2) и наземных («Сатурн-МСД») радиотехнических комплексов. На базе комплекса «Сатурн-МСД», введенного в г. Уссурийске в 1971г., был создан Восточный центр дальней космической связи, работающий в дециметровом и сантиметровом диапазонах на прием и в дециметровом – на передачу. В комплекс входила приемная антенна П-400 с диаметром зеркала 32м.
Комплекс «Сатурн-МСД» работал в двух диапазонах: дециметровом (L) и сантиметровом (с).
Использование на борту венерианских станций режима ретрансляции научной информации с СА через бортовой радиокомплекс пролетного аппарата позволило увеличить скорость передачи на Землю научной информации до 6 кбит/с при приеме изображений и 3 кбит/с при приеме телеметрической информации. «Плутон» был модернизирован. На нем была установлена аппаратура приема научной информации в сантиметровом диапазоне. В 1973 г. с помощью КА «Марс-4,-5,-6,-7» были исследованы атмосфера и поверхность Марса, получены первые цветные снимки его поверхности.
В 1975 г. КА «Венера-9» и «Венера-10» были переданы на Землю не только данные о физических параметрах планеты, но и первые изображения поверхности Венеры вблизи места посадки СА (в черно-белом виде).
В 1978 г. Институт разработал новый магистральный бортовой радиокомплекс (МРК) и наземный радиотехнический комплекс «Квант-Д» с высокоэффективной антенной П-2500 с диаметром зеркала 70 м (введен в эксплуатацию в г. Евпатории с 1980 г. и в г. Уссурийске – в 1985 г.)
Комплекс отличался двумя взаимодополняемыми радиолиниями дециметрового и сантиметрового диапазонов. В составе комплекса впервые в мире был применен разработанный в Институте цифровой приемник, обеспечивающий рекордные параметры при приеме слабых сигналов.
Мощность передатчиков в обоих диапазонах составляла 200 кВт, суммарная шумовая температура приемных устройств комплекса (в сантиметровом диапазоне) составляла 23К, благодаря использованию разработанных в Институте малошумящих мазерных операций. Были резко увеличены точность траекторных измерений (по дальности – до 20 м, по скорости до 2 мм/с) и скорость принимаемой научной информации (до 131 кбит/с).
В 1982 г. на КА «Венера-13» и «Венера-14» скорость принимаемой с СА научной информации за счет использования режима ретрансляции сигналов СА через КА, находившийся на орбите спутника Венеры, была доведена до 64 кбит/с, что позволило передать на Землю цветные панорамы поверхности Венеры.
Впервые в мире при радиолокационном картографировании поверхности Венеры на КА «Венера-15» и «Венера-16» скорость приема научной информации комплексом была доведена до 100 кбит/с (с 1983-1984 гг.)
В рамках программы «Вега» («Венера – Комета Галлея», 1984 – 1986 гг.) институтом было решено несколько важных научных и инженерных проблем, из которых следует выделить проблему обеспечения слежения за дрейфующими в атмосфере Венеры аэростатными зондами и получением фотографии кометы Галлея.
В 1988 г. на КА «Фобос» был поставлен научный эксперимент «Термоскан», обеспечивший тепловую съемку экваториальной области Марса. В результате были получены карты тепловой инерции поверхности с высоким пространственным разрешением.
В период с 1972-2000 гг. с космических станций, находящихся на сильно вытянутых орбитах (удаление 200 тыс. км) («Прогноз-1…10», «Астрон», «Гранат», «Интербол-1», «Интербол-2»), был получен большой объем ценной научной информации. Большая надежность бортовых радиокомплексов позволила обеспечить срок активного существования КА: «Гранат» — 10 лет, КА «Астрон» и «Интербол» — 6 лет.
В 2012 г. были созданы новые бортовые и наземные радиотехнические комплексы для работы с космическими станциями проектов «Спектр», «Фобос-Грунт» и др.
При подготовке проекта «Фобос-Грунт» были разработаны наземные радиотехнические комплексы управления нового поколения «Фобос» и «Спектр Х», работающие в Х-диапазоне радиоволн. Они были установлены в г. Уссурийске, подмосковных Медвежьих Озерах и г. Байконуре.
Современный этап
В 2010 г. в Институте для КА «Радиоастрон» (Спектр-Р) были разработаны бортовая командно-измерительная система (БАКИС), бортовая информационно-телеметрическая система (БИТС) и высокоинформативный радиокомплекс (ВИРК). Цель проекта – проведение астрофизических исследований разных типов объектов Вселенной с рекордно высоким угловым разрешением в СМ и ДМ диапазонах радиоволн. Это достигается с помощью космического радиотелескопа, работающего в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой (более 300 тыс. км), которая образуется за счет вытянутой эллиптической орбиты. Запуск КА «Радиоастрон» состоялся 18 июля 2011 г. Успешная работа аппарата продолжается и в настоящее время. Получено большое количество уникальной научной информации.
В перспективе будет продолжено исследование Марса по международной космической программе «Экзомарс», предполагается продолжить исследование Венеры по программе «Хтилас» и осуществить исследования астероида «Апофис».
В тридцатых годах текущего столетия предполагается начать пилотируемые полеты к Марсу.
При этом все основные технические решения, принимаемые при создании пилотируемого корабля для полета к Марсу, будут апробированы при полетах к Луне.
Для выполнения этих работ необходимо будет провести дооснащение наземного комплекта управления дальними космическими аппаратами дополнительно тремя станциями слежения «Юпитер» на базе новой 32 метровой антенны, ввести в составе наземного комплекса управления навигационный радиоинтерферометр со сверх длинными базами (РСОБ) и новый особо мощный планетный радиолокатор.
Источник