Для чего используют воздушные шарики в космической промышленности?
Вовсе не для запуска грузов в стратосферу, как можно было бы подумать. Дело в том, что у космического аппарата есть развертываемые на орбите элементы. Например, для спутника связи — это солнечные батареи и большие рефлектора антенн. Вот как выглядит разложенный спутник на орбите. Собственно большие синие «крылья» — это солнечные батареи, а белые лопухи — это рефлектора зеркальных антенн, они «освещают» полезным сигналом заданную область на Земле.
Проблема в том, что размах крыльев солнечных батарей может достигать десятков метров, а лопухи антенн могут иметь диаметр три и более метра. Хитрые космические инженеры стараются экономить массу на всем, поэтому данные конструкции спроектированы так, чтобы выдерживать только нагрузки при раскрытии в космосе и нагрузки при выведении, когда они сложены и закреплены к корпусу аппарата. А вот если попробовать раскрыть их на земле, они сломаются под собственным весом из-за большой консольной нагрузки. Но во время испытаний раскрывать их необходимо и, чтобы не плакать над сломанной антенной за пару миллионов долларов, приходится компенсировать ее вес при раскрытии. Такие системы компенсации называются системами обезвешивания, они имитируют отсутствие гравитации в космосе.
Проще всего такую систему реализовать, если прицепить к центру масс рефлектора воздушный шарик, наполненный гелием, подъемная сила которого равна весу подвижной части конструкции. При раскрытии шарик «автоматически» отслеживает положение движущейся точки подвеса, и его сила всегда постоянна и направлена почти строго вверх. Любая механическая система подобного назначения, с тросами и блоками, будет достаточно сложной из-за того, что она должна «отслеживать» движение» по трем координатам и силу натяжения троса при движении по вертикальной оси (вдоль направления силы тяжести). А также иметь почти нулевое трение во всех блоках, чтобы эти силы трения не создавали дополнительные нагрузки на раскрываемый рефлектор. Для шарика же, достаточно лишь найти помещение с высокими потолками и не забыть отключить вентиляцию. Все остальные вышеперечисленные проблемы он «решает» сам, экономя кучу сил и нервов инженерам.
А еще на нем можно написать название компании и сделать красивую фоточку.
Полную версию статьи про устройство спутников можно почитать здесь (для тех кто любит технические лонгриды)
Если вам интересен космос и научная фантастика обязательно подписывайтесь на группу вк.
Дубликаты не найдены
Исследователи космоса
8.3K поста 37.1K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Значит явно не над нашей))
Можно всю конструкцию поместить в бассейн с ртутью галлием.
Тогда необходимо навесить на конструкцию такие грузы, чтобы общий вес с грузами был равен весу вытесняемой жидкости. И преодолевать сопротивление жидкости при раскрытии. В общем, шарик все равно рулит)
Можно сделать шарики поменьше, а тестировать в барокамере с гексафторидом серы. А ладно, и так сойдёт!
Жидкая вода может существовать на поверхностях спутников свободнолетящих планет
Спутники планет, не имеющих родительской звезды, могут иметь атмосферу и удерживать на поверхности жидкую воду. Астрофизики из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия, рассчитали, что такие системы могут содержать достаточно воды для зарождения жизни – и ее поддержания.
Вода чрезвычайно важна для поддержания жизни на планете, однако до настоящего времени существование воды на поверхности планеты, отличной от Земли, так и не было доказано напрямую. Однако были обнаружены признаки, указывающие на наличие подповерхностных океанов на нескольких спутниках планет внешней части Солнечной системы – таких как спутник Сатурна Энцелад и три спутника Юпитера – Ганимед, Каллисто и Европа. Поэтому у ученых возник вопрос: а каковы шансы обнаружить жидкую воду на спутниках планет, расположенных за пределами Солнечной системы?
В новой работе совместно с коллегами из Чили физики из Университета Людвига-Максимилиана профессор Барбара Эрколано (Barbara Ercolano) и доктор Томасо Грасси (Tommaso Grassi) использовали математические методы для моделирования атмосферы и химического состава газовой фазы спутника, обращающегося вокруг свободнолетящей планеты.
Свободнолетящей называют планету, не связанную ни с одной звездой.
Свободнолетящие планеты, или планеты-странницы, представляют интерес для ученых, поскольку ранее были выявлены признаки, указывающие на наличие большого числа таких планет в нашей Галактике. Согласно оценкам, Млечный путь содержит примерно столько же планет-странниц, сколько звезд – то есть свыше 100 миллиардов таких объектов.
Эрколандо и Грасси использовали компьютерную модель для воссоздания тепловой структуры атмосферы спутника экзопланеты, имеющего примерно такой же размер, что и Земля. Полученные результаты показали, что количество воды на поверхности такого спутника будет примерно в 10 000 раз меньше, чем общий объем всех земных океанов, но при этом в 100 раз больше, в сравнении с количеством водяного пара, обнаруживаемого в атмосфере Земли.
Этого должно хватить для зарождения и развития жизни, отметили авторы.
Поскольку свободнолетящие планеты лишены родительской звезды, то энергия, необходимая для протекания химических реакций на их поверхностях – а также на поверхностях их спутников – должна иметь иной источник. Согласно авторам статьи, таким источником энергии могут стать космические лучи, под действием которых молекулярный водород и диоксид углерода могут превращаться в другие химические продукты. Кроме того, дополнительным источником тепла могут стать приливные деформации, возникающие в недрах спутника при гравитационном воздействии на него со стороны родительской планеты, отмечают они.
Новая Луна (прямо сейчас)
Родилась новая Луна 🌙
13.07.2021 19:17:37 (GMT+7)
Celestron 8se + Sony A380 (одиночный кадр)
Луна в любительский телескоп (максимальное увеличение)
Celestron NexStar 8se + окуляр x25 + iPhone 8
Celestron NexStar 8se + окуляр x25 + iPhone 8 + x10 цифровой зум
Снимки Ганимед
Два удивительных снимка Ганимеда были получены с самого близкого расстояния за последние 20 лет.
Межпланетная станция Junо (Юнона) прислала на Землю первые снимки гигантского ледяного спутника Юпитера – Ганимеда. Об этом 8 июня сообщили в NASA.
Как указали в космическом агентстве, аппарат подлетел к самому большому спутнику Юпитера ближе, чем любой другой за более чем два десятилетия. На фото показана поверхность Ганимеда, включая кратеры и другие формы рельефа.
Отмечается, что в ближайшие дни Junо отправит больше изображений своего пролета над Ганимедом.
Первый снимок был получен с использованием зеленого фильтра тепловизионной камеры JunoCam. На нем видна покрытая льдом сторона спутника. Позже, когда появятся кадры, включающие красный и синий фильтры камеры, специалисты по визуализации смогут предоставить цветной «портрет» Ганимеда.
Второе фото сделала навигационная камера Stellar Reference Unit. На нем изображена темная, противоположная Солнцу, сторона луны, залитая тусклым рассеянным светом Юпитера.
Ожидается, что «встреча» космического аппарата с Ганимедом даст представление о его составе, ионосфере, магнитосфере и ледяной оболочке, а также обеспечит измерения радиационной среды, которые принесут пользу будущим миссиям.
Зонд «Juno» прислал первое за 20 лет фото Ганимеда с расстояния 1038 км
Крымская модель предсказала половину лун Сатурна — и они вращаются не туда
Астрономы рассчитали, как Сатурн захватывает тела из окружающего космоса и «вычислили» сразу десятки таких экзотических спутников, сделав самое точное предсказание в истории астрономии. Попробуем разобраться, как они это сделали.
Некоторые спутники Сатурна и сама планета, масштаб не соблюден. / ©FU Berlin/NASA/JPL/SSI
В 1995 году ученые с постсоветского пространства построили модель «Сатурн-2». Та смогла предсказать новые небесные тела, целую обширная зона, где вращаются спутники Сатурна, созданные из материала, захваченного из космоса. К октябрю 2019 года таких спутников открыли уже 41 штуку, а всего на данный момент лун у Сатурна обнаружено 82. Пожалуй, речь идет о самом точном предсказании в истории астрономии.
Над математическим моделированием в астрономии принято подтрунивать. Мол, у них бывает сомнительная точность, и часто их результаты несовместимы с наблюдаемой реальностью.
На снимке видны крупные спутники Сатурна, его кольца и часть самой планеты. / ©NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Чего стоит одна только теория образования Луны из-за столкновения с другой планетой: еще никто не смог объяснить, почему при этом земная вода осталась на планете (судя по соотношению дейтерия и водорода, она не кометно-астероидная, а местная), хотя должна была выкипеть сразу после мегаимпакта. Но в октябре 2019 года настало время признать: иногда модели срабатывают куда лучше, чем мы ожидаем.
Как рассчитать невидимое
В октябре 2019 года группа Скотта Шеппарда из Института Карнеги (США) объявила об открытии 20 новых спутников Сатурна только за этот год. В прошлом, кстати, они нашли еще 12. Все эти открытия были сделаны на 8,2-метровом японском телескопе «Субару». В итоге у Сатурна стало 82 спутника — больше всех в Солнечной системе и на три штуки больше, чем у Юпитера.
Однако есть вещи и поудивительнее открытия 32 новых спутников у одной планеты за два года. Почти все вновь обнаруженные тела соответствуют давным-давно сделанному предсказанию. В 1995 году исследователи из Симеизской обсерватории (Крым), Николай Горькавый и Татьяна Тайдакова опубликовали статью в Astronomy Letters, («Письма в астрономический журнал») где сделали неожиданное открытие. Оказалось, часть пролетающих мимо Сатурна тел должна сталкиваться с частицами околопланетного диска, терять скорость и захватываться гравитацией огромной планеты. Причем после захвата эти тела будут вращаться «против шерсти»: в астрономии это называют ретроградным или обратным вращением.
Как им удалось показать, причина формирования множества «противошерстных спутников» — чистая небесная механика. Если пролетающее мимо планеты тело попало в околопланетный диск, который вращается туда же, куда летит это тело, то скорости этого тела и частиц газа и пыли из околопланетного диска различаются не очень сильно. Если же тело летит против направления вращения газа и пыли околопланетного диска, то скорость будет весьма различаться. Простая аналогия: столкновение машин, едущих по одной полосе, имеет малую энергию, а вот если они соударяются на встречке — энергия этого события намного выше. Теряя много энергии на встречных столкновениях, пролетающее мимо небесное тело быстро теряет и скорость. Та падает так сильно, что гравитация планеты может удержать «залетного гостя».
Зачастую его при этом разносит на множество обломков. Но и такие обломки эффективно захватываются гравитацией планеты, а затем постепенно сливаются друг с другом, образуя очередные «спутники, вращающиеся против шерсти».
В 1995 году, когда вышла эта статья, астрономы знали о 17 «прямых» и только одном «обратном» спутнике Сатурна — Фебе. Ее считали странным исключением, лишь по странной случайности захваченной гравитацией газового гиганта из окружающего космоса. Ведь про торможение в околопланетном диске еще никто не знал. Но уже тогда было ясно, что «на месте» спутник с противоположным планете направлением вращения возникнуть не может.
Поясним почему — с помощью простой аналогии. Если вы возьмете в руки шар не веревочке и начнете кружиться на одном месте, то направление вращения у вас и у шарика будет одинаковым. У нормальных спутников планеты направление вращения тоже совпадает с направлением вращения их планет. Все потому, что спутники и планеты образуются из одного и того же материала общего происхождения — из протопланетного диска, а в этом диске возникает и сама планета, и носящиеся вокруг нее обломки, почему они и крутятся в одну сторону.
«Сатурн-2» и зона IV
Попробовав рассчитать, в каких зонах близ Сатурна могут накапливаться тела с обратным вращением, Горькавый и Тайдукова обнаружили, что там существует так называемая зона IV — простирающаяся сильно за орбитой Фебы, на удалении от 18 до 31 миллиона километров от Сатурна. Плотность спутников с нормальной, «прямой» орбитой, вращающихся в том же направлении, что и Сатурн, в зоне IV получалась отрицательной. Это означало не только то, что там, согласно модели, маловероятно появление «прямых» спутников, но и то, что там накапливаются «обратные» спутники.
В 1995 году у Сатурна был известен только один обратный спутник, Феба. / ©Wikimedia Commons
Последний абзац их работы 1995 года оканчивался так: «Основываясь на нашей модели «Сатурн-2», мы предполагаем, что близ Сатурна может существовать самая далекая от планеты группа еще не открытых спутников обратного вращения…» Как мы видим, это очень редкое и амбициозное утверждение: до сих пор расчетами на кончике пера в Солнечной системе удалось открыть ровно одно тело — и это был Нептун. Открытие было настолько значимым, что вызвало бурную дискуссию с попыткой кражи научного приоритета в открытии, и отзвуки этого скандала все еще бушуют в 2019 году, спустя полтора с лишним века после открытия.
Последний абзац их работы 1995 года оканчивался так: «Основываясь на нашей модели «Сатурн-2», мы предполагаем, что близ Сатурна может существовать самая далекая от планеты группа еще не открытых спутников обратного вращения…»
Сам собой возникает вопрос: насколько оправдалось предсказание о зоне IV, где должны доминировать спутники с обратным вращением? Удалось ли впервые с XIX века предсказать небесные тела в Солнечной системе?
Области ниже горизонтальной оси графика должны быть насыщены обратными спутниками. В зоне IV красным выделены обратные спутники, и всего их 41 штука, часть из них открыта только в этом году. Синим выделены прямые спутники, их в зоне IV всего два. © Н. Горькавый, Т. Тайдакова
В октябре 2019 года Николай Горькавый отреагировал на объявление об открытии 20 новых спутников Сатурна, указав на графике из работы 1995 года, где именно лежат орбиты тех из них, что открыты на 2019 год. Оказалось, в несколько сжатой («Сатурн-2» рассчитывалась в первой половине 90-х, при другом уровне вычислительной техники) зоне IV лежит сразу 41 спутник с обратным вращением и всего два — с прямым. В 1995 году не был открыт еще ни один спутник из зоны IV. В 2019-м «самая далекая от планеты группа еще не открытых спутников обратного вращения» открыта — и в ней находится половина спутников Сатурна: 41 из 82.
Модель «Сатурн-2» из 1995 года смогла предсказать не одно, а сразу десятки небесных тел в Солнечной системе
Модель «Сатурн-2» из 1995 года смогла предсказать не одно, а сразу десятки небесных тел в Солнечной системе «на кончике пера», и на сегодня это пока единственное достижение такого рода, известное для XX-XXI веков.
Что это значит для будущего астрономии
Следует понимать: по такому механизму «встречных столкновений» астероиды тормозятся и захватываются планетами, становясь обратными спутниками, не только у Сатурна. Похожая группа лун есть у Юпитера (ее открыли раньше, потому что Юпитер ближе). Более того, в системе спутников Нептуна самый массивный — Тритон, как раз спутник обратного вращения, по облику похожий не на обычный спутник, а на тело из Пояса Койпера, крупного обломочного кольца на окраине Солнечной системы, откуда и взялся материал Тритона.
Все это означает, что модели, подобные «Сатурну-2», но на новом техническом уровне, могут предсказывать местонахождение еще не открытых спутников и у других далеких планет Солнечной системы, а также в далекой перспективе и спутников экзопланет. Значимость такого инструмента трудно переоценить. Кто знает, возможно, аналогичные механизмы могут отвечать за формирование более крупных тел — быть может, целых планет?
Источник