Марсианский ровер НАСА Curiosity сделал эту серию снимков, запечатлевших живописный закат на Красной планете, на 956-й марсианский день, или сол (15 апреля 2015 г.), своей миссии, находясь в это время внутри кратера Гейл.

Четыре снимка, из которых составлена представленная здесь анимация, были сделаны в общей сложности в течение 6 минут и 51 секунды.

Эти изображения стали первыми цветными снимками захода Солнца на Марсе, предоставленными ровером Curiosity. Они были получены при помощи левой камеры инструмента Mast Camera (Mastcam) марсохода. Оригинальный снимок подвергся компьютерной обработке: были откалиброваны цвета и произведена коррекция баланса белого цвета — что позволило устранить артефакты камеры. Спектральная чувствительность камеры Mastcam примерно такая же, как и у человеческого глаза, хотя камера немного менее чувствительна к синему цвету, чем человеческое зрение.

Пыль в марсианской атмосфере состоит из тонких частиц, которые позволяют синему свету легко проходить сквозь атмосферу, в то же время поглощая значительную часть излучения с большими длинами волн. Это приводит к тому, что на снимках часть марсианского неба вокруг Солнца выглядит голубоватой, а остальная его часть, светящаяся рассеянным светом, выглядит красновато-желтой. Этот эффект проявляется наиболее полно во время заката, когда свету, идущему от Солнца, приходится проходить сквозь марсианскую атмосферу намного больший путь, чем в полдень.

Источник

Черные дыры, теория струн и дуальное описание природы

Недавно физики представили расчеты, согласно которым пространства с плоской метрикой (а это в том числе и наша Вселенная) могут быть голограммами. В своей работе авторы использовали идею AdS/CFT-соответствия (anti-de Sitter / conformal field theory correspondence) между конформной теорией поля и гравитацией. На частном примере такого соответствия ученые показали эквивалентность описания этих двух теорий. Так что же такое голографическая Вселенная и при чем тут черные дыры, дуальность и теория струн?

В основе этой работы лежит так называемый голографический принцип, утверждающий, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе: представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из «голограмм», имеющих меньшую размерность. Предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом'т Хоофтом принцип применительно к теории струн (называемой также M-теорией или современной математической физикой) воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена.

В этом соответствии описание гравитации в пятимерном пространстве анти-де Ситтера — пространстве отрицательной кривизны (то есть с геометрией Лобачевского) — при помощи теории суперструн оказывается эквивалентным некоторому пределу четырехмерной суперсимметричной теории Янга-Миллса, определенной на четырехмерной границе пятимерия. В несуперсимметричном случае четырехмерная теория Янга Миллса составляет основу Стандартной модели — теории наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц. Теория же суперструн, базирующаяся на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн — описывает пятимерие. Приставка «супер» при этом означает наличие симметрии, в которой у каждой элементарной частицы имеется свой суперпартнёр с противоположной квантовой статистикой.

Эквивалентность описания означает, что между наблюдаемыми теориями существует однозначная связь — дуальность. Математически это проявляется в наличии соотношения, позволяющего рассчитать параметры взаимодействий частиц (или струн) одной из теорий, если известны таковые для другой. При этом никакого другого способа это сделать для первой теории нет. Идею дуальности и голографический принцип иллюстрируют два примера, демонстрирующие удобство таких аналогий при описания явлений в масштабах от элементарных частиц до вселенной. Вероятно, такое удобство имеет фундаментальные основания и является одним из свойств природы.

Первый пример — дуальность описания черных дыр и конфайнмента кварков («невылетания» кварков — элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях — адронов). Опыты по рассеиванию на адронах других таких частиц показали, что они состоят из двух (мезоны) или трех (барионы — таких, как например, протоны и нейтроны) кварков, которые не могут находиться, в отличие от других элементарных частиц, в свободном состоянии.

акая ненаблюдаемость кварка видна в компьютерных расчётах, однако теоретического обоснования пока не имеет. Математическая формулировка этой задачи известна как проблема «массовой щели» в калибровочных теориях, и это одна из семи задач тысячелетия, сформулированных институтом Клэя. К настоящему моменту только одну из сформулированных задач (гипотезу Анри Пуанкаре) удалось решить — это сделал более десяти лет назад российский математик Григорий Перельман.

При удалении друг от друга взаимодействие между кварками только усиливается, тогда как при приближении их друг к другу — слабеет. Это свойство, названное асимптотической свободой, предсказали американские физики-теоретики и лауреаты Нобелевской премии Фрэнк Вильчек, Дэвид Гросс и Дэвид Политцер. Теория струн предлагает эффектное описание этого явления с использованием аналогии между «невылетанием» частиц из-под горизонта событий черной дыры и удержанием кварков в адронах. Однако такое описание приводит к ненаблюдаемым эффектам и поэтому применяется лишь в качестве наглядного примера.

Другой пример — соотношение, согласно которому энтропия черной дыры пропорциональна квадрату площади ее горизонта событий — области пространства, откуда попавшее в черную дыру тело (исключая квантовые эффекты и возможное существование червоточин) выбраться никогда не сможет. Израильский физик Яков Бекенштейн показал это в 1972 году, исходя из физических соображений, а его выводы два года спустя уточнил англичанин Стивен Хокинг. Получается, что, зная информацию только о границе черной дыры (площадь горизонта событий), можно определить ее внутреннюю характеристику — энтропию, являющуюся мерой неупорядоченности внутреннего состояния системы.

Дуальности и голографический принцип, реализованные как AdS/CFT-соответствие, пока не нашли точного математического обоснования, а большинство моделей, с которыми работают физики-теоретики, относятся к специфическим пространствам и взаимодействиям. Однако остается надежда, что с течением времени гравитация и Стандартная модель физики частиц получат универсальное описание в реальных пространствах, и, скорее всего, это произойдет именно в теории струн.

Источник

Новые наблюдения недавно взорвавшейся звезды подтверждают предсказания, сделанные по результатам расчетов на суперкомпьютере в Калифорнийском технологическом университете (Caltech), США, о том, что взрывы звезд-гигантов происходят асимметрично, так, что осколки и ядра звезд направляются после взрыва в разные стороны.

Наблюдая остатки сверхновой (SN) 1987A, космическая обсерватория НАСА Nuclear Spectroscopic Telescope Array, или NuSTAR, недавно обнаружила уникальное излучение, энергия которого соответствует нуклиду титана-44, «радиоактивной версии» химического элемента титана, который образуется на ранних стадиях одного из типов взрыва звезд, известного как Тип II, или сверхновая с коллапсом ядра.

«Титан-44 нестабилен. Когда он распадается и превращается в кальций, излучаются гамма-лучи определенной, характеристической энергии, которые может регистрировать обсерватория NuSTAR», говорит Фиона Харрисон, профессор физики из Caltech и руководитель проекта NuSTAR.

Анализируя допплеровские смещения излучения, идущего от движущихся масс распадающегося изотопа титана, Харрисон и её команда установили, что большая часть материи движется в противоположную от телескопа NuSTAR сторону.

Недавно при помощи обсерватории NuSTAR были составлены карты распределения титана-44 в других остатках сверхновой под названием Кассиопея А, и в этих остатках сверхновой также были обнаружены признаки асимметричности взрыва, хотя они были не столь явными, как в случае с 1987A.

Остатки сверхновой 1987A были впервые обнаружены в 1987 г., когда свет, идущий от взрыва голубого сверхгиганта, расположенного на расстоянии в 168000 световых лет от Земли, достиг нашей планеты.

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Задолго до того, как ученые «открыли охоту» на подобные Земле планеты, одна планета в Солнечной системе уже носила имя «сестры» Земли.

Обладая примерно одинаковыми с Землей массой и размерами, Венера очень близко напоминает нашу планету, однако между «сестрами» имеется принципиально важное отличие: из-за толстой атмосферы Венера раскалена до температур, при которых плавится свинец, а потому с высокой вероятностью можно утверждать, что эта планета, в отличие от Земли, непригодна для жизни.

Для того чтобы исключить из числа возможно обитаемых планет «двойников» Венеры, несколько ученых, включая планетолога Стефана Кейна из Университета штата в Сан-Франциско, США, предложили различать «зону Венеры» вокруг звезд. Предполагается, что атмосферы находящихся в «зоне Венеры» планет подвержены влиянию неконтролируемого парникового эффекта, который приводит к перегреву планеты до сверхвысоких температур.

«Мы подчеркиваем, что размер не является определяющим фактором при определении потенциальной обитаемости планеты», — сказал Кейн в интервью журналу Astrobiology Magazine.

На поверхности планеты, лежащей в «зоне Венеры», мог однажды в её истории сформироваться океан. В самом деле, на поверхности Венеры, как считается, раньше присутствовала жидкая вода, до тех пор пока примерно один миллиард лет назад она не была потеряна планетой в космос.

Кейн и его команда назвали точку, по достижении которой планета теряет свои водные океаны из-за нагрева её поверхности родительской звездой, внешней границей «зоны Венеры», совпадающей с внутренней границей обитаемой зоны. Потеря жидкой воды замедляет круговорот углерода на поверхности планеты, приводя к накоплению этого элемента в атмосфере. Повышение содержание углерода в атмосфере, в свою очередь, провоцирует неуправляемый парниковый эффект, который приводит к разогреву планеты до высоких температур.

Избегнуть этого неуправляемого парникового эффекта планета может в том случае, если она потеряет значительную часть своей атмосферы. Потеря части атмосферы планеты в космос приводит к снижению уровня углерода в этой атмосфере и предотвращает чрезмерный разогрев планеты. Точка потери планетой атмосферы отмечает внутренний край «зоны Венеры», согласно представлениям ученых.

Работа была опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Источник

Данные, которые были получены от аппарата MESSENGER до того как тот разбился о поверхность Меркурия на прошлой неделе, свидетельствуют о том, что возраст магнитного поля планеты достигает четырех миллиардов лет. Это открытие поможет ученым заполнить пробелы в истории ближайшей к Солнцу планеты, о которой было так мало известно науке до миссии MESSENGER.

Космический аппарат MESSENGER агентства НАСА покинул Землю в 2004 году, приблизился к Меркурию в 2008 году, а в 2011 году вышел на высокоэллиптическую полярную орбиту вокруг планеты. За время миссии зонду удалось отправить на Землю большой объем ценных для науки данных. В четверг, 7 мая, в журнале Science Express были опубликованы результаты исследования магнитного поля Меркурия. Для исследования ученые использовали данные, полученные от зонда осенью 2014 года и в 2015 году, когда MESSENGER максимально приблизился к планете и пролетел на расстоянии 15 км от ее поверхности. Ранее аппарат находился на расстоянии 200-400 км от поверхности Меркурия.

«Изначально планировалась, что миссия продлится всего 1 год. Никто не мог предположить, что MESSENGER проведет на орбите Меркурия целых четыре года», - говорит Кэтрин Джонсон, ученая из Университета Британской Колумбии и ведущий автор исследования. «То, что нам удалось узнать о магнитном поле планеты уже сегодня – лишь первый шаг на длинном пути научных открытий». 

Ранее ученым было известно, что Меркурий имеет магнитное поле, схожее с земным, но гораздо слабее. Поле генерирует круговорот расплавленного железа глубоко внутри ядра планеты. 

Если не брать во внимание Землю, то Меркурий – это единственная планета во внутренней области Солнечной системы с таким магнитным полем. Существуют доказательства того, что когда-то магнитное поле имел и Марс, однако оно исчезло свыше 3-ех миллиардов лет назад.

Когда аппарат MESSENGER максимально приблизился к планете, его магнитометр собрал данные о магнетизме пород на поверхности Меркурия. Именно эти данные и помогли ученым впервые определить возраст магнитного поля Меркурия: он составляет от 3.7 до 3.9 млрд лет. Сама планета образовалась примерно в то же время, что и Земля, чуть более 4,5 миллиардов лет назад.

Одна из самых сложных задач миссии MESSENGER заключалась в том, что вывести зонд на орбиту вокруг Меркурия. В виду того, что планета расположена настолько близко к Солнцу, существовал риск того, что аппарат подлетит к звезде вместо того, чтобы выйти на орбиту Меркурия. Инженерам также пришлось столкнуться с проблемой высоких температур. Зонд был оборудован солнцезащитным экраном, благодаря которому сторона аппарата, обращенная к Солнцу, не перегревалась. За период с 2011 по 2015 гг. MESSENGER совершил около 4 000 оборотов вокруг Меркурия.

Источник

Ученые, используя научные данные, полученные при помощи космического телескопа НАСА «Хаббл», открыли, что гигантское гало из газа, окружающее галактику Андромеды, нашего ближайшего массивного галактического соседа, на самом деле в шесть раз больше в поперечнике и в 1000 раз массивнее, чем согласно результатам предыдущих измерений. Это темное, почти невидимое гало протянулось примерно на один миллион световых лет за пределы своей родительской галактики, находясь таким образом на полпути к нашей с вами галактике Млечный путь. Эти находки помогут астрономам глубже понять эволюцию и структуру величественных, гигантских спиральных галактик, представляющих собой один из наиболее распространенных типов галактик во Вселенной.

«Гало – это, по сути, газовые атмосферы галактик. Свойства этих газовых гало управляют скоростью формирования звезд в галактиках, согласно моделям эволюции галактик», — объяснил главный исследователь Николас Лехнер из Университета Нотр-Дам, США. По оценкам, в этом гигантском гало находится примерно половина от массы всех вместе взятых звезд галактики Андромеды в форме горячего, рассеянного газа. Если бы это гало можно было наблюдать на ночном небе невооруженным глазом, то его наблюдаемый диаметр превышал бы диаметр полной Луны примерно в 100 раз. Это эквивалентно площади участка неба, покрываемого двумя баскетбольными мячами, находящимися на расстоянии вытянутой руки от земного наблюдателя.

Галактика Андромеды, также известная как М31, лежит на расстоянии в 2,5 миллиона световых лет от нас и выглядит на ночном небе как тусклое «веретено», наибольший размер которого в шесть раз превышает диаметр полной Луны на небе.

По причине того, что газ, составляющий гало галактики Андромеды, сам по себе темный, команда наблюдала яркие далекие объекты ночного неба, лежащие на заднем плане, сквозь этот газ и фиксировала наблюдаемые изменения этого «фонвого» света. Идеальными «фоновыми огнями» для исследования стали квазары, которые представляют собой очень далекие яркие ядра активных галактик, в центрах которых лежат черные дыры. Команда использовала для исследования 18 квазаров, лежащих далеко за пределами галактики Андромеды, чтобы с их помощью изучить распределение материи за пределами видимого диска этой галактики.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

Астероиды и кометы могли доставить воду на многие экзопланеты за пределами Солнечной системы подобно тому, как это произошло с Землей. На такую мысль наводит новое исследование.

В ходе исследования, результаты которого были опубликованы Королевским астрономическим сообществом, ученые нашли подтверждение того, что множество планетарных тех, в том числе астероиды и кометы, содержат большое количество воды.

Это открытие делает еще более вероятным предположение о том, что вода попала на Землю с одним из таких космических тел, в результате чего сформировалась среда, подходящая для жизни. 

Комментируя полученные результаты, доктор Роберто Радди, ученый из Уорикского университета астрономии и астрофизики, а также ведущий автор исследования, сказал: «наше исследование показало, что богатые водой астероиды, подобные тем, что были найдены в нашей Солнечной системе, это довольно частое явление. Соответственно, теоретически на многих планетах могут иметься такие же объемы воды, как и на нашей Земле. Считается, что первоначально на Земле не было воды. Наше открытие выступает в поддержку мнения о том, что океаны, которые сегодня существуют на Земле, образовались в результате столкновения нашей планеты с богатыми водой кометами или астероидами».

С помощью телескопа Уильяма Гершеля (Канарские острова) астрономам из Уорикского университета удалось обнаружить большое количество водорода и кислорода в атмосфере белого карлика, известного как SDSS J1242+5226. Это дало основание предположить, что вода была доставлена на звезду экзо-астеройдом. 

Как выяснили исследователи, астероид был сопоставим по размерам с Церерой, самым крупным астероидом в Солнечной системе. «Количество воды, найденной на SDSS J1242+5226 эквивалентно 30-35% земных океанов», - объясняет доктор Радди. 

В результате влияния богатых водой астероидов или комет на планеты или белые карлики в атмосферу попадает водород и кислород. Оба элемента были обнаружены в больших количествах на SDSS J1242+5226.

Профессор Борис Генсике (Boris Gänsicke), соавтор исследования и также ученый из Уорикского университета, поясняет: «Кислород, являющийся относительно тяжелым элементом, со временем оседает. Именно поэтому через некоторое время после столкновения он перестает быть виден. Водород же, напротив, является самым легким элементом; он всегда будет оставаться вблизи поверхности белого карлика, где его можно легко обнаружить. Существует множество белых карликов, в атмосфере которых имеется большое количество водорода. Новое исследование дает основания предположить, что богатые водой астероиды или кометы распространены вокруг других звезд».

Источник

В новом исследовании ученые определили pH воды, извергающейся из гейзера на спутнике Сатурна Энцеладе. Эти находки являются важным шагом на пути к выяснению возможности существования в настоящее время или в прошлом биологических жизненных форм на Энцеладе.

Энцелад геологически активен и, предположительно, под его ледяной поверхностью находится океан из жидкой воды. Этот предполагаемый океан считается источником струй из ледяного пара и льда, которые КА Cassini наблюдал в южных приполярных областях шестого по величине спутника Сатурна. Существование жидкой воды на этом небесном теле Солнечной системы заставило ученых предполагать возможное существование на нем биологической жизни.

В рассматриваемом исследовании команда ученых во главе с Кристофером Гленом из Университета Карнеги — Меллон разработала новую химическую модель, основанную на данных масс-спектрометрического анализа ледяных зерен и газов, входящих в состав материала струй, извергающихся с поверхности Энцелада, чтобы с помощью этой модели определить pH подповерхностного океана Энцелада.

Построенная командой модель, на которую данными наблюдений, проведенных при помощи КА Cassini,были наложены ограничения, показала, что в веществе струи – а следовательно, и в водах подповерхностного океана — присутствуют минеральные соли, а pH жидкости щелочной и составляет примерно 11-12 в количественном выражении. Основными минеральными солями, присутствующими в веществе струи, исследователи называют хлорид натрия NaCl и соду Na2CO3, отвечающую за наблюдаемую щелочность среды.

Источником обнаруженной соды исследователи считают геологический процесс, называемый серпентинизацией. Суть этого процесса состоит в том, что ультраосновные (бедные по кремнию и богатые по железу и магнию) породы мантии поднимаются к океаническому дну и взаимодействуют там с водой. В результате этого процесса ультраосновные породы превращаются в минерал серпентин, при этом выделяется молекулярный водород H2 и pH вод океана становится щелочным. Выделяющийся в ходе этого процесса водород мог стать источником химической энергии для реакций синтеза сложных органических соединений, включая аминокислоты, и дать начало жизни на Энцеладе, считают исследователи.

Исследование было опубликовано в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

Источник

На пути к орбитальным верфям, фабрикам и городам лежит препятствие, которое мы создали сами

После неудачного вывода космического грузового корабля «Прогресс М-27М» на орбиту, американские военные обнаружили на орбите рядом с ним 44 обломка, происхождение которых остается неизвестным. Это еще раз напомнило о проблеме космического мусора, которую человечеству предстоит решить для успешного покорения околоземного пространства и дальних рубежей Солнечной системы.

Оскверненная мечта

Пусть медленно, но многие мечты человечества о завоевании космоса сбываются: на орбите уже размещены ключевые элементы информационных технологий — спутники связи и навигации. Потенциально в космос может переместиться и производство: на орбите испытывают создание кристаллов без дефектов, сверхчистых лекарственных субстанций и разнообразных химических соединений — от катализаторов для нефтегазовой промышленности до загустителей для йогуртов. В ближайшие десять лет частная компания Planetary Resources даже обещает подыскать подходящие астероиды для добычи редкоземельных и драгоценных металлов. По некоторым оценкам, в 500-метровом астероиде могут находиться запасы металлов платиновой группы на триллионы долларов.

Если ожидания оправдаются, космодобыча резко снизит стоимость суперэффективных катализаторов, солнечных панелей и других передовых технологий. К тому же есть и другие амбициозные планы. Так, компания Bigelow Aerospace разрабатывает надувной обитаемый модуль B330, из которого можно будет собирать космические отели. Экспериментальный надувной модуль Bigelow планируется запустить в сентябре 2015 года и пристыковать его к МКС.К сожалению, освоение космоса уже столкнулось с проблемой космического мусора, который может поставить крест на амбициозных планах «застройки» околоземного пространства. Из-за несовершенства технологий и ошибок в управлении космическими аппаратами мусора на орбите становится все больше. Так, в 2009 году российский спутник Космос-2251 на скорости 11,7 километра в секунду столкнулся со спутником связи Iridium 33. В итоге образовались более 2200 крупных фрагментов, их орбиты теперь закрыты на ближайшие десятилетия, а наземным службам приходится следить за каждым обломком.

Стройплощадка или свалка?

В космосе до сих пор используются фактически одноразовые космические аппараты, которые превращаются в металлолом после исчерпания топлива или поломки. Такое нерациональное использование ресурсов приводит к засорению космоса. Сегодня на орбите Земли работают, по разным данным, немногим более 1300 спутников, в то время как кусков мусора размером больше 10 сантиметров насчитывается около 21 тысячи штук. Фрагментов диаметром менее 1 сантиметра насчитывается свыше 100 миллионов, и каждый из них способен пробить алюминиевую обшивку космического корабля, не говоря уже о скафандре.

Лабораторные тесты обшивки европейского космического корабля ATV

Дыра, возникающая после удара алюминиевой болванкой диаметром 7,5 миллиметра, летящей со скоростью 7 километров в секунду

Невозможность отправить спутники на ремонт и техобслуживание иногда приводит к непредвиденным ситуациям. Например, 7 июня 2014 года аппарат спутниковой связи Iridium 47, запущенный в 1997 году, спустя 17 лет безукоризненной работы вдруг выбросил 10 крупных фрагментов мусора, которые разлетелись в стороны со скоростью до 80 метров в секунду. Радар четко их зафиксировал, но непонятно, что это было: взрыв на борту, столкновение с обломком или что-то еще. Интересно, что спутник при этом сохранил работоспособность.

Насколько высок риск столкновения с крупным мусором? Для Международной космической станции (МКС) расчеты показывают вероятность столкновения в 10 тысяч к одному: то есть за год в среднем происходило бы одно столкновение, если бы станция не маневрировала. В реальности МКС для надежности уклоняется даже чаще: в 2014 году она выполнила четыре маневра. По заявлению российского ЦНИИмаш, ежемесячно регистрируется шесть-семь случаев опасного сближения космических аппаратов с мусором.

Компания Bigelow Aerospace разрабатывает надувной обитаемый модуль B330

Еще выше риск столкновения с микрочастицами мусора, опасными для людей в скафандре. Специальный тестовый аппарат НАСА — станция LDEF размером с автобус — за почти шесть лет пребывания на низкой орбите пережила 21 тысячу столкновений с микромусором.

Хуже всего то, что мусор размножается сам: крупные обломки сталкиваются и порождают сотни новых. Например, в 2000 году на орбите было чуть более 8 тысяч частиц мусора, а в 2012 году их стало уже 18 тысяч, хотя тут может играть роль и улучшение инструментов контроля околоземного пространства.

Потенциальные решения

За последние 50 лет состоялись 4900 космических запусков, на околоземную орбиту выведены 6600 спутников. Большая часть этой техники теперь летает в виде мусора на высоте менее 2 тысяч километров с наибольшей концентрацией на высоте 750-800 километров.

В настоящее время как таковая очистка орбиты от мусора не производится: отработавшие свое спутники в лучшем случае сгорают в атмосфере или уводятся на так называемые орбиты захоронения. Обычно туда отправляются спутники, в которых почти не осталось топлива, как в случае с российским спутником связи «Бонум-1», который выработал ресурс еще в 2010 году. Для геостационарных аппаратов захоронение представляет собой подъем на 200 километров и более от высоты прежней орбиты. Спутники с ядерной силовой установкой переводятся на орбиту 650-1000 километров, где они могут находиться до 2 тысяч лет без риска падения на Землю.

К сожалению, международные соглашения, обязывающие страны производить захоронение своих спутников, не всегда удается соблюсти по техническим причинам. Для радикального решения проблемы необходимо очищать орбиту и изменить подход к использованию космической техники.

В России на создание мусорщика под названием «Ликвидатор»планируется потратить 10,8 миллиарда рублей. Четырехтонный спутник сможет работать на наиболее коммерчески востребованной геостационарной орбите до десяти лет и удалять в общей сложности до 20 крупных объектов. По планам Федеральной космической программы на 2016-2025 годы создание «Ликвидатора» начнется в 2018 году и закончится к 2025. Пока же идет обсуждение общей концепции аппарата.

Зарубежные коллеги для уборки околоземного пространства предложили в 2011 году концепцию Phoenix. В это же время стартап-компания NovaWurks получила от оборонного научного агентства DARPA 30,8 миллиона долларов на разработку и испытания ремонтных мини-спутников. К настоящему времени общее финансирование проекта превысило 46 миллионов долларов.

В рамках программы Phoenix США хотят использовать сломанные спутники как запасные части. Отработавшие спутники часто имеют исправные детали — например, двигатели, антенны, фотокамеры. Специальный спутник-носитель проекта Phoenix будет сближаться с такими аппаратами и подключать к ним модули — сатлеты, способные работать в космосе самостоятельно, оснащенные топливными баками, аккумуляторами и системами управления. Таким образом можно оживить ценное оборудование и получить из космического металлолома рабочий спутник. По расчетам НАСА, на околоземной орбите находятся «мертвые» спутники на общую сумму 300 миллиардов долларов.

Испытания по программе Phoenix разбили на несколько частей. Для начала в декабре 2015 года в рамках миссии Sherpa в космос отправится  носитель, способный разворачивать в космосе пять спутников весом до 300 килограммов или множество более легких сатлетов.

Российский подход

В сентябре 2014 года Институт физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН, Томский политехнический (ТПУ) и Томский государственный университеты (ТГУ), а также Московский авиационный институт (МАИ) и Самарский государственный аэрокосмический университет (СГАУ) сообщили о намерении создать консорциум по разработке нового типа космических систем: робототехнических спутниковых кластеров. В разработке кластеров участвует крупнейшая российская аэрокосмическая корпорация «Энергия».

Спутниковые кластеры — это новая концепция, основанная на использовании небольших спутников массой до 1,5 килограммов — кубсатов. Такие аппараты стоят дешево и могут запускаться в космос большими группами. Например, компания Spaceflight с помощью российских ракет «Союз» и «Днепр» запускает кубсаты на орбиту всего за 125 тысяч долларов, в то время как запуск спутника массой 50 килограммов обошелся бы 1,75 миллиона долларов.

Понятно, что килограммовый спутник имеет ограниченную функциональность, но российские ученые планируют решить эту проблему, объединив кубсаты в кластеры. Такой кластер может состоять из мини-спутников различного предназначения. Фактически группа кубсатов — это единый робот, только его части связаны между собой беспроводной связью или кабелем.

Как рассказал «Ленте.ру» заместитель генерального конструктора РКК «Энергия» Александр Чернявский, к настоящему времени уже создан консорциум, готов концепт проекта и ведется проектирование спутников. Первый пробный запуск кубсатов с системами мониторинга и коммуникаций планируется осуществить в ближайшие два года.

Редкоземельные металлы — ключевой компонент продукции высоких технологий

«Первые опытные аппараты позволят проверить концепцию кластеров, то есть группы кубсатов, которые могут объединяться в серьезные конструкции, такие как мощные антенны или системы наблюдения, — пояснил Чернявский. — В перспективе кластеры кубсатов с большей, чем у крупных спутников, надежностью и меньшей ценой создадут на низких околоземных орбитах сложные комплексы оборудования».

По словам Чернявского, сейчас кубсаты способны создать практически в любом техническом вузе, что дает студентам возможность работать с реальной космической техникой. Прогресс в этой области идет быстро, и в отдаленном будущем российские кластеры мини-спутников могут стать одним из основных инструментов работы в космосе.

Принципиальная позиция Роскосмоса, заявленная в 2013 году, состоит в том, что кубсаты, собранные в российских вузах, будут выводиться в космос бесплатно — в качестве попутной нагрузки. В октябре 2014 года Денис Лысков, занимавший на тот момент должность заместителя руководителя Роскосмоса, сообщил о планах по модернизации российских транспортных кораблей «Прогресс-МС» с целью установки специальных кронштейнов для запуска до 24 кубсатов.

Мини-спутник — кубсат

Кубсат (CubeSat) — это кубический спутник массой около одного килограмма и размером десять сантиметров. На фото — студенческие кубсаты, запущенные с борта МКС.

Робот-спутник вместо отвертки

Теоретически группа кубсатов сможет справиться с очень сложными задачами по ремонту космических аппаратов и уборке космического мусора. Кроме того, кластер может помогать космонавтам, работающим в открытом космосе, — например кубсат-фотокамера в компании с кубсатом-отверткой и кубсатом-манипулятором могут работать в стесненном пространстве космической стройки или ремонтировать спутники с радиоактивным или токсичным топливом. Последнее особенно опасно, поскольку в космосе токсины легко прилипают к скафандру и могут заразить обитаемые отсеки корабля и станции. Это не только ставит под угрозу жизнь экипажа, но и может сделать дорогостоящие космические аппараты непригодными к дальнейшей эксплуатации.

Кубсаты-мусорщики в настоящее время разрабатываются в швейцарской Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL). Проект CleanSpace One предполагает использование кубсата с манипулятором-захватом и двигателем для «стаскивания» космического мусора в атмосферу Земли. Запуск первого кубсата-мусорщика запланирован на 2018 год. Проект реализуется в партнерстве с компанией Swiss Space Systems (S3), которая инвестировала в него более 15 миллионов долларов.

Швейцарский кубсат CleanSpace захватывает мусор манипулятором и, снижаясь, сгорает в атмосфере

Кластер кубсатов сможет действовать как робот с высоким уровнем интеллекта, самообучаться и развиваться за счет добавления кубсатов с новым функционалом. Подобные роботы найдут применение не только на околоземной орбите, но и при полетах в глубокий космос, где необходимы максимально универсальные машины. Одним из первых таких проектов будет миссия Asteroid Impact Mission (AIM), планируемая Европейским космическим агентством. В ходе этой миссии кубсаты будут изучать астероиды, в том числе и потенциально опасные для Земли. В феврале 2015 года ЕКА объявило конкурс на разработку концепции миссии и соответствующих технологий — например, высокоскоростной лазерной связи и ретрансляции данных между миниатюрными спутниками. Миссия будет состоять всего из шести кубсатов, собранных из двух-трех блоков.

В будущем «упаковки» с такими кластерами смогут доставляться к астероидам или орбитам других планет с помощью буксира с ядерным двигателем, который в настоящее время разрабатывается на предприятиях Росатома. Это позволит отойти от современной неэффективной концепции разработки космических аппаратов под конкретные миссии и быстро освоить новые космические «континенты».

Цепочки дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в нашем понимании ассоциируются с жизнью, но откуда они произошли? Для ответа на этот вопрос ученые попытались воссоздать условия, в которых формировались молекулы-предшественницы ДНК. Эти химические соединения представляют собой структуры с углеродными кольцами и внедренными в них атомами азота, ключевыми компонентами азотистых оснований, которые, в свою очередь, являются «строительными кирпичиками» двойной спирали ДНК.

В новом исследовании международная исследовательская группа, включающая ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США, и Гавайского университета в Маноа, показали впервые, что условия, существующие в «горячих точках» космоса, таких как области пространства вокруг звезд, могут хорошо подходить для формирования этих азотсодержащих циклических молекул.

В течение десятилетий астрономы искали в космосе признаки этой азотсодержащей молекулы с двумя углеродными кольцами, называемой хинолином. Однако основным местом поиска молекул хинолина исследователи выбирали, как правило, межзвездное пространство. И хотя считалось, что в окрестностях звезд возможно формирование углеродных колец, однако никто до сих пор всерьез не искал в этих «горячих точках» Вселенной структуры с азотсодержащими углеродными кольцами.

Для воссоздания условий, существующих в окрестностях звезд, эта научная команда во главе с Дориан Паркер из Гавайского университета в Маноа использовала экспериментальную установку под названием «горячее сопло» (hot nozzle), имеющуюся в распоряжении Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. В эту установку исследователи подавали газовую смесь, в которой на одну молекулу с одним азотсодержащим углеродным кольцом приходилось две небольших молекулы углеводорода ацетилена.

Анализируя продукты химических реакций, протекавших в экспериментальной установке при температурах порядка 700 К, исследователи обнаружили в них значительные количества хинолина и изомерного ему изохинолина. Свои результаты ученые объясняют тем, что рассматриваемая реакция синтеза хинолинов характеризуется энергетическим барьером, который не может быть преодолен в холодном межзвездном пространстве, но без труда преодолевается в «горячих точках» близ звезд.

Исследование появилось в журнале The Astrophysical Journal.

Источник

НАСА усилило мониторинг движения вокруг Красной планеты. Это позволяет американскому космическому агентству контролировать положение аппаратов на орбите Марса и следить за тем, чтобы они не приближались на опасное расстояние друг к другу. 

В прошлом году, после запуска двух новых космических аппаратов на орбиту Марса, общее количество действующих орбитеров достигло пяти. Спутник Mars Atmosphere and Volatile Evolution («Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») агентства НАСА и индийский орбитер присоединились к спутнику Mars Express Европейского космического агентства, находящемуся на орбите с 2003 года, а также двум спутникам НАСА – Mars Odyssey и Mars Reconnaissance Orbiter, находящимся на орбите с 2001 и 2006 гг. соответственно. В рамках расширенного мониторинга также ведется наблюдение за искусственным спутником НАСА Mars Global Surveyor, запущенным в 1996 году. В настоящее время аппарат выведен из эксплуатации. 

Однако значение имеет не столько количество спутников, сколько их тип. Американский искусственный спутник MAVEN («Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») достиг орбиты Красной планеты 21 сентября 2014. Спутник нацелен на изучение верхних слоев атмосферы Марса. Он движется по вытянутой орбите, периодически отдаляясь и приближаясь к Красной планете. Таким образом, спутник может пересекать орбиты, занимаемые другими аппаратами. Также НАСА отслеживает положение орбитальных аппаратов ЕКА и Индии, оба из которых движутся по вытянутым орбитам. 

Отслеживать движение спутников Марса гораздо легче в сравнении с земными орбитерами. На сегодняшний день на околоземной орбите находится около 1000 действующих спутников, а также множество обломков аппаратов, вышедших из эксплуатации. Однако исследования Марса становятся все более активными. В недалеком будущем на Красную планету планируется не одна миссия. Именно поэтому исследователи НАСА усиливают меры предосторожности.

Источник

Международная команда астрономов, возглавляемая учеными из Йельского и Калифорнийского университетов, раздвинула границы исследованной человечеством части космоса до той эпохи, когда возраст нашей Вселенной составлял всего-навсего 5 % от её сегодняшнего возраста.

Этот научный коллектив открыл исключительно яркую галактику, расположенную от нас на расстоянии более чем в 13 миллиардов лет и определил её точное расстояние от Земли, используя мощный инструмент MOSFIRE, установленный на 10-метровом телескопе обсерватории Кека, расположенной на Гавайях. Она стала самой далекой из галактик, обнаруженных учеными на настоящее время.

Эта галактика, получившая обозначение EGS-zs8-1, изначально была идентифицирована по особенному сочетанию цветов на снимках, сделанных космическими телескопами НАСА «Хаббл» и «Спитцер». Она является одной из самых ярких и массивных объектов ранней Вселенной.

Возраст галактики и расстояние до неё тесно связаны между собой, когда речь идет о Вселенной в целом. Свет от Солнца идет до нас всего лишь восемь минут, в то время как свет от далеких галактик, которые мы наблюдаем сегодня при помощи современных телескопов, идет до нас сквозь Вселенную на протяжении миллиардов лет — поэтому сегодня мы можем видеть, как выглядели эти галактики миллиарды лет назад.

«Накопленная к этому времени масса галактики уже составляет более 15 % от массы, которая имеется в нашей галактике Млечный путь в настоящее время, — сказал Паскаль Оэш, астроном из Йельского университета и главный автор новой научной работы. — На это галактике потребовалось всего-навсего 670 миллионов лет. Вселенная тогда была ещё очень молодой». Определение этого расстояния также позволило астрономам установить, что в галактике EGS-zs8-1 происходит стремительное звездообразование, скорость которого в 80 раз превышает скорость звездообразования в нашей собственной галактике.

Исследование было опубликовано 5 мая в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Источник

На Большом адронном коллайдере впервые после его двухлетней реконструкции прошли первые столкновения низкоэнергетических протонов. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа.

Физики из четырех основных коллабораций БАКа столкнули два пучка протонов с энергией 450 гигаэлектронвольт каждый. Это необходимо для калибровки датчиков ускорителя. С такой энергией частицы поступают в БАК из предускорителя — протонного суперсинхротрона.

Ожидается, что столкновение частиц на максимальной энергии (6,5 тераэлектронвольта на пучок) произойдет в начале июня 2015 года. Ранее на БАКе были пропущены пучки протонов в обоих направлениях (по и против часовой стрелки) по всем восьми сегментам кольца ускорителя.

В середине марта сообщалось, что на БАКе провели пуск пучков для тестирования детекторов двух экспериментов — LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment). В ходе испытаний частицы прошли 10 из 27 километров (три из восьми секторов) ускорительного кольца.

Коллайдер был остановлен 14 февраля 2013 года. После его двухлетней модернизации и ожидаемого перезапуска исследователи собираются сконцентрироваться на поисках частиц темной материи, следов суперсимметрии и дополнительных пространственных измерений.

БАК — крупнейшая в мире ускорительная установка. Она расположена в ЦЕРНе на границе Франции и Швейцарии. В 2012 году специалисты этой организации сообщили об открытии частицы со свойствами бозона Хиггса.

Источник

диске из пыли и газа, закручивающемся вокруг молодой звезды HL Тельца, на самом деле вырезаны в нем формирующимися планетами.

Снимок системы HL Тельца, сделанный в октябре 2014 г. при помощи ультрасовременного радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенного в чилийской пустыне Атакама, сразу после опубликования стал предметом большого числа научных дискуссий.

Хотя многие исследователи, изучавшие этот снимок, склонялись к тому, что наблюдаемые на нем щели в аккреционном диске звезды были вырезаны именно планетами, другая часть ученых относилась к этой идее скептически. Основным аргументом противников гипотезы протопланетного диска было то, что наблюдаемые щели, особенно три внешних, были слишком близко расположены друг к другу. Высказывалось мнение, что планеты, достаточно массивные, чтобы вырезать в газопылевом диске, окружающем звезду, настолько широкие щели, должны были быть разбросаны в космическом пространстве действием мощной силы гравитации и вытолкнуты из планетной системы звезды на ранних этапах её эволюции.

Однако согласно гипотезе, выдвинутой Тамайо в новом исследовании, наблюдаемые на снимке щели все же отражают процессы формирования планет, при этом протопланеты системы HL Тельца находятся в специальной резонансной конфигурации, которая и объясняет отсутствие столкновений между внешними планетами системы этой звезды. Иными словами, эти протопланеты избегают столкновений друг с другом, благодаря особенному сочетанию их орбитальных периодов. Нечто похожее наблюдается в случае Плутона, который избегает столкновений с Нептуном уже на протяжении нескольких миллиардов лет, несмотря на то, что орбиты этих небесных тел пересекаются между собой.

Система HL Тельца, возраст которой оценивается в менее чем один миллион лет, составляет примерно 36 миллиардов километров в диаметре и находится на расстоянии 450 световых лет от Земли в созвездии Тельца.

Результаты исследования доступны онлайн и будут опубликованы в готовящемся к выпуску номеру журнала The Astrophysical Journal.

Источник

Марсоход Opportunity агентства НАСА высадился на Марс более 11 лет назад, в январе 2004 года. Задача, которая стояла перед ровером, тогда казалась трудновыполнимой: Opportunity должен был провести на Красной планете 90 марсианских дней и преодолеть расстояние в 600 метров. На сегодняшний день марсоход не только достиг своей цели, но и превзошел все ожидания ученых. Не так давно впервые в истории ровер прошел марафонскую дистанцию за пределами Земли (42,2 км), а также пережил на Красной планете свой 4000-ый марсианский день. Сутки на Марсе длятся на 40 минут дольше, чем на Земле.

Недавно марсоход Opportunity снял новое фото, на котором виден скалистый пик, расположенный в неглубоком кратере на Красной планете.

На мозаике, которая сочетает в себе снимки, снятые панорамной камерой Opportunity 29 и 30 марта, изображен мелкий марсианский кратер Spirit of St. Louis (Дух Сент-Луисса).

«Кратер достигает около 34 метров в длину и около 24 метров в ширину. Дно кратера несколько темнее, нежели окружающая местность», - отмечают представители НАСА в описании к изображению, опубликованном 30-ого апреля. «Высота скалистого пика составляет от 2-ух до 3-ех метров. Он выступает за край кратера».

Кратер Spirit of St. Louis расположен вдоль западного края значительно большего по размеру кратера Индевор. Последний является объектом исследования марсохода Opportunity с августа 2011 года. Как отметили представители НАСА, на новых снимках видна дальняя сторона кратера Индевор, достигающая 22 километров в ширину. 

Ровер Opportunity приземлился на Марс через три недели после своего двойника, аппарата Spirit. Последний был нацелен на поиск следов водной активности на Красной планете. Марсоход Spirit перестал выходить на связь с Землей в 2010 году, и спустя год был объявлен мертвым. Ветеран Opportunity, несмотря на проблемы со «здоровьем», все еще продолжает исследовать Красную планету.

Источник

Первоначально ученые занимались созданием идеально гладкой поверхности и учились контролировать перестройку атомов при внесении изменений в структуру какой-либо поверхности

ОВОСИБИРСК, 30 апреля. /ТАСС/. Специалисты новосибирского Института физики полупроводников СО РАН создали стандарт измерения высоты поверхности, который может применяться для настройки и калибровки высокоточной аппаратуры, в том числе применяемой в сфере нанотехнологий, сообщил в четверг журналистам старший научный сотрудник института Сергей Косолобов.

"Для области нанотехнологий существование стандартов калибровки приборов, которые измеряют высоту или профиль поверхности, это очень важная задача. Их на данный момент в мире нет, таких стандартов. 90-100 нанометров есть, а все, что меньше, - нету. Мы создали такой эталонный объект, его сейчас регистрируют в государственном реестре средств измерений", - сказал Косолобов.

Он пояснил, что первоначально ученые занимались созданием идеально гладкой поверхности и учились контролировать перестройку атомов при внесении изменений в структуру какой-либо поверхности, например, образца кремния. Физикам удалось получить поверхности, которые не содержат на себе слоев атомов - "атомных ступеней".

"Зачем это нужно? Когда нам приносят биологи какой-то объект и говорят: "Мы хотим знать его форму", - мы должны положить его на какую-то подложку. Но если подложка сама имеет какую-то форму, мы будем мерить совокупность двух форм, и реальную трудно вычленить", - пояснил Косолобов.

Впоследствии, рассказал он, физики начали располагать на заданных местах поверхности от одной до нескольких сотен "атомных ступеней", что и привело к созданию нового стандарта измерений высоты. Этот стандарт уже используется производителями атомно-силовых и интерференционных микроскопов.

Источник

Согласно результатам нового исследования, за последнее время на соседней Суперземле радикально изменилась температура. Это дало ученым основания предположить, что на поверхности чужих миров могут существовать большие и очень активные вулканы. 

С помощью космического аппарата научного изучения «Спитцер» ученые НАСА обнаружили, что на экзопланете 55 Cancri е, которая в 8 раз тяжелее Земли и находится на расстоянии 40 световых лет от нас, за период с 2011 года по 2013 год температура варьировалась в диапазоне между 1 832 и 4 892 градусами по Фаренгейту.

«Впервые в истории нам удалось зафиксировать столь разительные изменения света, исходящего от экзопланеты», - говорится в сообщении соавтора исследования Никку Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan), ученого их Института астрономии Кембриджского университета. 

Эти атмосферные изменения были зафиксированы на освещенной части Суперземли 55 Cancri e. Экзопланета расположена настолько близко к своей звезде, что на один оборот у нее уходит всего 18 часов. Одна ее сторона всегда обращена к звезде, в то время как другая – в противоположную от нее сторону. 

Исследователи отметили, что они не уверены в том, чем именно были вызваны такие изменения температуры, однако выдвинули одно наиболее вероятное предположение. 

«Мы считаем, что наиболее вероятным объяснением таких температурных изменений служит поверхностная активность, возможно вулканизм. При этом на поверхность, должно быть, выбрасываются большие объемы пыли и газа. Они могут периодически перекрывать тепловое изучение планеты, из-за чего его перестает быть видно с Земли», - говорит в своем заявлении ведущий автор исследования Брис-Оливьер Демори (Brice-Olivier Demory) из Кавендишской лаборатории в Кембридже.

Если такое предположение является верным, то вулканизм на экзопланете 55 Cancri е является даже более активным, нежели на спутнике Юпитера Ио. На сегодняшний день это небесное тело считается наиболее вулканически активным в нашей Солнечной системе.

Источник

Космический аппарат «Мессенджер» завершил свою миссию, героически разбившись о поверхность Меркурия. Какие открытия удалось сделать зонду за время своей меркурианской экспедиции?

Источник

Идея о том, что Вселенная может быть гигантской голограммой — двухмерной реальностью, которая только кажется трехмерной, — уже давно витала в научном сообществе. Не так давно команда австрийских исследователей сделала математические расчеты, чтобы доказать, что такой сценарий не настолько неправдоподобен, как кажется. Результаты расчетов были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Источник

Неожиданное гравитационное сходство между спиральными и эллиптическими галактиками было обнаружено международной командой астрономов, включающей астрономов из Технологического университета Суинберна.

Проведя первый в своем роде обзор большого числа галактик, исследователи составили карту скоростей звезд, расположенных во внешних частях спиральных и эллиптических галактик, используя для наблюдений крупнейший в мире оптический телескоп, находящийся в обсерватории Кека, Гавайи.

На следующем этапе исследования ученые во главе с Мишелем Капеллари из Оксфордского университета, СК, использовали гравитационный закон Ньютона, чтобы на основе данных по скоростям звезд составить карты распределения масс в исследуемых галактиках.

«Одной из удивительных находок нашего исследования стало то, что в спиральных и эллиптических галактиках скорости звезд поддерживаются примерно одинаковыми вдоль всего диаметра их галактического диска, — говорит доктор Капеллари. — Это означает, что звезды и темная материя «сговорились» между собой и разместились в галактике таким образом, чтобы общая масса была распределена более-менее равномерно. То есть близ центров галактик наблюдаются большие количества звезд, а у краев галактических дисков доминирует темная материя».

Большую часть галактик во Вселенной составляют не спиральные, а эллиптические и линзовидные галактики. Как сообщают исследователи, в эллиптических галактиках «сговор» между нормальной и темной материями проявляется особенно явно из-за широкого разброса таких галактик по формам и различий в историях их формирования.

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Источник