Многие межпланетные зонды использовали для разгона тяготение Юпитера. Первыми были аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11» (Pioneer), а вслед за ними «Вояджер-1» и «Вояджер-2». В 1992 году Юпитер помог выйти из плоскости эклиптики «Улиссу» (Ulysses) — зонду, исследующему полярные области Солнца, вокруг которого он обращается по орбите, почти перпендикулярной земной. Другим способом вывести аппарат на такую орбиту при современном уровне развития космической техники просто невозможно. Выполнил пертурбационный маневр у Юпитера и зонд «Новые горизонты» (New Horizons), запущенный Соединенными Штатами к Плутону 19 января 2006 года. Увеличив скорость на 4 км/с и на 2,5 градуса отклонившись от плоскости эклиптики, он сможет прибыть к цели в 2015 году, прежде чем на Плутоне (который в этом столетии удаляется от Солнца) станет замерзать атмосфера, снижая тем самым ценность будущих исследований.
    Разумеется, для выполнения гравитационных маневров дата старта должна быть выдержана весьма точно. Баллистики оперируют понятием «окно запуска» — это интервал дат, в пределах которого эффективность запланированных гравитационных маневров максимальна. Ближе к краям «окна» эффект становится меньше, а потребности в топливе — больше. Если же выйти за его границы, то носитель просто не сможет вывести аппарат на нужную орбиту, что приведет к срыву полета или недопустимому возрастанию его длительности. Например, запуск «Новых горизонтов» неоднократно переносился по погодным и техническим причинам. Задержись старт еще на несколько дней, и зонд отправился бы в полет уже без расчета на «гравитационную помощь» Юпитера и с меньшими шансами на успех. Выполнять маневры у планет-гигантов удобнее всего. Благодаря их большой массе поворачивать возле них можно по широкой плавной дуге и требования к точности навигации остаются довольно мягкими. Однако нередко в качестве «пращи» используют Венеру, Землю, Марс и даже Луну. Тут уже ошибаться нельзя, в противном случае аппарат уйдет от планеты совсем не в том направлении, как было запланировано.

Зонд ISEE-3/ICE четыре года (1978—1982) изучал Солнце с орбиты вокруг точки Лагранжа L1, а затем путем сложных гравитационных маневров у Земли и Луны он был направлен на встречу с кометами Джакобини — Циннера (1985) и Галлея (1986). В 2012-м зонд вернется к Земле. Рис. NASA

Окном запуска называют интервал дат, в пределах которого эффективность запланированных гравитационных маневров максимальна.

Гомановские эллипсы, касающиеся орбиты Земли и планеты назначения, - самые экономичные межпланетные траектории, если не прибегать к гравитационным маневрам. Полет к Марсу по гомановской орбите занимает около 240-280 суток, к Венере - около 150 суток.

    Наиболее сложны — но тем и интересны! — траектории с пертурбационными маневрами не у одного, а у нескольких небесных тел. К примеру, станция «Галилео» (Galileo), чтобы добраться до Юпитера, осуществила гравитационный маневр в поле тяготения Венеры, а потом еще два возле Земли. Такие полеты возможны не всегда, а лишь при определенном расположении планет. Самый знаменитый подобный «большой тур» совершил «Вояджер-2», который последовательно пролетел вблизи Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Его близнец «Вояджер-1» тоже мог бы пройти подобным маршрутом, однако ученые предпочли поближе рассмотреть загадочный спутник Сатурна Титан, и его тяготение необратимо отклонило траекторию станции от направления на Уран. Это было трудное, но верное решение. Именно данные «Вояджера-2» позволили спустя 24 года осуществить посадку на Титан зонда «Гюйгенс» (Huygens).
    В наши дни еще более сложный полет выполняет станция «Мессенджер» (MESSENGER). Ее основная задача — выход на орбиту вокруг Меркурия для детального изучения его характеристик. Миссия, рассчитанная на семь лет пути, в январе 2008 года вышла на заключительный этап. Аппарат уже выполнил четыре гравитационных маневра: один около Земли, два возле Венеры и один у самого Меркурия, а между ними производились маневры двигателями, чтобы каждый раз правильно входить в гравитационную «воронку» планеты. «Мессенджеру» предстоит совершить еще пять маневров (два гравитационных и три — двигателями), прежде чем он станет спутником ближайшей к Солнцу планеты. За это время он «намотает» вокруг Солнца 8 миллиардов километров — больше, чем до Плутона! Однако, не будь траектория столь сложной, при современном состоянии ракетно-космической техники этот полет вообще не мог бы состояться.

ЛЕСТНИЦА ЛАГРАНЖА

Несмотря на коррекции и гравитационные маневры, орбиты большинства межпланетных станций все же близки к классическим дугам эллипсов и гипербол. Но в последнее время астронавигаторы все чаще используют куда более изощренные траектории, пролегающие в тех областях пространства, где приходится в равной мере учитывать притяжение сразу двух небесных тел.     Рассмотрим, например, орбиту Земли вокруг Солнца. Она почти круговая с радиусом 150 миллионов километров и периодом обращения, равным году. Соотношение радиуса и периода определяется силой солнечного притяжения, заставляющей Землю двигаться по искривленной траектории. На большем расстоянии притяжение Солнца окажется слабее, а соответствующая орбитальная скорость ниже. Космический аппарат на такой орбите отстает от Земли (а на орбите меньшего радиуса обгоняет ее). Математически это выражается третьим законом Кеплера. Однако из этого правила есть исключение. Допустим, мы запустили станцию так, чтобы она пришла в некую точку, расположенную на продолжении земной тени, причем на строго определенном расстоянии от Земли (примерно полтора миллиона километров). Тогда притяжение нашей планеты, добавленное к солнечному, окажется как раз таким, что период обращения по расширенной орбите будет в точности равен году. Получится, что станция как бы все время прячется от Солнца позади Земли. Аналогичная траектория есть и внутри земной орбиты, где притяжение планеты, наоборот, ослабляет солнечное ровно настолько, чтобы на более короткой орбите период обращения был равен году. На таких орбитах станции будут обращаться вокруг Солнца, оставаясь неподвижными относительно Земли, — в направлении к Солнцу и от него. Это так называемые точки Лагранжа L1 и L2, где космический аппарат может неподвижно висеть, не расходуя топлива. Этим уже пользуются: в L1 работает солнечная обсерватория SOHO, а в L2 — астрофизический зонд WMAP. Туда же планируется вывести 6-метровый телескоп имени Джеймса Вебба, который строится на смену стареющему «Хабблу».     Но полеты в точках Лагранжа не лишены трудностей. Дело в том, что равновесие в них неустойчиво. Стоит аппарату немного отклониться из-за возмущений со стороны других планет или погрешностей навигации, как он начинает описывать вокруг точки Лагранжа медленно расходящиеся петли. Если вовремя не скорректировать орбиту, аппарат может быть выброшен в космос или даже упасть на Землю. Рассчитать движение по такой траектории очень трудно: она очень сильно «крутит хвостом» — при малейшей ошибке в начальных условиях может повернуться в противоположном направлении.     И все же NASA уже удалось воспользоваться такой сложной орбитой для миссии по сбору образцов солнечного ветра. Аппарат «Генезис» (Genesis) был запущен по тончайшим образом выверенной траектории, которая после нескольких витков вокруг точки L1 вернула его к Земле, причем так, что капсула с образцами по касательной вошла в атмосферу и совершила посадку (к сожалению, жесткую из-за сбоя в парашютной системе). А у навигаторов тем временем зреют новые планы. Среди раскручивающихся траекторий ухода от точки L1 есть такие, которые на время приводят аппарат на орбиту вокруг L2 (и наоборот). Причем для этого не требуется серьезных затрат топлива. У Земли пользы от этого немного. Иное дело — система Юпитера, где у каждого из четырех его больших спутников — Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто — есть по паре точек Лагранжа. Двигаясь вокруг планеты, внутренние спутники обгоняют внешние, и если правильно подгадать, то ценой совсем небольших затрат топлива аппарат может перепрыгнуть с неустойчивой орбиты вокруг точки L2, скажем, спутника Ио на такую же орбиту вокруг точки L1 Европы. Покрутившись там и проведя наблюдения, можно подняться еще на одну ступеньку «лестницы» — к точке L2 Европы, а оттуда в нужный момент прыгнуть к L1 Ганимеда, а там и до Каллисто рукой подать. Спускаться по этой «лестнице Лагранжа» тоже не возбраняется.     Именно такой план полета предлагается для большой исследовательской станции JIMO, которую NASA готовит для изучения галилеевых спутников Юпитера. До сих пор спутники Юпитера исследовались только с пролетных траекторий. «Лестница Лагранжа» позволит станции подолгу зависать над спутником — изучать его поверхность и отслеживать происходящие на ней процессы.

    Но гравитационные маневры — не единственный способ сэкономить топливо. Еще в 1930-х годах один из пионеров отечественного ракетного двигателестроения Валентин Петрович Глушко предложил использовать электроракетные двигатели (ЭРД). По сравнению с традиционными жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) скорость истечения рабочего тела у них на порядок выше, а значит, топлива требуется в сотни раз меньше. К сожалению, тяга ЭРД исчисляется величинами порядка нескольких граммов-силы, так что для вывода аппаратов на орбиту они не годятся. Это «двигатели открытого космоса», предназначенные для медленного, но непрерывного ускорения, длящегося месяцы, а при межпланетных полетах и годы. «Миссии с малой тягой» стали популярны лишь тогда, когда электроника, сделав гигантский скачок, позволила увеличить срок службы космических аппаратов с нескольких месяцев до нескольких лет, а то и десятилетий.

    Трасса полета с малой тягой совсем не похожа на классический эллипс, она представляет собой медленно разворачивающуюся спираль Архимеда. Переход с низкой околоземной орбиты на геостационарную по такой траектории затягивается на полгода. Это поистине пытка для владельца спутника, продающего услуги космической связи: каждый день ожидания обходится в десятки тысяч долларов. Приходится учитывать и такое неприятное обстоятельство, как многократный пролет через радиационные пояса Земли. Тонкая электроника очень не любит космических излучений. Но зато спутник, оснащенный ЭРД, можно запустить на геостационарную орбиту ракетой «Союз» (300 тонн), а для аппарата с обычным ЖРД уже нужен могучий «Протон» (700 тонн). Разница в стоимости запуска — в два-три раза. Вот и ломает голову заказчик космического аппарата: какой вариант выбрать? Обычно все же останавливаются на том, что быстрее: современные спутники связи начинают «отбивать» затраченные на их запуск деньги уже через пару недель после выведения на целевую орбиту. Так что в околоземном пространстве двигатели малой тяги применяют в основном для небольших коррекций орбиты.
    Другое дело — полеты, скажем, к астероидам. ЭРД позволят относительно легко перекидывать межпланетную станцию с одного объекта к другому, причем не просто пролетать мимо, а подолгу задерживаться у каждого. По причине своей ничтожной (по сравнению с планетами) массы астероиды обладают мизерной гравитацией. Их облет мало похож на обычное орбитальное движение вокруг больших планет. Орбитальные скорости здесь измеряются сантиметрами в секунду, а периоды — многими сутками. Чтобы облететь астероид быстрее, приходится почти постоянно «работать двигателями». Стоит их выключить, и аппарат просто улетит от планетоида. Но зато практически полное отсутствие гравитации позволяет садиться на поверхность астероида и взлетать с него при минимальных затратах топлива.
    По большому счету слово «посадка» здесь можно употреблять лишь условно: причаливание межпланетного зонда к астероиду больше напоминает стыковку двух космических кораблей, нежели классическую посадку на поверхность планеты. Этот фокус проделывали японцы со своим зондом «Хаябуса», который дважды опускался на поверхность астероида Итокава и поднимался с нее. Кстати, этот же полет показал, насколько непросто управлять аппаратом вблизи поверхности астероида. Обмен сигналами с аппаратом занимает десятки минут, так что отдавать ему команды в реальном времени невозможно, несмотря на небольшие скорости. Поэтому отработка автономной навигации вблизи неровной поверхности астероида была одной из основных задач «Хаябусы».
    Стартовавший в сентябре 2007 года к астероидам Церере и Весте американский зонд «Заря» (Dawn) оснащен ионными двигателями с тягой меньше одной десятой Ньютона (вес 10-гранного груза). За сутки работы они ускоряют аппарат массой около тонны на 25 км/ч. Это не так мало, как может показаться: за год подобными темпами можно набрать 2,5 км/с. Полного же запаса топлива на борту (425 килограммов) хватит для изменения скорости аппарата на 10 км/с — никаким межпланетным аппаратам с химическими двигателями подобное недоступно.

    Попробуем пофантазировать и представим, что наконец-то решено отправить экипаж, состоящий из людей, скажем, в систему Сатурна. Можно выбрать быстрый перелет с большой тягой: собрать межпланетный корабль на околоземной орбите, выдать при помощи ЖРД мощный разгонный импульс и по гиперболе отправиться в путешествие. Лететь все равно придется долго — несколько лет. Масса топлива нужна огромная. А значит, для снаряжения гигантского корабля потребуется не один десяток сверхтяжелых ракет. Запасы кислорода, воды, пищи и всего, что нужно в межпланетном полете, теряются на фоне огромной массы топлива, необходимого не только для разгона у Земли, но и для торможения у цели путешествия, и для возвращения к родной планете…

    А что если попробовать малую тягу? Безумное количество топлива существенно сократится, а срок путешествия, как ни странно, может остаться прежним! Ведь двигатели корабля будут работать всю дорогу — полпути на разгон, а полпути — на торможение. Правда, тягу электрореактивных двигателей придется увеличить в сотни раз по сравнению с теми, что стоят на зонде «Заря». Но во-первых, такие разработки уже ведутся, а во-вторых, двигателей может быть много.
    Для питания ЭРД понадобится несколько мегаватт энергии. Вблизи Земли ее можно было бы получать даром — от огромных солнечных батарей площадью тысячи, если не десятки тысяч квадратных метров. Но с удалением от Солнца их эффективность быстро падает: у Марса — на 60%, у Юпитера — в 30 раз. Так что для полетов к планетам-гигантам придется использовать ядерный реактор. И еще, скорее всего, ЖРД все-таки понадобятся для того, чтобы быстрее пройти опасные радиационные пояса вблизи Земли. Видимо, именно комбинированные двигательные установки будут применяться в межпланетных пилотируемых миссиях будущего.

    Дальний космос таит в себе немало загадок. Казалось бы, что может быть точнее баллистических расчетов, в основе которых лежат законы небесной механики? Не тут-то было! На космический зонд действует множество сил, которые трудно учесть заранее. Давление солнечного излучения и солнечный ветер, магнитные поля планет и истечение газа из самого аппарата — все это сказывается на скорости его движения. Даже тепловое излучение зонда и радиосигнал, посылаемый на Землю узконаправленной антенной, вызывают отдачу, которую приходится учитывать при точной навигации. А то что происходило с уже упоминавшимися «Пионерами», вообще не получило пока должного объяснения. Работающий в NASA российский астрофизик Вячеслав Турышев обнаружил около 10 лет назад, что зонды испытывают очень небольшое аномальное торможение. За 20 лет полета аномалия «Пионеров» привела к тому, что, подлетая к границам Солнечной системы, космические аппараты отклонились от расчетного положения на 400 тысяч километров! Какие только гипотезы не выдвигались для объяснения аномалии. От уже упомянутых магнитных полей и испарения остатков топлива из топливных магистралей до наличия на границах Солнечной системы массивных невидимых объектов. Некоторые физики считают аномалию указанием на неточность современной теории гравитации, другие видят в ней проявление космологических факторов вроде темной материи и темной энергии. Исчерпывающего объяснения пока нет, а группа Турышева продолжает обрабатывать данные о полете «Пионеров». Как бы то ни было, при проектировании новых траекторий межпланетных полетов придется учитывать возможность подобных неожиданных явлений.

Станция «Кассини» и траектория ее движения в системе Сатурна. Рис. NASA/ESA

    В общем, работа космического баллистика балансирует на грани искусства и точных наук. Ему всегда приходится решать задачу со многими неизвестными, усугубленную стремлением заказчика сделать все «быстрее и дешевле», не выходя за рамки физических законов. Так что, несомненно, мы еще станем свидетелями рождения многих новых нетривиальных космических траекторий.

Сегодня в России отмечается День космонавтики. 12 апреля 1961 года Советский Союз вывел на орбиту Земли космический корабль-спутник «Восток» с первым космонавтом на борту. Длительность полета составила 1 час 48 минут. Корабль сделал один виток вокруг Земли и совершил посадку в Саратовской области. На высоте нескольких километров от Земли Юрий Гагарин катапультировался и приземлился с парашютом недалеко от спускаемого аппарата. Это был великий день для всего человечества.

    Почему два германо-американских спутника получили имена Том и Джерри?

В 2002 году Германия совместно с США запустила систему из двух космических спутников для измерения гравитации Земли под названием GRACE. Они летают по одной орбите на высоте около 450 километров один за другим, с промежутком 220 километров. Когда первый спутник подлетает к области с повышенной гравитацией, например, большому горному массиву, он ускоряется и удаляется от второго спутника. А через некоторое время сюда долетает и второй аппарат, тоже ускоряется и тем самым восстанавливает исходную дистанцию. За подобную игру в «догонялки» спутникам дали имена Том и Джерри.

    Какие рукотворные объекты на Земле видны из космоса?

Долгое время бытовал миф о том, что единственным рукотворным объектом, видимым из космоса, является Великая Китайская стена. Однако как раз эту стену увидеть трудно, особенно если не знаешь где именно ее искать. Это подтвердил даже первый китайский тайконавт Ян Ливэй. Что касается других объектов, то из космоса хорошо видны египетские Пирамиды. Внимательный взгляд космонавта также может различить многие большие города и шоссе, аэропорты и плотины.

    Какие животные первыми облетели вокруг Луны?

Первыми животным, возвратившимися на Землю после полета в космос, были, как известно, собаки. А вот первенство в облете Луны принадлежит черепахам. Это случилось в 1968 году: в советский космический корабль Зонд-5 посадили среднеазиатских степных черепах. Выбор был обоснован тем, что им не требуется большого запаса кислорода, они могут полторы недели ничего не есть и длительное время находиться как бы в летаргическом сне.

    Кого предложили советским ученым посылать в космос вместо собак сердобольные американские женщины?

Собаку Лайку отправили в космос, заранее зная, что она погибнет. После этого в ООН пришло письмо от группы женщин из штата Миссисипи. Они потребовали осудить бесчеловечное отношение к собакам в СССР и выдвинули предложение: если для развития науки необходимо посылать в космос живых существ, в нашем городе для этого есть сколько угодно негритят.

    Почему космонавты смотрят перед отлетом фильм «Белое солнце пустыни»?

Известно, что у советских и российских космонавтов есть традиция — перед отлетом смотреть фильм «Белое солнце пустыни». Оказывается, у этой традиции есть логичное обоснование. Именно это кино показывалось космонавтам как эталон операторской работы — на его примере им объясняли, как правильно работать с камерой и строить план.

    Как на Международной космической станции озвучивают смену капитана?

На Международной космической станции есть колокол. В него бьют каждый раз, когда происходит смена капитана.

    Каким образом арбузы помогли при испытаниях советской авиационно-космической системы?

В 1960-70-х годах в СССР разрабатывалась авиационно-космическая система «Спираль», состоящая из орбитального самолета, который должен был выводиться в космос гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а затем ракетной ступенью на орбиту. Для испытаний был сконструирован аналог орбитального самолета, оборудованный шасси с лыжно-тарельчатыми опорами. Однажды во время испытаний тяги двигателей было недостаточно, чтобы сдвинуть с места эти лыжи по грунтовой полосе. Было решено пригнать два грузовика с арбузами, которые равномерно разбили на протяжении 70 метров. Это обеспечило необходимое скольжение и самолет сумел тронуться с места и разогнаться.

    Чем пишут в условиях невесомости американские и российские космонавты?

Согласно распространенному мифу, НАСА вложило несколько миллионов долларов в разработку ручки, которой можно писать в космосе, а русские космонавты пользовались простыми карандашами. В действительности американцы на первых порах писали тоже карандашами, только механическими, или фломастерами. Недостаток их использования заключался в том, что в случаем поломки мелкие детали карандаша могли причинить вред космонавтам. Во второй половине 1960-х годов изобретатель Пол Фишер сконструировал ручку, способную писать в любых условиях, и предложил ее в том числе НАСА по цене 2 $ за штуку. Впоследствии эти ручки закупались и советским (а затем и российским) космическими агентствами.

    Почему договор о мирном использовании Луны не имеет фактической силы?

В 1979 году в рамках ООН было заключено соглашение, которое провозглашает принцип исключительно мирного использования Луны и всех других небесных тел, кроме Земли, и недопустимости претензии со стороны любого государства на распространение своего суверенитета на какое-либо небесное тело. Соглашение ратифицировали всего 13 стран, причем среди них нет ни одного государства, обладающего существенной собственной космической программой.

    Какую защиту от возможной невменяемости Гагарина предусмотрели инженеры космического корабля?

В начале эры космонавтики никто не мог представить, как скажется пребывание в космосе на здоровье человека, в частности, не сойдет ли он с ума. На случай неадекватных действий Юрия Гагарина из-за перегруженной психики инженеры позаботились о его безопасности. Прежде чем запустить тормозной двигатель, ему надлежало подтвердить свою вменяемость, решив простую логическую задачку: получить цифровой код. Только введя его, можно было вручную включить необходимое оборудование.

    Какому туристу жена запретила слетать в космос еще раз?

Чарльз Симони стал первым двукратным космическим туристом, слетав на МКС в 2007 и 2009 годах. Недавно он женился, и его брачный контракт, помимо всего прочего, содержит запрет лететь в космос в третий раз.

    Как открыли твердость поверхности Луны?

При конструировании первого советского лунохода возникло много споров: что из себя представляет лунная поверхность? Были гипотезы, что она образована толстым слоем пыли. Одна организация для испытаний лунохода предложила построить громадный ангар площадью несколько тысяч квадратных метров, усыпанный 5-10-метровым слоем нелущеного проса (которое очень скользко и могло стать аналогом «лунной пыли»). Проблему решил Королев, лично приказав считать поверхность Луны твердой.

    Какой затонувший корабль стал источником металла для космических спутников?

Сталь для американских спутников, измеряющих космическую радиацию, пришлось добывать из затонувшего в 1919 году корабля «Кронпринц Вильгельм», поскольку радиационный фон от стали, изготовленной после 1945 года, слишком велик.

    Почему на резьбе испанского собора 12 века изображен космонавт в скафандре?

В резьбе кафедрального собора города Саламанка (Испания), построенном в 12 веке, можно обнаружить фигуру космонавта в скафандре. Никакой мистики здесь нет: фигура была добавлена в 1992 году при реставрации одним из мастеров в качестве подписи (он выбрал космонавта как символ 20 века).

    Какой прибор показал, что на Земле жизни нет?

Во время подготовки запуска советской автоматической станции на Марс возникли проблемы с излишком веса исследовательской аппаратуры. Королев, изучив чертежи, захотел проверить прибор, который должен был сообщить по радио о наличии или отсутствии органической жизни на планете. Прибор был вывезен в выжженную степь недалеко от космодрома, а затем передал, что жизни на Земле нет, что и послужило причиной его исключения из миссии.

    Почему изменяли фамилии космонавтов дружественных стран?

Фамилии космонавтов, которые казались советским властям неблагозвучными, изменяли. Болгарину Какалову пришлось стать Ивановым, а поляку Хермашевскому — Гермашевским.

    Почему Гагарину дали именной автомобильный номер?

После полета в космос Гагарин был награжден черной «Волгой» с номерами 12-04 ЮАГ (дата полета и инициалы). Причем буквы были законно произведены от индекса Московской области (где и находился Звездный городок) — ЮА. У следующих космонавтов на именных машинах сохранились буквы ЮАГ, а цифрами обозначалась также дата полета.

    Как на орбитальной станции выросли огурец и апельсин?

Космонавты Ляхов и Рюмин тайно пронесли в карманах скафандров на орбиту огурец и апельсин. И в первом репортаже показали этот огурец, якобы выросший в станционной оранжерее, хотя до этого растение даже завязи не давало. Потом космонавты признались в шутке, показав и апельсин.

источник

Дорогой читатель! Буквально на днях астрономами любителями было зафиксировано падение объекта на Юпитер. Это третье "громкое" падение на гигант. Первое как известно, было падение фрагментов кометы Шуме́йкеров — Ле́ви 9 (D/1993 F2) в июле 1994 года.  Этот случай стал первым наблюдавшимся столкновением двух небесных тел Солнечной системы. И как видим далеко не последнее. Уже в в 2009 году произошло второе столкновение с гигантом тоже в июле. Оно привело к образованию чёрного пятна в атмосфере планеты, по размеру сравнимого с Тихим океаном. Это второй случай, когда стало возможным наблюдать последствия столкновения небесного тела с Юпитером.

Автор, даст краткую характеристику события, до выхода научных статей и исследований.

1) Астроном-любитель Геррит Кернбауэр из Медлинга (Австрия) сфотографировал и смонтировал видео столкновения Юпитера с неопознанным летающим объектом (НЛО). Об этом  сообщил пользователь Фил Плейт в своем блоге Bad Astronomy.  Данные Кернбауэра подтвердил астроном-любитель Джон МакКен из Дублина (Ирландия). Из снимков астрономы составили видео. Автор просмотрел оба смонтированных видео. Дополнительных информаций пока не поступало.

2) Отсутствие информации о следе на теле Юпитера усложняет задачу оценки величины импактора. Однако вспышка  выглядящая как всплеск в верхних слоях атмосферы свидетельствует о достаточно массивном теле способном выбросить газы на несколько тысяч километров над поверхностью. Объект вошёл в атмосферу под углом со стороны северного полушария ниже средних широт ближе экватора. Удар пришёлся за границами видимого с земли полушария, и наблюдатели видели лишь возмущение верхних слоёв атмосферы. Угол входа составил  ок 40-45 градусов, выброс вещества составил по крайней мере 9-11 тысяч километров над поверхностью. Оценка производилась путём соотношения видимого всплеска относительно тела Юпитера и носит весьма условный характер определяя нижние границы действительного явления. Скорость входа определить не удалось и можно исходить лишь из средних величин свойственных подобным объектам, это порядка 60-70 км в/с. Температуры всплеска превышали 20 000 К.

3) В заключение следует сказать, что данное явление весьма обыденно, для планеты гиганта. Даже то, что мы наблюдаем с современными наблюдательными иструментами весьма частое явление. В среднем Юпитер раз в год претерпевает столкновения с крупными кометами и астероидами. Трудность наблюдений состоит в том, что большинство столкновений происходит с противосолнечной стороной планеты и невидимо с земли. Величина тел импакторов и расстояние до наблюдаемого объекта делают такую статистику крайне условной и несостоятельной. И говорят лишь о выразительно ярких или относительно массивных столкновениях. В действительности, наука доподлинно знает о выпадении тысяч тон кометно-астероидного вещества на планету ежедневно. Просто речь идёт о малых объектах величины булыжника.

Автор Р.Д.И. Стрельцов.

Обзор фотографий, марсианские сумерки.

Друзья, предлагаю вашему вниманию несколько панорам марсианских сумерек.

Для начала нужно вспомнить что такое сумерки и какова их длительность на земле.

Формально, сумерки — это отрезок времени перед восходом и после захода Солнца, во время которого естественный свет обеспечивается верхними слоями атмосферы, которые, принимая прямые солнечные лучи, отражает часть их на поверхность Земли. Из этого следует, что даже когда вы ещё видите край солнечного диска над горизонтом, де факто можно говорить о начале либо окончании сумерек. Геометрически Солнце уже либо за горизонтом, либо уже над горизонтом зависит от времени суток. Мы видим положение Солнца с 8,5 минутным опозданием его фактического положения над горизонтом (время достижения солнечного света поверхности земли).

Продолжительность земных сумерек зависит от широты нахождения наблюдателя и колеблется от 20-25 минут на экваторе до 2-3 недель на полюсах.

В нашем обзоре примем среднее значение для средних широт в которых живёт большинство нашей аудитории, а это ок. 35-45 минут до наступления темноты. Естественно, в обзоре автор упрощает для читателя, поскольку принято различать: Гражданские сумерки, Навигационные сумерки, Астрономические сумерки.

А вот, сумерки на Марсе длятся дольше, чем на Земле, до двух часов перед восходом или после захода Солнца. Находящаяся высоко в атмосфере пыль рассеивает свет на тёмную сторону планеты. Похожие сумерки наблюдаются на Земле после больших вулканических извержений. Обусловлено это рядом причин, рассмотрим по порядку:

1) Атмосфера и сила тяготения Марса. Запылённость её даже в спокойной фазе выше земной, особенно касается это средних и верхних слоёв атмосферы. Толщина марсианской атмосферы сопоставима с земной, в том, что принято считать границами атмосферы для обоих планет 100км для Земли и 110 км для Марса. Однако в следствии низкой гравитации 38% от земной, активные атмосферные процессы на Марсе происходят на высотах до 8-12 км над поверхностью в отличии от земных 2-5 км. Под такими процессами подразумевается активное взаимодействие атмосферы и поверхности, такие как погодные изменения, высота облаков, зона формирования погоды, высота взвешенных частиц в атмосферных газах. Обычно вулканические выбросы и ураганы не поднимаются выше этих границ. Кроме более низкой гравитации позволяющей зависать частичкам мелко диспесионой пыли над поверхностью, следует упомянуть и выраженный электростатический заряд этих частичек на Марсе. В сумме уже две эти составляющие приводят к тому, что рассеяние солнечного света происходят на существенно большей высоте над поверхностью Марса чем земной. Что обуславливает длительность атмосферного свечения после заходов/перед восходами Солнца.

2) Не маловажным фактором является и "загнутость" горизонта. Средний радиус планеты фактически меньше земного ок. в 2 раза и составляет 3389,5 км. Это ограничивает видимость горизонта на равнинах для наблюдателя до 3.5 км, против 5-6 в земных условиях. Без учёта частых условий наблюдения обусловленных топографией. Скорость ротации Марса немногим больше земной и сопоставима. Марсианские сутки составляют ок. 24, 37 земных часа. Поэтому видимое движение Солнца по небесной сфере практически неотличимо от земного. Видимый солнечный диск с поверхности планеты составляет 2/3 земного. Из этого следует, что с момента касания диска Солнца горизонта, до полного исчезновения за горизонтом и обратное, для наблюдателя  произойдут быстрее от привычного земного более чем в 2 раза. Любопытно заметить, что как и на земле наблюдатель будет видеть картину заходов/восходов с опозданием/опережением от фактического в 12,7 минут, против 8,5 минут от земного. При среднем расстоянии планеты до звезды в 228 млн. км.

Фактически наблюдаемые сумерки на Марсе будут существенно дольше земных, принятого для средних широт обеих планет и по причине высоты отсвечивания света обусловленного близостью видимого горизонта в сочетании с отсвечиванием верхними слоями атмосферы. Проще говоря, время видимого захода Солнца от момента касания горизонта до исчезновения под ним короче, а сами сумерки длиннее.

Автор, также хочет указать, что в следствии описанных явлений ночное время (тёмное время суток) на Марсе будет короче земного, при прочих равных условиях для обеих планет.

Автор Р.Д.И. Стрельцов.

Путей много, цель одна: Космос.

Вам не нужна ракета, чтобы покинуть Землю. Есть более мягкий и нежный способ путешествия — и коктейль в придачу. Когда Алан Юстас оторвался от земли в пустыне Нью-Мексико в прошлом октябре, пришлось немного покряхтеть и вспотеть. 57-летний информатик из Google, разодетый в 120-килограммовый скафандр, в одиночку взмыл на полиэтиленовом шаре, тонком, как мешочек для пыли в пылесосе. По мере того как шар медленно поднимался в воздух, небольшой пузырек гелия внутри него начал расширяться, и с каждым пройденным километром шар менял форму.

Сначала он растянулся по направлению к небу, волнуясь и колеблясь подобно медузе. Затем вырос в мягкую каплю. Наконец, когда Юстас достиг своего пункта назначения в 40 километрах над поверхностью планеты, он стал идеально круглым, размером с футбольное поле. Над ним раскинулась черная бездна космоса. Под ним растянулась живописная картина, являющаяся людям на такой высоте: захватывающий дух вид изгиба Земли.

Для большинства из вас полет Юстаса показался бы прямой противоположностью космическому путешествию, которое с рассвета космической эры было синонимом огненной ревущей ракеты. Первые частные компании, которые соревнуются за право первыми вывести обычных смертных в космос — Virgin Galactic, XCOR Aerospace и Blue Origin — обещают прокатить с ветерком, чтобы опыт переживаний такого путешествия ничем не отличался от опыта истинных космонавтов. Но есть и альтернативная форма проведения космических гонок, медленная и безмятежная. Несколько стартапов собираются выводить людей в стратосферу на гигантских воздушных шарах.

«Воздушный шар — прекрасный механизм для полета, — говорит Юстас. — Вы в состоянии идеального равновесия; все проходит тихо; никаких вибраций».

На высоте пассажиры будут дрейфовать вместе с ветром, глядя в окошки герметичной капсулы. Спустя несколько часов они начнут скользить к Земле вместе с парафойлом (парапланом или парашютом в виде крыла).

Тэйбер Маккалум говорит, что миссия StratEx Юстаса стала доказательством возможности стратосферного туризма «на одного». Вместе с партнером, Джейн Пойнтер, Маккалум находится во главе Paragon Space Development Corporation, которая разработала план Юстаса и построила систему жизнеобеспечения. Эта пара планирует выводить людей на высоту 30 километров за 75 000 долларов на человека. Первый полет должен состояться в 2017 году.

Zero2Infinity в Барселоне и китайский стартап Space Vision также планируют отправлять в небо пассажиров в ближайшие несколько лет. Они продают билеты по 125 000 и 80 000 долларов соответственно. Сборы крутые, но все еще ниже 250 000 долларов за билет на суборбитальный космический самолет Virgin Galactic или 50 миллионов долларов за недельную прогулку на Международную космическую станцию от Space Adventures.

В общей сложности, воздушные шары могут предложить более вместительную форму космического туризма. «Это очень медленный и нежный подъем туда, нежный полет обратно, вы можете оставаться там часами», — говорит Маккалум. В отсутствие гравитационных сил, действующих на взлет и приземление, полет сопряжен с минимальными ограничениями по здоровью. «Морская болезнь» вряд ли проявит себя. Пары могут пожениться прям в околокосмосе или отметить день рождения предков. World View уже принимает предоплату в размере 7500 долларов для бронирования мест в грядущих полетах. «Люди целыми семьями выкупают всю капсулу, — говорит Маккалум. — Вы можете взять родителей и детей. Представьте, какой статус в Facebook можно забабахать: вся семья в космосе!».

В 2002 году, за два года до того, как Scaled Composites объявила конкурс Ansari XPRIZE на 10 миллионов долларов за частные космические полеты, основатель Zero2Infinity Хосе Мариано Лопес-Урдиалез написал докторскую работу под названием «Роль воздушных шаров в будущем развития космического туризма». В ней он подсчитал, что стратосферные воздушные шары могут стать отраслью с оборотом на 10 миллиардов долларов в год. Большая часть технологий, необходимых для отправки туристов на такие высоты — воздушные шары, гелиевое топливо, капсулы под давлением — уже хорошо проверены. Они также относительно доступны и их легко закупать.

А вот полеты на ракетах, в противовес, стоят дорого, и осуществлять их трудно. Общественность сурово хранит память о прошлой осени, когда SpaceShipTwo взорвался над пустыней Мохаве, убив летчика-испытателя. «Когда вы запускаете ракету, может произойти 10 000 разных вещей, и только одна из них будет хорошей», — говорит Майкл Лопез-Алегрия, бывший астронавт NASA, которого взяли в качестве советчика в Zero2Infinity. С воздушными шарами, говорит он, «все идет не так быстро, не так высоко и вся система требует не так много энергии».

В то время как Virgin Galactic планирует взлетать на высоту почти в 100 километров — преодолевая отметку, которая считается границей космоса, — воздушные шары будут подниматься не выше 30 километров. Разница не столь значительная, как может показаться. «На такой высоте 99% атмосферы находится под вами, — говорит бывший командир космического шаттла Марк Келли, ныне директор летных операций в World View. — Вы практически в вакууме. Вы во мраке космоса». Он соглашается с Лопезом-Алегрия в том, что воздушные шары представляют меньше риска. «Если исключить сложность склонения людей к этой точке зрения, то в теории они будут намного безопаснее».

Космический туризм будет предлагать различный опыт, в зависимости от стоимости билета — и вашей жажды приключений. Вот два варианта.

1. Стратосферный воздушный шар (World View Experience)

Стоимость: 75 000 долларов

1. Вы садитесь в капсулу за пару часов до рассвета. Чудовищный полиэтиленовый шар, который поднимет вас в стратосферу, смотрит в небо. Вы выбираете место, но это не имеет значения — все они предлагают 360-градусный обзор. После пятиминутного инструктажа от пилота, бывшего астронавта, путешествие начинается.
2. Восхождение протекает медленно и устойчиво, в среднем на скорости 20 км/ч. Вы едва ощущаете его. По мере расширения гелия внутри шара, его форма трансформируется из длинной вытянутой капли в тугую округлую фигуру. Через полтора часа шар достигает высоты 30 километров. Вы можете спокойно ходить, пользоваться туалетом или пить коктейли.
3. На этой высоте воздушный шар дрейфует. Движется он нежно: пилоты называют это «плывет». Видны созвездия и планеты. Вскоре начинается рассвет, освещая шрам Большого Каньона в 30 километрах внизу. Ваш пилот рассказывает о своем собственном первом опыте так называемого эффекта обзора, эмоционального сдвига восприятия, который приходит во время вида на Землю из космоса. Вы достаете телефон и делаете снимок, селфи в стратосфере.
4. Спустя два часа пилот выпускает гелий из воздушного шара, чтобы начать снижение. Капсула начинает спускаться на 30-метровом парашюте. Начинается контролируемый и мягкий спуск. Ветер унес воздушный шар на несколько сотен метров, и парашют позволит вернуться на это расстояние обратно. Внимание пилота приковано к полету — для этой части турне его и нанимали. Чувство похоже на полет на небольшом и очень тихом аэроплане. Спуск занимает меньше часа и возвращает вас на взлетную площадку через четыре-пять часов после отрыва от земли.

Ракетный самолет (XCOR Aerospace)

Стоимость: 100 000 долларов

Вы сидите в пассажирском кресле суборбитального космического самолета Lynx, до взлета остаются считанные секунды. Вы прошли медосмотр и провели два дня в тренировках, обучаясь приемам поверхностного дыхания, чтобы справиться с перегрузками. Хотя кабина находится под давлением, сверх того на вас надели сдавливающий костюм. Центр управления полетом говорит по радио в вашем шлеме. «Взлет разрешен. Три… два… один… зажигание».

Четыре ракетных ускорителя в хвосте самолета зажигаются, и космический корабль отрывается от взлетно-посадочной полосы. Через 60 секунд вы уже летите со сверхзвуковой скоростью, хотя внутри кабины не разобрать. Но вы догадываетесь, что полет очень быстрый. Вас наклоняет назад, когда нос Lynx поднимается, и вы разрезаете атмосферу под углом в 75 градусов. Высотомер устремляется к отметке в 100 000 метров, и поверхность Земли исчезает.

Затем, внезапно, остаетесь лишь вы, пилот и темнота космоса. Гравитация, похоже, больше на вас не действует, а ваше поле обзора простирается далеко за привычный горизонт. Вы ничего не весите. Пилот держит рычаги так, чтобы перед вами открывался лучший вид, но все и так симпатично.

Через пять минут вы начинаете снижаться. Сила тяжести возвращается, сильнее, чем раньше. Повторный вход будет быстрым и жестким. В его пике вы чувствуете четырехкратную силу тяжести. Она уменьшается по мере вхождения Lynx в атмосферу, и вот вы уже на крейсерской высоте. Спустя полчаса вы оказываетесь там, откуда взлетали.

Простая природа воздушных шаров давно привлекала людей. На самом деле, с них началась первая космическая гонка. В 1931 году воздушный шар поднял в стратосферу герметичную капсулу с Огюстом Пикаром и Полом Кипфером, и этот подвиг описали в августовском номере Popular Science как «приключение, превосходящее вымысел». «Спустя семнадцать часов, отказавшись умирать, они вернулись в целости с высоты более 15 000 метров, почти пятнадцати километров, побив рекорд любого самолета». Новые рекорды устанавливались и побивались до 1950-х годов. В 1960 году Джо Киттинджер добрался до отметки в 102 800 фута (30 километров). Его рекорд продержался 52 года — до октября 2012 года, пока австрийский парашютист Феликс Баумгартнер не добрался до 128 1000 футов. Юстас превзошел рекорд Баумгартнера двумя годами позже, уже с отметкой в 135 890 футов.

Физик Огюст Пикар готовится к стратосферному полету на воздушном шаре в 1932 году

Как Киттинджер и Баумгартнер до него, Юстас недолго поплавал в стратосфере, бросив на планету «чудесный», как он выразился, взгляд. «Прекрасно наблюдать за тем, как свет рассеивается на разных уровнях атмосферы». Потом Юстас отпустил свой шар и пошел к Земле, будучи защищенным лишь одним скафандром. Его тело разогналось до 1200 км/ч, превысив скорость звука, прежде чем атмосфера уплотнилась достаточно для раскрытия парашюта. Чтобы преуспеть в новом поле космического туризма, компании придется научиться радовать пассажиров не только по пути наверх, но и по пути вниз.

Поездка на воздушном шаре в стратосферу будет разделена на три части: запуск, приятный круиз на высоте и поездка на Землю. Первая часть довольно простая. Для своих коммерческих рейсов World View планирует использовать шары более 100 метров в диаметре — вроде того, что использовал Юстас. И хотя этот шар будет буксировать 3-тонную капсулу с туристами, ему не придется забираться так высоко. Благодаря миссии StratEx, у команды World View появилась хорошая практика.

Zero2Infinity запускала беспилотные воздушные шары ради испытания двух разных коммерческих предприятий: стратосферный туризм и система доставки коммерческих спутников. Также компания спроектировала аппарат в форме тора, который сможет приспособиться к обеим задачам. Та версия, которая будет перевозить туристов, под названием Bloon, будет вмещать двух пилотов и четырех пассажиров. Пока компания сделала в два раза меньший прототип и отправила с его помощью небольшого андроида в околокосмос. Когда-то на его месте могли оказаться собака или обезьяна. Вооруженный камерами и датчиками, этот робот помог инженерам Zero2Infinity понять опыт потенциального пассажира. Когда робот смотрел в окна, которые кольцом шли вдоль стены, отражение затмевало обзор. В результате расположение окон, скорее всего, изменится.

Видение World View включает продолговатую капсулу с обзорными портами по каждую сторону. Будут места для шестерых пассажиров, пилота и члена экипажа. Пассажиры будут пристегнуты во время взлета и посадки, но большая часть полета будет обычным плаванием, как на лодке во время легкого бриза. Хотя ветры на высоте 30 километров могут разгоняться до 200 км/ч, высокая скорость ощутима не будет. Все потому, что Земля, единственная точка опоры, будет двигаться очень медленно. В капсуле будет бар и туалет, говорит Маккалум, и экипаж будет одновременно и барменами, и гидами.

Маккалум и Лопес-Урдиалес согласны в том, что воздушный шар обеспечит удобную среду для полета. «Цель состоит в том, чтобы избавиться от тренировок и скафандров. Все будет похоже на полет коммерческого авиалайнера, вам остается только занять свое место». Но за пределами герметичной кабинки окружение смертельно. Выход наружу будет означать почти мгновенную смерть. По этой причине компании придется решить, как уравнять комфорт с безопасностью в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

«По крайней мере пилот должен быть в скафандре, — говорит Арт Томпсон, владелец аэрокосмической компании Sage Cheshire, которая построила герметичную капсулу для Баумгартнера. — Если в аппарате возникнет проблема, пилот должен суметь взять все под контроль». Наиболее разумным решением будет убедить туристов тоже надеть скафандры. Конечно, скафандры требуют тренировок, а на высоте 30 километров может быть неудобно натягивать одной рукой гермошлем, а другой пытаться не расплескать коктейль. Так что единственной возможностью для компаний на данный момент остается делать ставку на способность капсул сесть на землю в случае обнаружения проблемы — и не придется учиться надевать скафандры или свободному падению.

Третья фаза путешествия, возвращение, может быть наиболее трудной. В настоящее время World View усердно работает над парафойлами, которые будут доставлять капсулы на Землю. «Мы хотим, чтобы капсулы нежно садились в заранее обозначенном месте, — говорит Маккалум. — Сделать это с высоты 30 километров практически невозможно». В настоящее время компания испытала беспилотные парафойлы с высоты 30 километров трижды, каждый с нагрузкой в 30 килограммов. Летом планируется увеличить груз до 100 кг и подключить GPS-систему. «Если все пойдет хорошо, к концу года мы сможем осуществить полет с 3-тонной капсулой и сопоставимо большим парафойлом», — говорит Маккалум.

У Zero2Infinity на этот год запланированы испытания высокоскоростной телеметрии, которая по лучу будет передавать видео прямо из капсулы. Другой отдел компании сосредоточен на разработке огромных парафойлов, которые могут выступать в качестве спасательных систем для традиционных самолетов. Хотя они будут намного больше, чем те, что будут спускать туристические капсулы, двойное применение технологии ускоряет ее развитие и снижает затраты.

Во время туристических поездок эти парафойлы будут частично управляться пилотами, поэтому обе компании также будут обучать и их. Некоторые летчики-испытатели будут бывшими астронавтами NASA. Келли говорит, что люди, которые управляли космическими шаттлами, вроде него, точно не начнут с нуля. Шаттл был тем же глайдером, приземляющимся без помощи двигателя. Подобно парафойлу и капсуле, шаттл сталкивается с большим сопротивлением по мере наращивания тяги. Ради тренировки Келли проведет это лето, прыгая с самолета и обучаясь управлению небольшим парапланом. Хотя на его плечах лежит задача по сбору команды пилотов World View, он планирует выполнить первые пилотируемые полеты самостоятельно, а также стать пилотом первого коммерческого путешествия в стратосферу.

Простота взгляда World View — особенно если сравнить с полетом ракеты — вот чем этот проект привлекает Келли. Потенциальные туристы, по идее, будут обращаться к компании, руководствуясь таким же мнение. Прежде чем впервые выйти в космос, Келли был уверен, что самое замечательное в этом — ощущение невесомости. Но это не так. Самое замечательное — охватить всю планету взглядом, этот круглый шар, который плавает где-то там, в космосе.

источник http://hi-news.ru/space/kakoj-sposob-puteshestviya-v-kosmos-vybrat.html

Жизнь, кажется, нашли. Но не там, где искали

Доктор физико-математических наук Леонид Ксанфомалити,
Институт космических исследований РАН.

Анализ поведения обнаруженных на панорамах Венеры объектов позволяет предположить, что по меньшей мере какая-то их часть имеет признаки живых существ. С учётом этой гипотезы можно попытаться объяснить, почему в первый час работы спускаемого аппарата никакие странные объекты, кроме «чёрного лоскута », не наблюдались, а «скорпион» появился только спустя полтора часа после посадки аппарата.

Сильный удар при посадке вызвал разрушение грунта и выброс его в сторону бокового движения аппарата. После посадки аппарат около получаса производил сильный шум. Пиропатроны отстреливали крышки телекамер и научных приборов, работала буровая установка, освободилась штанга с измерительным молотком. «Обитатели» планеты, если они там были, покинули опасный район. Но со стороны выброса грунта они уйти не успели и были им засыпаны. То обстоятельство, что «скорпион» около полутора часов выбирался из-под сантиметрового завала, говорит о его невысоких физических возможностях. Огромной удачей эксперимента стало совпадение времени сканирования панорамы с появлением «скорпиона» и его близость к телевизионной камере, что позволило разглядеть и подробности развития описанных событий, и его внешний вид, хотя чёткость изображения оставляет желать лучшего. Сканирующие камеры аппаратов «Венера-13» и «Венера-14» предназначались для съёмки панорам окрестностей мест их посадки и получения общих представлений о поверхности планеты. Но экспериментаторам повезло — удалось узнать намного больше.

Аппарат «Венера-14» тоже опустился в экваториальной зоне планеты, на расстоянии около 700 км от «Венеры-13». Поначалу анализ снятых «Венерой-14» панорам каких-либо особых объектов не обнаружил. Но более подробный поиск дал интересные результаты, которые сейчас изучаются. А мы вспомним про первые панорамы Венеры, полученные в 1975 году.

Миссии «Венера-9» и «Венера-10»

Результаты миссий 1982 года не исчерпывают все имеющиеся наблюдательные данные. Почти на семь лет раньше на поверхность Венеры опустились менее совершенные аппараты «Венера-9» и «Венера-10» (22 и 25 октября 1975 года). Затем, 21 и 25 декабря 1978 года, состоялся десант «Венеры-11» и «Венеры-12». На всех аппаратах также стояли оптико-механические сканирующие камеры, по одной с каждой стороны аппарата. К сожалению, на аппаратах «Венера-9» и «Венера-10» раскрылось только по одной камере, крышки вторых не отделились, хотя камеры работали нормально, а на аппаратах «Венера-11» и «Венера-12» не отделились крышки всех сканирующих камер.

По сравнению с камерами «Венеры-13» и «Венеры-14» разрешение на панорамах «Венеры-9» и «Венеры-10» было почти вдвое ниже, угловое разрешение (единичный пиксел) составляло 21 угловую минуту, длительность развёртки строки — 3,5 секунды. Форма спектральной характеристики примерно соответствовала человеческому зрению. Панорама «Венеры-9» охватывала 174° за 29,3 минуты съёмки с одновременной передачей. «Венера-9» и «Венера-10» проработали соответственно 50 минут и 44,5 минуты. Изображение в реальном времени ретранслировалось на Землю через остронаправленную антенну орбитального аппарата. Уровень шума в принятых изображениях был низким, но из-за ограниченного разрешения качество исходных панорам, даже после сложной обработки, оставляло желать лучшего.

Фото 10. Панорама, переданная 22 октября 1975 года аппаратом «Венера-9» с поверхности планеты. Вверху — после полной обработки в 1979 году и улучшенной обработки в 2003—2006 годах; внизу — та же панорама, обработанная заново.

	Фото. 11. Угловая левая часть панорамы на фото 10, где виден склон отдалённого холма.
	Фото 12. Изображение объекта «странный камень» (в овале) при исправлении геометрии панорамы «Венеры-9» становится более вытянутым. Центральное поле, ограниченное наклонными линиями, соответствует правой части фото 10.

Вместе с тем изображения (особенно насыщенная деталями панорама «Венеры-9») поддались дополнительной, очень трудоёмкой обработке современными средствами, после которой они стали гораздо чётче (нижняя часть фото 10 и фото 11) и вполне сравнимыми с панорамами «Венеры-13» и «Венеры-14». Как уже отмечалось, ретуширование и дополнения изображений полностью исключали.

Аппарат «Венера-9» опустился на склон холма и встал под углом почти 10° к горизонту. На дополнительно обработанной левой части панорамы чётко виден отдалённый склон следующей возвышенности (фото 11). «Венера-10» села на ровную поверхность на расстоянии 1600 км от «Венеры-9».

Анализ панорамы «Венеры-9» выявил много интересных деталей. Вначале вернёмся к изображению «странного камня». Он был настолько «странным», что эту часть снимка даже вынесли на обложку издания «Первые панорамы поверхности Венеры».

Объект «сыч»

В 2003—2006 годах качество изображения «странного камня» удалось заметно улучшить. По мере изучения объектов на панорамах совершенствовалась и обработка изображений. Аналогично предложенным выше условным названиям «странный камень» за свою форму получил название «сыч». На фото 12 представлен улучшенный результат, основанный на исправленной геометрии изображения. Детализация объекта повысилась, но всё же оставалась недостаточной для определённых выводов. Изображение построено на основе крайней правой части фото 10. Вид равномерно светлого неба может быть обманчивым, так как на исходном изображении просматриваются едва различимые пятна. Если предположить, что здесь, как и на фото 11, виден склон другого холма, то он плохо различим и должен находиться гораздо дальше. Следовало существенно улучшить разрешение деталей исходного изображения.

Фото 13. Сложная симметричная форма и другие особенности объекта «странный камень» (стрелка ) выделяют его на фоне каменистой поверхности планеты в точке посадки «Венеры-9». Размеры объекта около полуметра. На врезке объект показан при исправленной геометрии.

Обработанный фрагмент фото 10 приведён на фото 13, где «сыч» отмечен стрелкой и окружён белым овалом. Он имеет правильную форму, выраженную продольную симметрию, и его трудно интерпретировать как «странный камень» или «вулканическую бомбу с хвостом». Положение деталей «бугорчатой поверхности » обнаруживает определённую радиальность, идущую от правой части, от «головы». Сама «голова» имеет более светлый оттенок и сложную симметричную структуру с крупными фигурными, также симметричными тёмными пятнами и, возможно, с каким-то выступом сверху. В целом структуру массивной «головы» понять сложно. Не исключено, что какието мелкие камни, случайно совпадающие по оттенкам с «головой», представляются её частью. Исправление геометрии немного удлиняет объект, делая его более «стройным» (фото 13, врезка). Прямой светлый «хвост» имеет длину около 16 см, а весь объект вместе с «хвостом» достигает полуметра при высоте не менее 25 см. Тень под его корпусом, который слегка поднят над поверхностью, полностью повторяет контуры всех его частей. Таким образом, размеры «сыча» довольно велики, что позволило получить достаточно подробное изображение даже при том ограниченном разрешении, которым обладала камера, и, конечно, благодаря близкому расположению объекта. Уместен вопрос: если на фото 13 мы видим не обитателя Венеры, то что это? Очевидная сложная и весьма упорядоченная морфология объекта делает трудным поиск других предположений.

Если в случае «скорпиона» («Венера-13 ») имелась некоторая зашумлённость панорамы, которую устранили известными приёмами, то на панораме «Венеры-9» (фото 10) шумы практически отсутствуют и на изображение не влияют.

Вернёмся к исходной панораме, детали которой видны достаточно чётко. Изображение с исправленной геометрией и наиболее высоким разрешением приведено на фото 14. Здесь есть ещё один элемент, который требует внимания читателя.

Повреждённый «сыч»

Фото 14. Наиболее высокое разрешение удалось получить при обработке панорамы «Венеры-9» с исправленной геометрией.

При первых обсуждениях результатов «Венеры-13» одним из главных был вопрос: как на Венере природа могла бы обойтись без воды, абсолютно необходимой для земной биосферы? Критическая температура для воды (когда её пар и жидкость находятся в равновесии и имеют неразличимые физические свойства) на Земле 374°С, а в условиях Венеры — около 320°С. Температура у поверхности планеты около 460°С, поэтому метаболизм организмов на Венере (если таковые существуют) должен строиться как-то иначе, без воды. Вопрос об альтернативных жидкостях для жизни в условиях Венеры уже рассматривался в ряде научных работ, и химикам такие среды известны. Возможно, такая жидкость присутствует на фото 14.

Фото 15. Фрагмент панорамы — фотоплан. От посадочного буфера тянется тёмный след, который, по-видимому, оставлял за собой раненный аппаратом организм. След образован какой-то жидкой субстанцией неизвестной природы (на Венере не может быть жидкой воды). Объект (размером около 20 см) сумел отползти на 35 см за время не более шести минут. Фотоплан удобен тем, что позволяет сопоставлять и измерять реальные размеры объектов.

От места на торе посадочного буфера «Венеры-9», отмеченного звёздочкой на фото 14, по поверхности камня влево тянется тёмный след. Далее он сходит с камня, расширяется и заканчивается у светлого предмета, похожего на рассмотренного выше «сыча», но вдвое меньших размеров, около 20 см. Других подобных следов на изображении нет. Можно догадаться о происхождении следа, который начинается непосредственно у посадочного буфера аппарата: объект был частично раздавлен буфером и, отползая, оставил тёмный след жидкого вещества, выделившегося из его повреждённых тканей (фото 15). Для земных животных такой след назвали бы кровавым. (Таким образом, первая жертва «земной агрессии» на Венере относится к 22 октября 1975 года.) До шестой минуты сканирования, когда объект возник на изображении, он сумел отползти примерно на 35 см. Зная время и расстояние, можно установить, что его скорость была не меньше 6 см/мин. На фото 15, между крупными камнями, где находится пострадавший объект, можно различить его форму и другие особенности.

Тёмный след указывает, что подобные объекты, даже повреждённые, при серьёзной опасности способны перемещаться со скоростью не менее 6 см/мин. Если «скорпион», о котором уже говорилось, между 93-й и 119-й минутами действительно удалился на расстояние не менее одного метра, за пределы видимости камеры, то его скорость была не менее 4 см/мин. Вместе с тем, сравнивая фото 14 с другими фрагментами изображений, переданных «Венерой-9» за семь минут, видно, что «сыч» на фото 13 не переместился. Неподвижными оставались и некоторые объекты, найденные на других панорамах (которые здесь не рассматриваются). Наиболее вероятно, что такая «неторопливость» вызвана их ограниченными энергетическими запасами («скорпион», например, на несложную операцию собственного спасения затратил полтора часа) и медленные перемещения венерианской фауны для неё нормальны. Заметим, что энерговооружённость земной фауны очень высока, чему способствуют обилие флоры для питания и окислительная атмосфера.

В этой связи следует вернуться к объекту «сыч» на фото 13. Упорядоченная структура его «бугорчатой поверхности» напоминает небольшие сложенные крылья, а опирается «сыч» на «лапу», похожую на птичью. Плотность атмосферы Венеры на уровне поверхности составляет 65 кг·м³. Сколько-нибудь быстрое движение в такой плотной среде затруднительно, зато для полёта потребовались бы совсем небольшие крылья, чуть больше плавников рыб, и незначительные расходы энергии. Однако для утверждения, что объект относится к пернатым, доказательств недостаточно, и, летают ли обитатели Венеры, пока неизвестно. Но, похоже, их привлекают некоторые метеорологические явления.

«Снегопад» на Венере

Об атмосферных осадках на поверхности планеты до сих пор ничего известно не было, кроме предположения о возможном образовании и выпадении высоко в горах Максвелла аэрозолей из пирита, сульфида свинца или других соединений. На последних панорамах «Венеры-13» присутствует множество белых точек, покрывающих их значительную часть. Точки считали шумами, потерей информации. Например, когда сигнал, передаваемый в негативе, от одной точки изображения теряется, на его месте появляется белая точка. Каждая такая точка — это пиксел, либо потерянный из-за сбоя нагревшейся аппаратуры, либо пропавший при краткой потере радиосвязи между спускаемым аппаратом и орбитальным ретранслятором. При обработке панорамы в 2011 году белые точки заменяли осреднёнными значениями прилегающих пикселов. Изображение стало более чётким, однако осталось множество мелких белых пятнышек. Они состояли из нескольких пикселов и представляли собой, скорее, не помехи, а что-то реальное. Даже на необработанных снимках видно, что точки почему-то почти отсутствуют на чёрном корпусе прибора, попавшего в кадр, а само изображение и момент появления помехи никак не связаны. К сожалению, всё оказалось сложнее. На приведённых ниже сгруппированных изображениях помехи встречаются и на близком тёмном фоне. Более того, они редко, но всё же встречаются и на телеметрических вставках, когда трансляция панорамы периодически на восемь секунд замещалась передачей данных с других научных приборов. Поэтому на панорамах видны как осадки, так и помехи электромагнитного происхождения. Последнее подтверждается тем, что применение операции лёгкого «размытия» резко улучшает изображение, устраняя именно точечные помехи. Но происхождение электрических помех остаётся неизвестным.

Фото 16. Хронологическая последовательность изображений с метеорологическими явлениями. Время, указанное на панорамах, отсчитывается от начала сканирования верхнего изображения. Сначала вся сперва чистая поверхность покрылась белыми пятнышками, затем, за последующие полчаса, площадь выпавших осадков уменьшилась не менее чем наполовину, а грунт под «растаявшей» массой приобрёл тёмный оттенок, подобно увлажнённой растаявшим снегом земной почве.

Сопоставив эти факты, можно сделать вывод, что за шумы отчасти принимали метеорологические явления — осадки, напоминающие земной снег, и их фазовые переходы (таяние и испарение) на поверхности планеты и на самом аппарате. На фото 16 показаны четыре такие последовательные панорамы. Выпадение осадков происходило, по-видимому, краткими интенсивными порывами, после чего площадь выпавших осадков уменьшилась не менее чем наполовину за следующие полчаса, а грунт под «растаявшей » массой потемнел, подобно увлажнённой земной почве. Поскольку температура поверхности в точке посадки установлена (733 К), а термодинамические свойства атмосферы известны, главный вывод наблюдения состоит в том, что имеются весьма жёсткие ограничения на природу выпадающей твёрдой или жидкой субстанции. Разумеется, состав «снега» при температуре 460°С — большая загадка. Однако веществ, которые имеют критическую pT-точку (когда они существуют одновременно в трёх фазах) в узком интервале температур вблизи 460°С и при давлении 9 МПа, наверное, очень немного, и среди них — анилин и нафталин. Описываемые метеорологические явления возникли после 60-й или 70-й минуты. В это же время появился «скорпион » и возникли некоторые другие интересные явления, которые ещё предстоит описать. Невольно напрашивается вывод, что венерианская жизнь ждёт осадков, как дождя в пустыне, или, наоборот, избегает их.

Источники энергии Венерианской фауны

Возможность жизни в условиях, аналогичных умеренно высоким температурам (733 К) и углекислотной атмосфере Венеры, не раз рассматривалась в научной литературе. Авторы приходили к заключению, что её наличие на Венере, например в микробиологических формах, не исключено. Рассматривалась также жизнь, которая могла эволюционировать в медленно меняющихся условиях от ранних этапов истории планеты (с более близкими к земным условиям) к современным. Температурный диапазон вблизи поверхности планеты (725—755 К в зависимости от рельефа), конечно, абсолютно неприемлем для земных форм жизни, но если вдуматься — термодинамически он ничем не хуже земных условий. Да, среды и действующие химические агенты нам неизвестны, но их никто и не искал. Химические реакции при высоких температурах очень активны; исходные материалы на Венере мало чем отличаются от земных. Анаэробных организмов известно сколько угодно. Фотосинтез у ряда простейших основывается на реакции, когда донором электронов оказывается сероводород H₂S, а не вода. У многих видов живущих под землёй автотрофных прокариотов вместо фотосинтеза используется хемосинтез, например 4H₂ + CO₂ → CH₄ + H₂O. Физических запретов на жизнь при высоких температурах не видно, кроме, конечно, «земного шовинизма». Разумеется, фотосинтез при высоких температурах и в безокислительной среде должен, по-видимому, опираться на совершенно другие, неизвестные биофизические механизмы.

Но какими источниками энергии в принципе могла бы пользоваться жизнь в венерианской атмосфере, где основную роль в метеорологии играют соединения серы, а не вода? Обнаруженные объекты довольно велики, это не микроорганизмы. Наиболее естественно предположить, что они, подобно земным, существуют за счёт растительности. Хотя прямые лучи Солнца из-за мощного облачного слоя, как правило, не достигают поверхности планеты, света для фотосинтеза там хватает. На Земле рассеянной освёщенности 0,5—7 килолюкс вполне достаточно для фотосинтеза даже в глубине густых тропических лесов, а на Венере она лежит в пределах 0,4—9 килолюкс. Но если настоящая статья и даёт какие-то представления о возможной фауне Венеры, то судить о флоре планеты по имеющимся данным нельзя. Похоже, что некоторые её признаки удаётся обнаружить на других панорамах.

Независимо от конкретного биофизического механизма, действующего на поверхности Венеры, при температурах падающего T₁ и уходящего T₂ излучений, термодинамическая эффективность процесса (кпд ν = (T₁ — T₂)/T₁) должна быть несколько ниже земной, так как T₂ = 290 К для Земли и T₂ = 735 К для Венеры. Кроме того, из-за сильного поглощения сине-фиолетовой части спектра в атмосфере максимум солнечного излучения на Венере смещён к зелёно-оранжевой области и, согласно закону Вина, соответствует более низкой эффективной температуре T₁ = 4900 К (у Земли T₁ = 5770 К). В этом отношении условиями, наиболее благоприятными для жизни, обладает Марс.

Заключение

В связи с интересом к возможной обитаемости определённого класса экзопланет с умеренно высокой температурой поверхности со всей тщательностью были заново рассмотрены результаты телевизионных исследований поверхности Венеры, выполненных в миссиях «Венера-9» в 1975 году и «Венера-13» в 1982-м. Планету Венеру рассматривали как природную высокотемпературную лабораторию. Наряду с ранее опубликованными изображениями изучены панорамы, ранее не включённые в основную обработку. На них видны появляющиеся, изменяющиеся или исчезающие объекты заметных размеров, от дециметра до полуметра, случайное возникновение изображений которых объяснить не удаётся. Обнаружены возможные свидетельства того, что некоторые из найденных объектов, обладающих сложной регулярной структурой, были частично засыпаны грунтом, выброшенным при посадке аппарата, и медленно освобождались из него.

Интересен вопрос: какими источниками энергии могла бы пользоваться жизнь в высокотемпературной безокислительной атмосфере планеты? Предполагается, что, подобно Земле, источником существования гипотетической фауны Венеры должна быть её гипотетическая флора, которая осуществляет фотосинтез особого типа, а некоторые её образцы удастся обнаружить на других панорамах.

Телевизионные камеры аппаратов «Венера » не предназначались для съёмки возможных обитателей Венеры. Специальная миссия для поиска жизни на Венере должна быть существенно более сложной.

Иллюстрации предоставлены автором.

Литература

Ксанфомалити Л.В. Планета Венера. — М.: Наука. Физматлит, 1985.

Ксанфомалити Л.В. Планеты, открытые заново. — М.: Наука, 1978.

Первые панорамы поверхности Венеры / Под ред. Келдыша М. В. — М.: Наука, 1979.

Селиванов А.С., Чемоданов В.П., Нараева М.К. и др. Телевизионный эксперимент на поверхности Венеры // Космич. исслед., 1976, т. 14, № 5, с. 674—677.

Селиванов А.С., Гектин Ю.М., Герасимов М.А. и др. Продолжение телевизионного исследования поверхности Венеры со спускаемых аппаратов // Космич. исслед., 1983, т. 21, № 2, с. 176—182.

Hunten D.M., Colin L., Donahue T.M., Moroz V.I. (Eds). Venus. The Univ. of Arizona Press, 1983. — 1144 p.

Наука и жизнь. 2012. № 6. С. 60-66.