03.12.2016
Газовые гиганты

Газовые гиганты: проблемы исследования

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Чем дальше от Земли расположены те или иные объекты — тем сложнее их исследовать. Это астрономическое правило знает всего несколько исключений и работает в том числе в пределах Солнечной системы.

Если Венеру, Меркурий и Марс, не говоря уже о Луне, изучать при помощи космических аппаратов было относительно несложно, то чем дальше вглубь космического пространства забирались творения рук человеческих, тем сложнее и дороже становилось обеспечивать их функционирование. Вот почему исследовать далекие от Земли внешние планеты Солнечной системы столь затруднительно, и поэтому изучение столь интересных для астрономов газовых гигантов так долго откладывалось. Четыре огромные планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун,— принципиально отличающиеся от своих меньших собратьев по Солнечной системе, были вынуждены очень долго ждать «гостей» с Земли. Лишь отработав все технологии на ближайших к нашей планете небесных телах, конструкторы задумались о создании аппаратов для исследования более удаленных от нас объектов.

Проблемы дальних перелетов

Основной сложностью, с которой столкнулись создатели автоматических межпланетных станций, стала дороговизна выведения на орбиту самих АМС. Каждый килограмм груза, забрасываемый даже на околоземную орбиту, стоит тысячи долларов, а ведь для полета к удаленным планетам Солнечной системы необходимо снабжать межпланетные станции достаточным количеством горючего! К счастью для конструкторов, задачу существенно облегчила сама физика нашего мира. Дело в том, что Солнечная система с точки зрения физики — набор массивных тел, движущихся по известным законам вокруг центрального светила. Разумеется, все более-менее крупные тела (то есть планеты и достаточно крупные спутники) притягивают к себе менее массивные тела, в частности, запущенные с Земли АМС. Казалось бы, это только осложняет задачу — необходимо как-то избегать попадания в зоны притяжения планет.

Однако этот эффект имеет и оборотную сторону: если АМС пройдет достаточно близко к тому или иному небесному телу, она может не только изменить траекторию под действием гравитационного влияния планеты, но и существенно ускориться! Вот почему полеты к дальним планетам зачастую начинаются с совершенно противоположного направления: АМС сначала подлетают, к примеру, к Венере, где совершают так называемый гравитационный маневр — пользуясь притяжением планеты, станция меняет свою траекторию и ускоряется, направляясь к следующему пункту своего маршрута. Подобные маневры можно производить неоднократно, поочередно облетая несколько планет и их спутников. Разумеется, было бы глупо использовать планеты только как «разгонные точки», ведь исследовательская станция может попутно изучать интересующие ученых параметры и этих небесных тел. Именно поэтому многие проекты исследования удаленных от Земли небесных объектов являются сложносоставными: АМС годами путешествуют по Солнечной системе, успевая за это время посетить несколько примечательных планет, изучая их строение, определяя физические и астрономические параметры, фотографируя поверхность. Это позволяет не только экономить горючее (а следовательно, и средства, затраченные на ту или иную программу), но и ускорять процесс изучения планет в целом. Конечно, столь сложные и длительные полеты требуют впечатляющего объема расчетов, касающихся как положения небесных тел в разные периоды миссии, так и траектории самого аппарата.

Пионеры в космосе

Первыми газовых гигантов достигли аппараты «Пионер-10» (1972 год) и «Пионер-11» (1973 год). В их задачи входил сбор информации о самых удаленных уголках Солнечной системы, однако траектория движения была спланирована таким образом, чтобы они прошли вблизи газовых гигантов. Так, «Пионер-10» отметился первыми фотографиями Юпитера вблизи, что и стало основным достижением этой программы, а «Пионер-11» пролетел мимо двух первых газовых гигантов, что позволило не только уточнить ранее полученную информацию о Юпитере, но и провести первые измерения параметров Сатурна.

Не меньших успехов добились запущенные в 1977 году с разницей всего в две недели аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», изучавшие Юпитер и Сатурн, пролетая на сверхдальние дистанции. Если «Вояджер-1» осмотрел лишь Юпитер и Сатурн, то траектория «Вояджера-2» была куда более изощренной: он потратил несколько лет, изучая все четыре газовых гиганта, а также некоторые их спутники. Собранные этими аппаратами данные (в частности, фотографии и физические параметры планет) долгие десятилетия оставались наиболее точными.

Не дожидаясь окончания более ранних миссий, в 1989 году был запущен еще один аппарат — космическая станция «Галилео». Основной задачей миссии являлось изучение Юпитера: достигнув планеты, аппарат осуществил весь запланированный набор исследований и, в частности, сделал знаменитые фотографии столкновения кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером. В 2003 году миссия была завершена — аппарат был сожжен в атмосфере Юпитера.

По следам первопроходцев

Успех первых проектов по изучению удаленных планет Солнечной системы вдохновил ученых и конструкторов. В отличие от проектов по исследованию Луны, Марса, Меркурия и Венеры, время путешествия до газовых гигантов исчисляется не неделями и месяцами, а годами! Поэтому каждая следующая программа могла начаться лишь после получения и изучения результатов предыдущей — детальное исследование новых научных данных позволяло ученым лучше сформулировать цели и задачи будущих миссий. Так что после
первого поколения АМС «дальнего полета» прошло достаточно много времени, прежде чем человечество запустило в космос следующих скитальцев. Символом новой эры изучения газовых гигантов можно по праву назвать аппарат «Кассини-Гюйгенс», запущенный в октябре 1997 года. Этот проект, осуществленный совместными усилиями европейских и американских ученых и конструкторов, стал наиболее яркой страницей в исследованиях Сатурна. Имея беспрецедентную для АМС дальней дистанции массу (больше двух тонн), этот аппарат, названный в честь великих астрономов Нового времени, буквально набит высокоточным научным оборудованием.

Начав свой полет с серии гравитационных маневров в окрестностях Венеры, «Кассини-Гюйгенс» успел на своем долгом пути к цели исследовать астероид, сделать несколько серий фотографий поверхности Луны, а также проверить ряд фундаментальных физических теорий. Пролетая мимо Юпитера, аппарат произвел серию наблюдений за этой огромной планетой, что позволило проверить точность параметров, полученных ранее. Уже это является впечатляющим набором достижений для одной АМС, но главная работа аппарата началась только в 2004 году, когда он наконец-то достиг окрестностей Сатурна. Открытия посыпались на ученых как из рога изобилия: кроме огромного количества высококачественных фотографий планеты и ее спутников в самых разных частотных диапазонах, «Кассини-Гюйгенс» передавал и многие другие данные. Так, были открыты несколько новых небольших спутников Сатурна, детально изучены ранее известные, проведены беспрецедентные исследования поверхности самой планеты.

Одним из ключевых моментов этой эпопеи стала посадка в 2005 году зонда «Гюйгенс» на поверхность спутника Сатурна, Титана, завершившаяся полным успехом. Первая в своем роде посадка аппарата на столь удаленный объект и собранная им информация (в частности, исследование атмосферы и грунта Титана) вселили в ученых уверенность в возможности детального изучения даже настолько удаленных небесных объектов.

Вдохновленные успехом этой миссии, ученые продолжили работу, и сегодня на край Солнечной системы спешит еще один аппарат — АМС «Юнона», стартовавшая в 2011 году к Юпитеру. Он должен достигнуть орбиты Юпитера к 2016 году. Впереди — еще больше удивительных перелетов и потрясающих открытий АМС нового поколения.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Наш сайт посвящен новостям в сфере высоких технологий, а также инноваций в мире интернета, автопромышленности.

Представлены материалы по развитию технологических компаний и стартапов. Интересным будет информация по настройке и хакингу гаджетов и устройств на Android, Apple iOS и прочее. Покажем как правильно выбирать устройства для покупок.

В процессе наших экспериментов с сайтами по оптимизации и настройке, в рубрике Вебмастер Мы делимся своим опытом в том как создать свой сайт на популярных платформах Joomla, Wordpress, настроить его и оптимизировать.

Самые популярные метки