исследовать космос

Курчатовский институт испытывает двигатели, которые позволят исследовать дальний космос

МОСКВА, 12 апреля. /ТАСС/. Специалисты Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" разработали прототипы ионно-плазменных двигателей, которые позволят россиянам продвинуться в освоении Марса и Луны, став в технологическом отношении "хозяевами космоса". Об этом в день 80-летия Национального исследовательского центра "Курчатовский институт", отмечаемый в среду, журналистам сказал его президент Михаил Ковальчук.

"У нас [в институте] есть целый квартал, в котором стоят огромные установки. Это прототипы ионно-плазменных безэлектронных космических двигателей, которые обеспечат наше движение в дальний космос. Мы летаем сегодня в космос как Мюнхгаузен на ядре: двигатель отработал несколько секунд, ускорил, и у вас баллистическая траектория, как ядро из пушки. И он [аппарат] полетел. А вам же надо "подплыть" к Луне, астероиду, приземлиться, войти, сесть. Так вот эти двигатели дают возможность это сделать", - сказал Ковальчук.

Разработка гарантирует развитие российских исследований на Марсе и Луне, считает ученый. Он также напомнил, что космические аппараты сегодня оснащены позволяющими корректировать орбиту электроплазменными двигателями (двигателями Морозова), которые были разработаны в 1970-х годах в Курчатовском институте.

"Вместе с энергетической установкой прямого преобразования, которая ничего не требует сложного по сравнению с атомной станцией, плюс этот двигатель - и мы будем "хозяином космоса", - добавил ученый.

Оси вращения квазаров согласуются на расстояниях в миллиарды световых лет

Новыми наблюдениями на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) в Чили выявлено согласование между самыми крупномасштабными структурами Вселенной. Группа европейских исследователей обнаружила, что оси вращения центральных сверхмассивных черных дыр в квазарах из сделанной ими выборки параллельны, при том, что их разделяют расстояния в миллиарды световых лет. Ученые также установили, что ориентация осей вращения этих квазаров коррелирует с крупномасштабной структурой «космической паутины», в которой они находятся.

Квазары – это галактики, в центрах которых находятся очень активные сверхмассивные черные дыры. Эти черные дыры окружены вращающимися дисками очень горячего вещества, часто выбрасываемого в окружающее пространство в виде длинных джетов, ориентированных вдоль их осей вращения. Светимость таких черных дыр может быть значительно выше, чем у всех остальных звезд галактики, вместе взятых.
Группа под руководством Дамьена Хуцемекерса (Damien Hutsemékers) из Льежского университета в Бельгии используя приемник FORS, смонтированный на телескопе VLT, исследовала 93 квазара, о которых было известно, что они образуют гигантские – размером в миллиарды световых лет – группировки. Мы наблюдаем эти квазары такими, какими они были, когда возраст Вселенной составлял примерно треть ее нынешнего возраста.
“Первая замеченная нами странность заключалась в том, что у некоторых из этих квазаров ост вращения имеют одно и то же направление, несмотря на то, что объекты разделяют миллиарды световых лет”, -- говорит Хуцемекерс.
Астрономы затем попытались установить, не связана ли ориентация осей вращения квазаров не только друг с другом, но и с крупномасштабной структурой Вселенной, соответствующей времени, в котором они наблюдаются .
Дело в том, что когда было получено распределение галактик в пространственном масштабе миллиардов световых лет, оказалось, что это распределение не равномерное. Галактики заполняют Вселенную, образуя что-то вроде гигантской паутины, в которой есть нити и узелки, а между ними – пустоты (voids), где галактики встречаются редко. Эта загадочная и очень красивая структура, в соответствии с которой вещество заполняет космическое пространство, получила название крупномасштабной структуры Вселенной.
Новые результаты, полученные с VLT, указывают на то, что оси вращения квазаров, как правило, параллельны ориентации крупномасштабной структуры в той области пространства, где они расположены. Так, если квазар находится в длинном «волокне» крупномасштабной структуры, то  спин его центральной черной дыры ориентирован вдоль оси волокна. По оценке исследователей, вероятность того, что такое совпадение ориентаций является случайным, не превосходит 1%.
“Корреляция между ориентацией квазаров и структурой, которой они принадлежат – важное свойство, которое предсказывают численные модели эволюции Вселенной. Полученные нами наблюдательные данные впервые подтверждают этот эффект, причем на масштабах, значительно превосходящих те, на которых до сих пор наблюдались нормальные галактики”, -- добавляет Доминик Шлузе (Dominique Sluse) из Астрономического института им.Аргеландера (Argelander-Institut für Astronomie) в Бонне, Германия, и Льежского университета.
Астрономы, конечно, не наблюдали вращение квазаров или выбрасываемые из них джеты непосредственно. Вместо этого они измеряли поляризацию излучения от каждого из квазаров, и для 19 объектов зарегистрировали значительно поляризованный сигнал. Направление этой поляризации, в сочетании с другой информацией, позволило вычислить угол наклона аккреционного диска, а следовательно и направление оси вращения квазара.
“Полученное в наших наблюдениях согласование данных на пространственных масштабах даже больших, чем предсказывает современное компьютерное моделирование, может сигнализировать о том, что в современных моделях Вселенной, возможно, пропущено важное звено”,

На сенсационном снимке, полученном на ALMA – детали процесса рождения планет

Этот новый снимок, полученный на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), выявляет необычайно подробные, никогда прежде не фиксировавшиеся детали протопланетного диска вокруг молодой звезды. Это первые наблюдения с ALMA в близкой к окончательной конфигурации антенной решетки телескопа, и самые четкие изображения, когда-либо полученные в субмиллиметровом диапазоне. Новый результат – огромный шаг вперед в наблюдениях процесса развития протопланетных дисков и образования планет.Для первых наблюдений на ALMA в новой, наиболее мощной конфигурации антенной решетки телескопа, исследователи направили его антенны на HL Тельца — молодую звезду, находящуюся примерно в 450 световых годах от нас и окруженную пылевым диском [1]. Полученное изображение превзошло все ожидания. На нем различимы беспрецедентно мелкие детали диска, состоящего из остатков протозвездного облака и имеющего явные признаки присутствия нескольких планет. На фото виден ряд концентрических ярких колец, разделенных темными дугообразными промежутками [2]."Эти детали почти наверняка являются результатом присутствия планетообразных тел, формирующихся в диске. И это неожиданно, так как считается, что у столь молодых звезд еще не успели образоваться крупные планеты, из-за которых в диске могут появиться такие детали", —говорит Стюарт Кордер (Stuartt Corder), заместитель директора ALMA.“Когда мы увидели это изображение, мы были потрясены невероятным уровнем детализации. Просто лишились речи. Звезде HL Tauri не более миллиона лет, но ее диск уже оказался полон формирующимися планетами. Один только этот снимок произведет революцию в теории образования планет”, — говорит Кэтрин Влахэкис (Catherine Vlahakis), заместитель руководителя научных программ ALMA (Deputy Program Scientist) и главный научный сотрудник программы наблюдений с длинной базой (ALMA Long Baseline Campaign).В общем, диск HL Tau оказался гораздо более развитым, чем следовало бы ожидать в соответствии с возрастом звезды. Таким образом, полученное на ALMA изображение свидетельствует о том, что процесс образования планет может идти быстрее, чем считалось раньше.Такое высокое угловое разрешение на ALMA может быть достигнуто только с использованием длинных баз. Оно дает астрономам такую информацию, которую невозможно получить ни с каким другим инструментом — даже на Космическом телескопе Хаббла. “Логистические и инфраструктурные проблемы, которые пришлось решить для того, чтобы переместить антенны в столь отдаленные позиции, потребовали беспрецедентных усилий от международного коллектива инженеров и ученых высшей квалификации”,— сказал директор обсерватории ALMA Пьер Кокс (Pierre Cox).Молодые звезды, такие как HL Тельца, родились в облаках газа и очень мелкой пыли, в областях, где произошел коллапс, то есть, вещество в них сконцентрировалось в малом объеме под действием сил гравитации. Так образовались плотные горячие ядра будущих звезд, в которых в конце концов начались ядерные реакции с выделением энергии – родились новые звезды. Вначале эти звезды погружены в коконы из остаточного газа и пыли, которые постепенно преобразуются в протопланетный диск.В процессе множественных столкновений происходит слипание мелких пылевых частиц, вследствие чего образуются более крупные, размером с песчинки или мелкие камешки. В конце концов в диске могут сформироваться астероиды, кометы, и даже планеты. Молодые планеты разрушают диск и образуют в нем кольца, промежутки и дыры, которые и наблюдаются теперь на ALMA [3].Исследование протопланетных дисков важно для понимания того, как в Солнечной системе образовалась наша Земля. Наблюдение первых стадий планетообразования вокруг HL Tauri может дать нам представление о том, как могла выглядеть наша собственная планетная система более четырех миллиардов лет назад, когда она только образовывалась.“Большая часть того, что мы сегодня знаем o формировании планет, основывается на теоретических выкладках. Изображения такого уровня подробности, как полученное на ALMA, до сегодняшнего дня могли появляться только в компьютерном моделировании или под рукой художника. Новый снимок HL Tau показывает, чего может достичь ALMA, когда действует в своей максимальной конфигурации. Он знаменует начало новой эры в изучении процессов образования звезд и планет”, — говорит Генеральный директор ESO Тим де Зеу (Tim de Zeeuw).Примечания[1] Начиная с сентября 2014 г. ALMA наблюдает Вселенную с использованием своих самых длинных баз, когда антенны разделены расстоянием до 15 километров. Программа этих наблюдений (Long Baseline Campaign) будет продолжаться до 1 декабря 2014 г. Базой называется расстояние между антеннами решетки. Для сравнения, другие инструменты, работающие на миллиметровых волнах, используют антенны, разнесенные не более, чем на два километра. Максимальная возможная длина базы на ALMA составляет 16 км. В будущих наблюдениях, которые будут выполняться на более коротких волнах, будет достигнута еще более высокая четкость изображения.[2] При таком угловом разрешении – примерно в 35 миллисекунд дуги – видны детали, всего в пять раз превышающие расстояние от Земли до Солнца. Это разрешение выше, чем стандартно реализуемое с Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA.[3] В видимых лучах HL Тельца скрыта за массами пыли и газа. ALMA работает на гораздо более длинных волнах, что позволяет исследовать процессы, идущие в самом ядре этого облака.

Это снимок с самым большим угловым разрешением, когда-либо реализованным на ALMA — большим, чем достигается в видимом свете с Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA. На нем изображен протопланетный диск вокруг молодой звезды HL Tauri. Новые наблюдения с ALMA обнаруживают структурные детали диска, которые никогда ранее не регистрировались и которые указывают на возможные положения планет, формирующихся в темных пятнах внутри него.

Композитный снимок молодой звезды HL Tauri и ее окрестности, полученный на ALMA (увеличенный в рамке в верхнем правом углу) и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA (остальная часть снимка). Это первый полученный на ALMA снимок, разрешение которого превосходит обычно достигаемое на телескопе Хаббла.

На этом снимке детали, различимые в системе HL Тельца, подписаны.

На луне Европа каждые сутки вырабатывается объём кислорода, достаточный для миллиона человек

Система Юпитера служит своего рода уменьшенной версией Солнечной системы и тем привлекает учёных и особенно астробиологов. Подо льдом, составляющим поверхность больших спутников Юпитера, могут скрываться глобальные океаны с инопланетной биологической жизнью. Ещё аппарат NASA «Галилео» засёк выработку кислорода на спутнике Юпитера Европе. Новое исследование зонда «Юнона» только укрепило учёных во мнении, что в океан этой луны может поступать кислород.

Данные «Галилео» более чем 20-летней давности давали сильный разброс в оценках количества кислорода, продуцируемого ледяным щитом Европы. С поверхности этой луны могло улетать от нескольких килограммов до тонны кислорода в секунду. Кислород на Европе получается в процессе бомбардировки её поверхности заряжёнными частицами от Юпитера — этот спутник находится в центре радиационных поясов газового гиганта. Радиация расщепляет молекулу воды (льда на поверхности спутника) на водород и кислород. Датчики зондов улавливают ионы этих элементов и определяют интенсивность их потоков.

Прибор Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) на борту современного зонда «Юнона» (Juno) смог собрать данные о заряжённых частицах у спутника при пролёте на высоте 354 км над Европой, что произошло 29 сентября 2022 года. Как отмечают авторы исследования в свежей статье в журнале Nature Astronomy, анализ выявил выработку кислорода на Европе в объёме 12 кг в секунду. Этого достаточно для обеспечения кислорода для дыхания одному миллиону человек в течение суток. Добавим, непосредственно кислород приборы определить не могут. Оценка даётся по регистрации частиц атомарного водорода.

«Когда миссия NASA «Галилео» пролетала над Европой, это открыло нам глаза на сложное и динамичное взаимодействие Европы с окружающей средой. "Юнона" предоставила новую возможность напрямую измерять состав заряжённых частиц, выделяющихся из атмосферы Европы, и нам не терпелось ещё раз заглянуть за занавес этого захватывающего водного мира, — говорят авторы работы. — Но чего мы не понимали, так это того, что наблюдения "Юноны" дадут нам такие жёсткие ограничения на количество кислорода, вырабатываемого на ледяной поверхности Европы».

Выработка кислорода — это один из многих нюансов, которые будет исследовать миссия NASA Europa Clipper, когда она прибудет в систему Юпитера в 2030 году (запуск зонда ожидается в октябре 2024 года). Зонд будет оснащён сложной аппаратурой из девяти научных приборов, позволяющих определить, есть ли на Европе условия, которые могли бы быть пригодны для жизни. Даже теперь очевидно, что часть кислорода попадает в подлёдный океан. Там вполне может существовать биологическая жизнь. Впрочем, «Юнона» ещё не исчерпала свой научный потенциал и хотя основная её научная работа завершена, этот аппарат ещё послужит учёным.

Сурс

«Хаббл» рассмотрел переменную звезду V 372 Orionis и ее компаньона.

В центре нового снимка космического телескопа «Хаббл» находится яркая переменная звезда V 372 Orionis. Её меньшую звезду-компаньона можно увидеть в верхнем левом углу этого изображения. Обе звезды находятся в туманности Ориона. Эта колоссальная область звездообразования расположена примерно в 1450 световых годах от Земли.

V 372 Orionis – это особый тип переменной звезды, известный как переменная Ориона. Звезды этого типа демонстрируют нерегулярные колебания светимости.

Переменные Ориона часто ассоциируются с диффузными туманностями, и V 372 Орионис не является исключением: неоднородный газ и пыль туманности Ориона пронизывают эту сцену.

Это изображение получено с помощью двух приборов «Хаббла». Данные с «Усовершенствованной камеры для съемок» и «Широкоугольной камеры 3» в инфракрасном и видимом диапазонах волн были наложены друг на друга, чтобы выявить богатые детали этого уголка туманности Ориона. «Хаббл» также оставил на этом астрономическом портрете свой отпечаток в виде дифракционных всплесков, окружающих яркие звезды.

Четыре всплеска вокруг самых ярких звезд на этом изображении образовались благодаря взаимодействию звездного света с четырьмя лопастями «Хаббла», которые поддерживают вторичное зеркало телескопа.

Миссия "Психея" космический майнинг начинается?

13 октября 2023 года в 10:19 по восточному поясному времени из Космического центра Кеннеди со стартовой площадки 39А на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy стартовала миссия Psyche. https://psyche.asu.edu/

Чем эта миссия так интересна - прежде всего дело в самом объекте, астероиде https://ru.wikipedia.org/wiki/(16)_Психея,  это ~ 250 км в диаметре астероид скорее всего является планетезималью - протопланетным ядром, которое пыталось но не смогло сформировать планету, потому что в результате столкновения на заре формирования солнечной системы с неё собрало все верхние слои. Фактически это может быть оголенный кусок ядра планеты типа Земли или Марса, и в отличии от мелкого астероида как Бенну (грунт с которого недавно привезли на Землю), Психея в большей степени из металла и камня и хотя в основном там конечно железо и никель, но скорее всего и других, в том числе редкоземельных металлов там тоже немало, так что это уникальный объект и уникальный шанс поковырять и исследовать что-то вроде ядра планеты, до ресурсов которого на Земле пока что нереально добраться.

Пока что речь просто про исследовательскую миссию, просто разведать и составить карту, но глобально если и есть смысл в космическом майнинге астероидов (к чему лично я отношусь с большим скепсисом), то это как раз тот астероид который имеет смысл "майнить".

За одно эта миссия и парочку других классных штук опробует, например электрические движки на эффекте Холла на ксеноне (доработка и развитие концепции придуманной в ОКБ "Факел" в 1980-х, сейчас подобные движки используются на многих спутниках, в том числе Starlink) должны донести миссию до Психеи на 3,3 астрономических единицы всего за 5 лет, что довольно таки быстро. А пока летит и после, на орбите астероида, космический корабль также будет испытывать экспериментальную технологию лазерной связи под названием Deep Space Optical Communications, производительность и эффективность связи ожидается в 10-100 раз выше по сравнению с обычными средствами - лазерные лучи от космического корабля будут приниматься наземным телескопом в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Камень Гипатия. Частичка Сверхновой IA на Земле

НАСА впервые обнаружило кристаллы серы на Марсе

Ученые НАСА обнаружили кристаллы серы на Марсе, когда аппарат Curiosity случайно расколол камень. Марсоход случайно заехал на целое поле таких камней, сообщает Лаборатория реактивного движения НАСА.

Хотя сульфаты достаточно распространены на Марсе, это первый случай, когда сера была найдена на Марсе в чистом элементарном виде. Еще более захватывающим является то, что канал Гедиз Валлис, где Curiosity сделал свое открытие, покрыт большим количеством похожих камней. Это означает, что каким-то образом элементарная сера в некоторых местах на планете может быть в избытке.

Как красили марсоходы Spirit и Opportunity

Случайно посмотрел по телевизору документальный фильм про марсоходы Spirit и Opportunity, заинтересовался, как их красили для таких эксплуатационных условий и решил написать тред, как и чем красят марсоход. Поехали.

Для начала надо сказать, что предыдущие Spirit и Opportunity красились по схеме, схожей с ювелирным делом. Перед конструкторами стояла задача обеспечить работоспособность механизмов в условиях, когда температура ночью на Марсе может упасть до -94 градусов (здесь и далее везде - Цельсий). Дневной максимум может достигать 22 градусов. В общем, холодно.

Для уменьшения теплопотерь корпуса (Warm Electronic Box - WEB) марсоходов Spirit и Opportunity покрывали золотом. В первую очередь для того, чтобы тепло, вырабатываемое работающими приборами не рассеивалось в холодной атмосфере Марса.

В целом, где-то похоже на термос. В дополнение, для теплозащиты корпус покрывали так называемым Аэрогелем (еще именуемым «твёрдым дымом»). Очень лёгкий, очень прочный,
отличный теплоизолятор. В целом, судя по тому, что вместо расчетных 90 солнечных суток Spirit проработал 2210 суток, а Opportunity 5111 суток, инженеры NASA все рассчитали правильно.

Следующее поколение (написано третье, видимо американцы считают от Sojourner 1996 года - на фото) - ровер Curiosity, запущенный в 2011 году и работающий до сих пор (расчетное время работы было уже 688 солнечных суток).

И вот на Curiosity NASA применила уже краску. Краска гибридная керамическая калий-силикатная, утверждённая решением Главного инженера NASA, при этом что интересно, применили ее еще на Curiosity, а утвердили стандарт только в 2020 уже после запуска Perseverance.

При этом краску тестировали в условиях открытого космоса на МКС в течение ЧЕТЫРЁХ лет, перед тем как утвердить. Логика была такая - что переживет открытый космос - подойдёт и для Марса.

На фото контейнер на МКС, в котором в том числе и испытывалась указанная краска. Краску AZ-2100-IECW разработали AZ Technology из Алабамы. Краска пережила 4-х-летнее облучение и экстремальные температуры, и сохраняет свои свойства от -180 до 1000 градусов. Краска белая, для повышения отражения ультрафиолета.

Дальше немного подушню, извините, в части технических особенностей материала. Допустимая толщина покрытия (как обычно, у американцев все не в микронах, а в Mil - 1 Mil - 0.001 дюйма) - 5+-1 mil - это человеческим языком около 127 микрон.

На два-три слоя достаточно высокий сухой остаток. Время жизни замешанной банки с краской после замешивания - 24 часа (это много, авиационные полиуретаны в зависимости
от активатора могут и 2 часа жизни давать).

Самое интересное - в качестве растворителя используется деионизированная ВОДА )) Температура нанесения от 15 до 35 градусов, ничего особенного. А вот влажность - строго от 50 до 80% в процессе нанесения. Для изоляции разрешено использовать угадайте что (да, алюминиевый скотч, привет 3M) - 3М 1170 и бумажный 3М 232 и винил. Обезжиривается спиртом. Еще что интересно - краска наносится безвоздушным распылением с использованием высоко-очищенного азота вместо воздуха. После нанесения совершенно
адский процесс сушки с контролем влажности по дням с постепенным уменьшением - 7 ДНЕЙ СУШКИ по стандарту.

Вы же помните, что в качестве растворителя используется вода ) - воду надо аккуратно выпарить без вреда для покрытия. После сушки корпус ровера запекается в вакуумной печи на 110 градусах для удаления остатков воды, возможной пыли (правда, глянул стандарты NASA по чистоте - откуда там пыль) и земных микроорганизмов (чтобы на Марс ничего лишнего не привезти). Весь этот процесс делают в NASA Jet Propulsion Laboratory.

Помимо покраски самого корпуса марсохода, нанесли покрытия и на внутренние компоненты ровера. Для снижения трения применили специальную смазку “Microseal” производства Curtiss-Wright. Поскольку в космосе ничего просто не бывает (видимо), смазка наносилась специально разработанным покрасочным пистолетом, в котором при распылении производилось смешивание микро-частиц смазки, и скорость распыления достигала 182 метра в секунду (на обычной покраске - 1-3 метра в секунду), для заполнения мельчайших пор поверхности.

После чего смазку запекали два часа на 148 градусах для получения финального результата. После этого смазка пригодна для работы в условиях температур от -253 до 1093, радиации, вакуума и т.д.

И наконец, в 2020 запустили по сути 4 поколение марсохода - Perseverance, и процесс покраски, описанный выше, выложили на YouTube.

Ссылка вот, ролик небольшой, всего около 3 минут.

Перед покраской команда JPL заизолировала на корпусе более 600 зон при помощи скотча и винила. Все вручную и с максимальной тщательностью.

Изолировали, на минуту - 5 дней.

Интересный аспект процесса - перед покраской корпус марсохода надо было вышкурить для создания достаточной адгезии. Потом очистить от всех частиц пыли и обезжирить. При этом команде маляров JPL надо было успеть выполнить эту задачу за менее чем 6 часов, чтобы не допустить начала оксидации и возможной коррозии. Успели за 2 часа. Обратите внимание, шкурят самым банальным красным скотч-брайтом. Там, где алюминий не глянцевый - уже готовая поверхность.

Из-за размеров марсохода, он занял почти всю покрасочную камеру, поэтому глава команды маляров JPL John Campanella вынужден был работать всего с двумя помощниками (всего у них там 6 человек). Из-за этого красили по частям, один день верхнюю панель, один день боковые, и один день все остальное. Первый слой краски на весь корпус нанесли за 10 минут, и тут же нанесли второй и третий слои (техника покраски wet on wet). Вся работа заняла 5 часов непосредственного времени прикосновения.

После покраски и сушки в печи (3 дня запекали) корпус ровера завернули в два слоя изоляции - и передали на сборку. На фото - та самая вакуумная печь.

И потом еще 4 месяца собирали начинку. Но это уже совсем другая история, не про покраску ))

Если кто-то это дочитал - спасибо ☺️ Техническая документация на покрытия скачана с сайта NASA, хотя пришлось поискать ) Все фото @NASAPersevere @MarsCuriosity @NASAJPL и Википедия.

Сурс