Реферат: Исследование космоса
Чтобы составить подробную карту Марса, на его орбиту в конце 1997 г. был запущен космический зонд «Глобал Сэрвэйер», который должен проводить исследования поверхности планеты в течение нескольких лет. Зонд оснащен такой мощной аппаратурой, которая позволит получить информацию даже об объектах величиной всего лишь 3 метра в диаметре. Во всяком случае, марсианские карты, составленные с помощью этого зонда, будут такие же подробные, как и земные.
Между тем разрабатываются вполне респектабельные программы дальнейшего освоения и даже колонизации Марса. В Америке вот уже 15 лет разработкой таких программ занимается «Марс Андеграунд», неформальный клуб ученых и инженеров. Его глава – известный специалист Роберт Зубрин. Например, определена даже дата полета на Марс космического корабля с людьми на борту. Ученые называют в качестве наиболее оптимального 2008 год, когда Земля вновь сблизится со своим космическим братом.
В американском Космическом центре имени Джонсона планируют, начиная с 2007 г., запустить к Марсу 12 экспедиций, рассчитывая уже в 2016 г. основать на «красной планете» обитаемую колонию землян. Сначала будет три грузовых пуска. Затем в 2009 г. на околомарсианскую орбиту доставят запасной «возвратный» корабль и запасную взлетную ступень для эвакуации астронавтов. В случае успеха всей предварительной подготовки на Марс отправится экипаж из 6 человек и останется там больше года – до 20 месяцев. В 2012 г. его сменит вторая экспедиция. Так начнется реальное заселение околоземного пространства.
ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА
Юпитер не похож на Землю, Луну или Марс – он состоит в основном из газов: водорода и гелия. Поэтому на Юпитер невозможно послать космический корабль: “приземлиться” ему просто негде, он будет проваливаться сквозь газовые облака, пока из-за давления и высокой температуры полностью не разрушится. Именно это и случилось с маленьким зондом, запущенным к Юпитеру в 1995 г. с космического аппарата «Галилео».
В целях экономии энергии «Галилео» не сразу отправился к Юпитеру. После запуска в 1989 году он проследовал к Венере, затем вернулся к Земле и, набрав огромную скорость, вылетел, как камень из пращи, в глубину Солнечной системы. В 1991 г. «Галилео» вошел в пояс астероидов и сфотографировал с близкого расстояния астероиды Гаспра и Ида. В 1994 г. он достиг Юпитера и запустил зонд в его атмосферу, в конце 1997 г. «Галилео» завершил свою работу.
Запущенный с «Галилео» зонд, по мере того как он погружался в атмосферу Юпитера, успел передать некоторые данные. Например, скорость ветра: в нижних слоях атмосферы 650 км/ч, а в верхних – 160 км/ч. Но из-за давления и высокой температуры (140 градусов по Цельсию) зонд был разрушен.
С помощью космического аппарата «Галилео» ученые получили ценную информацию о Юпитере и уникальные снимки, хотя работа «Галилео» проходила не гладко: его похожая на зонтик антенна не смогла занять нужное положение, поэтому подаваемые им сигналы были слабее, чем предполагалось. И все же он передал ряд важных сведений. Например, зафиксировал столкновение с Юпитером кометы Шумахера-Леви-9. Это драматическое событие произошло в космосе в 1994 г. При столкновении комета распалась на 21 часть, и эти обломки, самые крупные из которых достигали 4 км в диаметре, растянулись на миллион километров. Удар во время катастрофы был настолько силен, что превосходил по силе взрыв в триллионы мегатонн. Следы от столкновения с кометой на поверхности Юпитера сохранялись в течение многих месяцев, пока их не сгладили бушующие ветры.
Орбиты у комет и астероидов очень странные, и поэтому они часто пролетают очень близко к другим планетам, а бывает, что и врезаются в них. Последствия таких столкновений могут быть трагическими! На многих планетах есть следы подобных катастроф. Несколько раз такое происходило и с Землей. Кратеры космического происхождения встречаются и на нашей планете. Один из них, диаметром 180 км, недавно обнаружен на полуострове Юкатан в Центральной Америке. Возможно, это след той самой катастрофы, которая когда-то погубила динозавров.
К САТУРНУ
Пролетая мимо Сатурна, два зонда «Вояджер» сделали удивительные снимки. «Вояджер», посетивший Сатурн в 1979-1980 гг., сумел добыть удивительную информацию, которая поразила ученых. Оказалось, что по внешнему краю колец Сатурна располагается великое множество узких колечек, как бы переплетенных друг с другом. Все объяснилось, когда чуть позже были открыты еще два спутника Сатурна – Пандора и Прометей, орбиты которых пролегают по разные стороны от колец. Сила их притяжения изменяет форму колец, сталкивая их и даже перевивая одно с другим.
Теперь ученые послали к планете третий зонд – «Кассини». Зонд должен достичь Сатурна в 2004 г. Он, подобно «Галилео», следует к цели длинным путем – мимо Венеры, Земли и Юпитера. Экспедиция займет у него почти 7 лет. С орбиты Сатурна «Кассини» отправит небольшой зонд «Хайгенс» на самый большой спутник планеты – Титан. Когда космический зонд приблизится к Титану, его скорость превысит 20 000 км/ч, но трение замедлит его спуск, а несколько парашютов обеспечат мягкую посадку. «Хайгенс» должен взять пробы атмосферы, собрать данные о “погоде” на планете, сделать фотоснимки. Первую информацию «Хайгенс» передаст на «Кассини» уже во время посадки.
КОСМИЧЕСКИЕ ПРОСТОРЫ
Исследования галактик
Слово “галактика” происходит от греческого “galaktikos” – млечный. Галактики – гигантские звездные системы, разбросанные по всем бесконечным далям Вселенной. В прошлом астрономам мало было известно о галактиках. Далекие туманные объекты привлекли повышенное внимание лишь после изобретения телескопа. Постепенно было открыто более 100 таких объектов, и уже в XVIII в. был составлен первый каталог туманностей (туманность – космические скопления из газа и пыли, могут быть протяженностью в несколько тысяч световых лет. Многие туманности – это остатки взорвавшихся звезд, или сверхновые звезды). Среди них одни из самых прекрасных созданий природы, космических “чудес света” – спиральные галактики, олицетворением которых может служить туманность в созвездии Андромеды, видимая, кстати, при благоприятных условиях невооруженным глазом – в форме небольшого размытого светящегося пятнышка. Наша галактика Млечный Путь также имеет форму спирали. Другие (неспиральные) галактики, видимые без зрительных приборов, но только в Южном полушарии, - Большое и Малое Магеллановы облака. Впоследствии оказалось, что это ближайшие к нам “звездные континенты”. Достаточно распространены эллиптические галактики. Чрезвычайный исследовательский интерес представляют те из галактик, которые связаны между собой перемычками (“мостами”). Существуют и небольшие – карликовые галактики. Звезды, которые мы видим на ночном небе, - самые близкие к нашей Солнечной системе. А светлая полоса, видимая темной ясной ночью, под названием Млечный Путь – это видимый край нашей галактики – всего лишь одна из сотен миллиардов звезд, составляющих Млечный Путь. А Млечный Путь – одна из миллиардов галактик, разбросанный во Вселенной.
Чтобы достичь самых близких галактик, свету требуются сотни лет. Самые дальние из открытых на сегодня удалены от Земли на миллиарды лет. Для измерения космического пространства ученые используют особую единицу измерения – световой год. Она обозначает расстояние, которое луч света проходит за год. Оно равно десяти миллионам миллионов километров, или десяти триллионам.
Млечный Путь
Наша галактика представляет собой плоский диск протяженностью примерно 120 000 световых лет в поперечнике, с выпуклостью в центре. Звезды на диске расположены по спирали (лишь в середине нынешнего века стало ясно, что Млечный Путь – гигантский рукав, скрученный в спираль огромной звездной системы). Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов (точная цифра пока не установлена). Там, где родились или рождаются новые звезды, витки этой огромной спирали содержат пыль и газ. Диск галактики вращается в виде целостности – наподобие тарелки. Угловая скорость вращения вокруг центра отдельных звезд разная. Вращение галактики было открыто нидерландским астрономом Яном Хендриком Оортом (1925 г.). Он же определил и положение ее центра, находящегося в направлении созвездия Стрельца. Наше Солнце находится на расстоянии 30 000 световых лет от центра Млечного Пути, в той части спирали, которая называется ветвь Ориона. Изучая относительное движение звезд, Оорт установил, что Солнце движется и вокруг центра галактики по орбите, близкой к круговой, со скоростью 220 км/сек. Современные измерения доводят эту величину до 250 км/сек.
Наша галактика (как и другие) чрезвычайно напоминает живой организм. Она обладает своего рода обменом веществ – “космическим метаболизмом”. Различные объекты галактики и составные элементы ее иерархии находятся в состоянии непрерывного взаимодействия. Наша галактика, по мнению большинства ученых, относится к сравнительно молодым галактикам.
Черная дыра
Недавно ученые обнаружили, что в центре нашей галактики может находиться гигантская ЧЕРНАЯ ДЫРА. Черные дыры – это невидимые космические объекты очень большой плотности, образующиеся после взрыва больших звезд. Они имеют такую большую гравитацию, которую не может преодолеть даже луч света. Однако черную дыру можно распознать по выбросу рентгеновских лучей, которые испускает материя, засасываемая ею. Если мы наблюдаем звезды, вращающиеся вокруг мощного, но невидимого источника рентгеновского излучения, значит, можно говорить о наличии черной дыры.
Скопления галактик
А что же творится вокруг нашего галактического острова? Еще совсем недавно ученые полагали, что галактики образуют во Вселенной достаточно однородную массу, равномерно и монотонно распределяясь в необозримом космическом пространстве. Все оказалось не так! Обнаружилось, что на самом деле галактики сбиты в комки, а между ними – зияющие пустоты. Причем комья эти образованы не отдельными галактиками, а их скоплениями. По существу, вся Вселенная состоит из подобных сверхскоплений. Так была открыта крупномасштабная структура Вселенной -–одно из значительных достижений теоретической космологии, наблюдательной астрономии и практической астрофизики в конце ХХ в. Самые большие из обнаруженных на сегодня сверхскоплений напоминают длинные волокна или же сферические оболочки, состоящие из сотен и даже тысяч галактик. Самое большое из обнаруженных скоплений имеет протяженность более 1 миллиарда световых лет. Такое вытянутое галактическое волокно было открыто в области созвездий Персей и Пегас. Космические пустоты столь же протяженны. Так, измеренные расстояния между волокнами достигают 300 миллионов световых лет. Все это позволило космологам сравнивать структуру Вселенной с гигантской губкой.
Интенсивное изучение галактик, в том числе и с помощью радиотелескопов, открытие фонового излучения, новых космических объектов типа квазаров, излучающих в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, привело к возникновению новых загадок в изучении Вселенной.
Большой взрыв. Большое сжатие
Установлено, что расстояние между дальними галактиками увеличивается, т.е. Вселенная расширяется. Исходя из этого астрономы полагают, что начало Вселенной положил Большой взрыв, в результате которого образовались звезды, планеты и галактики. Некоторые ученые уверены, что Вселенная может расширяться до бесконечности, однако, другие думают, что расширение постепенно замедлится и, возможно, остановится совсем. Тогда Вселенная начнет сжиматься, и в конце концов все закончится противоположностью Большого взрыва – большим сжатием.
ОТКРЫТИЕ КОМЕТЫ ХЭЙЛА-БОППА
Многими великими открытиями мы обязаны астрономам-любителям, которые часами просиживают в темноте, разглядывая ночное небо. Именно любителями открыты многие новые звезды и кометы – к примеру, комета Хэйла-Боппа. Чаще всего астроном-любитель совершает открытие, долгое время наблюдая за небольшим участком ночного неба и сверяя свои наблюдения с картой. Только так любитель может обнаружить что-то стоящее. Как правило, они делают свои открытия случайно. Комета Хэйла-Боппа тоже была открыта благодаря случаю. В июле 1995 г. Алан Хэйл и Томас Бопп, наблюдая звездное небо, заметили возле одного из созвездий слабо светящийся объект, который оказался не известной ранее кометой. А в 1997 г. эта комета максимально приблизилась к Земле – она была от нас на расстоянии 200 000 000 км. Комета Хэйла-Боппа – одна из самых крупных в Солнечной системе. Ученые вычислили, что в ближайшие 4000 лет она не вернется.
ТЕЛЕСКОП ХАББЛА
Многие годы астрономы мечтали о том, чтобы поместить в космосе мощный телескоп. Ведь из космоса, где нет воздуха и пыли, звезды будут видны особенно отчетливо. В 1990 г. их мечта сбылась: шаттл вывел на орбиту телескоп Хаббла. Не обошлось и без огорчений: вскоре выяснилось, что главное зеркало телескопа имеет дефект. Но в 1993 г. астронавты, добавив дополнительные линзы, исправили телескоп. С тех пор с его помощью на Земле было получено множество уникальных снимков небесных тел – планет, туманностей, квазаров, которые способствовали ряду открытий, пополнивших наши знания о Вселенной. С помощью космического телескопа Хаббла сделаны фотоснимки галактик, отдаленных от нас на 11 миллиардов световых лет. Представляете: мы видим их такими, какими они были 11 миллиардов лет назад! Они могут многое поведать нам о Вселенной, ее рождении, а возможно, и о ее последнем часе.