Реферат: Наша Солнечная система
Рассматривая передел Солнечной системы, ученые поначалу решили увеличить количество планет до 12, добавив к имеющимся Цереру, Ксену и Харон (спутник Плутона). Но все же окончательное решение оказалось не в пользу Плутона, просуществовавшего в качестве большой планеты 76 лет.
Горячие дебаты закончились резолюцией по планетам, состоящей из нескольких пунктов, достаточно точно определяющих основные характеристики, которыми должна обладать большая планета (по определению — классическая планета). Теперь классической планетой считается небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу для того, чтобы самогравитация превосходила твердотельные силы и тело могло принять гидростатически равновесную (близкую к сферической) форму, и, кроме этого, очищает окрестности своей орбиты (то есть рядом с планетой нет других сравнимых с ней тел). Под это определение попадают Меркурий , Венера , Земля , Марс , Юпитер , Сатурн , Уран и Нептун .
Следующий тип небесных тел, входящих в состав Солнечной системы, — это карликовая планета или небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу для того, чтобы тело могло принять близкую к сферической форму, но которая уже не очищает окрестности своей орбиты и не является спутником другой планеты. Отныне Плутон, а также Церера и 2003 UB313 (Ксена) будут относиться именно к этому типу небесных тел, хотя астрономы всё же хотят отнести их к особому классу объектов, которые будут иметь общее название плутоны. Поэтому, Плутону, похоже, не придется сильно «расстраиваться», т.к. он будет возглавлять новый класс небесных объектов.
Интересно отметить еще одну деталь. Получается, что NASA исследовало космическими аппаратами все восемь планет Солнечной системы уже 17 лет назад («Вояджер-2» пролетел около Нептуна в 1989 году). Предназначенный же для исследования Плутона космический корабль «Новые горизонты», отправившийся к 9-й планете Солнечной системы в январе 2006 года, в 2015 году будет изучать уже карликовую планету класса плутонов. Кстати, в 2007 году NASA планирует запустить космический корабль Dawn, целью которого станет изучение Цереры. Поэтому именно она окажется первой в истории освоения космического пространства карликовой планетой, которой достигнет рукотворный аппарат.
Прочие небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца, будут прописаны во всех учебниках как малые тела Солнечной системы. К данному типу отнесут большинство астероидов между Марсом и Юпитером, которые не отвечают критерию карликовой планеты, а также транснептуновые объекты, кометы и все остальные, обращающиеся вокруг Солнца, большие каменные глыбы.
Слово «космос» в переводе означает «порядок», и порядок, наведенный в Солнечной системе астрономами, является закономерным итогом многолетних сомнений относительно Плутона и других «лишних» небесных тел. Теперь нас окружает космос в полном смысле этого слова. Кроме всего прочего, дополнительные возможности в наблюдениях получила любительская астрономия. Теперь любой желающий, вооружившись биноклем, может легко найти все 8 классических планет Солнечной системы! [3]
6. Главная цель полетов к телам Солнечной системы
В арсенале космической техники к настоящему времени появились достаточно отработанные (в том числе в летных испытаниях) средства, которые позволяют поднять на качественно новый уровень эксперименты по изучению Солнечной системы. В данном случае имеются в виду как технические и схемные решения при проектировании КА, так и новые разработки их агрегатов и систем, в частности, разработанные в последнее десятилетие электроракетные двигатели (ЭРД) и легкие солнечные энергетические установки (СЭУ). Скорости истечения рабочего тела, обеспечиваемые ЭРД, в 5-10 раз выше аналогичных скоростей, развиваемых ракетными двигателями, работающими на химическом топливе. ЭРД позволяют резко повысить долю полезной нагрузки в весовом балансе космических аппаратов. Появляется возможность по-новому подойти к реализации космических полетов к телам Солнечной системы и, прежде всего, к ее малым телам - спутникам планет, астероидам, кометам. Ответ на вопрос о главной цели полетов к указанным малым телам, по-видимому, идентичен ответу на более общий вопрос - о главной цели полетов ко всем телам Солнечной системы.
Ответ этот достаточно четко и ясно был сформулирован еще при планировании первых беспилотных космических экспедиций к Луне, Марсу и Венере - эти полеты нужны для пополнения наших эмпирических (в первую очередь космохимических) знаний для решения одной из фундаментальных проблем естествознания - проблемы происхождения и эволюции Солнечной системы. Решение этой проблемы крайне необходимо для дальнейшего успешного развития наук о Земле. Именно ее нерешенность сильно затрудняет построение надежной геохимической модели Земли и, соответственно, надежных моделей глобальных геологических (в том числе тектонических) процессов. Надежная геохимическая модель Земли, кроме того, очень нужна для разработки эффективной стратегии поисков и освоения новых ресурсов жизнеобеспечения человечества. Другая важная цель на первых этапах исследования Солнечной системы с помощью космических аппаратов - поиск внеземной жизни в ее пределах. В настоящее время к ней вновь проявляется интерес.
В далекой перспективе возможна постановка и других целей таких полетов, например, освоение для созидательных задач человечества практически неисчерпаемых ресурсов околосолнечного космического пространства.
Полеты космических аппаратов к различным телам Солнечной системы уже дали ценный эмпирический материал, который обрабатывается и по настоящее время. Однако этого материала явно недостаточно для решения указанной выше проблемы. Причин здесь несколько. Одна из них заключается в том, что зондирование исследуемых тел, как правило, было дистанционным. Лишь с Луны был доставлен космохимический материал, который был подвергнут тонкому химическому анализу в земных лабораториях. Дистанционное же определение химического состава тел при всем совершенстве современных методов имеет ограниченные возможности.
Другая причина заключается в характере большинства тел, подвергавшихся дистанционному космохимическому зондированию. Эти тела, как правило, весьма крупные (за исключением кометы Галлея и некоторых спутников планет) и за время существования Солнечной системы их поверхность и сами тела в целом претерпели значительную трансформацию в результате магматической дифференциации с последующим метаморфизмом их вещества и мощных эрозионных процессов на их поверхности. Таким образом, обнаружить на них первичное реликтовое вещество, сохранившееся со времени образования Солнечной системы, оказалось пока невозможным. Между тем такое реликтовое вещество, собранное из различных областей Солнечной системы, может дать ключ к пониманию механизма важнейших процессов, происходивших в период формирования Солнечной системы. Поэтому его поиск должен быть одним из важнейших ориентиров при формировании современной программы исследования космического пространства. Информация о реликтовом веществе в начальный период образования Солнечной системы будет способствовать углублению наших знаний о больших планетах, которые сформировались из мельчайших небесных тел, содержавших данное вещество. Таким образом, химический и физический анализы проб грунта обеспечили бы нас важной информацией для осмысления процессов формирования планет.
Как уже было сказано выше, все планеты и большинство их спутников за время своей эволюции претерпели значительные изменения под действием внешних факторов и, что наиболее существенно, в результате эндогенных процессов, таких как вулканизм. Эти процессы коренным образом преобразовали вещество планет и практически стерли память о первородном веществе. Принципиально иная ситуация обстоит с малыми телами в Солнечной системе - кометами, астероидами и малыми спутниками. Как на других малых телах Солнечной системы, на Фобосе и Деймосе ввиду их малости при обычном содержании в их веществе радиоактивных элементов исключается внутренний нагрев и эндогенная тектоническая активность. Поэтому они могут сохранить тот исходный, первичный материал протопланетного облака, из которого образовались планеты Солнечной системы. Воздействие внешних факторов (солнечный ветер, космические лучи, метеориты), которому подвергаются малые тела, лишь в незначительной степени модифицируют внешний слой реголита. Детальные исследования таких тел позволят получить данные о ранних этапах образования тел Солнечной системы, происхождении и эволюции планет, в том числе и Земли. В связи с этим исследования малых тел, таких как спутники Марса Фобос и Деймос, представляют особый интерес и являются в настоящее время приоритетными.
Как уже отмечалось, в последнее время одной из наиболее актуальных проблем планетной науки является проблема поиска внеземной жизни, существующей сейчас или палеожизни. Интерес к ней возник в связи с обнаружением в середине 1996 г. следов палеожизни в SNC-метеоритах, которые, возможно, имеют марсианское происхождение. Согласно одной из моделей, Фобос и Деймос также имеют марсианское происхождение. Поэтому, детальные исследования образцов вещества, доставленных с этих спутников, может пролить дополнительный свет на возможность существования палеожизни на Марсе.
Спутники Марса были открыты американским астрономом А.Холлом в 1877 г. Первые наблюдения этих спутников из космоса и первые изображения поверхности были выполнены с помощью КА "Маринер-9" (1971-1972 гг.) и затем КА "Викинг-Орбитер" (1976-1977 гг.). Значительный прогресс в исследованиях Фобоса был достигнут при реализации проекта "Фобос-2" (1988-1989 гг.). Несмотря на то, что КА "Фобос" не выполнил полностью программу исследований, впервые была получена ценная информация об особенностях состава поверхности, ее поляриметрических и радиометрических характеристиках. Полученные данные являются хорошей основой для создания инженерной модели Фобоса, необходимой для последующих экспедиций к этому спутнику Марса. [4]
7. Полеты к малым телам Солнечной системы
Вероятность найти реликтовое вещество существенно повышаются, если обратиться к малым телам Солнечной системы - кометам, астероидам и малым спутникам планет.
Некоторая информация о химическом составе вещества ядер комет имеется благодаря спектроскопическим исследованиям их газовых оболочек (так называемой комы). Несомненно, что не все вещество, составляющее ядро кометы, нам известно. Нечто похожее, хотя и по другим причинам, имеет место и в случае с астероидами. О части вещества, определенного (и весьма специфического) класса астероидов, мы имеем хорошее представление, благодаря метеоритам - предполагаемым аналогам этих астероидов. Имеются в виду астероиды групп Амура, Аполлона и Атона. Перигелии орбит этих астероидов находятся внутри орбит Марса (группа Амура) и Земли (группы Аполлона и Атона). К настоящему времени сложилась достаточно хорошо обоснованная точка зрения, согласно которой основная масса метеоритов и эти астероиды представляют собой фрагменты одной и той же популяции небесных тел. Это, по-видимому, обломки сравнительно немногочисленной группы исходных "родительских" тел, разрушившихся в результате столкновений.
Вместе с этим, распределение таксономических классов астероидов систематически меняется с гелиоцентрическим расстоянием в пределах Главного пояса астероидов. Такое систематическое изменение должно быть результатом отличий в тепловых и химических условиях в протопланетном облаке на расстоянии 2-5 а.е., или это может быть отражением динамических процессов, при которых астероиды выборочно передвигались из наиболее отдаленных областей Солнечной системы в определенные части Главного пояса астероидов. В связи с этим интерес для исследователей могут представлять кометы и астероиды земной группы.
Изотопный анализ образцов грунта с малых тел мог бы ввести ограничения на диапазон смещения различных зон Солнечной системы, что и явилось бы решающим фактором при создании химической и динамической моделей Солнечной системы.
Вместе с тем, наиболее крупные астероиды, в которых сосредоточена их основная масса, не принадлежат ни к одной из указанных групп и подавляющее большинство из них по ряду важнейших физических характеристик (главным образом, фотометрических) не похоже ни на один из объектов этих групп. Астероиды эти движутся между орбитами Марса и Юпитера - орбиты их расположены в основном в кольце, в пределах примерно от 2 до 3,5 а.е. Указанные астероиды составляют Главный пояс астероидов.
При выборе астероидов в качестве целей полетов целесообразно отдать предпочтение тем, у которых орбиты пролегают внутри пояса. Последнее условие существенно, так как афелии многих астероидов групп Амура и Аполлона находятся внутри пояса, а некоторых даже выходят за его пределы в сторону Юпитера. Астероиды же этих групп, хотя и более достижимы, чем астероиды, орбиты которых целиком лежат внутри пояса, по причине изложенной ранее природы метеоритов, представляются менее интересными объектами. Метеориты, благодаря своей генетической связи с астероидами группы Аполлона, дают, по-видимому, если и не полную, то достаточно обширную информацию о химическом и минералогическом составе тел указанных групп.
Особое внимание следует уделить малым спутникам планет. Под малыми спутниками в данном случае понимаются спутники, диаметры которых не превосходят нескольких сотен километров. Согласно современным космогоническим воззрениям на телах таких размеров не должна была произойти значительная дифференциация вещества за время, прошедшее с эпохи образования Солнечной системы. Таких спутников довольно много среди планет группы Юпитера. Однако при их выборе в качестве целей полетов должна быть проявлена известная осторожность, если мы захотим идентифицировать вещество этих спутников с реликтовым веществом аккумуляционной зоны формирования соответствующей большой планеты. Сказанное относится в основном к Юпитеру, часть внешних спутников которого (т.е. спутников, расположенных за галилеевыми спутниками) была, возможно, захвачена