Освоение космоса. История. Исследования

Исследование космоса

Человечество постоянно стремилось к Небу. Вначале – мыслью, взором и на крыльях, потом – при помощи воздухоплавательных и летательных аппаратов, космических кораблей и орбитальных станций. О существовании галактик еще в позапрошлом столетии никто даже не догадывался. Млечный Путь никем не воспринимался, как рукав гигантской космической спирали. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше появляется новых вопросов.

В открытом космосе

Вселенная до такой степени огромная, что астрономы по сей день не смогли установить, насколько она велика! Но благодаря последним достижениям науки и техники мы смогли узнать много нового о космосе и нашем месте в нем. В последние 50 лет люди получили возможность покидать Землю и изучать звезды и планеты не только наблюдая их в телескопы, но и получая информацию напрямую из космоса. Запускаемые спутники оснащены сложнейшим оборудованием, при помощи которого были сделаны сенсационные открытия, в существование которых астрономы не верили, к примеру, черные дыры (см. Что такое черные дыры) и новые планеты.
С того времени когда был запущен в открытый космос первый искусственный спутник (октябрь 1957) за пределы Земли было отправлено множество спутников и роботов-зондов. С помощью их ученые “посетили” почти все основные планеты Солнечной системы, а также их спутники, астероиды, кометы. Такого рода запуски осуществляются постоянно, и в наше время зонды нового поколения продолжают свой полет к другим планетам, добывая и передавая на Землю всю информацию.
Некоторые ракеты имеют такую конструкцию, что могут достигать только верхних слоев атмосферы, и их скорость недостаточна для выхода в космос. Чтобы оказаться за пределами атмосферы, ракете необходимо преодолеть силу земного притяжения, а для этого нужна определенная скорость. Если скорость ракеты 28 500 км/ч, то она будет лететь с ускорением, равным силе тяжести. Как результат, она так и будет летать вокруг Земли по кругу. Чтобы полностью преодолеть силу притяжения Земли, ракете необходимо двигаться со скоростью большей, чем 40 320 км/ч. Выйдя на орбиту, некоторые из космических аппаратов, используя энергию земной гравитации и других планет, могут за счет этого увеличить собственную скорость для дальнейшего рывка в космос. Это называется «эффектом пращи».

Границы Солнечной системы

Спутники и космические зонды неоднократно запускались к внутренним планетам: российская «Венера», американские «Маринер» к Меркурию и «Викинг» к Марсу.
Запущенные в 1972-1973 годах американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» достигли внешних планет - Юпитера и Сатурна.
1977 год - к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну были также запущены «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Некоторые из этих зондов и сегодня продолжают летать у самых границ Солнечной системы и будут посылать информацию на Землю, а некоторые уже покинули пределы Солнечной системы.

Освоение космоса

Первый космонавт

Имя гражданина Советского Союза Юрия Гагарина (см. Как погиб Гагарин?) известно большинству землян. 1961 год, 12 апреля - начался отсчет космической эры человечества — на корабле «Восток» стартовал первый космонавт.
Полет Ю. Гагарина длился 1 ч. 48 мин. После одного витка вокруг Земного шара спускаемый аппарат корабля приземлился в Саратовской области. На высоте нескольких километров первый космонавт катапультировался и совершил мягкую посадку на парашюте неподалеку от спускаемого аппарата.

Первый выход в космос

1965 год, 18—19 марта - советский космонавт Алексей Леонов (см. Космонавт Алексей Леонов) совершил первый в истории космонавтики выход в открытый космос, продлившийся 12 мин 9 сек. Во время выхода в космическое пространство возникла проблема с его скафандром — от избыточного давления внутри он раздулся до такой степени, что космонавт попросту не мог попасть в шлюз, чтобы возвратиться на корабль. Только самообладание и мужество позволили Леонову сразу найти способ, как избавиться от лишнего воздуха и вернуть скафандру нормальный размер.

Животные на орбите

Но еще задолго до полета Гагарина в космосе побывали разные животные. Ученым-космобиологам были необходимы данные о том, как могут функционировать живые организмы в условиях значительных перегрузок и невесомости. Академиком О. Газенко была начата подготовка полетов живых существ в космос еще в 1948 году. Первыми земными существами, которые побывали за пределами земной атмосферы стали две собаки — Цыган и Дезик. В 1951 году они совершили «прыжок» на высотной ракете и благополучно возвратились на Землю. 1957 год - собака Лайка совершила продолжительный полет на искусственном спутнике Земли, который, как это не грустно, не имел устройств для посадки и спустя какое-то время сгорел в атмосфере.
До того, как человек побывал в космосе (см. Человек в космосе), там побывало около 4-х десятков собак, а также мыши, крысы, морские свинки, обезьяны, мухи-дрозофилы и семена некоторых растений. Первый орбитальный полет, в 1960 году, который благополучно завершился совершили собаки Белка и Стрелка, и стали всемирно известными. На корабле, на котором они совершили полет, имелись все системы, необходимые для полета человека. Собаки провели более суток в состоянии невесомости.
А первый облет живыми существами Луны выполнили черепахами на космическом аппарате «Зонд-5» в сентябре 1968 года.

Ближайшая звезда

Ближайшая к Земле звезда Проксима Центавра располагается на удалении 4,3 светового года. Это в 10 тысяч раз больше радиуса Солнечной системы. Если бы Солнце было размерами с 50-ти копеечную монету, то ближайшая монета, то есть Проксима Центавра, находилась бы на расстоянии 765 км от него. На современном самолете возможно преодолеть такое расстояние за 4 млн лет, а космическому кораблю с двигателем на химическом топливе потребовалось бы не менее 40 тысяч лет.

Полеты на луну

Спутник Земли Луна (см. Полеты на луну) всегда была и остается довольно притягательным объектом для научных исследований. Потому как мы всегда видим только ту сторону Луны, которая освещена Солнцем, особенный интерес представляла для нас и Темная ее сторона (см. Темная сторона Луны).
1959 год - первый облет Луны и фотографирование ее обратной стороны выполнены советской автоматической межпланетной станцией «Луна-3». Если еще относительно не так давно ученые просто мечтали о полетах на Луну, то на сегодняшний день их планы идут значительно дальше: земляне рассматривают Луну как источник ценных пород и минералов.
1969-1972 годы - космические корабли «Аполлон», выведенные на орбиту ракетой-носителем «Сатурн-5», совершили несколько полетов на Луну и доставили туда астронавтов (см. Американцы не были на Луне).

1969 год, 21 июля - на лунную поверхность ступила нога первого человека. Им стал Нейл Армстронг, командир американского космического корабля «Аполлон-11», а также Эдвин Олдрин. Астронавтами были собраны образцы лунной породы, проведены ряд экспериментов, данные о которых продолжали поступать на Землю на протяжении длительного времени после их возвращения. Две экспедиции на космических кораблях «Аполлон-11» и «Аполлон-12» позволили накопить некоторые сведения о поведении человека на Луне (см. Влияние Луны на человека). Созданное защитное оснащение дало возможность астронавтам жить и работать в условиях враждебного вакуума и аномальных температур. Лунное притяжение оказалось довольно благоприятным для работы астронавтов, которые не обнаружили ни физических, ни психологических затруднений.
1998 год, 7 января - был запущен американский космический зонд Lunar Prospector («лунный геолог»). После недолгого полета на околоземной орбите он устремился к Луне и вышел на ее орбиту 11 января 1998 г. Этот американский зонд предназначался для сбора и передачи на Землю информации о составе поверхности и недр Луны. Lunar Prospector полностью выполнил запланированную научную программу к декабрю 1998 г., работая на орбите высотой около 100 км.
Японский космический зонд «Лунар-А» предназначался для изучения состава пород, образующих лунную поверхность. «Лунар-А», находясь на орбите, посылал на Луну три маленьких зонда. Каждый из них снабжался сейсмометром для измерения силы “лунотрясений” и прибором для измерения глубинного тепла Луны. Все данные, полученные ими, передавались на «Лунар-А», находящийся на орбите на высоте 250 км от Луны.
Хотя человек уже неоднократно побывал на Луне, он так и не смог обнаружить там никакой жизни (см. Есть ли жизнь на Луне?). Однако интерес к вопросу о заселенности Луны (если не в настоящем, то в прошлом) усиливается и подогревается разного рода сообщениями российских и американских исследователей. К примеру, об обнаружении льда на дне одного из лунных кратеров. Публикуются и другие материалы на эту тему. Можно сослаться на заметку Альберта Валентинова (научного обозревателя «Российской газеты») в ее номере от 16 мая 1997 года. В ней говорится о секретных снимках лунной поверхности, хранящихся за семью печатями в сейфах Пентагона. На публикуемых фотоснимках видны разрушенные города в районе кратера Укерта (само фото делалось со спутника). На одном снимке хорошо различается гигантская насыпь высотой в 3 км, похожая на стену городского укрепления с башнями. На другом фото – еще более громадный холм, который состоит уже из нескольких башен.
Одно из первых открытий, сделанное при анализе образцов лунных пород, оказалось в числе наиболее важных: породы из темных лунных морей в целом аналогичны земным базальтам. Это может говорить о том, что Луна не всегда была холодной; скорей всего она когда-то была довольно горячей для образования магмы (расплавленная порода), которая, излившись на поверхность, кристаллизовалась в базальты. Были также обнаружены значительные различия лунных и земных пород. Это показывает на то, что Луна никогда не могла быть частью Земли. Сегодня специалисты практически единодушно отдают предпочтение идее, что Луна образовалась примерно там, где находится теперь. Ее формирование было частью процесса формирования Земли.

Космический мусор

В настоящее время на околоземных орбитах вращаются около 12 тысяч отработавших свой ресурс космических аппаратов и ступеней ракет носителей. Часть из них разрушается во время столкновения с мелкими метеоритами, превращаясь в тучи мелкого металлического хлама, который представляет опасность для пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и, в особенности, для космонавтов, совершающих выходы в открытый космос.
Такие выходы проходят в специальных защитных скафандрах, снабженных запасом кислорода и оборудованных устройствами для поддержания комфортной температуры тела космонавтов. Но тонкая оболочка скафандра не в состоянии защитить космонавта при столкновении с мелким космическим мусором. А его количество с каждым годом растет.

Исследование Марса

Целый ряд открытий, сделанных учеными за сравнительно недавнее время, связан с Марсом. Американский космический зонд «Пасфайндер» опустился на марсианскую поверхность в июле 1997 года и доставил на него мини-вездеход “Содженэр”. Парашют замедлил его спуск, а воздушные подушки смогли обеспечить мягкую посадку. Потом воздух был спущен, и из зонда выехал вездеход, работавший на солнечных батареях. Им была обследована часть поверхности вблизи «Пасфайндера», в районе бывшего русла, называемом Долина Ареса, немного северней от марсианских каналов.
Ученые обнаружили факты, которые свидетельствуют о возможно существовавшей на Марсе жизни (см. Была ли жизнь на Марсе?). Хотя Марс и напоминает немного земную пустыню, природные условия на нем куда более суровые. Марс – следующая за Землей планета, но на нем значительно холодней. Марс меньше, и его атмосфера, состоящая в основном из двуокиси углерода, слишком разрежена и потому непригодна для дыхания. Несмотря на тонкий слой облаков над поверхностью, воды на Марсе нет. Но эта планета не всегда была такой. В далеком прошлом там было гораздо теплей, воздуха было больше, и по ныне пересохшим долинам текли полноводные реки.
1996 год - учеными был обнаружен в Антарктиде метеорит (см. Загадки и тайны Антарктиды), который имел тот же химический состав, что и марсианская порода. Возможно, он упал на нашу планету после столкновения Марса с кометой. Внутри же метеорита были обнаружены странные отпечатки, вероятно, следы простых бактерий.

Для составления подробной карты Марса, на его орбиту в конце 1997 года был запущен космический зонд «Глобал Сэрвэйер», которому было необходимо проводить исследования поверхности планеты на протяжении нескольких лет. Зонд оснащался такой мощной аппаратурой, которая позволяла получить информацию даже об объектах величиной только 3 метра в диаметре. Во всяком случае, марсианские карты, составленные при помощи этого зонда, такие же подробные, как и земные.
Между тем разрабатываются вполне респектабельные программы дальнейшего освоения Марса. Но зачем тратить огромные средства и ресурсы на то, чтобы выяснить, есть ли жизнь на Марсе? По мнению ученых, человек не сможет существовать на Земле вечно. В будущем возможно кардинально измениться климат, исчерпаются запасы полезных ископаемых и пресной воды. Вот тогда человечеству и надо «иметь под рукой» подходящую планету, на которой возможно основать новые поселения. Навряд ли это будет холодный и сухой Марс, но кто знает?

Исследование Юпитера

Юпитер отличается от Земли, Луны и Марса – он состоит главным образом из газов: водорода и гелия. Потому на Юпитер нельзя отправить космический корабль: “приземлиться” ему попросту негде, он будет проваливаться сквозь газовые облака, пока из-за давления и высокой температуры полностью не разрушится. Именно это и произошло с маленьким зондом, запущенным к Юпитеру в 1995 году с космического аппарата «Галилео».
В целях экономии энергии «Галилео» не сразу направился к Юпитеру. После запуска в 1989 г. он отправился к Венере, потом вернулся к Земле и, набрав огромную скорость, вылетел, как камень из пращи, в глубину Солнечной системы. 1991 год - «Галилео» смог войти в пояс астероидов и сфотографировать с близкого расстояния астероиды Гаспра и Ида. 1994 год - он достигнув Юпитера запустил зонд в его атмосферу, в конце 1997 года работа «Галилео» была завершена.
Запущенный с «Галилео» зонд, по мере того как он погружался в атмосферу Юпитера, успел передать некоторые данные. К примеру, скорость ветра: в нижних слоях атмосферы 650 км/ч, а в верхних – 160 км/ч. Но из-за давления и высокой температуры (140 °C) зонд был разрушен.

Благодаря космическому аппарату «Галилео» ученые смогли получить ценную информацию о Юпитере и уникальные фото, хотя работа «Галилео» проходила не гладко: его похожая на зонтик антенна не смогла занять нужного положения, потому подаваемые им сигналы были слабей, чем предполагалось. И все же он передал ряд важных сведений. К примеру, зафиксировал столкновение с Юпитером кометы Шумахера-Леви-9. Это драматическое событие произошло в космосе в 1994 году. После столкновения комета распалась на 21 часть, и эти обломки, самые крупные из которых доходили до 4-х км в диаметре, растянулись на миллион километров. Удар во время катастрофы был до такой степени сильным, что превосходил по силе взрыв в триллионы мегатонн. Следы от столкновения с кометой на поверхности Юпитера сохранялись на протяжении многих месяцев, пока они не были сглажены бушующими ветрами.
Орбиты у комет и астероидов очень странные, и потому они часто пролетают очень близко к другим планетам, а бывает, что и врезаются в них. Последствия такого рода столкновений могут быть трагичными! На многих планетах есть следы таких катастроф. Несколько раз такое происходило и на Земле. Кратеры космического происхождения встречаются и на нашей планете. Один из них Чиксулуб, диаметром 180 км, недавно обнаружен на полуострове Юкатан в Центральной Америке. Может быть, это след той самой катастрофы, которая когда-то погубила динозавров (см. Почему вымерли динозавры?).

Исследование Сатурна

Пролетая мимо Сатурна, два зонда «Вояджер» смогли сделать удивительные фотоснимки. «Вояджер», посетивший Сатурн в 1979-1980 годах, сумел добыть любопытную информацию, которая поразила ученых. Как выяснилось, что по внешнему краю колец Сатурна (см. Кольца Сатурна) располагается великое множество узких колечек, как бы переплетающихся друг с другом. Все объяснилось, когда позднее были открыты еще 2 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.

---

ред. shtorm777.ru

Источник