Архив рубрики: ИНТЕРЕСНОЕ

Откуда астрономы это знают?

Дмитрий Вибе,
доктор физико-математических наук,
ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН

dwiebe_200

  • От радиоволн до гамма-лучей
  • Цвет и температура
  • Гори, гори, моя звезда — Расстояния и возрасты
  • Рождение звезд и планет
  • Иные миры и края
  • Увидеть невидимое
  • Потрогать руками — Конец эпохи антропоцентризма
  • Можно ли всему этому верить? — Ошибки астрономов

Но есть такие люди — они прекрасно слышат,
Как звезда с звездою говорит.

Ю. Ким

Вид ночного неба, усыпанного звездами, с давних пор вселяет в душу человека благоговение и восторг. Потому даже при некотором снижении общего интереса к науке астрономические новости иногда просачиваются в средства массовой информации, чтобы встряхнуть воображение читателя (или слушателя) сообщением о таинственном квазаре на самой окраине Вселенной, о взорвавшейся звезде или о черной дыре, затаившейся в недрах далекой галактики. Вполне естественно, что рано или поздно у заинтересованного человека возникает законный вопрос: «Да полно, уж не водят ли они меня за нос?» Действительно, по астрономии написано множество книг, снимаются научно-популярные фильмы, проводятся конференции, постоянно растут тиражи и объемы профессиональных астрономических журналов, и всё это — продукт простого разглядывания неба?

Возьмем, к примеру, физику, химию или биологию. Там всё понятно. Предмет исследования этих наук можно «потрогать» — если не непосредственно подержать в руках, то, по крайней мере, подвергнуть всестороннему исследованию в экспериментальных установках. Но как могут астрономы с такою же уверенностью утверждать, например: «В двойной системе, удаленной от нас на 6 тыс. световых лет, вещество срывается с красной звезды, закручивается в тонкий диск и накапливается на поверхности белого карлика», предъявляя в качестве доказательства снимок, на котором не видны ни красная звезда, ни карлик, ни тем более диск, а наличествует лишь яркая точка в окружении еще нескольких таких же, разве что не столь ярких? Эта уверенность — не следствие завышенной самооценки. Она проистекает из умения связать мириады разрозненных наблюдательных фактов в единую, взаимосвязанную, внутренне непротиворечивую картину Мироздания, при этом успешно предсказывая открытие новых явлений.

Основу основ наших познаний о Вселенной составляет убежденность в том, что вся она (или, по крайней мере, вся ее видимая часть) управляется теми же физическими законами, что открыты нами на Земле. Это представление возникло не на пустом месте. Нельзя даже сказать, что физические законы сначала открывались на Земле, а потом находили подтверждение в Космосе. Физики никогда не рассматривали нашу планету в отрыве от остальной Вселенной. Закон всемирного тяготения был выведен Ньютоном по наблюдениям Луны, а первым его «триумфом» стал расчет орбиты кометы Галлея. Гелий был обнаружен сначала на Солнце и лишь потом на Земле

white_dwarf_t_pyxidis_300
На этом снимке показана оболочка, сброшенная во время вспышки повторной новой Т Компаса (T Pyxidis). Яркая точка в центре оболочки — двойная звезда, состоящая из обычной звезды и звездного остатка (белого карлика). Вещество звезды перетекает на белый карлик, постепенно накапливаясь на его поверхности. Когда масса накопленного вещества превышает некий критический предел, в системе происходит взрыв. По каким-то причинам (возможно, в результате взаимодействия с остатками предыдущих взрывов) сброшенная оболочка распадается на тысячи крохотных светящихся узелков. Помимо спектроскопического исследования этих узелков, наблюдая за ними на протяжении нескольких лет можно непосредственно видеть, как они разлетаются прочь от системы. © Shara, Williams, Gilmozzi, and NASA. Изображение с сайта hubblesite.org

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От радиоволн до гамма-лучей

Представление о единстве физических законов позволяет сделать очень важное допущение. Пусть мы не можем, например, проникнуть в недра звезды или в ядро галактики, чтобы непосредственно увидеть происходящие там процессы. Но мы можем логически вывести эти процессы, наблюдая производимый ими результат. Результатом этим в подавляющем большинстве случаев оказывается свет, точнее электромагнитное излучение в очень широком диапазоне частот, которое мы непосредственно и регистрируем. Всё остальное — помимо излучения — представляет собою продукт теоретической интерпретации наблюдений, суть которой заключена для астрономов в простой формуле «О – С», то есть «наблюдаемое» (observed) минус «вычисленное» (computed). Чтобы понять природу какого-либо объекта, нужно построить его модель, то есть физико-математическое описание происходящих в нём процессов, а затем с помощью этой модели вычислить, какое излучение должно рождаться в этом объекте. Дальше остается сравнить предсказания модели с результатами наблюдений и, если сравнение оказалось не вполне убедительным, то либо изменить параметры имеющейся модели, либо придумать новую, более удачную.

cetus_constellation_640
Звездное поле в созвездии Кита (Cetus), по площади примерно равное полной Луне. Может показаться, что все звёзды на нём одинаково белые. Однако если приглядеться, видно, что среди них есть и голубые, и желтые, и красноватые светила. © Роберт Гендлер. Фото с сайта www.astronet.ru. (Более подробно разглядеть этот снимок можно на сайте www.robgendlerastropics.com.)

Сравнивать есть с чем, ибо свет несет в себе колоссальный объем информации. Даже беглого взгляда на звезды достаточно, чтобы заметить — они различаются по цвету. Это уже очень важная информация, так как цвет зависит от температуры. Иными словами, просто посмотрев на звёзды невооруженным взглядом и предположив, что на них действуют известные нам законы излучения (скажем, закон смещения Вина), мы уже можем сказать, что поверхности звезд имеют различную температуру — от двух-трех тысяч градусов (красные звезды) до десятков тысяч градусов (белые и голубые звезды).

Цвет и температура

Самым простым видом излучения является тепловое — то есть излучение, связанное с температурой тела. Тепловое излучение греет замерзшие ладони усталого путника, разведшего на обочине дороги небольшой костерок; тепловым излучением освещают наши жилища лампочки накаливания; именно тепловое излучение миллиарды лет несет на Землю солнечную энергию. Формально нагретое тело излучает во всём диапазоне длин волн (или частот), но есть определенная длина волны, на которую приходится максимум излучаемой энергии. Для источника излучения с максимально простыми свойствами, который в физике называется абсолютно черным телом, эта длина волны обратно пропорциональна температуре: λ = 0,29 / T, где длина волны выражена в сантиметрах, а температура — в Кельвинах. Это соотношение называют законом смещения Вина. Зрительно именно эта длина волны (разумеется, в сочетании с кривой спектральной чувствительности глаза) определяет видимый цвет нагретого тела. В спектрах звезд распределение энергии излучения по длинам волн несколько отличается от «чернотельного», однако связь между «цветом» и температурой сохраняется. Слово «цвет» здесь взято в кавычки, поскольку вместо субъективного описания (красный, желтый, голубой и пр.) в астрономии используются менее живописные, но куда более четкие численные характеристики — так называемые показатели цвета.

Конечно, в реальности всё сложнее, поскольку излучение тела не всегда связано с тем, что оно имеет определенную температуру. Иными словами, оно может иметь инетепловую природу, как, например, синхротронное или мазерное. Однако это можно легко установить, определив не только «цвет», то есть частоту, на которую приходится максимум излучения, но и всю форму спектра, то есть распределение излучаемой энергии по частотам. Современная аппаратура позволяет регистрировать излучение в огромном частотном диапазоне — от гамма- до радиоволн.

Хотя общая форма спектра звезды или другого объекта уже говорит о многом (например, о природе излучения — тепловое оно или нет и если тепловое, то какой температуре соответствует), в спектре есть и значительно более емкий носитель информации — линии. При определенных условиях вещество излучает (если оно излучает само) или поглощает (если его освещает другой источник) свет лишь на определенных частотах. Конкретный набор частот зависит от индивидуального распределения энергетических уровней атомов, ионов или молекул вещества, а это означает, что по наличию той или иной спектральной линии можно сделать вывод, что в излучающем или поглощающем веществе присутствуют эти атомы и молекулы. По интенсивности линии, по ее форме, поляризации, а также по отношению интенсивностей разных линий одного и того же атома или молекулы можно определить содержание данного элемента в атмосфере звезды, степень ионизации, плотность вещества, его температуру, напряженность магнитного поля, ускорение силы тяжести… Если вещество движется, его спектр, в том числе линии, сдвигается как целое из-за эффекта Доплера: в синюю сторону спектра, если вещество приближается к нам, в красную — если вещество удаляется. Это означает, что по смещению линий относительно «лабораторного положения» мы можем делать выводы, например, о движении как звезды в целом, если смещается весь спектр, так и отдельных слоев ее атмосферы, если линии, образующиеся на различных глубинах, смещаются по-разному.

fraunhofer_lines_640
Первую карту солнечного спектра построил в начале XIX века знаменитый оптик Йозеф Фраунгофер. Наиболее заметным темным линиям в спектре Солнца он присвоил буквенные обозначения, некоторые из которых применяются астрономами до сих пор (верхний рисунок). Во второй половине XIX века выяснилось, что положение линий поглощения (темных) в спектре Солнца совпадает с положением линий излучения (светлых) в лабораторных спектрах различных химических элементов. Из сравнения приведенных здесь спектров видно, что фраунгоферовы линии h, G’, F и C принадлежат водороду, а двойная линия D — натрию. Рис. с сайта optics.ifmo.ru

В спектре звезды, подобной Солнцу, количество спектральных линий (в данном случае, линий поглощения) измеряется многими тысячами, поэтому можно без преувеличения сказать, что о звездных атмосферах (где находится вещество, которое проявляет себя в виде линий) мы знаем почти всё. Почти — потому что сама теория образования спектров неидеальна, хотя и продолжает непрерывно совершенствоваться. В любом случае, излучение звезд несет в себе огромное количество информации, которую нужно только уметь расшифровать. Недаром в популярных текстах спектры любят сравнивать с отпечатками пальцев.

Гори, гори, моя звезда

Но атмосфера — лишь небольшая доля вещества звезды. Что мы можем сказать о ее недрах? Ведь заглянуть туда можно только теоретически — вооружившись физическими законами. (Впрочем, сейчас астрономы активно осваивают методы сейсмологии, по «дрожанию» спектральных линий изучая особенности распространения звуковых волн в недрах звезд и так восстанавливая их внутреннее строение.) Зная температуру и плотность на поверхности звезды (например, Солнца), а также предположив, что ее собственная гравитация уравновешивается тепловым и световым давлением (иначе бы звезда расширялась или сжималась), можно просчитать изменение температуры и плотности с глубиной, добравшись до самого центра светила, и заодно попытаться ответить на вопрос, что именно заставляет Солнце и другие звезды светиться.

sun_shock_waves_640
Конвективные движения в приповерхностных областях Солнца генерируют звуковые волны, которые уходят вглубь звезды, пронзают ее насквозь, отражаются от поверхности и снова погружаются в недра (см. рисунок слева). Этот процесс повторяется многократно, в результате чего каждый участок солнечной поверхности словно «дышит», или вибрирует. На рисунке справа показан один из режимов сейсмологических колебаний поверхности Солнца (синие участки поднимаются, красные — опускаются). По данным измерений с борта космической солнечной обсерватории SOHO частота колебаний в этом режиме примерно равна 3 миллигерцам. © GONG (Global Oscillation Network Group). Изображения с сайта gong.nso.edu

Изучение истории Земли показало, что энерговыделение Солнца на протяжении нескольких миллиардов лет оставалось почти неизменным. Это означает, что предполагаемый источник солнечной (звездной) энергии должен быть очень «долгоиграющим». В настоящее время известен только один подходящий вариант — это цепочка термоядерных реакций, начинающаяся реакцией превращения водорода в гелий. Предположив, что именно она составляет основу звездной энергетики, можно построить теоретические модели эволюции звезд различных масс — эволюционные треки, которые позволяют описать изменение внешних параметров звезды (ее светимости и поверхностной температуры) в зависимости от процессов, происходящих в ее недрах. Конечно, мы лишены возможности наблюдать за звездой на протяжении всей ее жизни. Зато в звездных скоплениях мы можем наблюдать, как выглядят звёзды различных масс, но примерно одного возраста.

Расстояния и возрасты

Определение расстояний в астрономии — это, как правило, многоступенчатая процедура, поэтому систему астрономических «эталонов длины» иногда образно называют «лестницей расстояний». В ее основе лежат определения расстояний в Солнечной системе, точность которых благодаря радиолокационным методам в ряде случаев достигла уже миллиметровых значений. Из этих измерений выводится величина главного астрономического эталона длины, который без особых изысков так и называется — «астрономическая единица». Одна астрономическая единица представляет собою среднее расстояние от Земли до Солнца и равна примерно 149,6 млн км.

Следующая ступенька «лестницы расстояний» — метод тригонометрических параллаксов. Орбитальное движение Земли приводит к тому, что в течение года мы оказываемся то по одну сторону Солнца, то по другую и в результате смотрим на звезды под немного разными углами. На земном небосводе это выглядит как колебания звезды вокруг некоторого среднего положения — так называемый годичный параллакс. Чем дальше звезда, тем меньше размах этих колебаний. Определив, насколько сильно меняется видимое положение звезды из-за годичного движения, можно определить расстояние до нее с помощью обычных геометрических формул. Иными словами, расстояние, определенное по параллаксу, не отягощено никакими дополнительными предположениями, а его точность ограничена только точностью измерения параллактического угла.

С методом параллаксов связана еще одна единица измерения астрономических расстояний: парсек. Один парсек — это расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду. Беда в том, что даже для ближайших звезд параллактический угол очень мал. Например, для α Центавра он равен всего лишь трем четвертям угловой секунды. Поэтому с помощью даже самых современных угломерных инструментов удается определить расстояния до звезд, удаленных от нас не более чем на несколько сотен парсек. Для сравнения, расстояние до центра Галактики равно 8–10 тыс. парсек.

На следующей ступеньке лестницы находятся «фотометрические» расстояния, то есть расстояния, основанные на измерении количества света, поступающего от источника излучения. Чем дальше от нас он находится, тем тусклее становится. Поэтому, если нам каким-то образом удастся определить его истинную яркость, то мы, сравнив ее с видимой яркостью, оценим расстояние до объекта. На относительно небольших расстояниях вне конкуренции с начала XX века остаютсяцефеиды — особый род переменных звезд, у которых истинная яркость связана простым соотношением с их периодом. На более значительных расстояниях в качестве «стандартных свечей» применяются сверхновые типа Ia. Наблюдения свидетельствуют, что в максимуме блеска их истинная яркость всегда примерно одна и та же.

Наконец, на самых больших удалениях единственным указанием на расстояние до объекта служит пока закон Хаббла — обнаруженная американским астрономом прямая пропорциональность между расстоянием и смещением линий в красную область спектра.

Важно отметить, что вне Солнечной системы единственным прямым методом определения расстояний является метод параллаксов. Все остальные методы в той или иной степени опираются на различные предположения.

С возрастами ситуация гораздо менее определенная. Настолько менее, что не всегда бывает понятно даже, что именно называть возрастом. В пределах Солнечной системы помимо обычных геологических методов для оценки возраста поверхностей небесных тел используется, например, степень их покрытия метеоритными кратерами (при условии, что известна средняя частота падения метеоритов). Цвет поверхности астероидов постепенно меняется под воздействием космических лучей (это явление называется «космической эрозией»), поэтому ее возраст можно примерно оценить по цвету.

Возраст остывающих космических объектов, лишенных источников энергии, — коричневых и белых карликов — оценивают по их температуре. Оценки возрастов пульсаров опираются на скорости замедления их периодов. Примерно определить возраст разлетающейся оболочки сверхновой можно, если удается измерить ее размер и скорость расширения.

С возрастами звезд дело обстоит получше. Правда, большую часть времени жизни звезды она проводит на стадии центрального горения водорода, когда внешне с ней происходит очень мало изменений. Поэтому, глядя, например, на звезду, подобную Солнцу, трудно сказать, образовалась она 1 млрд лет назад или 5 млрд лет назад. Ситуация упрощается, если нам удается наблюдать группу звезд примерно одного возраста, но различных масс.

Такую возможность нам предоставляют звездные скопления. (Звезды в них, конечно, образуются не совсем одновременно, но в большинстве случаев разброс возрастов отдельных звезд меньше среднего возраста скопления.) Теория звездной эволюции предсказывает, что звезды различных масс эволюционируют по-разному — чем массивнее звезда, тем быстрее она заканчивает свой «звездный путь». Поэтому чем старше скопление, тем ниже опускается планка максимальной массы населяющих его звезд. Например, в очень молодом звездном скоплении Arches (Арки), расположенном вблизи центра Галактики, есть звезды с массой в десятки солнечных масс. Такие звезды живут не более нескольких миллионов лет, стало быть, именно таков максимальный возраст этого скопления. А вот в шаровых скоплениях наиболее тяжелые звезды имеют массу не более 2 масс Солнца. Это говорит о том, что возрасты шаровых скоплений измеряются миллиардами лет.

Международная космическая станция

К созданию международной пилотируемой космической станции (МКС или же International Space Station, ISS – англ.) ученные всерьез подошли, начиная с 1993 года. В это время Россия уже как 25 лет эксплуатировала орбитальные станции «Салют» и «Мир», и имела опыт длительных полетов и пребывания человека на орбите (до 438 суток). Также Россия обладала разнообразными космическими системами и активно развивала инфраструктуру для обеспечения полетов пилотируемых и грузовых транспортных кораблей.

ISS_1

Однако начиная с 1991 года в связи с тяжелым экономическим кризисом в России, стало невозможно поддерживать финансирование космонавтики так, как прежде. Экономический кризис также застал и создателей орбитальной станции США – «Фридом», поэтому было принято решение объединить общие усилия, и 2 сентября 1993 года было подписано «Совместное заявление о сотрудничестве в космосе» между Российской Федерацией и США, которое предусматривало создание международной пилотируемой космической станции. Также, в создании МКС решили участвовать такие страны как: Канада, Япония, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Франция, Швейцария, и Швеция — в общей сумме 16 стран.

По данному международному соглашению, каждой стране – участнику проекта принадлежит его сегмент на МКС. Элементы только российского сегмента изготавливают около 200 организаций. Окончание проекта было запланировано на 2003 год, и масса станции должна была составлять 450 тонн. Но в 2003 году строительные работы были приостановлены. Причиной стала катастрофа американского корабля «Колумбия», которая произошла 1 февраля 2003 года. Возобновились работы только в 2006 году. Американскими кораблями и российскими ракетами-носителями на орбиту доставлялись груз и экипаж. Межгосударственная комиссия по обеспечению полетов и эксплуатации орбитальных пилотируемых комплексов руководила подготовкой и проведением запуска элементов российского сегмента МКС.

Международная пилотируемая космическая станция занимается такими научными и техническими задачами, как – изучает Землю, космос, физические и биологические процессы в невесомости и контролируемой гравитации. Также занимается астрофизическими наблюдениями (на МКС планируется большой комплекс солнечных телескопов), проводит испытание новых материалов и приборов для работы в космосе, отрабатывает технологии сборки крупных систем непосредственно на орбите с активным использованием роботов, производит новые фармацевтические препараты и испытывает новые фармацевтические технологии в условиях микрогравитации, а также производит полупроводниковые материалы.

Международная космическая станцияНачато строительства международной пилотируемой космической станции было в 1998 году, предположительный год завершения строительства – 2012. По прогнозам, срок работы МКС – около 8 лет, т.е. до 2020 года. Высота орбиты – от 350 до 460 км от Земли, наклон орбиты – 51, 6 градуса. В сутки МКС будет совершать 16 оборотов.

В течении 8 лет (с 2000 года по 2008) на МКС было отправлено 164 человека в составе 18 экспедиций. Первые космические туристы также смогли посетить МКС – такая поездка была организована Роскосмосом совместно с компанией Space Adventures. К 2009 году затраты на строительство МКС были около 100 миллиардов долларов.

На данное время бытуют разные версии по поводу перспектив международной пилотируемой космической станции. Пессимисты считают, что она хоть еще и не достроена, но уже морально и технически устаревшая, т.е. на нее зря были потрачены такие суммы денег. А если рассматривать МКС с точки зрения космических полетов человечества на Луну или к Марсу, то без МКС просто невозможно будет обойтись.

Автор статьи: Галетич Юлия

http://www.astrotime.ru/ISS.html

Глизе 581 g – потенциально обитаемая планета

Глизе 581 g — это так называемая экзопланета, которая находится в системе звезды Глизе 581 в созвездии Весов, на расстоянии около 20 световых лет от Земли. Данная планета открыта Стивеном Вогтом из университета Калифорнии и Полом Батлером из вашингтонского Института Карнеги 29 сентября 2010 года и смело названа учеными «потенциально обитаемой планетой» или «сверхземлей».

glize_1

Экзопланета была обнаружена учеными в телескоп Keck 1 (Гавайи, США) и телескоп абсерватории Ла-Силья (Чили). Стивен Вогт, который руководил группой астрономов, открывшей планету, неофициально назвал космическое тело «Зарминой» (в честь своей жены). По заявлению Вогта, данный объект было очень сложно обнаружить – для этого было произведено более 200 измерений.

Однако сотрудник Женевской обсерватории Франческо Пепе заявил, что группе Мишеля Майора (открывшей первую экзопланету — 51 Пегаса b) не удалось найти подтверждения самого существования планеты Gliese 581 g и Глизе 581 f, несмотря на обработку данных, накопленных за шесть с половиной лет, но не исключил возможности существования планеты в обитаемой зоне. В ответ, Стивен Вогт заявил, что уверен в точности своих данных, посетовав на невозможность ознакомиться с наблюдениями швейцарской команды.

По предположению ученых, планета, находящаяся в системе красного карлика, имеет радиус, равный 1,5 земного, а ее масса превышает земную в 3-4 раза. Ландшафт планеты представлен в основном камнями и скалами, однако существуют косвенные доказательства того, что на поверхности вполне может оказаться вода в жидком состоянии. Обнаруженная сила притяжения дает ученым возможность предположить наличие атмосферы.

Период обращения планеты вокруг звезды составляет 36,6 земных суток, при этом ее орбита лишь незначительно отличается от круговой. Ускорение свободного падения больше земного в 1,1-1,7 раза. По мнению специалистов, из-за близости к звезде планета всегда обращена к ней лишь одной стороной (вторая всегда при этом остается в тени; подобная ситуация наблюдается на Луне). В результате анализа полученных данных, ученые определяют диапазон температур на планете от -34 градусов по Цельсию на неосвещенной стороне до 71 градуса по Цельсию на освещенной.

Постоянный разворот планеты к звезде лишь одной своей стороной может приводить к постоянному смещению воздушных масс в сторону неосвещенной стороны. Однако при наличии плотной атмосферы есть вероятность, что тепло, которое планета получает от красного карлика, будет распределяться ею более равномерно.

Химический состав планеты пока не известен. Обнаружение на Глизе 581 g кислорода и углекислого газа стало бы еще одним положительным фактором существования на планете жизни в той или иной ее форме.

Вскоре после открытия экзопланеты австралийский ученый Рагбир Бхатал сделал сенсационное заявление о том, что вспышки, которые были замечены в этом районе, очень напоминают действие лазера, это позволило ученому предположить, что данная планета действительно обитаема. Данные наблюдения были зафиксированы в рамках международного проекта SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), задачей которого является поиск внеземного разума. Однако, большинство ученых к данному смелому заявлению отнеслись весьма скептически.

В любом случае, открытие экзопланеты является очень важной вехой в освоении Космоса. Так как системы красных карликов являются наиболее распространенным типом систем в нашей Галактике, ученые сделали вывод о том, что у 10-20 процентов данных систем могут быть потенциально жизнепригодные планеты.

http://www.astrotime.ru/Glize_561.html

Проект SETI: в поисках внеземных цивилизаций

В 1960 году астроном из Корнеллского университета Фрэнк Дрейк положил основу эксперименту под названием SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence), в рамках которого ученые всего мира ищут сигналы внеземных цивилизаций. Изначально Дрейк начал следить за радиосигналами, поступающими от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана, которые считались наиболее вероятными кандидатами на наличие планет земного типа. В течение двух месяцев антенны были установлены в направлении двух соседних звезд, его приемник был настроен на частоту 1420 МГц. Пока никаких сигналов внеземного происхождения обнаружено не было. Дрейк также создал свою знаменитую формулу-уравнение Дрейка для вычисления количества цивилизаций в галактике, с которыми возможен контакт.

Примерно в это же время физики Коккони и Моррисон опубликовали статью в журнале Nature, где отметили большой потенциал в использовании радиоволн в поиске внеземных цивилизаций.

Физик Энрико Ферми сформулировал тезис (парадокс Ферми) в ответ на достаточно высокую оценку шансов межпланетного контакта по уравнению Дрейка: если инопланетных цивилизаций так много, почему человечество не наблюдает никаких следов этих цивилизаций? Объяснить этот парадокс пытается гипотеза уникальности Земли, которую выдвигают некоторые физики и астрономы. Они утверждают, что все формы жизни должны быть построены на основе углерода подобно нашей.

В настоящее время Фрэнк Дрейк является директором Центра исследования жизни во Вселенной и занимается поиском оптических сигналов внеземного происхождения, а также разработкой проектов радиотелескопов для SETI. В частности его предложения используются в проектировании Составного радиотелескопа Аллена (названного в честь Пола Аллена, основателя Майкрософт) в Калифорнии – одного из самых известных проектов по поиску внеземного разума.

Первые 42 антенны телескопа были запущены в 2007 году, а всего для поиска внеземных цивилизаций планируется построить массив из 350 антенн.

В СССР в начале 1960-х годов также проявили интерес к поиску внеземных разумных форм жизни. В Государственном астрономическом институте им.Штернберга была собрана группа энтузиастов для работы по поиску сигналов из космоса. Эту идею поддержали выдающиеся физики. На тот момент американцы не ввели название своего проекта SETI, поэтому российская программа имела интересное название «Проект Ау». Многое удалось сделать российским специалистам за это время: помимо активного обсуждения проблемы осваивались далекие космические глубины. И на сегодняшний момент техника позволяет просматривать Вселенную во всем диапазоне радиоизлучений, снимая спектры излучения далеких звезд.

Проект SETIВ 1962 году было отправлено первое радиопослание в космос, оно содержало три слова «Мир, Ленин, СССР». В 1774 году американцы отправили свой сигнал с радиотелескопа в Аресибо. Три последующих послания были отправлены с радиолокационного телескопа в Евпатории в 1999, 2001 и 2003 годах Институтом радиотехники и электроники. Они содержали цифровую и аналоговую информацию (тексты и музыку) и направились к нескольким звездам солнечного типа.

Добираться эти послания будут, по предположению, не менее 30 лет и столько же идти обратно. Некоторые специалисты считают, что все это — попытки найти цивилизацию, подобную нашей. Но ведь, возможно, существуют иные цивилизации, старше нашей на миллионы лет и общаются они между собой с помощью «темной материи». Есть предположение, что наличие именно этой материи объясняет «молчание» Вселенной. Физический институт Академии Наук составил список ста ближайших к Земле звездных систем, проанализировав полный массив открытых человечеством звезд. Из них примерно 58 могут быть объектами SETI.

В 2006 году Планетарное сообщество США в рамках проекта SETI представило новый мощный телескоп для поиска внеземных цивилизаций. К этому времени был накоплен многолетний опыт в области радиоисследований и было принято решение направить усилия на поиск и фиксацию световых, а не радиосигналов из космоса. Видимый свет может легко перемещаться по космическому пространству, а сфокусированный яркий луч наподобие лазера может быть в несколько раз ярче Солнца, что позволяет фиксировать его с космических расстояний. Световые сигналы в отличие от радиоволн являются однонаправленными, это делает возможным установку их источника. Внеземные цивилизации, по мнению американского сообщества, могут использовать световые сигналы для общения с Землей с тем же успехом, что и радиосигналы.

Телескоп был установлен в обсерватории штата Массачусетс, его стоимость составила более 400 тысяч долларов, это намного меньше, чем стоимость обычного исследовательского телескопа. Интерес к проекту SETI вырос, на него возлагается много надежд.

С 1995 года в рамках проекта SETI начал свою работу проект распределенных вычислений SETI@home. Он предполагает участие добровольцев, которые должны предоставить свободные ресурсы своих домашних компьютеров для обработки сигналов, собираемых из космоса.

Сейчас, зарегистрировавшись на сайте проекта, участник может даже совершенствовать код программ, используемых для расшифровки и обработки цифрового сигнала с телескопов Аллена. Владеющие навыками программирования специалисты, могут изучать обработанные данные в коллективном поиске возможных сигналов искусственного происхождения.

На ежегодной конференции в Калифорнии, которая прошла в 2010 году был вручен приз за распространение достойных идей в этой области. Его получила астроном Джилл Тартер, она пожелала, чтобы все земляне получили возможность стать активными участниками поиска внеземных цивилизаций. В этом же году в честь 50-летия проекта поиска разумной жизни во Вселенной, жители Великобритании имели возможность отправить сообщения внеземным цивилизациям. Все граждане старше 16 лет, пожелавшие отправить это сообщение, заполнили форму на сайте издательства Penguin длиной не более 40 слов. Первые несколько тысяч посланий отправили в космос с помощью радиотелескопа, а авторы самых интересных посланий получили в подарок книгу физика-теоретика Пола Дэвиса «Зловещая тишина: Одиноки ли мы во вселенной?», посвященную проекту SETI. Объявления были разного содержания, в том числе и шуточные, например «Привлекательная форма жизни, размышляющая о том, одинока ли она во Вселенной, желает познакомиться с другими формами жизни для серъезных отношений. Необходимо иметь хорошее чувство юмора».

Автор статьи: Екатерина Золотарева

Ресурс: http://www.astrotime.ru/proekt_seti.html

Аберрация в астрономии

Словом аберрация обозначают множество оптических эффектов связанных с искажением объекта при наблюдении. В этой статье мы расскажет о нескольких видах аберрации, наиболее актуальных для астрономических наблюдений.Большой взрывБольшой взрыв

Аберрация света в астрономии это кажущееся смещение небесного объекта вследствие конечной скорости распространения света в сочетании с движением наблюдаемого объекта и наблюдателя. Действие аберрации приводит к тому, что видимое направление на объект не совпадает с геометрическим направлением на него в тот же момент времени.

Эффект состоит в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца и времени, необходимого для распространения света, наблюдатель видит звезду не в том месте, где она находится. Если бы Земля была неподвижна, или если бы свет распространялся мгновенно, то световой аберрации не было бы. Поэтому, определяя положение звезды на небе посредством телескопа, мы должны отсчитать не тот угол, под которым наклонена звезда, а несколько увеличив его в сторону движения Земли.

Эффект аберрации не велик. Наибольшая его величина достигается при условии движения земли перпендикулярного направлению луча. При этом отклонение положения звезды составляет всего 20,4 секунды, потому что земля в 1 секунду времени проходит только 30км, а луч света— 300 000км.

Существует также несколько видов геометрической аберрацииСферическая аберрация — аберрация линзы или объектива, заключающаяся в том, что широкий пучок монохроматического света, исходящий из точки, лежащей на главной оптической оси линзы, при прохождении через линзу пересекается не в одной, а во многих точках, расположенных на оптической оси на разном удалении от линзы, вследствие чего изображение получается нерезким. В результате такой точечный объект как звезду можно видеть как небольшой шарик, принимая размер этого шарика за размеры звезды.

Кривизна поля изображения — аберрация, в результате которой изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси объектива, лежит на поверхности, вогнутой либо выпуклой к объективу. Эта аберрация вызывает неравномерную резкость по полю изображения. Поэтому, когда центральная часть изображения сфокусирована резко, то его края будут лежать не в фокусе и изображение нерезко. Если установку на резкость производить по краям изображения, то его центральная часть будет нерезкой. Этот вид аберрации не существенен для астрономии.

А вот и еще несколько видов аберрации:

Хроматические аберрации заключаются в паразитной дисперсии света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив,бинокль, микроскоп, телескоп и т.д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений. Хроматические аберрации ведут к снижению чёткости изображения, а иногда также и к появлению на нём цветных контуров, полос, пятен, которые у предмета отсутствовали. Для астрономов этот эффект может изменить истинный цвет звезды. Хроматическая аберрация может увеличить эффект сферической аберрации.

Дифракциoнная аберрация возникает вследствие дифракции света на диафрагме и оправе фотообъектива. Дифракционная аберрация ограничивает разрешающую способность фотообъектива. Из-за этой аберрации минимальное угловое расстояние между точками, разрешаемое объективом, ограничено величиной лямда/D радиан, где ламда — длина волны используемого света (к оптическому диапазону обычно относят электромагнитные волны с длиной от 400 нм до 700 нм), D — диаметр объектива. Глядя на эту формулу становится понятным, на сколько важен диаметр объектива. Именно этот параметр является ключевым для самых больших и самых дорогих телескопов. Также ясно, что телескоп способный видеть в рентгеновских лучах выгодно отличается от обычного оптического телескопа. Дело в том, что длинна волны рентгеновских лучей в 100 раз меньше длинны волны света в оптическом диапазоне. Следовательно для таких телескопов минимально различимое угловое расстояние в 100 раз меньше чем для обычных оптических телескопов с тем же диаметром объектива.

Изучение аберрации позволило существенно усовершенствовать астрономические приборы. В современных телескопах эффекты аберрации сведены в минимуму, однако именно аберрация ограничивает возможности оптических приборов.

Автор статьи:
Михаил Карневский

 

Самые загадочные спутники в солнечной системе

Ганимед

Самые загадочные спутники в солнечной системеНачнем с самого большого спутника солнечной системы под названием Ганимед. Он сопровождает Юпитер и имеет размеры, превышающие размеры Плутона и Меркурия. Поэтому, если бы Ганимед имел орбиту, пролегающую вокруг Солнца, он бы мог стать полноценной планетой.

Несмотря на огромный диаметр в пять тысяч километров, спутник имеет плотность всего в два раза большую, чем плотность воды. Это говорит о том, что на 50% это небесное тело состоит из воды. Это наталкивает на размышления по поводу обитаемости спутника. На Ганимеде находятся огромные кратеры изо льда. Это места, где вода из внутренних озер вырывается наружу и моментально застывает, образуя так называемые «вулканы».

Роберт Паппаларо долгое время исследовал спутник и сделал заключение, что в районе экватора поверхность Ганимеда похожа на пористую губку, а кора покрыта «вулканами». Образованные внутренние бассейны должны быть достаточно теплыми, и это дает возможность предполагать, что в них может содержаться какая-либо форма жизни.

Кроме этого, есть еще некоторые факты, которые могут свидетельствовать о том, что Ганимед может быть обитаем. Так, на спутнике происходит активная вулканическая деятельность, что означает развитие планеты. Ганимед обогревается излучениями со стороны Юпитера и имеет огромное раскаленное ядро.

Ганимед имеет магнитное поле, благодаря которому создается красивейшая аура, которую не имеет ни один спутник Солнечной системы. К слову, наличие такого магнитного поля также свидетельствует в пользу обитаемости небесного тела.

Возможно, когда-то до Ганимеда доберется человек, и тогда станет известно намного больше фактов об этом загадочном спутнике, который так похож на планету.

Миранда

Самые загадочные спутники в солнечной системеСпутник Урана Миранда удостоился звания самого уродливого спутника. Он был открыт 16 февраля 1948 года и стал самым маленьким спутником Урана из пяти. Своим названием он обязан одному из персонажей пьесы «Буря» У. Шекспира. К слову, все предыдущие спутники также были названы в честь персонажей произведений этого автора.

По причине огромной удаленности от Земли, всего один раз, в 1986 году удалось получить снимок Миранды. Исследования показали, что спутник имеет все геологические формы, которые были до этого времени представлены на твердых планетах Солнечной системы.

Две теории пытаются объяснить данный факт. Одна из них гласит о том, что возможно, спутник столкнулся с огромным небесным телом, что буквально разрушило его. Однако под воздействием гравитации спутник через какое-то время «собрался» вновь. Это и послужило причиной столь странного внешнего вида.

Приверженцы второй теории утверждают, что недра Миранды неравномерно прогреваются, что приводит к тому, что на спутнике имеется такое геологическое разнообразие.

Грунт спутника имеет большие ледяные включения. Кроме того, астрономы сделали вывод, что некоторые области Миранды меняли свой облик не менее пяти раз. Территория спутника полностью покрыта мелкими кратерами. Исключение составляет область, которая получила название Шеврон.

Спутнику принадлежит одно из самых высоких образований среди всех спутников Солнечной системы — скала Вероны Рупс. Ее высота составляет 20 километров. Необычность заключается в том, что данная возвышенность смогла образоваться на спутнике, размеры которого относительно невелики — лишь 472 километра в диаметре. Данный факт может косвенно подтверждать теорию того, что спутник был вновь собран по частям после неудачного столкновения.

Каллисто

Самые загадочные спутники в солнечной системеСпутник Юпитера Каллисто был открыт в 1610 году и своим названием он обязан подруге Зевса, превращенной в Медведицу. Это одно из старейших небесных тел в Солнечной системе. На его поверхности находится огромное число кратеров, их количество не сравнится ни с одним другим космическим объектом, которое можно наблюдать. Это еще раз доказывает древний возраст спутника.

Толщина льда, который покрывает Каллисто, составляет примерно 200 километров. В то же время толщина водяного слоя подо льдом составляет около 10 километров. Таким образом, спутник Каллисто на 60% состоит из воды и льда. Остальные 40% составляют спрессованные горные породы.

Главной особенностью спутника является огромное светлое пятно, которое получило название Вальхалла. Его диаметр составляет примерно 600 километров. Вокруг этого пятна почти через одинаковые промежутки поверхность напоминает «вспаханную». Ученые объясняют это результатом падения огромного количества космических тел.

Недавно была выдвинута версия о том, что в коре Каллисто, поверхность которого покрыта льдом, могут происходить процессы электролиза с образованием кислородно-водородной смеси. Данная смесь при накоплении в больших количествах может становиться взрывоопасной. Когда-то данное соединение просто взорвет спутник и тогда его осколки начнут падать на Землю. Удар такого осколка может быть приравнен к атомному взрыву, мощность которого составляет тысячу мегатонн.

Самые загадочные спутники в солнечной системеДактиль

Это самый маленький спутник в Солнечной системе. Однако заслужил известность он не поэтому. Дело в том, что Дактиль — это спутник астероида! Он был обнаружен в 1993 году, когда по направлению к Юпитеру летели два астероида, один из которых имел спутник. Данный астероид получил название Ида. До этого момента, ученые полагали, что астероиды не могут иметь спутников. Однако Дактиль доказал обратное. В настоящее время обнаружено еще несколько спутников астроидов.

На картинке слева — астероид Ида, справа — спутник Дактиль.

Тритон

Самые загадочные спутники в солнечной системеЭто самый большой спутник Непутна, который был открыт в 1846 году. Основной странностью данного спутника является то, что он движется в противоположную сторону от движения планеты. Кроме этого привлекает внимание и орбита Тритона, которая дает возможность развития теории того, что когда-то Тритон был самостоятельно планетой, которая была притянута гравитацией Нептуна.

Из-за нехватки солнечного тепла, Тритон покрыт льдом нескольких оттенков. В местах, где застыл азот он сине-зеленый. Там, где содержатся примеси железа он красноватый. Поверхность спутника покрыта трещинами, который по предположениям появились в результате криовулканической деятельности. Тритон имеет практически наибольшую сейсмическую активность среди всех изученных небесных объектов. Однако даже она здесь абсолютна уникальна. Вулканы Тритона извергают лед, который стелется на сотни километров.

Ученые полагают, что благодаря азотной атмосфере, Тритон может стать пригодным для жизни. Однако случится это через несколько миллиардов лет, когда Солнце станет Красным гигантом и нагреет поверхность Тритона до необходимой температуры.

Европа

Самые загадочные спутники в солнечной системеСпутник Юпитера Европа был открыт 1610 году. По размерам он схож с Луной, однако его поверхность полностью покрыта льдом. Европа не имеет каких-либо гор, только небольшие возвышенности.

Европа имеет огромное гравитационное притяжение к Юпитеру, что влияет на ледяную поверхность и вызывает появление трещин. Внутри спутника вырабатывается тепло и возможно на дне бьют гейзеры. Данное тепло объясняет наличие огромного океана, покрытого льдом. Астрономы предполагают, что его глубина может достигать ста километров.

Кроме этого было доказано, что в сильно разряженной атмосфере помимо кислорода на спутнике имеется и углекислый газ, что дает повод задуматься о наличии жизни в глубинах океана.

Самые загадочные спутники в солнечной системеТитан

Пожалуй, самый загадочный спутник Солнечной Системы. Титан, спутник Сатурна, был открыт в 17 веке. Его загадочность заключается в том, что плотная атмосфера не дает заглянуть на поверхность спутника, и ученым остается только догадываться, что же скрывается за ней.

На поверхности Титана находятся метановые озера. Ученые говорят о том, что Титан пригоден для жизни самых примитивных форм жизни.

По размерам Титан чуть больше Меркурия. Если бы он имел траекторию движения вокруг Солнца, то мог бы называться планетой.

Автор статьи: Лидия Ткачук

Военная база на Луне Часть 2

lro20101021-full

 

В отличие от золота металлы платиновой группы обладают высокой прочностью. Например, иридий настолько твердый металл, что плохо поддается механической обработке. Рутений (в сплаве с платиной) используется в качестве чрезвычайно износостойких электрических контактов. Осмий также твердый и тугоплавкий металл (используется в качестве покрытия в узлах трения) и т. д. Что касается химической инертности, то металлы платиновой группы проявляют значительно меньшую склонность к окислению кислородом, чем неблагородные металлы.

Одним из возможных направлений получения материалов с нужными характеристиками, являются металлокерамические сплавы (с использованием благородных металлов в качестве металлической фазы). Металлокерамика – это искусственный материал, представляющий собой гетерогенную композицию металлов (или сплавов) с неметаллами (керамиками). Металлокерамики объединяют важные конструкционные и эксплуатационные свойства металлов и неметаллов. Они отличаются большой прочностью, высокими износостойкостью и теплостойкостью, антикоррозионными свойствами.

В нашем случае, керамическая фаза металлокерамических материалов может содержать оксиды, карбиды, бориды, сицилиды, нитриды (которые не окисляются кислородом), а металлическая фаза может содержать благородные металлы. Анализ проблем получения материалов с нужными характеристиками (на основе благородных металлов) выходят далеко за рамки данной статьи. Необходимо найти оптимальный баланс между высокой прочностью и низкой реакционной способностью материалов на основе благородных металлов (с целью обеспечить максимальную живучесть внутренней поверхности ствола пушки).

Рассмотрим вопрос стоимости. Допустим, в качестве основного материала для покрытия внутренней поверхности ствола (длиной 6 м, калибра 125 мм), используется платина. Плотность платины 21450 кг/м³. При толщине покрытия 0,5 см, масса платины составит ~ 253 кг. Максимальная стоимость платины достигала ~ 2300 долларов за тройскую унцию (2008 год). Для производства 10 пушек понадобится ~ 2530 кг платины (стоимостью не более 180 млн. долларов). Указанная сумма является незначительной по отношению к общей стоимости программы создания лунной базы (которая ориентировочно может составить десятки миллиардов долларов).

Дополнительно можно использовать специальные методы защиты внутренней поверхности канала ствола (например, электрохимические). Предположительно некоторый эффект даст присоединение ствола к отрицательному полюсу источника электрического тока, а в качестве анода надо использовать специальный электрод (контактирующий с раскаленным газом). В нужный момент времени через ионизированный газ может пропускаться мощный электрический разряд, который помешает окислению покрытия внутренней поверхности ствола.

При существенной эрозии внутренней поверхности ствола (в процессе эксплуатации) можно произвести ее механическую обработку. После этого калибр пушки увеличится (и понадобится использовать снаряды соответственно увеличенного калибра). Пневмоэлектрический заряд будет скорректирован (для получения штатной начальной скорости снаряда). Механическая обработка внутренней поверхности ствола, позволит продолжить ее эксплуатацию. После исчерпания этого резерва, осуществляется замена внутренней части ствола, изготовленной из сплавов на основе благородных металлов.

Попытаемся определить минимальный необходимый уровень живучести ствола. Для этого рассмотрим возможность замены части кислорода гелием. Молекулярная масса кислорода 16 г/моль, молекулярная масса гелия 4 г/моль. Поскольку давление газа определяется концентрацией молекул и температурой, то можно заменить некоторую часть кислорода (~ 5 кг) гелием (~ 1,3 кг). В этом случае масса пневмоэлектрического метательного заряда составит всего ~ 5,3 кг (~ 2,1 кг алюминия, ~ 1,9 кг кислорода, ~ 1,3 кг гелия). Поскольку гелий инертный газ, его использование может в несколько раз повысить живучесть ствола.

Доставка внутренней части ствола с Земли (массой > 253 кг), эквивалентна доставке > 190 порций гелия (~ 1,3 кг каждая). Если живучесть ствола будет меньше 200 выстрелов, то экономически оправданной является именно доставка гелия с Земли (с последующим использованием его в качестве одного из компонентов пневмоэлектрического метательного заряда). В отдаленном будущем возможно получение гелия — 4 на Луне в качестве побочного продукта (при добыче потенциального топлива термоядерной энергетики будущего гелия — 3).

При доставке гелия с Земли применение сплавов на основе благородных металлов не теряет смысл. В случае нарушения поставок с Земли, запас гелия может закончиться, и придется вернуться к использованию чистого кислорода (получаемого из лунного грунта). Кроме того, ни при каких условиях алюминий не успеет сгореть мгновенно, и некоторая часть кислорода будет контактировать с внутренней поверхностью ствола пушки (даже в случае применении газовой смеси кислорода с гелием). Поэтому, в любом случае сохраняется необходимость использования химически малоактивных сплавов (в частности, на основе благородных металлов).

Время полета снаряда составляет несколько десятков часов (это время может меняться в очень широких пределах, в зависимости от начальной скорости снаряда). В этой связи, концепция использования лунной пушки предусматривает начало стрельб еще до начала предполагаемой военной операции. Если при подлете снаряда к Земле, сохраняется необходимость уничтожить какую-либо цель, снаряд наводится на эту цель. Если за время полета снаряда, будет принято решение о нецелесообразности уничтожения целей, снаряд может быть наведен в точку, где он не причинит вреда. В случае начала активных боевых действий, стрельба будет производиться систематически (через короткие промежутки времени), и наведение снарядов на поражаемые цели осуществляется по мере приближения снарядов к Земле.

На этапе перелета Луна-Земля наведение снарядов на цель может осуществляться при помощи микрореактивных двигателей. С учетом большого времени полета снаряда, микрореактивные двигатели системы наведения могут иметь чрезвычайно малую тягу и низкий удельный импульс. На атмосферном участке полета стабилизация снаряда может осуществляться при помощи аэродинамических поверхностей, путем вращения корпуса снаряда, или при помощи гироскопа внутри снаряда.

На космических аппаратах, как правило, используются микрореактивные двигатели, работающие на сжатом газе. В нашем случае, использование сжатого газа приведет к возрастанию размеров снаряда, что увеличит аэродинамическое сопротивление воздуха на атмосферном участке полета. Поэтому, целесообразно использовать микрореактивные двигатели, работающие либо на однокомпонентном топливе (например, перекись водорода), либо на двухкомпонентном самовоспламеняющемся топливе (например, диметилгидразин и азотная кислота). Включение микрореактивных двигателей осуществляется по специальному сигналу от внутренней или внешней системы управления.

Значимость цели должна оправдывать применение по ней систем вооружения лунного базирования. Кроме того, снаряд имеет малые размеры, большую скорость, при прохождении через атмосферу вокруг снаряда образуется облако плазмы и т. д. Все эти факторы осложняют создание самонаводящихся снарядов, работающих по принципу «выстрелил и забыл». Вероятно, наиболее оптимальным вариантом является внешнее управление снарядом, его наведение на цель на космическом участке траектории полета, и прохождение атмосферы снарядом по баллистической траектории (по возможности, вертикальной к поверхности Земли).

Большая часть атмосферного воздуха (~ 65%) сосредоточена в приповерхностном слое атмосферы толщиной ~ 10 км. Продолжительность прохождения снарядом этого слоя составит ~ 1 с. Для отклонения от цели на 1 м, на снаряд должна действовать в боковом направлении сила, обеспечивающая ускорение ~ 0,2 g. С учетом большого веса и малых размеров снаряда, любые возможные передвижения масс атмосферного воздуха, не в состоянии существенно изменить траекторию полета снаряда.

Согласно нашей концепции лунные системы вооружения могут применяться против противника, который не располагает техническими возможностями раннего обнаружения и перехвата. Поэтому, одним из возможных вариантов контроля над траекторией полета, является размещение на снарядах радиомаяков. При помощи радиосигнала определяются координаты и скорость снаряда, и путем передачи соответствующих управляющих сигналов на микрореактивные двигатели, осуществляется корректировка траектории полета снаряда, и его наведение на цель.

В случае применении артиллерийских систем лунного базирования против противника, обладающего соответствующими техническими возможностями по раннему обнаружению и перехвату снарядов, необходимо дополнительно использовать ложные цели (которые также снабжаются радиомаяками). Эти радиомаяки работают по заранее заданной специальной программе (подача сигналов в определенное время, изменение частоты и мощности сигналов и т. д.). Таким образом, противник не будет иметь возможности отличить ложную цель от атакующего снаряда по одному лишь факту наличия работающего радиомаяка.

Одним из ключевых направлений применения артиллерийских систем лунного базирования, может оказаться поддержка действий своего военно-морского флота. Военно-морской флот решает следующие классические задачи: борьба против военно-морских сил противника, нарушение морских коммуникаций противника, защита своих морских коммуникаций, оборона своего побережья с морского направления, нанесение ударов и обеспечение вторжения на территорию противника с моря и т. д.

Корабли являются хорошей целью для нанесения удара кинетическими боеприпасами из космоса. Для определения вероятности поражения цели используется понятие кругового вероятного отклонения (радиус круга, очерченного вокруг точки прицеливания, в который предположительно должно попасть 50% снарядов). Ширина палубы корабля может иметь следующие характерные значения: фрегат ~ 15 м, эсминец ~ 19 м, тяжелый ударный авианосец ~ 41 м, универсальный десантный корабль ~ 43 м, супертанкер ~ 69 м. Длину корпуса корабля можно не учитывать, т. к. ее значение на порядок больше величины кругового вероятного отклонения.

Допустим, круговое вероятное отклонение снаряда составляет ~ 15 м. Тогда, вероятность попадания одиночным снарядом в корабль будет иметь следующие значения: фрегат ~ 0,4, эсминец ~ 0,5, тяжелый ударный авианосец ~ 0,9, универсальный десантный корабль ~ 0,9, супертанкер ~ 1. Артиллерийские системы лунного базирования в состоянии оказывать неоценимую поддержку действиям своего военно-морского флота (путем уничтожения кораблей противника большим количеством снарядов, в любой точке мирового океана). Это обстоятельство может оказаться ключом к завоеванию глобального стратегического господства на море.

В случае крупного военного конфликта, противник может предпринять попытку уничтожить лунную базу. Возможности по доставке военного груза на Луну ограничены (поэтому, основным вариантом является использование ядерных зарядов). Поскольку Луна не обладает атмосферой, отсутствует такой поражающий фактор ядерного взрыва, как воздушная ударная волна. Проникающая радиация малоэффективна, т. к. на лунной базе предусмотрена защита от солнечной и космической радиации. Световое излучение также неэффективно, ввиду отсутствия атмосферы и горючих материалов. Таким образом, лунную базу можно уничтожить лишь прямым попаданием ядерного заряда (с последующим его взрывом).

Пассивный вариант защиты предусматривает размещение лунной базы на поверхности или под поверхностью Луны в нескольких модулях или постройках (отдаленных друг от друга на большое расстояние и устойчивых против колебаний лунной поверхности), осуществление мер по маскировке, создание ложных целей и т.д. Активный вариант защиты предусматривает превентивную атаку на стартовые комплексы противника, уничтожение ракет на старте, во время полета к лунной базе (причем эти задачи могут решаться при помощи артиллерийских систем лунного базирования) и т. д.

Таким образом, с нашей точки зрения, решение военных задач является в настоящее время единственной реальной возможностью для создания и развития лунной базы. Основным источником финансирования может быть военный бюджет. Параллельно, на лунной базе будут проводиться исследования в планетологии, астрономии, космологии, космической биологии, материаловедении и других дисциплинах. Соответственно, некоторая часть финансирования может осуществляться в рамках программ развития данных научно-технических дисциплин.

Отсутствие атмосферы и низкая гравитация позволяет строить на лунной поверхности обсерватории, оснащенные оптическими и радиотелескопами. Обслуживание и модернизация лунной обсерватории намного проще, чем орбитальной. Такая обсерватория позволит изучать отдаленные области Вселенной. Кроме того, ее инструменты могут использоваться для изучения и мониторинга Земли, и околоземного пространства (для получения разведывательной информации, обеспечения военных операций, контроля над траекториями полета снарядов и т. д.).

Таким образом, наличие базы на Луне позволит разместить на ней высокоточные неядерные системы вооружений, которые могут реально применяться в военных конфликтах любого масштаба (или даже «антитеррористических» операциях). Применение таких систем лунного базирования в качестве одного из средств ведения боевых действий, существенно усилит военный потенциал страны. Кроме того, создание и эксплуатация лунной базы попутно позволит интенсивно развивать многие научно-технические направления, удерживать по этим направлениям лидерство, и получать обусловленное этим лидерством конкурентное преимущество в мире.

Валентин Подвысоцкий