Фото: NASA | Рідке чи тверде ядро. Вчені з'ясували, що розташовано всередині Місяця.
Нове дослідження може покласти край давнім суперечкам учених про те, яким є ядро Місяця — твердим чи розплавленим.
Учені довгий час намагаються знайти точну відповідь на питання про те, чим є ядро Місяця. Хоча було проведено чимало досліджень на цю тему, все ж таки це питання залишається відкритим. Автори нового дослідження вважають, що їхні результати можуть покласти край давнім суперечкам про те, чи є ядро Місяця твердим чи рідким. Справа в тому, що вчені знайшли, як вони вважають, точну відповідь, пише ScienceAlert.
Зараз планетологи, щоб отримати уявлення про внутрішню структуру тих чи інших об'єктів у Сонячній системі, використовують сейсмічні хвилі. Коли ці звукові хвилі, які створюють землетруси, відбиваються від різних внутрішніх частин планети чи супутника, це дає можливість зрозуміти, що розташоване в надрах небесного тіла та який склад мають ці внутрішні структури.
Ґрунтуючись на даних, зібраних ще в межах місії "Аполлон", учені дійшли висновку, що ядро Місяця має зовнішню рідку розплавлену оболонку. Але що всередині? Рідке чи тверде внутрішнє ядро? Попередні дані повністю узгоджуються і з тим, і з іншим варіантом.
Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Nature, група французьких учених вирішила розібратися з цим питанням і з'ясувати, яким же є саме внутрішнє ядро Місяця. Для цього вони зібрали безліч даних, зібраних за десятиліття різними космічними апаратами. Після цього вчені створили моделювання з різними видами ядра Місяця, щоб знайти найкращу відповідність наявним даним.
У результаті вчені з'ясували, що ядро Місяця дуже схоже на ядро Землі. Воно дійсно має зовнішню розплавлену рідку оболонку, але всередині розташоване не розплавлене, а тверде внутрішнє ядро. Учені вважають, що зовнішнє ядро має діаметр приблизно 720 км, а внутрішнє ядро — приблизно 516 км. Для порівняння, діаметр Місяця становить майже 3,5 тисячі кілометрів.
Учені з'ясували, що ядро Місяця дуже схоже на ядро Землі
Фото: NASA
Також, як свідчить дослідження, внутрішнє ядро Місяця, що є твердою кулею, має майже таку ж щільність, як і залізо. Вчені оцінили щільність внутрішнього ядра супутника Землі приблизно в 7822 кг на кубічний метр.
Найцікавіше, що ще 12 років тому група вчених із NASA вже припустила, що внутрішнє ядро Місяця є твердим, має щільність приблизно 8 тисяч кг на кубічний метр, а його діаметр становить приблизно 480 км.
Автори нового дослідження вказують на те, що вони не тільки підтвердили попереднє припущення, але й дали точніші оцінки основним характеристикам ядра Місяця. Це відкриття також є важливим і для кращого розуміння еволюції нашого супутника.
Понад 4 млрд років тому, незабаром після появи, наш супутник мав сильне магнітне поле, як і Земля. Але приблизно 3,2 млрд років тому це магнітне поле почало зменшувати свою потужність і пізніше зникло. Те, з чого складається місячне ядро, має важливе значення для розуміння того, як і чому зникло магнітне поле Місяця, кажуть учені.
Тепер залишилося лише підтвердити результати нового дослідження на місці. З огляду на те, що NASA відправить перших у 21 столітті астронавтів на Місяць уже через 2 роки, вчені зможуть отримати новий набір сейсмічних даних, враховуючи значний прорив у розвитку технологій. Але вчені вважають, що, швидше за все, їхні результати дуже близькі до істини.
В ноябре 2018 года после 41-летнего путешествия «Вояджер-2» пересек границу, за которой влияние Солнца заканчивается, и вышел в межзвездное пространство. Но миссия маленького зонда еще не завершена — он продолжает делать удивительные открытия
NASA
Кирилл Панов
Возможно, зонды обнаружили некое подобие пробки на границе Солнечной системы. Полет «Вояджеров» продолжается и скоро мы узнаем, что это было.
В 2020 году «Вояджер-2» обнаружил нечто удивительное: по мере удаления от Солнца плотность пространства увеличивается.
Аналогичные показатели на Землю передавал «Вояджер-1», который вышел в межзвездное пространство в 2012 году. Данные показали, что увеличение плотности может быть особенностью межзвездной среды.
Солнечная система имеет несколько границ, одна из которых, называемая гелиопаузой, определяется солнечным ветром, а точнее его существенным ослаблением. Пространство внутри гелиопаузы — это гелиосфера, а пространство за ее пределами — это межзвездная среда. Но гелиосфера не круглая. Она больше напоминает овал, в котором Солнечная система находится на переднем крае, а за ней тянется некое подобие хвоста.
Оба «Вояджера» пересекли гелиопаузу на переднем крае, но с разницей в 67 градусов по гелиографической широте и 43 градуса по долготе.
Межзвездное пространство обычно считается вакуумом, но это не совсем так. Плотность материи крайне мала, но она все же существует. В Солнечной системе солнечный ветер имеет среднюю плотность протонов и электронов от 3 до 10 частиц на кубический сантиметр, но она тем ниже, чем дальше от Солнца.
Согласно подсчетам, средняя концентрация электронов в межзвездном пространстве Млечного пути составляет около 0,037 частиц на кубический сантиметр. А плотность плазмы во внешней гелиосфере достигает примерно 0,002 электрона на кубический сантиметр. Когда зонды «Вояджер» пересекли гелиопаузу, их приборы регистрировали электронную плотность плазмы посредством плазменных колебаний.
«Вояджер-1» пересек гелиопаузу 25 августа 2012 года на расстоянии 121,6 астрономических единиц от Земли (это в 121,6 раза превышает расстояние от Земли до Солнца — примерно 18,1 миллиарда км). Когда он впервые измерил плазменные колебания после пересечения гелиопаузы 23 октября 2013 года на расстоянии 122,6 астрономических единиц (18,3 миллиарда км), то обнаружил плотность плазмы на уровне 0,055 электронов на кубический сантиметр.
Пролетев еще 20 астрономических единиц (2,9 миллиарда километров) «Вояджер-1» сообщил об увеличении плотности межзвездного пространства до 0,13 электрона на кубический сантиметр.
«Вояджер-2» пересек гелиопаузу 5 ноября 2018 года на расстоянии 119 астрономических единиц (17,8 миллиарда километров. 30 января 2019 года он измерил плазменные колебания на расстоянии 119,7 астрономических единиц (17,9 миллиарда километров), обнаружив, что плотность плазмы составляет 0,039 электронов на кубический сантиметр.
В июне 2019 года Приборы «Вояджера-2» показали резкое увеличение плотности до примерно 0,12 электронов на кубический сантиметр на расстоянии 124,2 астрономических единиц (18,5 миллиарда километров).
Чем вызвано увеличение плотности пространства? Одна из теорий заключается в том, что силовые линии межзвездного магнитного поля становятся сильнее по мере удаления от гелиопаузы. Это может вызывать электромагнитную ионную циклотронную неустойчивость. «Вояджер-2» действительно обнаружил усиление магнитного поля после пересечения гелиопаузы.
Другая теория гласит, что материал, уносимый межзвездным ветром, должен замедляться в районе гелиопаузы, образуя подобие пробки, о чем свидетельствует обнаруженное зондом «Новые горизонты» в 2018 году слабое ультрафиолетовое свечение, вызванное накоплением нейтрального водорода в гелиопаузе.
Это самая подробная карта вселенной на сегодняшний день — сверхскопление Ланиакея. В нём более 100 тысяч галактик, а в диаметре оно около 500 миллионов световых лет.
Где-то в красной точке находится Млечный Путь и мы с вами
Как и было запланировано, в ночь на 29 сентября на техасском испытательном полигоне SpaceX в Бока-Чика состоялась презентация обновленной концепции межпланетного корабля Starship, над которым компания Илона Маска работает уже несколько лет. Мероприятие, проводившееся на открытом воздухе, транслировалось в прямом эфире на канале SpaceX в YouTube, желающие могут посмотреть видеозапись прямо в этой заметке.
Мы внимательно следили за развитием этой впечатляющей концепции с момента ее зарождения и писали обо всех важных изменениях, все заметки по этой теме можно легко найти по соответствующим тегам, перечисленным внизу этой заметки. Но давайте коротко вспомним основные этапы развития, прежде чем перейти к освещению всех подробностей сегодняшней презентации.
Изначально проект носил название ITS (Interplanetary Transport System), его презентация состоялась на ежегодном Международном конгрессе астронавтики в сентябре 2016 года. Спустя год на следующем Международном конгрессе астронавтики Илон Маск представил обновленную концепцию универсальной многоразовой системы (ракета+корабль), призванной в будущем заменить вообще весь парк ракет и кораблей SpaceX, и сообщил, что первые грузовые корабли полетят на Красную планету уже в 2022 году. Тогда ITS переименовали: нижнюю ступень назвали BFR (сокращение от Big Falcon Rocket), а верхнюю — BFS (Big Falcon Ship). В сентябре 2018 года SpaceX внесла крупные изменения в проект, а в ноябре 2018 Маск сообщил о переименовании ракеты-носителя BFR в Super Heavy, а корабля BFS — в Starship. В нынешней итерации Super Heavy представляет собой классическую первую ступень, а Starship одновременно является пилотируемым или грузовым космическим кораблем, в зависимости от версии. Обе ступени проектируются как полностью многоразовые. То есть, с возможностью возврата на космодром или морскую платформу после старта и повторного использования после минимального сервисного обслуживания.
Итак, сегодняшняя ночная презентация проводилась в первую очередь для фанатов SpaceX — большую ее часть говорили о достижениях и истории, а новых деталей по проекту — не так много, как хотелось бы. К слову, ровно 11 лет назад, 28-го сентября, ракета Falcon 1 совершила свой первый успешный полет. Выступая перед публикой, Маск еще раз заявил о главной миссии — колонизации планет нашей Солнечной системы и превращении человечества в межпланетную цивилизацию.
«Важнейшим прорывом, необходимым для того, чтобы мы стали межпланетной цивилизацией, является космическое путешествие, подобное воздушному путешествию. Быстрая и многоразовая ракета — это и есть святой Грааль космоса» — сказал на презентации Илон Маск.
Маск выступал перед публикой на фоне собранного накануне первого прототипа корабля Starship (модель Mk1), который с нуля построили примерно за пять месяцев. В ближайшие месяцы должен состояться его первый запуск — прототип с тремя метан-кислородными двигателями Raptor поднимется на высоту 20 километров и приземлится обратно на космодром. Вскоре после этого свой первый полет совершит и второй прототип Starship (Mk2), над которым параллельно работает флоридская команда Starship в Коко. В Бока-Чика уже готовятся начать сборку третьего прототипа Mk3, а в Коко, завершив работу над Mk2, перейдут к сборке Mk4. Отличительной особенностью новых прототипов Mk3 и Mk4 станет наличие версии двигателя Raptor для работы в безвоздушном пространстве (Mk1 и Mk2 оснащаются тремя атмосферными Raptor. К началу следующего года должны быть построены пятая и шестая модели), а еще они будут собраны не из множества металлических пластин, а из катанного листа с одним швом. И это облегчит конструкцию. Версии Mk3 и Mk4 будут запускать на орбиту в сборке с разгонным блоком Super Heavy, причем первый орбитальный запуск должен состояться в течение полугода! Да, темпы впечатляют, но Илон Маск известен привычкой называть слишком оптимистические сроки, так что к этим тоже следует относиться скептически.
«Знаю, все это прозвучит, как полное безумие, но мы хотим попытаться достичь орбиты менее чем за шесть месяцев», — сказал Маск. — «При условии сохранения экспоненциальных темпов улучшения дизайна и совершенствования производственного процесса, как мне видится, это правильная оценка».
Конструкция и дизайн обновленного корабля Starship изменились не сильно по сравнению с предыдущей версией.
Как видим, изменения заключаются в нижних и верхних аэродинамических крыльях, которые будут отвечать за тангаж, рыскание и вращение Starship. Обновленный Starship получил новую схему хвостового оперения с двумя большими плавниками вместо трех, что мы видели на предыдущем рендере. Ранее предполагалось, что посадочные опорные стойки корабля будут выезжать прямо из кончиков этих трех больших плавников, но теперь говорится, что крылья не будут выступать в роли опор. Какими будут опоры (складными или стационарными), пока неясно. Носовая часть с иллюминаторами и теплозащитой (об инновационном защитном экране мы подробно рассказывали здесь), собранной из керамических пластин гексагональной формы, теперь имеет более вытянутую форму. Первоначально, пластины защиты хотели сделать из нержавейки, но в конечном итоге предпочтение отдали керамике, которая не только легче, но и дешевле при прочих равных. Щитом будет защищена только та часть обшивки, которой корабль будет входить в атмосферу, а не весь корпус целиком. Плавников сверху — по-прежнему два, но их форма изменилась.
Длина и диаметр корабля не изменились — 50 и 9 метров соответственно. Лучше всего наглядно оценить размеры позволяет фото ниже, на котором полноразмерный прототип Starship показан рядом с Falcon 1.
Двигателей у Starship, как и планировалось ранее, будет шесть (изображение ниже): одна половина будет оптимизирована для работы в атмосфере, а вторая — адаптирована для работы в безвоздушном пространстве. Атмосферные двигатели (с небольшими соплами в центре) смогут отклоняться на угол до 15 градусов по продольной оси, а вакуумные (с крупными соплами по краям) будут закреплены неподвижно.
Накануне презентации Илон Маск делился некоторыми техническими характеристиками Starship Mk1. В частности, он говорил, что его чистая масса будет около 200 тонн, тогда как у Starship с заполненными баками масса должна быть 1400 тонн, а максимальная масса SuperHeavy и Starship с топливом и полезной нагрузкой — около 5000 тонн. Также он говорил о цели добиться в Mk4 сухой массы 120 тонн (без использования композитных материалов). Во время презентации на слайде с дизайном Starship можно увидеть значение чистой массы 85 т. Вполне вероятно, что это опечатка, поскольку значение кажется нереальным на фоне озвученного накануне.
Никаких новых технических данных по Starship на презентации не озвучили, только повторили те же характеристики, о которых сообщалось ранее. В частности, за один запуск SuperHeavy и Starship смогут выводить на низкую околоземную орбиту груз массой до 150 тонн в полностью многоразовой конфигурации с возвратом обеих ступеней на Землю. Илон Маск даже высчитал, что за сутки один Starship сможет слетать на орбиту три раза, за год — около 1000 раз. То есть, одна пара Starship + Super Heavy способна за год доставить на орбиту 150 000 тонн полезной нагрузки. Суммарная грузоподъемность всех доступных ракет на Земле за год сейчас составляет 200-300 тонн (это вместе с ракетами SpaceX). Таким образом, один Starship за год сможет выводить в 1000 раз больше полезной нагрузки, чем все существующие сегодня ракеты вместе взятые. Пока лишь это фантазии планы Маска, но мы просто обязаны донести до вашего сведения эту информацию, а уж вы сами решайте, что делать с ней дальше.
О первой ступени Super Heavy, необходимой для преодоления значительной силы притяжения Земли (с Луны или Марса корабль Starship сможет взлетать с помощью собственных двигателей), на презентации практически ничего не сказали. По словам Маска, Super Heavy может иметь до 37 двигателей Raptor. Точное количество будет зависеть от конкретной миссии, минимальное количество двигателей, судя по всему, будет составлять 24 единицы. При этом на некоторых этапах задействоваться будет лишь часть двигателей. Например, по задумке инженеров, после отделения корабля и обеспечения ускорителю соответствущего импульса будут использоваться лишь 7 центральных двигателей, при возвращении в атмосферу двигатели и вовсе не будут включаться, а для посадки, как планируется, хватит нескольких. То есть, мощность Super Heavy будет избыточна, а решение оснастить Super Heavy таким большим количеством двигателей обусловлено желанием повысить отказоустойчивость ракеты, а не общую мощность.
Планируется, что Super Heavy будет выводить на орбиту Starship и возвращаться в течение часа, его межполетное обслуживание с дозаправкой будет занимать примерно столько же. Производство двигателей Raptor для Starship — приоритетная задача. Сейчас SpaceX собирает один Raptor в две недели, к началу следующего года SpaceX рассчитывает выпускать по одному двигателю каждые два дня.
Корабль Starship можно будет обслуживать прямо под открытым небом, отдельных заводов и цехов строить не придется ни на Земле, ни на других планетах. А еще Starship можно будет дозаправить прямо в космосе.
На презентации показали танкер — копию Starship (выше на изображениях), представляющий собой огромный резервуар для топлива. После стыковки топливо из танкера будет перетекать в баки корабля благодаря микрогравитации и плавному изменению орбиты. Этот процесс якобы должен быть даже проще, чем на Земле. К слову, в перспективе SpaceX планирует добывать топливо на Земле при использовании возобновляемой энергии, построив заводы по переработке CO2 из воздуха в метан (топливо) и воды в жидкий кислород (окислитель).
Как уже говорилось ранее, в пассажирском отсеке Starship с комфортом смогут разместиться и путешествовать до 100 человек. О том, сколько будет стоить билет на презентации не говорили. Но в начале года Маск, отвечая на вопрос в Twitter, заявил, что в один прекрасный день, когда путешествия на Марс станут реальностью и перелеты на Красную планету начнут выполняться на регулярной основе, билеты в обе стороны будут продаваться по цене ниже $500 тыс., добавив, что в дальнейшем цена может снизиться до $100 тыс. Сам он ранее говорил, что с 70-процентной вероятностью окажется в числе тех, кто переедет жить на Марс.
В ходе презентации Маск отметил, что SpaceX уже провела 78 успешных запусков и намерена и дальше наращивать это число.
Повторимся, первый орбитальный запуск Starship сейчас планируется совершить в ближайшие шесть месяцев. После примерно 10 таких запусков SpaceX рассчитывает произвести первый пилотируемый запуск Starship. Маск говорит, что это будет реально уже в 2020 году. Опять-таки к этому заявлению стоит относиться крайне сдержанно, как и к планам в 2023 году отправить с помощью Starship к Луне японского миллиардера.
Ранее Маск говорил о планах к 2022 году запустить на Марс две грузовые миссии Starship, чтобы подготовиться к прибытию первых марсианских поселенцев в 2024 году. Также он утверждал, что его компания сможет построить постоянную колонию к 2028 году и показывал свое видение того, как может выглядеть будущая база колонизаторов на Марсе. Если помните, Илон Маск также выдвигал идею приспособить ракеты Starship для пассажирских перевозок, чтобы летать в любую точку планеты быстро (за час) и дешево (по цене авиабилета в эконом-класс).
Накануне презентации глава NASA Джим Брайденстайн адресовал Илону Маску в Twitter достаточно провокационное сообщение.
Он отметил, что программа Commercial Crew Program на несколько лет отстает от графика, съязвив, что NASA отжидает от SpaceX столь же высокого энтузиазма в возвращении инвестиций американских налогоплательщиков. На фоне трудностей Boeing и проблем с многострадальной ракетой SLS оно выглядит весьма странно.
Напомним, изначально первый полет Crew Dragon с экипажем планировался на этот июль, но из-за апрельской аварии корабля при наземных огневых испытаниях в апреле (причиной стал титановый обратный клапан системы наддува) запуск отложили. Ранее SpaceX с оптимизмом говорила, что запуск может состояться до конца 2019 года, но, вероятнее, он пройдет уже в 2020 году.
Отвечая на сообщение американского чиновника, Маск напомнил, что сейчас SpaceX направляет на развитие проекта Starship всего лишь 5% своих ресурсов. Он прямо заявил, что подавляющее большинство ресурсов компания направляет на ракеты Falcon и корабли Dragon, в особенности на пилотируемую версию Crew Dragon.
Ранее SpaceX оценивала проект Starship в $5 млрд, сколько потратили на развитие проекта к настоящему моменту, неизвестно.
Плуто́н — крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект и десятое по массе небесное тело, обращающееся вокруг Солнца — после восьми планет и Эриды. Первоначально Плутон считали планетой, но сейчас он считается карликовой планетой и крупнейшим объектом пояса Койпер
It is the ninth-largest and tenth-most-massive known object directly orbiting the Sun. It is the largest known trans-Neptunian object by volume but is less massive than Eris. Like other Kuiper belt objects, Pluto is primarily made of ice and rock and is relatively small—about one-sixth the mass of the Moon and one-third its volume. It has a moderately eccentric and inclined orbit during which it ranges from 30 to 49 astronomical units or AU (4.4–7.4 billion km) from the Sun. This means that Pluto periodically comes closer to the Sun than Neptune, but a stable orbital resonance with Neptune prevents them from colliding. Light from the Sun takes about 5.5 hours to reach Pluto at its average distance (39.5 AU).
Ученым из Кэмбриджского университета удалось обнаружить звезду, размер которой лишь немногим превышает размер Сатурна. На данный момент открытая звезда — самая маленькая из всех известных человеку. По мнению специалистов, ее размеры и масса лишь немногим превышают тот предел, после которой начинается стабильная термоядерная реакция. Объект получил каталожное название EBLM J0555-57Ab. Примечательно это удаленное светило не только тем, что его размер минимален, но и тем, что его плотность очень высокая — выше, чем у большинства звезд (помимо нейтронных, конечно).
Сила притяжения здесь в 300 раз выше, чем на Земле. Именно благодаря своей плотности этот объект стал звездой, поскольку масса оказалась достаточной для запуска процесса слияния ядер водорода. «Наше открытие показывает, насколько звезды могут быть маленькими», — заявил Александр фон Боттичер, глава исследования. «Если бы ее масса была меньшей, то термоядерная реакция оказалась бы неустойчивой и звезда превратилась бы в коричневого карлика». Коричневые карлики — интересные объекты. Они могут быть горячими и большими, но их масса относительно невелика, так что термоядерный процесс нестабилен. Их даже называют «неудавшимися звездами». В отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и, после исчерпания запасов ядер лёгких элементов, термоядерные реакции в их недрах прекращаются, после чего они относительно быстро остывают, превращаясь в планетоподобные объекты, то есть такие звёзды никогда не находятся на главной последовательности Герцшпрунга — Рассела. В таких звездах даже нет шаровых слоев лучистого переноса энергии. Так что теплоперенос идет здесь лишь за счет турбулентной конвекции. Соответственно, коричневые карлики однородны по глубине в плане химического состава.
Ранее звание самой маленькой звезды, известной человеку получил объект с каталожным номером OGLE-TR-122b. Это красный карлик, который лишь на 20% больше Юпитера. Звезду удалось открыть благодаря проекту по изучению темной материи. Ученые решили искать ее при помощи гравитационного воздействия, которое невидимый объект оказывает на свет, идущий к Земле от звезд или галактик. Темную материю продолжают искать, но благодаря этому проекту уже удалось обнаружить коричневые или яркие карлики, которые невидимы с Земли из-за своей маленькой массы очень низкой светимости. OGLE-TR-122b была открыта еще в 2005 году.
Ученые считают, что в теории звезда может существовать, если ее масса составляет лишь 0,07-0,08 массы Солнца. Новооткрытый объект имеет массу в 0,081 солнечной, это лишь немногим больше предсказанного предела. Звезда EBLM J0555-57Ab расположена в 600 световых годах от Земли. Находится она в двойной звездной системе. «Партнер» объекта гораздо больше его по размеру. Маленькую звезду зафиксировали в момент прохождения по диску второй звезды. Это известная техника, которая обычно используется для поиска экзопланет. Ну а здесь при помощи этого же способа удалось обнаружить маленькую звезду. Специалисты в ходе работы задействовали ресурсы проекта WASP, который реализуется силами нескольких университетов.
Звезда EBLM J0555-57Ab меньше, и вероятно, холоднее большинства гигантских газовых экзопланет, которые обнаружили астрономы. Участники проекта говорят, что раньше этот объект не удалось бы найти, поскольку звезда очень уж маленькая. Но сейчас, благодаря новому оборудованию и различным методикам, ученым удается делать то, что раньше казалось лишь фантастикой.
Кстати, EBLM J0555-57Ab примерно равна по массе звезде TRAPPIST-1, вокруг которой обращается семь землеподобных планет. Но вот радиус новооткрытой звезды в 30 раз меньше, чем у TRAPPIST-1. Насколько можно судить, маленькие звезды вовсе не редкость, они обычны для Вселенной. Но их размер делает обнаружение звезд сложной задачей. Они не очень яркие, маленькие, холодные. Именно поэтому ученые обнаруживают такие объекты достаточно редко.
