Яндекс.Метрика

Наука в космосе

nauka v kosmose

Анализ научных экспериментов, которые провели астронавты США на МКС в 2000-2002гг. показывает, что они повторяют то, что давно было сделано на орбитальной станции «Мир». Приведем перечень экспериментов, которыми занимался Ю. Батурин в период своего 12-дневного пребывания с 13 по 25 августа 1998г. на станции «Мир», когда там работала 26-я основная экспедиция.

  1. Эксперимент «Виток». Цель эксперимента — получение данных о возможностях космонавтов по выполнению визуально-приборных наблюдений и тестовых задач на ЭВМ на первых витках и сутках полета в период острой адаптации к факторам космического полета.
  2. Эксперимент «Линза». Цель эксперимента — наблюдение, фотосъемка и фиксация на диктофон речевого сопровождения подводных гор, вулканов. Глубина погружения вершин подводных гор колеблется от 15 до нескольких сотен метров. Результаты фиксировались на высокочувствительную фотопленку.
  3. Эксперимент «Интерфейс». Цель эксперимента — изучение возможностей человека на ранних этапах полета работы на компьютере с целью отработки методов восприятия экипажем положения и ориентации ОС «Мир» по изображению модели земной поверхности на дисплее.
  4. Эксперимент «Фантом-Т». Цель эксперимента — регистрация поглощенной доли радиации на примере фантома человеческого тела в виде оболочки, наполненной водой, в которую установлены детекторы нейтронов двух типов. Для эксперимента Ю. Батурина были разработаны детекторы повышенной чувствительности, чтобы за короткий интервал пребывания в космосе набрать достаточную статистику.
  5. Эксперимент «Силай». Цель эксперимента — изучение параметров частиц, которые вызывали в глазах космонавтов световые вспышки.
  6. Эксперимент «Луч». Цель эксперимента — получение методом паровой и жидкостной диффузии крупных однородных монокристаллов белков с улучшенными характеристиками.
  7. Эксперимент «Рекомб-К». Цель эксперимента — получение методом соединения новых гибридных штаммов биологически активных веществ с заранее заданными свойствами.
  8. Эксперимент «Биоконт». Цель эксперимента — изучение влияния факторов космического полета на генетическое свойство клеток.
  9. Эксперимент «Биотрек». Цель эксперимента — изучение влияния факторов космического полета на биологические объекты, проводимых при строго заданной температуре с регистрацией радиационного воздействия.
  10. Эксперимент «Биомагнистат». Цель эксперимента — изучение влияния электромагнитных полей на культивирование и селекцию биообъектов.
  11. Эксперимент «Плазменный кристалл-2». Цель эксперимента — изучение процессов формирования упорядоченных структур заряженных твердых макрочастиц в низкой температурной плазме в условиях микрогравитации.
  12. Эксперимент «Релаксация». Цель эксперимента — изучение процессов релаксации молекул NO, OH, CO и других молекул в процессе расширения продуктов сгорания двигателей и взаимодействия с атмосферным набегающим потоком в ультрафиолетовом диапазоне.
  13. Эксперимент «Инфразвук». Цель эксперимента — аттестация инфразвука и других низкочастотных параметров среды обитания космонавтов.
  14. Эксперимент «Телетекст». Цель эксперимента — передача с борта на борт по телевизионному каналу файлов информации, в том числе и полученных через Интернет. Первая попытка создания диалога космонавтов с многочисленными пользователями Интернета.
  15. Эксперимент «Ионозонд». Цель эксперимента — проведение сеансов ионосферного зондирования атмосферы в режиме непосредственной передачи на ионосферные станции в г. Нарофоминск и г. Ростов.
  16. Эксперимент «Регуляция». Цель эксперимента — изучение особенностей психофизиологических реакций человека в острый период приспособления к действию невесомости.

Как видно из вышеперечисленного перечня, большинство из этих экспериментов и работ интересны только специалистам. Однако 20-летний опыт работы на орбитальных станциях показал, что целый ряд научных прогнозов в использовании космоса для промышленных целей не оправдал себя. Так, широко разрекламированная в начале 70-х годов возможность в промышленных объемах получать сверхчистые кристаллы, оказалась неосуществимой.

И вообще, при подготовке к полету планы широко рекламируются, а вот с отчетами о результатах этих экспериментов обычно не спешат. По данным Л Плешакова («Огонек» № 38, 1989г.) за первые 30 лет полетов в космос на проведение научных экспериментов было затрачено всего 1000 часов. Это мизерная величина по сравнению с тем, что обычно декларируется.

Наука в космосе

Время показало, что на формирование кристаллов оказывает влияние не гравитация, а статическое электричество. Малоэффективными оказались результаты работ по получению фармацевтических препаратов. Таким образом, наука еще не выработала качественных рекомендаций по промышленному использованию космического пространства. Можно отметить еще один момент в истории советско-российской космонавтики, который отрицательно сказался на ее развитии. Это секретность.

В то же время значение научных исследований в космосе трудно переоценить. В перспективе они принесут человечеству громадные технологические и экономические успехи. Например, сделанные космическим  американским телескопом Хаббл и другими космическими аппаратами за последние десятилетия снимки, общее количество которых достигает около миллиона, фактически еще до сих пор детально не проанализированы и не изучены, а их анализ и изучение сулят тысячи открытий. Так, например, не исключена вероятность того, что при их анализе будут обнаружены космические объекты, где возможно существование высокоразвитых цивилизаций. Но для этого нужны сотни и тысячи грамотных и высокопрофессиональных ученых.

Автору один знакомый  доктор биологических наук рассказал, как в 1945-46гг. Л. Берия искал уран для атомного проекта. Якобы, он пригласил к себе видного ученого по редкоземельным элементам и предложил ему в любом количестве финансовую, организационную и кадровую помощь для быстрого нахождения на территории СССР месторождения урана. Ученый через некоторое время попросил доставить в Москву образцы пород со всех геологических учреждений страны (музеи, геологические партии, предприятия и т.д.). После этого, проанализировав полученные образцы на радиоактивность, он указал целый ряд мест вероятного нахождения урановой руды. Этот пример показывает, что глубокие научные знания, во-первых, экономят громадные экономические средства, а, во-вторых, значительно сокращают время решения проблемы.

В книге Я. Голованова «Заметки вашего современника»  (Изд. «Доброе слово» М.,2001) приведен интересный разговор Я. Голованова с И.С. Шкловским (Шкловский Иосиф Самуилович (1916-1985), член-корреспондент АН СССР, астрофизик)): «Разговор со Шкловским». Он интересно подметил: вот уже исполнилось 20 лет космической эры, но её главный результат: ничего нового в космосе не обнаружено, представления предыдущих веков лишь уточнились, но не опровергнуты. И.С. считает Юпитер наполовину звездой, наполовину планетой. Частицы высоких энергий в магнитном поле Юпитера открыты и на Земле, радиационные пояса Юпитера обнаружили в Пулково.

Ракеты позволяют лишь детально изучать планеты. Планетология скоро отпочкуется от астрономии, так же, как отпочковались от нее науки о Земле. Мы присутствуем при начале освоения ближнего космоса. И.С. считает, что сегодня надо заниматься не изучением (принципиально новых открытий не будет), а освоением ближнего космоса: строить там солнечные электростанции, промышленные предприятия, обитаемые острова на манер «бубликов» и цилиндров О’Нейла. Первая революция в астрономии — это Коперник, Галилей, Ньютон. С 1945 по 1950 г. происходит вторая революция, рождается всеволновая астрономия. Её открытия опровергнули наши прежние представления о строении Вселенной. Астрономия — насквозь эволюционная наука. В этом смысле она похожа на биологию и отличается от физики, которую И.С. таковой не считает. Возраст Вселенной сегодня оценивается величиной от 12 до 20 млрд. лет, а радиус — в 10-12 млрд. световых лет».

      В 2009 г. американский журнал Time составил рейтинг 10 самых главных научных открытий 2008 года.   Возглавляет топ-лист запуск Большого адронного коллайдера.    На втором месте исследование северного полюса Марса, которые провел межпланетный зонд Phoenix.  На четвертое место Time поставил выход китайских космонавтов в открытый космос, на шестое — открытие новых экзопланет.  В «горячую научную десятку» также вошли создание первой синтетической формы жизни, выяснение, что число горилл в Конго много больше, чем ожидалось, создание «плаща-невидимки», расшифровка 80% генома мамонта, «научная неграмотность» населения США и нахождение самой древней семьи.

Это подтверждение того, что Генетика и Космос в авангарде научных исследований.

7 октября 2009г. на сайте Spacenews было напечатано сообщение об уровне космических исследований на 2009г. у нас в России, в частности, под заголовком «В ИКИ  РАН раскрывают секреты космической науки». Приводим его полностью.

07.10.2009.  В преддверии Всемирной недели космоса, которая отмечается с 4 по 10 октября, в Институте космических исследований РАН прошла конференция «Дни космической науки». Ученые рассказали, почему Венера так сильно отличается от Земли, чем интересен российский спутник «Коронас-Фотон», и что экзобиология – уже не фантастика.

1-4 октября в Институте космических исследований РАН прошла научная конференция «Дни космической науки», где российские и иностранные ученые делились с общественностью результатами недавних изысканий в космосе и просто любопытными фактами о Солнце и Венере.  Совсем недавно спутник НАСА «Венера-Экспресс» получил свежие данные об атмосфере ближайшей к Земле планеты.

venera-express

У Венеры очень плотная атмосфера с облаками, которые достигают в высоту 40-50 км. Разглядеть из космоса, что творится на ее поверхности, невозможно. Зато, оказалось, что через атмосферу могут проходить радиоволны. С их помощью советские аппараты «Венера-15», «Венера-16» и американский «Магеллан» в 1980-х-1990-х годах смогли изучить рельеф планеты. На ней обнаружены тысячи древних вулканов, извергавших лаву, сотни кратеров, горы.   По словам Хакана Сведхема, научного сотрудника Европейского космического агентства, приглашенного на конференцию, еще до 60-х годов почти все были уверены, что у соседки Земли есть океаны, тропический климат из-за близости к Солнцу, и жизнь. Таких энтузиастов изрядно поубавилось, когда оказалось, что на Венере давление в сто раз выше, чем на Земле, а температура достигает 460 градусов С.

Хотя наверняка ничего утверждать здесь нельзя, говорит профессор факультета почвоведения МГУ Елена Воробьева. Ведь и на Земле, бывает, бактерии приспосабливаются к весьма экстремальным условиям. Но даже без живых существ Венера – это очень интересный объект со своими загадками. Сейчас ученых больше всего интригуют две из них. Во-первых, атмосфера Венеры – это сплошной ураган, который с огромной скоростью – 400 км/ч – вращается вокруг планеты, опережая смену дня и ночи. Иными словами – быстрее, чем наша соседка делает оборот вокруг своей оси. Вторая загадка – молнии на Венере. Они бьют примерно в 100 раз чаще, чем на Земле. Ни для одного из этих явлений сколь-нибудь удовлетворительного объяснения ученые пока не нашли.

До недавнего времени считалось, что на Венере была жидкая вода, но постепенно ее унесло в космос. Данные с «Венеры-Экспресс» подтвердили эту догадку. И на Земле и на Венере есть и легкая и тяжелая вода. В тяжелой – вместо одного из атомов водорода содержится его изотоп – дейтерий. Если в наших океанах таких молекул – 1 на несколько тысяч, то на Венере – каждая десятая. Что подметили ученые: в верхних слоях венерианской атмосферы тяжелой воды в два раза больше чем у поверхности. Такое может произойти лишь в том случае, если вода «утекает» в космос. Просто тяжелая вода из-за притяжения планеты менее склонна к улетучиванию, и она накапливается в верхних слоях атмосферы.

Как Венера «докатилась» до такого состояния? Они с Землей можно сказать, планеты-близнецы, на которых похоже все, кроме климата. Судите сами, диаметры различаются всего на 5 процентов, массы — на 12 процентов, скорости вращения вокруг Солнца — на 10 процентов. Углерода на Земле всего в 1,5 раза больше. «Возможно, у обеих планет начиналось все одинаково, но потом их пути стали расходиться, – предположил Хакан Сведхем. – Венера ближе к Солнцу, и, когда его активность возросла, с ее поверхности испарилась вода. Попадая в верхние слои атмосферы, вода разрушалась жестким излучением Солнца, а легкий водород улетучивался в космос».

Когда с планеты исчезает жидкая вода, перестает обеспечиваться постоянство содержания углекислого газа в атмосфере. Этот механизм ученые называют карбонатно-силикатным циклом. Так на Венере стал скапливаться СО2, и планета все больше разогревалась из-за парникового эффекта. По различным оценкам к нынешней ситуации планета шла несколько сот миллионов лет.   Пример Венеры показывает, что Солнце может подарить планете жизнь, а может и лишить ее этого шанса. Человечество на 100% зависит от того, как наша звезда будет себя вести. Мы не можем влиять на процессы в ней, но, по крайней мере, имеем шанс на их изучение. Это доказывает запуск и работа российского спутника «Коронас-Фотон», запущенного в этом году.

Coronas-Photon

На борту «Коронас-Фотон» – лучшее в мире оборудование для фотосъемки Солнца. В марте-апреле 2009 г. со спутника раньше всех в мире обнаружили области нового, 24-го цикла солнечной активности.  На его борту ученые поместили уникальный комплекс научной аппаратуры – 8 спектрометров – от инфракрасного до «гамма», телескоп ТЕСИС, 2 прибора для регистрации заряженных частиц. У российского оборудования – лучшее в мире разрешение фотографий Солнца в ультрафиолете. По словам Юрия Котова, профессора МИФИ, уже сейчас спутник каждый день передает данные в Росгидрометцентр – они используются для предсказания «погоды» в космосе.

Еще одна функция прибора – наблюдение солнечной активности и развитие методов ее долгосрочного прогнозирования. В марте-апреле 2009 года ТЕСИС первым в мире обнаружил области нового, 24-го цикла солнечной активности. В начале цикла активность Солнца возрастает – из-за возникновения сильных магнитных полей на звезде появляются солнечные пятна, вспышки, извержения солнечного вещества – это происходит в двух узких зонах, параллельных солнечному экватору. Эти зоны называют поясами активности. Российский спутник смог зафиксировать переход от локальных пятен к формированию северного пояса. А уже в мае ТЕСИС сфотографировал рождающийся южный пояс активности.

На днях космической науки говорили и о других российских научных спутниках – «Татьяна-2» и «Фобос-Грунт». «Татьяну-2» сконструировали в МГУ им. М.В. Ломоносова. «Предыдущий спутник – «Татьяна-1» – был запущен в 2005 году, – напомнил собравшимся Михаил Панасюк, директор НИИ Ядерной физики МГУ им. М.В. Ломоносова. – С его помощью мы хотели проверить наработки в области космических частиц высоких энергий. Кроме этого, «Татьяне-1» удалось понаблюдать за так называемыми транзиентными световыми явлениями. Эта проблема оказалась настолько увлекательна, что второй наш спутник — «Татьяна-2», запущенный 17 сентября, подготовлен специально для ее изучения». Транзиентные (кратковременные) световые явления – это вспышки электромагнитного излучения, которые сопровождают электрический разряд между облачным слоем и ионосферой. Природа их пока не ясна, но у ученых МГУ есть гипотеза: вспышки могут быть следствием ускоренного движения заряженных частиц в грозовых облаках на более низких высотах. Спутник «Татьяна-2» соберет данные для проверки этой идеи.

fobos gruntДругой интересный, но пока не состоявшийся проект – это автоматический зонд «Фобос-Грунт». Старт «Фобос-Грунт» намечали на 2009 г., но в итоге отложили на два года. «Фобос-Грунт» – это уникальный проект», заметил директор ИКИ РАН Лев Зеленый. «Задача «Фобос-Грунт» – доставка грунта со спутника Марса. Пока единственный прецедент доставки грунта из космоса – образцы с Луны, добытые Апполоном и аппаратом изготовленным в НПО имени Лавочкина». По словам академика Зеленого, разработчикам элементарно не хватило времени для проверки всех систем. «Астрономическое окно запуска наступает 19 октября и заканчивается 1 ноября. Возникла сложная дилемма: отложить или рискнуть. Конечно, с одной стороны все долго ждали этого запуска, но желание, чтобы он был успешен – еще больше. Ведь последний раз аналогичный успех был 20 лет назад.

В 1996 запустили Марс-96, но этот проект потерпел неудачу из-за отказа ракеты-носителя. А сейчас специалисты поняли, что риск потерять и «Фобос-Грунт» тоже велик – слишком многое не успели отработать и проверить. К 2011 г. мы постараемся довести проект до совершенства. Думаю, что шансы на успех из-за переноса возросли на порядок», – объяснил директор ИКИ РАН причины переноса миссии «Фобос-Грунт» на 2011 г. Конференция завершилась выступлением профессора факультета почвоведения МГУ Елены Воробьевой, которая рассказала о том, что делается сейчас для поиска жизни за пределами нашей планеты. Конечно, если бы что-то уже нашли, то это сразу бы стало достоянием общественности. Но пока это лишь мечты, а также догадки: что и где искать.

Хотя, по словам Воробьевой, экзобиология – наука о внеземных организмах – уже не считается фантастикой. Сейчас ее главные задачи – выяснить, существует ли (альтернатива – существовала в прошлом) жизнь в Солнечной системе, а также поиск потенциально обитаемых объектов.  Классический объект для экзобиологов – это Марс. Сейчас там уже обнаружены следы вулканической деятельности, водных потоков и ледников, найдена вода, гигантские ледяные озера, но прямых доказательств наличия жизни пока не видно. Еще в атмосфере Марса нашли метан, возможно биогенного происхождения, потому что вулканической деятельность для красной планеты  не характерна.

Ученые будут искать жизнь не только на Марсе, но на спутниках планет-гигантов. «В отличие от Марса и Венеры, Галилеевы спутники – Европа, Ганимед и Каллисто похоже не переживали серьезных катаклизмов. Если на них возникла биосфера, то она прошла собственный эволюционный путь и может существовать и сейчас. На лунах Юпитера надо искать одноклеточные организмы, а также органику, минералы и газы биогенного происхождения», – в словах Елены Воробьевой звучал осторожный оптимизм. Не сумев пока обнаружить жизнь в космосе, ученые оценят ее стойкость к космическим условиям: на тот же «Фобос-Грунт» поместят 60 ячеек с микроорганизмами и проверят их состояние после возвращения станции. Исследователи хотят проверить один из аспектов теории панспермии – гипотезу о том, что биологические объекты могут выжить в межпланетных путешествиях.

В России, особенно при  изложении  научно-технической тематики, любят заимствовать иностранную терминологию. Последнее время  модным стал  термин «нанотехнология» вместо того, чтобы сказать по-русски  микротехнология, так как нанотехнология — это создание продукта размерами близко к молекулярным.  Добралась нанотехнология и до космоса. 26 февраля 2010г. на ленте новостей космонавтики появилось сообщение, что интересным открытием закончилось исследование круговорота углерода в космическом пространстве, проведённое группой астрофизиков под руководством Джозефа Нута (Joseph Nuth) из космического центра Годдарда. Учёные выяснили, что углеродные нанотрубки образуются и в межзвёздном пространстве, причём проще, чем на Земле, пишет MEMBRANA.ru.    nanotrubki

Эксперименту Нута и его коллег предшествовало открытие 2008 года, когда сразу в трёх метеоритах были обнаружены графитовые вискеры (graphite whisker) – структуры, похожие на углеродные нанотрубки, но более крупные. Астрономы тогда решили, что облака таких «волосков» могут искажать излучение, приходящее от сверхновых: они выглядят более тёмными, из-за этого кажется, что они расположены дальше от Земли, чем им положено (по моделям).  Группа Нута решила разобраться в этом вопросе тщательнее и провела эксперимент, призванный копировать процессы образования графитовых вискеров в космосе. За основу учёные взяли процессы Фишера-Тропша и Габера, при помощи которых люди получают аммиак и синтетическое топливо из угля.

Исследователи предположили, что благодаря сходной цепочке реакций могла образоваться хотя бы часть простых углеродсодержащих соединений молодой Солнечной системы. Астрохимики подвергли богатые углеродом графитовые зёрна попеременному воздействию H2, CO и N2 (при температуре 875 K). В результате на поверхности частиц образовались графитовые вискеры.   Полученные структуры взялся изучать материаловед Юки Кимура (Yuki Kimura) из университета Тохоку. Поначалу он обнаружил, что на зёрнах появились похожие на перепутанные волоски образования.

Съёмка при большем увеличении показала, что перед учёными – необычный вид углеродных нанотрубок, структура которых похожа на поставленные друг на друга чашки без дна (сup-stacked carbon nanotubes). Но не это удивило Кимуру и остальных больше всего: углеродные нанотрубки образовались в отсутствие металлических катализаторов. Поясним. Обычно получение нанотрубок «ускоряется» платиной или другими металлами. Но в реакции Нута они отсутствуют (учёные на всякий случай даже проверили образцы на наличие загрязняющих веществ).  «Для производства нанотрубок нам понадобились только лишь графитовые частицы пыли и смесь газов», — подводит итог Джозеф в пресс-релизе.

Многие учёные изумились этому факту и прочат новому методу обширное применение в материаловедении. Правда, для этого надо ещё будет проверить, насколько он подходит для массового использования.
Астрофизики же планируют установить, как полученные нанотрубки поглощают свет, чтобы больше не ошибаться при наблюдении сверхновых и прочих космических объектов.   Статья авторов опубликована в Astrophysical Journal Letters.

 

Здесь вы можете получить в подарок интересную книжку «Космонавтика ХХ века». Ее авторы — историографы Д.И. Мант и С.Д. Мант.  История без прикрас, события и люди, победы и поражения. Трудный путь человечества в Космос.

[mailpoet_form id="1"]

Добавить комментарий