Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему Планети Сонячної системи

Сонячна система

Сонячна система -- планетна система навколо Сонця, до складу якої входить також вісім великих планет із більш ніж 100супутниками, понад 100 000 астероїдів, понад 1000 комет, а також незліченна кількість дрібних, так званих метеорних тіл (розміром від 100 метрів до мізерно малих порошин). Основна роль у Сонячній системі належить Сонцю. Його маса приблизно в 750 разів перевищує масу всіх інших тіл, що входять до системи. Гравітаційне тяжіння Сонця є визначною силою для руху всіх тіл Сонячної системи, які обертаються навколо нього. Середня відстань від Сонця до найдальшої від нього планети Нептун складає 30 а.о., тобто 4,5 млрд. км., що дуже мало в порівнянні з відстанями до найближчих зір. Тільки деякі комети віддаляються від Сонця на 1015 а. о. і можуть відчувати істотний вплив тяжіння інших зір.

Під час руху в Галактиці, Сонячна система час від часу потрапляє до міжзоряних газопилових хмар. Внаслідок високої розрідженості речовини цих хмар занурення Сонячної системи в хмару може виявитися лише в невеликому поглинанні і розсіюванні сонячних променів. Вплив цього ефекту в минулому історії Землі поки не встановлено.

Сонячна система, як і будь-яка система, що обертається, має момент кількості руху (МКР). Головна частина його пов'язана з орбітальним рухом планет навколо Сонця, МКР масивних Юпітера і Сатурна становить близько 90%. Осьове обертання Сонця складає лише 2% МКР усієї Сонячної системи, хоча маса Сонця становить більше 99,8% загальної маси. Такий розподіл МКР між Сонцем і планетами пов'язано із повільним обертанням Сонця і величезними розмірами планетної системи -- її поперечник у кілька тисяч разів більший поперечника Сонця. МКР планети набули в процесі утворення: він перейшов до них від тієї речовини, з якої вони утворилися.

Усі великі планети -- Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун -- обертаються навколо Сонця в одному напрямку (в напрямку осьового обертання самого Сонця), майже круговими орбітами, площини яких мають невеликий нахил одна до одної (і до площини сонячного екватора).

Площину земної орбіти -- екліптику -- вважають основною площиною для відліку нахилу орбіт планет та інших тіл, що обертаються навколо Сонця. Відстані у сонячній системі зазвичай вимірюють у астрономічних одиницях -- середня відстань від Землі до Сонця, що приблизно дорівнює 150 млн.км.

Планети

Планети поділяються на дві групи, що відрізняються масою, хімічним складом (це виявляється в розходженнях їхньої густини), швидкістю обертання і кількості супутників. Чотири планети, найближчі до Сонця, планети земної групи, порівняно невеликі, складаються здебільшого із щільної кам'янистої речовини і металів. Планети-гіганти -- Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун -- набагато масивніші, складаються здебільшого з легких речовин і тому, незважаючи на величезний тиск у їхніх надрах, мають малу густину. У Юпітера і Сатурна основну частку їхньої маси складають водень і гелій. Вони містять також до 20% кам'янистих речовин і легких сполук кисню, вуглецю й азоту, що за низьких температур конденсуються на лід. В Урана й Нептуна лід і кам'янисті речовини складають більшу частину їхньої маси.

Відстані планет від Сонця утворюють закономірну послідовність -- проміжки між сусідніми орбітами зростають із віддаленням від Сонця. Ці закономірності руху планет у поєднанні з розподілом їх на дві групи за фізичними властивостями вказують на те, що Сонячна система не є випадковим скупченням космічних тіл, а утворилася в єдиному процесі. Тому вивчення кожного з тіл Сонячної системи висвітлює походження всієї Сонячної системи, а разом з тим і походження, еволюцію та сучасну будову нашої Землі.

Завдяки майже круговій формі планетних орбіт і великим відстаням між ними виключена можливість тісних зближень між планетами, коли вони могли б істотно змінювати свій рух внаслідок взаємного тяжіння. Це забезпечує тривале та стійке існування сонячної системи.

Планети обертаються також навколо своїх осей, причому у всіх планет, крім Венери й Урана, обертання відбувається в прямому напрямку, тобто, в тому ж напрямку, що і їхнє обертання навколо Сонця. Надзвичайно повільне обертання Венери відбувається в зворотному напрямку, а Уран обертається, ніби лежачи на боці.

Сатурн, Юпітер і Уран крім кількох супутників помітних розмірів мають безліч дрібних супутників, що ніби зливаються в суцільні кільця. Ці супутники рухаються орбітами, настільки близько розташованими до планети, що припливні сили не дозволяють їм об'єднатися в єдине тіло.

Карликові планети

Це настільки великі тіла сонячної системи, що власна гравітація надала їм форми, близької до кулястої, але (на відміну від планет) їм не вдалося розчистити околиці своєї орбіти від інших подібних тіл^[1]. Визначення карликової планети ухвалено Міжнародним астрономічним союзом на генеральній асамблеї 2006 року. Відповідно до резолюції^[2] Плутон втратив статус планети (і таким чином у сонячній системі залишилося лише вісім планет) і набув статусу карликової планети (разом із Церерою, Еридою, Макемаке таХаумеа).

Астероїди

Переважна більшість орбіт нині відомих малих планет розташовано між орбітами Марса і Юпітера. Вони утворюють так званий головний пояс астероїдів. Більшість з них обертаються навколо Сонця в тому ж напрямку, що і великі планети, але їхні орбіти, здебільшого витягнуті та нахилені до площини екліптики.

Надра планет і деяких великих супутників (наприклад Місяця) перебувають у розплавленому стані. У планет земної групи і супутників внаслідок малої теплопровідності зовнішніх шарів тепловиділення невелике, його внесок у температуру поверхні порівняний із теплом, одержаним від Сонця. У планет-гігантів конвекція в їхніх надрах призводить до помітного потоку тепла з надр, що навіть перевершує потік, одержуваний ними від Сонця.

Венера, Земля і Марс мають атмосфери, що складаються з газів, які виділилися з їхніх надр. У планет-гігантів атмосфери являють собою безпосереднє продовження їхніх надр: ці планети не мають твердої чи рідкої поверхні. При зануренні всередину атмосферні гази поступово переходять у конденсований стан.

Комети

Комети рухаються, здебільшого, витягнутими орбітами, що близькі до параболічних. Деякі комети мають витягнуті орбіти порівняно невеликих розмірів -- десятки і сотні астрономічних одиниць. У цих комет, названих періодичними, переважають прямі рухи, тобто їхнє обертання відбувається в тому ж напрямку, що й обертання планет.

Ядра комет за своїм елементним складом i хімічним складом споріднені до планет-гігантів: вони складаються з водяного льоду і льодів різних газів з домішкою кам'янистих речовин. Майже всі малі планети за своїм складом належать до кам'янистих планет земної групи. Тільки нещодавно відкритий Хірон, що рухається між орбітами Сатурна і Урана, ймовірно, подібний до крижаних ядер комет та невеликих супутників далеких від Сонця планет.

Уламки малих планет, що утворюються під час їхнього зіткнень одна з одною, іноді випадають на Землю у вигляді метеоритів. У малих планет, саме внаслідок їхніх невеликих розмірів, надра прогрівалися значно менше, ніж у планет земної групи, і тому їхня речовина зазнала лише невеликих змін від часу їхнього утворення. Виміри віку метеоритів (за вмістом радіоактивних елементів і продуктів їхнього розпаду) свідчать, що вони, а отже, і вся Сонячна система, існують близько 5 млрд. років. Цей вік Сонячної системи узгоджується з вимірами віку найдавніших земних і місячних порід.

Динамічні і фізичні особливості будови Сонячної системи вказують на те, що планети сформувалися з газопилової речовини, яка раніше утворювала протопланетну хмару навколо Сонця. Планети земної групи утворилися в результаті акумуляції кам'янистих твердих часток, а в планет-гігантів утворення почалося з акумуляції кам'янисто-крижаних часток, а потім на деякому етапі їхнього зростання доповнилося приєднанням газів, в основному водню і гелію.

Формування та еволюція Сонячної системи

Теорії щодо формування та еволюції Сонячної системи складні і різноманітні, переплітають різні наукові дисципліни, відастрономії і фізики до геології і планетології. Протягом століть, багато теорій виникло щодо її створення, але тільки у вісімнадцятому столітті розвиток цих теорій набув сучасної форми. З початком космічної ери, образи і структури інших світів Сонячної системи збагатили наше розуміння цього питання, тоді як розвиток ядерної фізики дав нам можливість поглянути на процеси, що створили зорі і привів до перших теорій їх виникнення і руйнування.

Зоряна туманність

Сучасну загальноприйняту гіпотезу («теорія туманності») щодо формування Сонячної Системи першим запропонував Еммануїл Сведенборг в 1734 році. В 1755 році Іммануїл Кант, який був знайомий з роботами Сведенборга, цю теорію доповнив та доробив. Незалежно від них, аналогічна теорія була запропонована П'єром-Симоном Лапласом в 1796 році.

Відповідно до цієї теорії, Сонячна система виникла 4,6 мільярди років тому завдяки гравітаційному стисканню велетенської молекулярної хмари. Ця початкова хмара була приблизно кілька світлових років в поперечнику, і брала участь у формуванні кількох зірок. Хоча спочатку цей процес вважали таким, що не супроводжувався великими викидами енергії, останні дослідження давніх метеоритів виявили в них сліди елементів, які формуються тільки всередині дуже великих вибухаючих зірок; це дозволяє зробити висновок, що Сонце було сформоване серед кількох сусідніх наднових. Ударна хвиля від цих наднових запустила процес формування Сонця шляхом утворення регіонів надвисокої густини в оточуючій туманності, і провокуючи речовину в цих місцях до подальшого стискання.

Меркурій є одним з кандидатів для колонізації в межах Сонячної системи поряд зМарсом, Венерою, Місяцем, Європою, Ганімедом, Каллісто й поясом астероїдів.

Подібність із Місяцем

Як і Місяць, Меркурій не має щільної атмосфери, розташовується відносно близько до Сонця й робить повільні оберти навколо своєї осі, що має дуже маленький нахил. Тому, через відносно велику схожість, уважається, що колонізація Меркурія може бути здійснена в основному з використанням тих же технологій, підходів і встаткування, що й колонізація Місяця.

Незважаючи на близькість до Сонця, теоретично було передбачене існування крижаних шапок на полюсах Меркурія. Це робить полюса найбільш прийнятним місцем для колонії. Крім того в районі полюсів коливання температур при зміні дня й ночі будуть не так відчутні, як у будь-якому іншому місці на поверхні Меркурія.

Сонячна енергія

Будучи найближчою до Сонця планетою, Меркурій має величезні запаси сонячної енергії. Кількість сонячної енергії на одиницю площі тут становить 9,13 кВт/мІ (для Землі й Місяця -- 1,36 кВт/мІ). Можливе будівництво замкненого кільця сонячних електростанцій у районі полюсів, здатних забезпечити безперервну подачу енергії.

Природні ресурси

Передбачається, що в ґрунті Меркурія є великий запас гелію-3, який може стати важливим джерелом екологічно чистої енергії на Землі й вирішальним фактором у розвитку економіки Сонячної системи в майбутньому. Крім того на Меркурії можуть бути більші поклади багатої руди, доступної для видобутку. Ця руда надалі може бути використана для будівництва космічних станцій.

Істотна гравітація

Меркурій більше Місяця за розмірами (діаметр Меркурія -- 4879 км, Місяця -- 3476 км) і має більшу густину через масивне залізне ядро. Внаслідок цього прискорення вільного падіння на Меркурії становить 0,377 g, що більш ніж у два рази більше ніж на Місяці (0,1654 g) і дорівнює прискоренню вільного падіння на поверхні Марса. У силу того, що тривала дія зниженої сили гравітації приблизно згубно впливає на стан здоров'я людини, Меркурій більш привабливий як об'єкт довгочасного перебування, ніж Місяць.

Недоліки

Практично повна відсутність атмосфери, надзвичайна близькість до Сонця й більша тривалість дня (176 земних днів) можуть стати серйозними перешкодами на шляху заселення Меркурія. Навіть при наявності льоду на полюсах планети, наявність легких елементів, необхідних для існування життя, представляється дуже малоймовірним.

Крім того, Меркурій -- одна із найбільш важкодосяжних планет. На політ до Меркурія необхідно затратити енергію, порівнянну з польотом до Плутона. Для досягнення Меркурія може бути використаний гравітаційний маневр біля Венери й Землі. Апарат MESSENGER використовує рекордну кількість, шість гравітаційних маневрів, щоб вийти на орбіту Меркурія.

Колонізація Юпітера і Сатурна -- проект можливого створення поселень в атмосферах Юпітера і Сатурна у майбутньому.

Багато науковців сьогодні вважають, що колонізація газових гігантів, на відміну від колонізації їх супутників, неможлива, інші вважають колонізацію Юпітера і Сатурна в принципі можливою, але і відносять її у більш віддалене майбутнє.

Комфортний шар атмосфери

Газові гіганти мають шар атмосфери, в якому присутні водяні хмари. В цьому шарі атмосфери температура близько ?20 °C, а тиск 1-5 атмосфер. Саме в цьому шарі імовірна наявність життя нашого типу та найбільш імовірне у майбутньому сворення поселень.

Є декілька способів втримати об'єкт в атмосфері на потрібній висоті:

1. Плавання в шарі, густина якого дорівнює густині води. Житлова частина знаходиться в комфортному шарі над більш щільним шаром з густиною води. Уявляється найбільш легкоздійсненим.

2. Місто-дирижабль. Цей варіант важкоздійснений.

Атмосфера Юпітера багата на дейтерій -- ізотопводню. Дейтерій може бути паливом термоядерної електростанції.

Атмосфера газових гігантів має також органічну сировину, яку можна буде переробляти для виготовлення необхідних виробів.

Колонізація Венери

Колонізація Венери - гіпотетичний процес тераформування планети Сонячної системи.

Температура й тиск на різних висотах від поверхні Венери

Середня температура + 467 °C (Венера -- найбільш гаряча планета Сонячної системи), атмосферний тиск -- близько 93 атм (бар), склад атмосфери: вуглекислий газ -- 96 %, азот -- 3,5 %, чадний газ і сірчистий газ -- 0,3 %, кисень і водяна пара -- 0,12 %.

Привабливість освоєння

Венера -- сестра-близнюк нашої планети: діаметр Венери 12104 км (95 % діаметра Землі), маса 4,87Ч1024 кг (81,5 % маси Землі), прискорення сили ваги 8,9 м/сІ (91 % земної сили ваги). Венера є найближчою до нас планетою сонячної системи. На Венеру потрапляє багато сонячної енергії, яку потенційно можна використовувати для тераформування.

Труднощі освоєння й тераформування

На Венері дуже пекуче -- середня температура на поверхні +467 °C (жаркіше, ніж на Меркурії). Тиск на поверхні Венери 93 атмосфери. Атмосфера Венери складається на 97 % з CO₂. На Венері практично немає води, тому її необхідно доставляти туди штучним шляхом. Наприклад, з комет або астероїдів, або знайти спосіб синтезу води (наприклад, з атмосферного CO₂ і водню).

Венера обертається у зворотний бік у порівнянні із Землею й іншими планетами Сонячної системи, нахил осі обертання до площини орбіти становить 178°. Через таку незвичайну комбінацію напрямків і періодів обертання й обігу навколо Сонця зміна дня й ночі на Венері відбувається за 117 земних діб, тому день і ніч тривають по 58,5 діб.

Сонячні екрани між Сонцем і Венерою

Екрани передбачається встановлювати в точці Лагранжа між Венерою й Сонцем. Слід пам'ятати, що така рівновага нестійка, і щоб утримувати його в точці Лагранжа, буде потрібно регулярне коректування його положення.

Передбачається, що такі «парасольки» зможуть різко знизити потік сонячної енергії, що досягає Венери, і як наслідок -- знизити температуру на планеті до прийнятного рівня. Причому при достатньому екрануванні Венери від Сонця, температуру можна понизити настільки, що атмосфера Венери вимерзне й значна її частина випаде на поверхню у вигляді сухого льоду (твердий CO₂). Результатом буде значне падіння тиску й додаткове (за рахунок підвищення альбедо) охолодження планети.

Одним з варіантів таких проектів є установка як екрани надлегких дзеркал, що відбивають, світло від яких можна використовувати для одночасного прогріву більш холодних планет (наприклад, Марсу). Екран також може служити велетенським фотоелементом для наймогутнішої сонячної електростанції.

Самовідтворювані автомати

Такі штучні організми,що за формою, нагадують повітряну кулю, повинні бути здатні під дією сонячної енергії перетворювати венеріанський CO₂ у кисень і вуглецевий матеріал з високою здатністю відбивати сонячні промені з яких потім будується куляста оболонка (що наповнюється киснем, який виділяється). Крім того, по досягненню певного розміру такі об'єкти повинні бути здатні до відтворення собі подібних.

У цьому випадку кілька таких об'єктів, скинутих в атмосферу Венери, зможуть дати початок перетворенням клімату планети: кількість таких міні-заводів буде зростати в геометричній прогресії, і атмосфера Венери поступово буде наповнюватися киснем. Крім того, мільярди таких повітряних «кульок», що плавають в атмосфері Венери, будуть додатково обмежувати потік сонячного світла, що досягає поверхні Венери.

Однак такий проект не вирішує проблему води на Венері, яку туди однаково прийде доставляти -- наприклад, з комет або водно-аміачних астероїдів.

Бомбардування кометами або водно-аміачними астероїдами

Бомбардування Венери кометами або астероїдами (наприклад, з пояса Койпера) обговорюється як спосіб доставки на Венеру води, якої там практично немає.

Кількість води, яку необхідно доставити на Венеру, величезна: так, для створення прийнятної гідросфери на Венері потрібно не менш 1017 тонн води, що приблизно в сто тисяч раз перевищує масу комети Галлея. Необхідний крижаний астероїд повинен мати діаметр близько ~ 600 км (в 6 раз менше діаметра Місяця).

Крім крижаних комет і астероїдів, велику кількість води містять деякі супутники Юпітера й Сатурна, а також кільця Сатурна.

Доставка води на Венеру шляхом астероїдного бомбардування вирішуючи одні проблеми, одночасно створює нові. Перелічимо деякі:

По-перше, існує думка, що точно розраховане бомбардування дозволить «розкрутити» Венеру навколо своєї осі, скоротивши в такий спосіб занадто довгу венеріанську добу. Однак точний розрахунок цього завдання досить складний. Слід урахувати додатковий розігрів атмосфери в результаті проходження крізь неї брил льоду, що рухаються із другою космічною швидкістю. Крім того, взаємодія цих тіл з корою планети викличе плавлення й «розплескування» матеріалу кори й верхньої мантії, знижуючи ефективність передачі крутного моменту ядру планети.

По-друге, нинішня температура поверхневих шарів атмосфери набагато вище температури кипіння води при цьому тиску. Отже, без істотного охолодження нижче 300 °C (при венеріанських 90 атм.) не можна очікувати появи на поверхні планети вільної води. Вода буде присутня в атмосфері у вигляді водяної пари, яка теж є парниковим газом.

Очікується, що вільна вода руйнуватиме венеріанські гірські породи й, зокрема, вимивати оксид кальцію з венеріанського ґрунту. Лужний розчин, що утворюється, почне поглинати CO₂ з атмосфери Венери, зв'язуючи його у вигляді карбонатів (CaСo₃, MgСo₃).

Таким чином, за деякий строк понизиться концентрація CO₂ і атмосферний тиск на Венері, після чого стане можливим запускати туди фотосинтетичні земні організми, для перетворення залишків венеріанського CO₂ у кисень.

Слід відмітити, що водяна пара є ще більш сильною парниковим газом, ніж CO₂, тому такий спосіб перетворення венеріанського клімату однаково прийдеться поєднувати з розглянутими вище сонячними екранами -- для того, щоб не допустити нового витка розігрівання Венери.

Доставка на Венеру земних водоростей або інших мікроорганізмів

сонячна планета астероїд комета

Якщо проблема з водою на Венері буде тим або іншим способом вирішена, то можна приступати до наступного етапу тераформування планети -- фотосинтетичного перетворення клімату.

Синьо-зелені водорості, доставлені в атмосферу Венери на рівень 50-60 км від поверхні, на якому тиск становить близько 1,1 бар і температура близько +30 градусів Цельсію, за умови деякого генетичного модифікування (для приживання в умовах польоту в атмосферних плинах), можуть забезпечити переробку вуглекислого газу у вуглецеві сполуки й кисень, що приведе до зменшення парникового ефекту, зниження тиску й температури на поверхні на 200--300 градусів через якийсь час. Природних ворогів у них в умовах Венери не буде, тобто мінімальна партія водоростей (кілька міліграмів) здатна перетворити атмосферу планети відповідно до закону необмеженого розмноження організмів у геометричній прогресії. Таким чином, земні мікроорганізми (при необхідному їхньому контролі), здатні знизити температуру поверхні Венери до 100 градусів по Цельсию, тиск -- до 10-30 атмосфер, що вже прийнятно для колонізації. Також зросте кількість вільного кисню одночасно зі зниженням частки вуглекислого газу.

Іншим варіантом є доставка в атмосферу планети спор плісені, надзвичайно стійкої до зовнішніх впливів.

Проблема відсутності у Венери магнітного поля

Магнітне поле Землі досить ефективно захищає поверхню нашої планети від бомбардування зарядженими частками. Магнітне поле підхоплює ці частки (протони й електрони), змушуючи їх рухатися уздовж силових ліній. Тим самим магнітне поле запобігає взаємодії заряджених часток з верхніми шарами атмосфери.

На Венері, у результаті такої взаємодії, відбувається, зокрема, іонізація й дисипація водяної пари. Водень, що утворюється при цих процесах, спокійно залишає планету, оскільки характерні швидкості молекул водню порівнянні із другою космічною швидкістю. Саме так Венера втратила всю воду, що дісталась їй при утворенні планети.

При тераформуванні Венери прийдеться розв'язати й цю проблему.

Перший шлях -- «розкручування» планети. Оскільки Венера -- планета земної групи, є надія, що виникне «магнітне динамо». По непрямих ознаках, на Венері присутні механізми, аналогічні земний тектоніці плит, отже, Венера має металеве ядро. Однак цей шлях пов'язаний з колосальними технічними труднощами через величезні енерговитрати.

Другий шлях -- прокладка уздовж екватора Венери електричного дроту й подача по ньому струму. Незважаючи на грандіозність цього завдання, воно є більш здійсненним в технічному плані, ніж перший шлях.

В ідеалі, тераформована Венера може являти собою планету з теплим і вологим кліматом. Підраховано, що якби венеріанська атмосфера мала земний склад, то її середня температура була б близько 26 °C (на Землі 15 °C)

Колонізація Місяця

Колонізація Місяця -- один із етапів космічної експансії людства, що включає в себе попереднє теоретичне підґрунтя проекту, будівництво різних комплексів та споруд на супутнику і заселення них людиною. Місяць -- єдине небесне тіло, на якому побувала людина, і перше небесне тіло, зразки якого були доставлені на Землю (США доставили 380 кілограмів, СРСР -- 324 грама місячного ґрунту).

Колонізація Місяця і плани щодо створення людської бази на ньому виникли ще до космічної ери. У 1638 році єпископ Джон Уілкінснаписав «Дискурс про новий світ та інші планети», в якому передбачив можливість людської колонії на Місяці. Такий же крок згодом запропонував К. Ціолковський (1857--1935). З 1950-х років ряд концепцій і проектів були запропоновані вченими, інженерами тощо.

У 1954 році Артур Кларк, письменник-фантаст США, запропонував проект місячної бази -- спеціальні надувні модулі, вкриті місячним пилом в якості ізоляції. Космічний корабель, зібраний на низькій навколоземній орбіті, розпочне запуск до Місяця, і астронавти будуть знаходитися у створених іглу-подібних модулях з усім необхідним технологічним обладнанням. Наступні кроки будуть включати в себе створення великих, постійних куполів; очищувач повітря на основі водоростей; ядерний реактор для забезпечення потужності та електромагнітної гармати для запуску вантажів і палива для міжпланетних судів у просторі.

Проект «Горизонт»

У 1959 році велися дослідження над проектом «Горизонт», що стосувався плану армії США зі створення форту на Місяці до 1967 року. Проектом керував Келле, німецький ракетний інженер Військового агентства балістичних ракет (ABMA). У проекті стверджувалося, що перша посадка здійснюватиметься двома «солдатами-космонавтами» в 1965 році, а пізніше настане час тотального будівництва. Завдяки численним запускам (61 Сатурн I і 88 Сатурн II), 245 тонн вантажів будуть перевозитися на заставу до 1966 року.

Підземна місячна база

У 1962 році Джон ДеНайк і Стенлі Зан опублікували своє уявлення про підземну базу, розташовану в Морі Спокою: екіпаж повинен складати 21 людину, в модулях, місце розташування котрих на 4 м нижче поверхні, що, як вважалося, забезпечить радіаційний захист. Вони виступали за ядерні реактори для виробництва енергії, тому що вони більш ефективні, ніж сонячні панелі, а також це подолання проблеми довгої ночі на Місяці. Для системи життєзабезпечення був запропонований теплообмінник на основі газу водоростей.

Місячний ковчег

У 2007 році Джим Берк (Міжнародний космічний університет Франції) сказав, що люди повинні планувати зберегти культуру людства в разі зупинки цивілізації зіткненням астероїда з Землею. Був запропонований місячний ковчег. Подальше планування може бути прийняте до розгляду Робочою групою міжнародного освоєння Місяця (ILEWG).

НАСА розробляла космічну програму «Сузір'я», в рамках якої повинна розроблятися нова космічна техніка і створюватися необхідна інфраструктура для забезпечення польотів нового космічного корабля до МКС, а також польотів на Місяць, створення постійної бази на Місяці і в перспективі польотів на Марс. Проте, за рішенням президента США Барака Обами від 1 лютого 2010 року, фінансування програми в 2011 році буде припинено.

У лютому 2010 року НАСА представило новий проект: «аватари» на Місяці, що може бути реалізований уже через 1000 днів. Суть його полягає в організації експедиції на Місяць за участю роботів-аватарів (представляють собою пристрої телеприсутності) замість людей. У цьому випадку інженери, які займаються організацією польоту, рятують себе від необхідності використання важливих систем життєзабезпечення і завдяки цьому використовується менш складний і дорогий космічний корабель. Для керування роботами-аватарами експерти НАСА пропонують використовувати високотехнологічні костюми дистанційної присутності (на зразок костюма віртуальної реальності). Один і той самий костюм можуть «вдягати» кілька фахівців з різних галузей науки по черзі. Приміром, в ході вивчення особливостей місячної поверхні, управляти «аватаром» може геолог, а потім у костюм телеприсутності може одягатися фізик.

У зв'язку з тим, що до початку 2011 року світова фінансова криза у світі повністю закінчилася, дуже велика вірогідність того, що країни, які відмовилися або згорнули місячну програму, знову повернуться до неї.

У 2004 році президент США Джордж Буш закликав до плану повернення пілотованих польотів на Місяць до 2020 року. Через нову ініціативу НАСА опублікувало новий довгостроковий план, що включає будівництво бази на Місяці, як перевалочного пункту по дорозі на Марс. Проект передбачає побудову місячного форпосту на одному з полюсів Місяця до 2024 року, що, за умови комфортного розташування, буде в змозі постійно використовувати сонячну енергію на полюсах (і тому зміни температури протягом місячного дня будуть менш екстремальними) і запаси води й корисних копалин, знайдені неподалік.

Крім того, у плані ЄКА йдеться про створення постійної населеної місячної бази до 2025 року.

Росія оголосила аналогічні плани відправити людини на Місяць до 2025 року і створити там постійну базу кількома роками пізніше.

Китайські науковці заявили, що Китайська Народна Республіка могла б висадити людину на Місяць до 2022 року.

Японія та Індія також мають плани на місячну базу до 2030 року.

Жоден з цих планів не включає в себе постійних жителів на Місяці. Замість цього вони закликають до вильоту місій, в деяких випадках до розширених експедицій та використання обертових членів екіпажу, як це зараз робиться для Міжнародної космічної станції.

Місія НАСА LCROSS/LRO були заплановані до запуску в жовтні 2008 року, проте він був відкладений до 18 червня 2009 року в результаті зіткнення LCROSS з Місяцем о 11:30 UT на 9 жовтня 2009. Метою є підготовка майбутніх досліджень Місяця.

Освоєння Місяця

Дослідження Місяця почалися в 1959 році, коли радянський космічний апарат Місяць-2 здійснив аварійну посадку на поверхню супутника. У тому ж році Місяць-3 передав на Землю знімки зворотнього боку Місяця, поклавши тим самим початок десятирічної серії безпілотних досліджень.

Відповідаючи на радянську програму освоєння космосу, президент США Джон Ф. Кеннеді 25 травня 1961 року повідомив Конгресу США: «Я вважаю, що наша країна має взяти на себе досягнення мети з посадки людини на Місяць до кінця цього десятиліття і повернення його благополучно на Землю». У тому ж році радянське керівництво зробило деякі зі своїх перших публічних заяв про посадку людини на Місяць і створення місячної бази.

Пілотовані дослідження місячної поверхні почалися в 1968 році, коли космічний корабель Аполлон-8 відправився на орбіту Місяця з трьома астронавтами на борту. Це був перший прямий погляд людства на зворотній бік супутника. У наступному році двоє астронавтів у місячному модулі Аполлона-11 висадилися на Місяці, довели спроможність подорожей туди, виконали науково-дослідну роботу і повернулися зі зразками матеріалів.

Додаткові місії на Місяць продовжували етап розвідки. У 1969 році Аполлон-12 приземлився поруч з Surveyor 3, демонструючи можливість точного приземлення. Після майже катастрофи Аполлона-13 Аполлон-14 був останньою місією, під час якої астронавти були у карантині після повернення з Місяця. Використання пілотованого корабля була продемонстрована в 1971 році з місяцеходом в Аполлоні 15. Аполлон-16 здійснив першу посадку в високогір'ї Місяця. Проте, зацікавленість у подальшому вивченні Місяця слабшала серед американської громадськості. У 1972 році Аполлон-17 став остаточним Аполлоном, а подальші місії були списані в директиві президента Ніксона. Замість цього увагу було повернуто до шаттлів і пілотованих польотів поблизу орбіти Землі.

Програма радянського «Місяця» не змогла виконати пілотований політ до супутника. Проте в 1966 році Місяць 9 був перший зондом, що досяг м'якої посадки і повернувся з місячної поверхні. Місяць-16 в 1970 році повернувся з першими зразками радянського місячного ґрунту, в той час як в 1970 і 1973 роках під час програми «Місяцехід» два роботи висадилися на Місяці. Місяцехід 1вивчав місячну поверхню 322 дні, а контакт з Місяцеходом 2 був втрачений приблизно через 4 місяці його роботи. У 1974 році стався кінцевий радянський політ на Місяць, через два роки після останньої американської пілотованої посадки.

У наступні десятиліття інтерес до вивчення Місяця майже зник, і тільки кілька ентузіастів підтримували повернення програми щодо вивчення супутника. Однак, докази місячної криги на полюсах, зібрані апаратами НАСА Clementine (1994) і Lunar Prospector (1998), відродили деяку дискусію, так само як і потенціал зростання китайської космічної програми, що передбачає свою власну місію на Місяць. Подальші дослідження відзначили, що там може існувати набагато менше льоду, ніж спочатку вважалося, однак, у вересні 2009 року, зонд Чандраян виявив, що місячний реголіт містить 0.1% води за вагою, -- це справжня революція у теоріях 40-річної давнини.

Вода на Місяці

У вересні 2009 року було оголошено, що НАСА анонсувало, що за допомоги індійського Чандраян 1 була виявлена вода на Місяці.

13 листопада 2009 року НАСА оголосило, що місія LCROSS виявила велику кількість водяного льоду на Місяці.

У березні 2010 року НАСА повідомило, що радар NASA Mini-SAR на борту Чандраян-1 виявив запаси льоду на північному полюсі Місяця. Передбачається, що є принаймні 600 млн тонн льоду на Північному полюсі в листах (щодо чистого льоду -- принаймні пару метрів).

Переваги та недоліки. Залишаючи осторонь загальні питання про те, що людські колонії за межами Землі є можливими і науково бажаними в світлі економічної ефективності, прихильники колонізації космосу відзначають, що Місяць пропонує свої переваги і недоліки в якості майданчика для колонії такого типу.

Переваги

§ Розміщення колонії на супутнику Землі могло б дати рясне джерело матеріалу для будівництва й інших цілей, включаючи захист від радіації. Кількість енергії, що потрібна для запуску об'єктів з Місяця в космос, значно менша, ніж від Землі в космос. Тобто не виключається використання Місяця в якості будівельного майданчика або заправної станції для космічних апаратів. Деякі варіанти прихильників колонізації космосу включають у себе використання електричних приладів прискорення (масивні драйвера) для приведення в рух об'єктів з поверхні Місяця без створення ракет.

§ Місяць є найближчим великим тілом у Сонячній системі до Землі.

§ Економічна. Космічний туризм.

§ Інформаційна.

§ Якщо Місяць буде колонізований, то можна було б перевірити реакцію людей під час перебування в низькій гравітації. А ці результати могли б бути використані для створення життєздатної колонії на Марсі.

§ Місячну колонію можна буде легко побачити з Землі, що надихне багатьох людей більш серйозно розглянути переваги майбутньої колонізації космосу, в тому числі, і надихаючи майбутніх лідерів, космонавтів, учених.

§ У січні 2006 року Микола Севастьянов, колишній президент Ракетно-космічної корпорації «Енергія», офіційно оголосив, що головною метою російської космічної програми буде видобуток на Місяці гелію-3 шляхом переробки місячного реголіту. «Постійну станцію на Місяці ми плануємо створити вже до 2015 року, а з 2020 року може початися промисловий видобуток на супутнику Землі рідкісного ізотопу -- гелію-3». Літати до Місяця буде багаторазовий корабель «Кліпер», а допомагати йому в будівництві Місячної бази почне межорбітальний буксир «Пором». Проте, дані офіційної заяви залишилися на совісті М. М. Севастьянова, оскільки Росія не визнає існування в неї місячної програми на зразок американської. Про інші джерела фінансування також поки нічого не відомо. Присутність гелію-3 в місячних мінералах представники американського Національного агентства з космонавтики і аеронавтики США (НАСА) також вважають серйозним приводом для освоєння супутника.

Недоліки.

Тривала присутність людини на Місяці буде вимагати вирішення ряду проблем. Так, атмосфера Землі і магнітне поле затримує велику частину сонячної радіації. В атмосфері також згорає безліч мікрометеоритів. На Місяці без рішення радіаційної і метеоритної проблем неможливе створення умов для нормальної колонізації. Під час сонячних спалахів створюється потік протонів і інших часток, здатних представляти загрозу для космонавтів. Однак ці частки мають не надто велику проникність, і захист від них є вирішуваною проблемою. Крім того, дані частки мають низьку швидкість, а значить, є час для того, щоб сховатися в антирадіаційні укриття. Набагато більшу проблему являє жорстке рентгенівське випромінювання. Розрахунки показали, що астронавт після 100 годин на поверхні Місяця з імовірністю 10% отримає небезпечну для здоров'я дозу (0.1 Грея). У разі ж сонячного спалаху небезпечну дозу можна отримати протягом декількох хвилин.

Окрему проблему представляє місячний пил. Місячний пил складається з гострих частинок (оскільки немає згладжуючого впливу ерозії), а також володіє електростатичним зарядом. У результаті місячний пил проникає скрізь і, володіючи абразивною дією, зменшує термін роботи механізмів, а, потрапляючи в легені, стає загрозою здоров'ю людини.

Комерціалізація також неочевидна. Необхідність у великих кількостях гелію-3 поки відсутня. Наука ще не змогла досягти контролю над термоядерної реакцією. Найбільш багатообіцяючим проектом в цьому відношенні на даний момент (початок 2011 року) є масштабний міжнародний експериментальний реактор ІТЕР, будівництво якого передбачається закінчити в 2015 році. Після цього піде близько двадцяти років експериментів. Промислове використання термоядерного синтезу очікується не раніше 2050 року по самим оптимістичним прогнозам. У зв'язку з цим, до цього часу видобуток гелію-3 не буде представляти промислового інтересу. Космічний туризм також не можна назвати рушійною силою освоєння Місяця, оскільки необхідні на даному етапі вкладення не зможуть окупитися в розумний час за рахунок туризму. Дане положення речей призводить до того, що висловлюються пропозиції освоєння космосу відразу починати з Марса.

Колонізація супутників Юпітера

Супутники Юпітера -- природні супутники планети Юпітер. Відомі 63 супутника Юпітера; це найбільша кількість відкритих супутників серед всіх планет Сонячної системи. Крім того, у Юпітера є система кілець.

Три супутника Юпітера -- Європа, Ганімед і Каллісто -- є основними кандидатами для колонізації космосу в межах Сонячної системи поряд з Марсом, Венерою, Місяцем, Меркурієм і поясом астероїдів.

Європа

Основна складність у колонізації Європи полягає сильному радіаційному поясі Юпітера. Людина без скафандра на поверхні Європи отримала б смертельну дозу радіації менше ніж на 10 хв.^[1]. Вважається, що під льодовою поверхнею супутника існує океан. Життя в ньому більш захищене від радіації.

Ганімед

Ганімед -- найбільший супутник у Сонячній системі і, крім того, єдиний супутник Юпітера, який має магнітосферу, яка захистить колонізаторів від згубної дії радіації.

Каллісто

За оцінками НАСА, Каллісто може стати першим колонізованим супутником Юпітера. Каллісто геологічно дуже стабільний і знаходиться поза зоною дії радіаційного поясу Юпітера. Цей супутник може стати центром подальших досліджень околиць Юпітера, зокрема, Європи.

Відкриття 10 планети Сонячної системи

Міжнародний союз астрономів підтвердив відкриття десятої планети на межі Сонячної системи. Нова планета розташована майже втричі далі від Сонця ніж Плутон, і принаймні такого ж розміру.

Нова планета, яку виявили американські астрономи в обсерваторії на Гаваях, досі не отримала офіційної назви.

Це - найбільший об'єкт, що обертається довкола Сонця, який було виявлено після відкриття планети Нептун 1846-го року.

Вперше об'єкт вдалося побачити 2003-го року, але лише зараз підтверджено, що це планета.

Планета зареєстрована під номером 2003 UB313, діаметр її становить 3 тис. км і складається вона з каміння та криги, а розмір її трохи більший від Плутону.

Зараз нова планета розташована на 97 земних відстаней від Сонця.

Планету відкрили астрономи Майкл Бравн і Чад Труджіло з обсерваторії та Гаваях та Девід Рабіновіч з Йєльського Університету.

Девід Рабіновіч: "Це визначний день і визначний рік. 2003 UB313 ймовірно більша від Плутона. Вона не така яскрава як Плутон, але розташована втричі далі. Якби вона була на такій самій відстані від Сонця як Плутон, то була б яскравіша..."

Вперше об'єкт було виявлено 21 жовтня 2003-го року, але астрономи не бачили як він рухався небом, аж поки не подивилися в ту саму точку через 15 місяців 8 січня 2005-го року.

Цікаві факти про планети Сонячної системи

Сонячна система складається із власне Сонця, восьми великих планет та з численної кількості супутників і дрібних небесних тіл. Також до її складу входять понад 100 тисяч астероїдів та близько 1000 комет.

Розглянемо планети Сонячної системи:

Найближча до Сонця планета - Меркурій. Діаметр Меркурія приблизно 4878 км., тобто рівний Атлантичному океану. На поверхні Меркурія різниця між температурами ночі і дня дуже відрізняється. Так, в нічних (протилежних від Сонця) областях планети температура може досягати мінус 180? С, а в денних (обернених до Сонця) областях може підніматися до 430? С.

Венера - планета, розміри якої прирівнюються до розмірів нашої Землі. Діаметр Венери приблизно 12 100 км., а діаметр Землі рівний 12 742,5 км. Атмосфера Венери на 96,5 % (по об'єму) складається з вуглекислого газу, решту 3,5 % складає азот, кисень, окис вуглецю і водяна пара. До речі, цікавий факт про Венеру: вона обертається навколо Сонця у зворотний бік, зі сходу на захід. За Венерою розташована Земля.

Про нашу Землю, багато цікавого написано в Цікаві факти про Землю.

Марс - єдина планета, яка має червонуватий колір. У діаметрі ця планета досягає 6780 км. На планеті Марс розташована найбільша гора Сонячної системи - вулкан Олімп. Він має висоту приблизно 27 км., і ширину близько 520 км. Ще з давніх-давен ця планета привертає увагу науковців, які ставлять собі питання - Чи може на Марсі бути життя?

Юпітер - найбільша планета Сонячної системи. Його діаметр складає 142 800 км.

Сатурн - одна з найбільших планет. Діаметр складає 120 660 км., що дорівнює майже дев'яти земним.

Уран - сусід Сатурну - по своїх розмірах значно перевершує Землю. Діаметр - 51 200 км. Це єдина планета, розташована під кутом в 98? щодо умовної вертикальної осі. Для порівняння, Земля розташована під кутом 23,5?.

Нептун - планета-гігант, діаметр якої сягає 49 500 км. Тобто, розмір цієї планети у 4 рази перевищує розмір Землі.

Плутон - найменш вивчена планета Сонячної системи. Має діаметр приблизно 3000 кілометрів.

Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - це газоподібні планети, що мають кільця. Найкрасивіші кільця у Сатурна.

Юпітер, Сатурн і Нептун випромінюють енергії більше, ніж отримують її від Сонця. Юпітер в 1,5 рази більше, Сатурн в 2 рази, Нептун в 3 рази.

Найжаркішою планетою Сонячної системи є Венера. Середня температура на її поверхні досягає приблизно 470? С.

Джерела

1. «Карликові планети». Головна астрономічна обсерваторія НАН України.http://www.mao.kiev.ua/calendar/2007/dwarf_planets_7.htm.

2. «Definition of a Planet in the Solar System»(en). International Astronomical Union

3. http://www.iau.org/static/resolutions/Resolution_GA26-5-6.pdf

4. Перспективи використання Сонячної системи

5. Chronology of Lunar and Planetary Exploration

6. NASA missions to Jupiter

7. http://www.aratta-ukraine.com/news_ua.php?id=430

8. http://cikave.org.ua/space/tsikavi-fakty-pro-planety-sonyachnoji-systemy/

Размещено на Allbest.ru