Школьная энциклопедия. Где начинается граница космоса? «Ближний» космос выгоднее дальнего

Андрей Кисляков, для РИА Новости.

Казалось бы, не так уж и существенно, где заканчивается «Земля» и начинается космос. Между тем споры вокруг значения высоты, дальше которой уже простирается безграничное космическое пространство, не затихают уже почти столетие. Последние данные, полученные путем досконального изучения и обобщения в течение почти двух лет большого объема информации, позволили канадским ученым в первой половине апреля заявить о том, что космос начинается на высоте 118 км. С точки зрения влияния на Землю космической энергии это число весьма важно для климатологов и геофизиков.

С другой стороны, окончательно завершить этот спор, установив всем миром единую, устраивающую всех границу, вряд ли скоро удастся. Дело в том, что существует несколько параметров, которые считаются принципиальными для соответствующей оценки.

Немного истории. То, что за пределами земной атмосферы действует жесткое космическое излучение, было известно давно. Однако четко определить границы атмосферы, измерить силу электромагнитных потоков и получить их характеристики не удавалось до начала запусков искусственных спутников Земли. Между тем, основной космической задачей, как СССР, так и Соединенных Штатов в середине 50-х годов была подготовка пилотируемого полета. Это, в свою очередь, требовало ясных знаний относительно условий сразу за пределами земной атмосферы.

Уже на втором советском спутнике, запущенном в ноябре 1957 г., находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. Принципиально важным для успешного осуществления пилотируемых полетов стало открытие в 1958 г. двух радиационных поясов вокруг Земли.

Но вернемся к установленным канадскими учеными из Университета Калгари 118 км. А почему, собственно, такая высота? Ведь, так называемая «линия Кармана», неофициально признанная границей между атмосферой и космосом, «проходит» по 100-километровой отметке. Именно там плотность воздуха уже столь мала, что летательный аппарат должен двигаться с первой космической скоростью (примерно 7,9 км/с) для предотвращения падения на Землю. Но в таком случае ему уже не требуются и аэродинамические поверхности (крыло, стабилизаторы). На основании этого Всемирная ассоциация аэронавтики приняла высоту 100 км в качестве водораздела между аэронавтикой и астронавтикой.

Но степень разреженности атмосферы - далеко не единственный параметр, определяющий границу космоса. Тем более что «земной воздух» на высоте 100 км не заканчивается. А как, скажем, меняется состояние того или иного вещества с увеличением высоты? Может это и есть главное, что определяет начало космоса? Американцы, в свою очередь, считают любого, кто побывал на высоте 80 км, истинным астронавтом.

В Канаде решили выявить значение параметра, который, как представляется, имеет значение для всей нашей планеты. Они решили выяснить, на какой высоте заканчивается влияние атмосферных ветров и начинается воздействие потоков космических частиц.

Для этой цели в Канаде разработали специальный прибор STII (Super - Thermal Ion Imager), который вывели на орбиту с космодрома на Аляске два года назад. С его помощью и было установлено, что граница между атмосферой и космосом расположена на высоте 118 километров над уровнем моря.

При этом сбор данных длился всего лишь пять минут, пока несущий его спутник поднимался на установленную для него высоту в 200 км. Таков единственный способ собрать информацию, поскольку эта отметка находится слишком высоко для стратосферных зондов и слишком низко для исследования со спутников. Впервые при исследовании были учтены все составляющие, в том числе движение воздуха в самых верхних слоях атмосферы.

Приборы, подобные STII, появятся для продолжения исследований приграничных областей космоса и атмосферы в качестве полезного груза на спутниках Европейского космического агентства, срок активного существования которых составит четыре года. Это важно, т.к. продолжение исследований пограничных регионов позволит узнать много новых фактов о воздействии космического излучения на климат Земли, о том, какое воздействие энергия ионов имеет на окружающую нас среду.

Изменение интенсивности солнечной радиации, напрямую связанное с появлением пятен на нашем светиле, каким-то образом влияет на температуру атмосферы, и последователи аппарата STII могут быть использованы для обнаружения этого влияния. Уже сегодня в Калгари разработали 12 различных анализирующих устройств, предназначенных для изучения различных параметров ближнего космоса.

Но говорить о том, что начало космоса ограничили 118 км не приходится. Ведь со своей стороны правы и те, кто считает настоящим космосом высоту в 21 миллион километров! Именно там практически исчезает воздействие гравитационного поля Земли. Что ждет исследователей на такой космической глубине? Ведь дальше Луны (384 000 км) мы не забирались.

В основе всех процессов, происходящих во Вселенной, несомненно, лежат законы механики, поскольку механическое движение является фундаментальным свойством всех без исключения объектов микро- и макромира, начиная от электронов в атоме и кончая гигантскими звездами.

Всякое завершенное научное исследование должно давать ответ на два вопроса: «Что происходит?» и «Почему происходит». Зачастую же случается так, что мы знаем ответ лишь на первый вопрос, тогда как более важным представляется знание ответа на второй из них.

Сакральными вопросами, в тайны ответов на которые испокон веков стремится проникнуть пытливый человеческий разум, остаются: «Как устроен Космос и какие силы заставляют совершать сложные механические движения различные объекты Ближнего Космоса», «Как взаимодействуют между собой космические объекты и что является источником их возмущения», «Какие причины заставляют все планеты двигаться вокруг Солнца по орбитам, плоскости которых лишь незначительно отклонены от плоскости эклиптики, и в том же направлении, в котором наше светило вращается вокруг собственной оси», «Какова физическая природа солнечной и геомагнитной активности».

Происхождение важнейших параметров орбитального движения планет и их спутников – природа обращения, расстояния до центра вращения, эксцентриситета орбиты – также таит в себе неясность. Возможно, эти параметры зависят от начальной скорости и начального угла наклона, которые имел космический объект в тот момент, когда он входил в сферу притяжения Солнца или планеты?

Если обратиться к нашей родной планете – Земле, то невольно на мысль приходит крылатая фраза Галилея: «И все-таки она вертится!» Но ведь до сих пор нет однозначного ответа на вопрос: «А почему она вертится».

Достаточно известно, что у Земли есть собственное магнитное поле: в этом легко убедиться, взглянув на положение стрелки компаса. Но если есть магнитное поле, то должны быть токи, его создающие. А коль скоро есть токи, то что служит их генератором и где скрыт таинственный невидимка? В связи с этим возникает и более глобальный вопрос: «Какова роль электро- и магнитодинамики в формировании процессов, происходящих в Космосе, и какова доля вклада в эти процессы электромагнитных и гравитационных полей».

Если обратиться к процессам, происходящим внутри нашей планеты, то количество неясных вопросов еще более возрастает: по каким законам происходит смена геологических эпох, какие причины движут горообразованием, сменой биологических видов, обусловлены ли землетрясения и извержения вулканов исключительно эндогенными факторами или в этом повинны и идущие извне возмущения.

Фундаментально обоснованных ответов на большинство поставленных вопросов пока что не существует. Тем не менее, известно немало научных теорий и концепций, стремящихся сделать это. Попытаемся и мы* дать разъяснения по некоторым из поставленных вопросов, а также покажем, что Ближний Космос представляет собой единую колебательную самовозбуждающуюся и самоорганизующуюся систему автоматического регулирования .

Современные представления о солнечной и геомагнитной активности

По сравнению с другими звездами Солнце настолько близко от нас, что мы можем разглядеть и изучить его поверхность непосредственно с Земли. С помощью оптических приборов удается обнаружить окутывающие Солнце слои и проследить во всех подробностях происходящие в его атмосфере процессы.

Условно солнечную атмосферу подразделяют на несколько слоев, переходящих один в другой: наружный, самый разреженный слой – корону, лежащие под ней хромосферу – красного цвета и фотосферу – светящийся слой. Фотосфера – слой газа не более 200 км толщиной, видимая ослепительная поверхность

После запуска первого спутника, как известно прошло шесть десятков лет. На данный момент учёные приходят к тому мнению, что более дёшево и безопасно заниматься освоением стратосферы, а не космоса.

На сегодняшний день по орбите летают тысячи аппаратов, таких как спутники связи, космические обсерватории, зонды разного назначения и прочие. На первый взгляд космическая сфера добивается больших успехов, но тут всё не так просто, как заявляет журналист Игорь Тирский.

Есть ли перспективы в освоении космоса?

Космической темой с недавних пор заинтересованы бизнесмены, ведь открыли возможность частного освоения космоса, колонизации Марса и Луны и обработки астероидов. В ближайшее время предприниматели уже сумеют предоставить предложения всем добровольцам совершать суборбитальные полёты высотой примерно в 100 км. над планетой, а это ведь почти космос.

Таким образом, космосом заинтересовались и персоны, весьма далёкие от этого, такие как Илон Маск, Ричард Брэнсон, Пол Аллен, Владислав Филев и Джефф Безос, являющиеся предпринимателями с Запада.

В будущем ожидается некий бум космического туризма, вывода на орбиты тысяч спутников в целях раздачи интернет-соединения, а ещё возведения баз на Марсе и Луне во главе с частными компаниями и переезда в новые места миллионов туристов.

Это не является шуткой, ведь такие мысли входят в действительные планы предпринимателей в сфере частного космоса. К примеру, Илон Маск, являющийся главой компании «SpaceX», даёт обещания по отправке на Марс миллиона человек.

Вполне вероятно, что в уже обозримом будущем постепенным образом околоземное пространство будет занято человечеством. Мы приживёмся там основательно. В то же время будет наблюдаться резкое увеличение числа функционирующих аппаратов космического назначения на земной орбите.

Иной сценарий

Космос является весьма сложным и дорогостоящим, к тому же на его изучение уходит много времени, поэтому бизнес-перспективы его освоения мало кого интересуют. На данный момент все услуги в этой сфере доступны только государства и крупным частным организациям, пользующимся к тому же поддержкой государства. Даже для этих организаций инвестиции в космическую сферу весьма рискованны. Ведь на орбите вполне возможны отказы аппаратов, взрывы ракет-носителей и т.п. Конечно же, техника космического назначения застрахована, и страховка эта способна покрыть всевозможные расходы, однако, для создания другого аппарата потребуется колоссальное количество время.

Даже в случае успешного вывода на орбиту устройств вклады могут, так сказать, «не отбиться», а технологии же имеют свойство устаревания. Например, существуют такие спутники, как «Иридиум», которые обеспечивают космическую связь посредством спутникового телефона в любом месте Земли. Первый звонок в этой системе удалось совершить в 1997 году, а задумывалась же технология десяток лет назад, в 1987 году, а тогда о сотовой связи мало кто знал.

На сегодняшний день же мы видим, что интернет оказался более простым и дешёвым решением в этом плане. А сотовые вышки при этом во многих странах так и строятся. «LTE» теперь не такое диковинное как раньше. На сегодня можно больше удивиться человеку со спутниковым телефоном. Таким образом, «Иридиум» в массе оказался не востребованным, ведь есть сотовая связь, к тому же существуют и спутниковые услуги иных провайдеров, обходящиеся по стоимости намного меньше, чем вышеописанная технология. «Иридиум» есть и ныне, но они не выдерживают конкуренции, ведь иные провайдеры предлагают те же технологии за меньшую стоимость.

Аналогичное сейчас творится и ныне, только уже касательно мировой паутины, ведь «OneWeb» и «SpaceX» намерены осуществить запуски тысяч искусственных земных спутников, снабжённых антеннами для раздачи интернет по всей Земле.

Иными словами, любой из жителей планеты получит возможность пользоваться высокоскоростным спутниковым интернетом за вполне приемлемую стоимость или же вовсе безвозмездно, что зависит от модели монетизации. А ведь это актуально для современных людей, ведь несмотря на развитие технологий приблизительно пол населения планеты так и не могут пользоваться интернетом.

Такая же ситуация складывалась с «Motorola», когда она запускала «Иридиум». Ведь о таких масштабах мобильной связи, как сейчас, в конце 80-х даже и не мечтали, а компания уже ставила намерения покрыть своей сетью весь мир. Ныне же сотовая связь доступна даже в отдалённых уголках планеты, но насчёт интернета качество ещё хромает, поэтому вышеупомянутые компании и хотят заняться этой проблемой.

Спутниковый интернет представляется весьма хорошей альтернативой сотовому или кабельному. Он не столь дорог, как это на первый взгляд думается, если речь касается одностороннего доступа. Ведь тут необходимо лишь иметь простую антенну и относительно дешёвое оборудования для приёма сигнала. Для исходящего канала тут применяются такие технологии, как ADSL, GPRS, 3G и т.д. А вот на тех территориях, где нет наземной связи, ситуация посложнее, поэтому там приходится внедрять дуплексную, а не симплексную (одностороннюю) сеть. В таком случае терминал функционирует одновременно в режиме передающего и принимающего устройства, но этот вариант уже дороже обойдётся.

В настоящее время спутниковые компании и сотовые компании пребывают в конкурентной борьбе с кабельным оптоволокном, ведь эта технология распространена ещё не везде. Однако, всё идёт к тому, что планета будет обложена кабелем, и в этом случае космические сети нам и не пригодятся.

Поэтому возникают вопрос в рентабельности в будущем таких систем связи, какие собираются внедрять «SpaceX» и «OneWeb».

Наверное, потребность в интернете через спутники будет лишь в Индии, в Африке и в других труднодоступных местах, где нет возможности провести кабель или же возвести много вышек «LTE». Тут возникает вопрос о том, будет ли приемлемой стоимость таких технологий и разрешат ли это внедрять органы власти. Поэтому создаётся впечатление, что спутниковый интернет останется ещё на долгое время безальтернативным, но ситуация может и сильно измениться.

Дроны и стратостаты - альтернатива ракетам и спутникам

Спутники применяют не только в целях доставки интернета, но и для так называемого дистанционного зондирования планеты, иными словами, для запечатления поверхности на фото и передачи данных. Однако, ныне можно заметить развитие дронов и беспилотных летающих аппаратов, предназначенных для зондирования. Ведь они обходятся дёшево, обладают свойством мобильности, способны обслуживаться на земле, и их можно ещё контролировать в ручном режиме.

Так что возникает вопрос, зачем нужны спутник на орбите, если существуют беспилотники, которым и облака не страшны, ведь им можно просто опуститься под них и проблемы будут исключены. Ещё на них можно увеличивать разрешения снимка путём снижения положения. Также дроны способны нарезать круги над одной и той же местностью длительное время и заниматься там сбором данных прямо в реальном времени. Все вышеназванные способности обходятся весьма дёшево в сравнении со спутниковой системой, ведь в при эксплуатации спутниковой системы необходима сотня аппаратов, позволяющих осуществлять обзорное путешествие над местностью. Это всё обойдётся в миллиарды долларов. Значительно различие, не так ли?

Многие думают, что нельзя заменить космические обсерватории. Ни тут то было, ведь существуют такие проекты, как «VLT», «E-ELT», являющийся громадным телескопом, и «SOFIA», представляющий собой обсерваторию на самолёте. Это вполне достойная альтернатива, только не касательно всех диапазонов длин волн. В этом случае помогут стратостаты, способные подниматься на высоты в приблизительно 40-50 км. над земной поверхностью и нести на себе большие нагрузки, например, обсерваторию. В качестве преимущества можно отметить отсутствие у них проблем с микрогравитацией. При движении таких аппаратов высокой нагрузки не возникает, учитываемой обычно в ракетах-носителях, увеличивающей массу и значительно ограничивающей возможность всевозможных улучшений. Такие аппараты способны обслуживаться в любой временной период, даже при работе, ведь можно просто подлететь к нему на другом аэростате или же спустить на землю для ремонтирования.

Ещё в далёком 1961 году инициировали проект стратосферной солнечной станции с телескопом зеркального типа под названием «Сатурн». Диаметр главного зеркала там равнялся 50 см. В 1973 же году уже были получены снимки Солнца при помощи модернизированного прибора с метровым зеркалом с высоты в 20 км. над земной поверхностью.

Говорят, что высоты с 20 до 100 км. считаются «ближним космосом» ввиду их сходства с настоящим космосом. Там уже человеку нельзя находиться без защитного костюма, а вид же из иллюминатора примерно как на орбите, только не видать спутников, а небо тёмно-фиолетового и чёрно-липового цвета, хоть и на первый взгляд чёрное по контрасту с ярким светилом и поверхностью Земли.

Настоящий же космос – это уже выше 100 км. Там уже для достаточной подъёмной силы необходимо иметь скорость движения выше первой космической. Тут уже не самолёт, а спутник. На практике различие здесь в способе доставки: в настоящий космос полёты совершаются на ракетах, а в ближний – на стратостатах.

Стратостаты – это забытые всеми технологии ещё далёких 30-х годов 20-го века. Они не являются дирижаблями, наполненными водородом и взрывающимися от любой искринки. Они больше похожи на воздушные шары с гелием, которые способны к подъёму в ближний космос до 50 км. Есть проекты стартостатов, работающие на высоте в 80 км., но их уже правильнее назвать суборбитальными спутниками. Эти варианты предназначены для военных, для гражданских же модели не способны подниматься выше 50 км. Но и 50 км. достаточно для решения большего количества задач.

Стратостаты перестали быть актуальными с начала космической эры 1957 года, то есть с запуска первого спутника. Однако, прошло 60 лет, и почему-то их вспомнили. Наверняка, о них ныне заговорили из-за их дешевизны в сравнении со спутниками, ведь не каждой стране доступны спутниковые технологии и полноценная космическая программа, а стратосферу есть возможность изучить многим. Суть не только в дешевизне, но и в особенностях самих технологий, позволяющих аппаратам находиться в небе сотни дней.

Ведь днём стратостаты питаются от солнечных панелей, а их мощные аккумуляторы запасаются энергией на ночь, при этом у них весьма малый вес. Конструкция аппарата – достаточно лёгкая и прочная. GPS даёт им возможность с лёгкостью выявлять положение, а бортовые компьютеры способны к принятию самостоятельных решений.

Как раз комплекс всевозможных технологий современности и даёт возможность говорить о востребовании стратосферных услуг на рынке.

К примеру, компания «WorldView» ставит планы на запуск туристов на высоты до 45 км., для чего была придумана новая гондола, снабжённая иллюминаторами огромных размеров, откуда туристам станет возможным наблюдать за чернотой дневного неба и поверхностью Земли, можно сказать, такой, какой её видят космонавты.

«Ближний» космос выгоднее дальнего

В настоящем космосе оставят в таком случае лишь навигацию, такую как «GPS», «ГЛОНАСС», «Beidou» и «Galileo». Однако, такая проблема может быть решена и без использования дорогих спутниковых технологий – посредством стратостатов, беспилотников и прочих средств. К тому «LTE» и «Wi-Fi» в настоящее время выступает в качестве хорошей альтернативы «GPS». «LBS» хорошо осуществляет навигацию, определяет местоположение, ориентируясь на вышки сотовой связи и «Wi-Fi». Только она в точности проигрывает, ведь погрешность тут в десятки метров, а у «GPS» - меньше метра.

Таким образом, «Ближний космос» или стратосфера в ближайшем будущем вполне способна занять главное место в научной сфере, выигрывая по привлекательным условиям околоземную орбиту.

Отправлять стратостаты, оснащённых специальным оборудованием и даже целой лабораторией, вместе с людьми на борту на высоты до 50 км. станут всё чаще и чаще, что это войдёт в привычное русло. В этом случае не потребуется даже обеспечивать стратонавтов защитой от радиации, солнечных бурь, космического мусора и т.п. В будущем мы даже, возможно, перестанем заниматься космосом и обратим внимание на атмосферу, так как создавать беспилотники и стратостаты представляется намного дешёвым. В таком случае даже не потребуется обеспечивать такую систему защиты и жизнеобеспечения, которая необходима была бы на земной орбите.

Что касается народно-хозяйственных задач, такие как связь, зондирование, научные эксперименты, астрономия, здесь стратостаты выступают весьма сильными конкурентами спутникам, ведь люди создадут намного дешёвые версии аппаратов. Такие аппараты будут способны к самостоятельным решениям в плане того, куда необходимо двигаться и каким образом группироваться. Такое уже разрабатывается в рамках проекта под названием «Google Loon», дающего возможность труднодоступным регионам применять интернет-технологии. Такие аппараты называют ещё моделями, управляемыми нейросетью. Также стоит говорить здесь об автономных беспилотниках, способных держаться в атмосфере по много дней.

Стратостаты способны к непрерывному наблюдения за одной и той же местностью планеты. Такие аппараты имеют ещё геостационарными. Известно, что в стратосфере не наблюдается сильных ветров и низкой турбулентности, так что стратостат вполне способен зависать над одной точкой, как и спутник. А ведь для доставки спутника на геостационарную орбиту, а это 36 тыс. км. над земной поверхностью, применяется мощная ракета-носитель, а в случае же доставки стратостата достаточно баллонов с гелием, небольшого финансирования, и всё. Таким образом стратостаты вполне конкурентоспособны по отношению к обычным технологиям связи и зондирования.

Таким образом, по мере развития стратонавтики откажутся от дорогих зондов и обычных технологий связи. Также стратостаты могут послужить прекрасным инструментом для запуска из стратосферы тех же самых спутников. Так что изменится просто-напросто технология доставки спутников на орбиту. Ведь компания «Zero 2 Infinity» как раз работает в этом перспективном направлении. Стратостат будет выполнять функцию космодрома или же платформы для запуска спутника в настоящий космос. Если даже инвесторы не поддержат этот проект должным образом, направление в плане освоения стратосферы всё равно уже чётко обозначен.

Большое число стратостатов в нашей атмосфере способны создать некую глобальную систему связи, схожей той, что образуются посредством компьютеров у нас дома.

Следовательно, от зондов мы сможем получать данные прямо на свои устройства персонального назначения, лучше узнавать погоду, подключаться к интернет-соединению с минимальной задержкой сигнала даже в труднодоступных точках Земли, осуществлять общение посредством таких аппаратов децентрализованно и т.п.

То есть любая информация, полученная от стратостата, будет намного точнее и стремительнее обрабатываться, нежели данные с орбиты. Таким образом, философия так называемого децентрализованного интернета должна распространиться и на прочие сферы, а вышеописанные технологии, такие как стратостаты и беспилотники, идеальны для построения такой модели мира.

Заключение

Следовательно, мы можем говорить о новой эпохе развития технологий, где будут применяться наиболее дешёвые варианты как для организаций, занимающихся космической сферой, так и для обывателей, пользующихся интернетом и другими средствами связи. Освоение ближнего космоса – это весьма интересная перспектива, ведь каждому в таком случае откроется доступ к изучению стратосферы, люди смогут познавать Землю, находясь на высоте в 50 км. от её поверхности. Это, безусловно, откроет для всего человечества дешёвые и доступные возможности в освоении космоса, хоть и ближнего. Это расширение просторов для путешествия вокруг Земли на огромных высотах. Поэтому и ныне рассматривается возможность перехода со спутниковых технологий к стратостатам и тому подобным аппаратам. К тому же это ещё и расширить возможности интернета и сделает его более дешёвым и доступным даже для жителей самых удалённых уголков планеты. Так что остаётся только ждать осуществления таких проектов от ведущих космических компаний.

Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, рядом — это по звёздным меркам.

Расстояние до Солнца

ещё за двести лет до нашей эры попытался определить расстояние до . Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил космический аппарат Кассини в 1672 году. Были измерены положения во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи радиолокации , выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца.

Сейчас нам известно, что расстояние от земли до Солнца — 149 597 870 691 метр. Это значение называется астрономической единицей, и оно является фундаментом для определения космических расстояний по методу звёздных параллаксов.

Многолетние наблюдения также показали, что Земля отдаляется от Солнца примерно на 15 метров в 100 лет.

Расстояния до ближайших объектов

Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, радиоволны долетают до за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.

Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей принято проводить измерения в астрономических единицах.

Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до всего 0,387 а.е., а до – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – – всего 39,518 а.е.

До Луны расстояние с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.

Средний космос

Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.

Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.

Все космические объекты мы наблюдаем в их далёком прошлом, и чем дальше наблюдаемый объект, тем дальше в прошлое мы смотрим. Пока свет летит от далёкой звезды до нас, проходит столько времени, что возможно в настоящий момент этой звезды уже не существует!

Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – только через 650 лет.

Имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра , за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.

Дальний космос

Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) - от параллактической секунды Это та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″. . Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, бо льшие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод. В основе этого метода находятся свойства окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А видимой 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!

Измерения из космоса

Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов изменились ранее известные параметры. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк.

Что представляет собой планета Венера, закрытая от наблюдателей на Земле плотной атмосферой? Как выглядит поверхность Марса и каков состав марсианской атмосферы? На эти вопросы не могли дать ответ телескопы. Но всё изменилось с появлением радиолокации.

Оказалось, что радиоволны , посылаемые радиолокаторами с Земли, отражаются от космических тел так же, как и от земных объектов. Направляя радиосигналы на определённое астрономическое тело, и анализируя отражённые от него сигналы, можно получить информацию о космическом объекте.

Так появилась радиолокационная радиоастрономия, исследующая планеты и их спутники, кометы, астероиды и даже солнечную корону с помощью радиосигналов.

Ближний и дальний космос

Часто выделяют ближний и дальний космос. Граница между ними весьма условна.

Ближним называют космос, исследуемый космическими летательными аппаратами и межпланетными станциями, а дальним считают космос за пределами Солнечной системы. Хотя чёткая граница между ними не установлена.

Считается, что ближний космос находится над атмосферным слоем Земли, вращающимся вместе с ней и называемым околоземным пространством. В ближнем космосе уже нет атмосферы, но на все объекты, находящиеся в нём, всё ещё действует гравитационное поле нашей планеты. И чем дальше от Земли, тем меньшим становится это влияние.

Объекты дальнего космоса – звёзды, галактики, туманности, чёрные дыры, располагающиеся за пределами Солнечной системы.

Ближний космос населяют планеты Солнечной системы, спутники, астероиды, кометы, Солнце. По космическим понятиям расстояние между ними и Землёй считается небольшим. Поэтому их возможно исследовать с помощью радиолокаторов, расположенных на Земле. Это специальные мощные РЛС, называемые планетными радиолокаторами .

Радиолокационное исследование ближнего космоса

Центр дальней космической связи в Евпатории

Космические радиолокаторы работают по такому же физическому принципу, что и обычные наземные радиолокаторы, обслуживающие морские суда и самолёты. Радиопередающее устройство планетного радиолокатора генерирует радиоволны, которые направляют на исследуемый космический объект. Отражённые от него эхо-сигналы улавливаются приёмным устройством.

Но из-за огромного расстояния отражённый от космического объекта радиосигнал становится значительно слабее. Поэтому передатчики на планетных радиолокаторах имеют очень большую мощность, антенны - большие размеры, а приёмники - очень высокую чувствительность. Так, например, диаметр зеркала радиоантенны в Центре дальней космической связи под Евпаторией равен 70 м.

Первой планетой, которую исследовали с помощью радиолокации, стала Луна. Кстати, идея послать радиосигнал на Луну, а затем принять его отражение, возникла ещё в 1928 г. и была выдвинута русскими учёными Леони́дом Исаа́ковичем Мандельшта́моми Никола́ем Дми́триевичем Папале́кси. Но технически реализовать её в то время было невозможно.

Леонид Исаакович Мандельштам

Николай Дмитриевич Папалекси

Это удалось сделать в 1946 г. американским и венгерским учёным независимо друг от друга. Радиосигнал, посланный с мощного радиолокатора в сторону Луны, отразился от её поверхности и вернулся на Землю через 2,5 секунды. Этот эксперимент позволил вычислить точное расстояние до Луны. Но вместе с этим по картинке отражённых волн удалось определить и рельеф её поверхности.

В 1959 г. были получены первые сигналы, отражённые от солнечной короны. В 1961 г. сигнал радиолокатора отправился в сторону Венеры. Радиоволны, обладающие высокой проницательностью, проникли сквозь её плотную атмосферу и позволили «увидеть» её поверхность.

Затем было начато исследование Меркурия, Марса, Юпитера и Сатурна. Радиолокация помогла определить размеры планет, параметры их орбит, диаметры и скорость их вращения вокруг Солнца, а также исследовать их поверхности. С помощью РЛС были установлены точные размеры Солнечной системы.

Радиосигналы отражаются не только от поверхностей небесных тел, но и от ионизированных следов метеорных частиц в атмосфере Земли. Чаще всего эти следы появляются на высоте около 100 км. И хотя существуют они от 1 до нескольких секунд, этого достаточно, чтобы с помощью отражённых импульсов определить размер самих частиц, их скорость и направление.

Бортовые радиолокаторы на управляемых космических объектах

Малый космический аппарат (МКА) «Кондор-Э» с радиолокатором