Koulujen tietosanakirja. Mistä avaruuden raja alkaa? "Lähitila" on kannattavampaa kuin kaukainen avaruus

Andrey Kisljakov, RIA Novosti.

Vaikuttaa siltä, että sillä ei ole niin tärkeää, missä "Maa" päättyy ja avaruus alkaa. Samaan aikaan keskustelu sen korkeuden arvosta, jonka yli rajaton ulkoavaruus jo ulottuu, ei ole laantunut lähes sataan. Viimeisimmät tiedot, jotka saatiin perusteellisella tutkimuksella ja suuren tietomäärän synteesillä lähes kahden vuoden aikana, mahdollistivat kanadalaiset tutkijat huhtikuun ensimmäisellä puoliskolla julistamaan, että avaruus alkaa 118 km:n korkeudesta. Kosmisen energian vaikutuksen kannalta Maahan tämä luku on erittäin tärkeä ilmastotieteilijöille ja geofyysikoille.

Toisaalta on epätodennäköistä, että tämä kiista saadaan pian loppumaan luomalla yhteinen raja, joka sopii kaikille. Tosiasia on, että on useita parametreja, joita pidetään olennaisena vastaavan arvioinnin kannalta.

Hieman historiaa. Se tosiasia, että kova kosminen säteily toimii maan ilmakehän ulkopuolella, on ollut tiedossa pitkään. Ilmakehän rajoja, sähkömagneettisten virtausten voimakkuutta ja niiden ominaisuuksia ei kuitenkaan voitu määrittää selkeästi ennen keinotekoisten maasatelliittien laukaisua. Samaan aikaan sekä Neuvostoliiton että Yhdysvaltojen pääasiallinen avaruustehtävä 50-luvun puolivälissä oli miehitetyn lennon valmistelu. Tämä puolestaan vaati selkeää tietämystä maan ilmakehän ulkopuolisista olosuhteista.

Jo toisessa Neuvostoliiton satelliitissa, joka laukaistiin marraskuussa 1957, oli antureita auringon ultraviolettisäteilyn, röntgensäteiden ja muun tyyppisen kosmisen säteilyn mittaamiseen. Vuonna 1958 Maan ympärillä sijaitsevan kahden säteilyvyöhykkeen löytö oli olennaisen tärkeä miehitetyn lentojen onnistumisen kannalta.

Mutta palataanpa Kanadan Calgaryn yliopiston tutkijoiden määrittämiin 118 kilometriin. Miksi juuri noin korkea? Loppujen lopuksi niin kutsuttu "Karman-linja", joka epävirallisesti tunnustetaan ilmakehän ja avaruuden rajaksi, "kulkee" 100 kilometrin merkkiä pitkin. Siellä ilman tiheys on jo niin alhainen, että lentokoneen täytyy liikkua pakonopeudella (noin 7,9 km/s), jotta se ei putoa maahan. Mutta tässä tapauksessa se ei enää vaadi aerodynaamisia pintoja (siipi, vakaajat). Tämän perusteella Maailman ilmailuliitto valitsi 100 km:n korkeuden ilmailun ja astronautiikan väliseksi vedenjakajaksi.

Mutta ilmakehän harvinaisuusaste ei ole kaukana ainoasta parametrista, joka määrittää avaruuden rajan. Lisäksi "maallinen ilma" ei lopu 100 km:n korkeuteen. Miten esimerkiksi aineen tila muuttuu korkeuden kasvaessa? Ehkä tämä on tärkein asia, joka määrittää avaruuden alkamisen? Amerikkalaiset puolestaan pitävät jokaista, joka on ollut 80 kilometrin korkeudessa, todellisena astronautina.

Kanadassa he päättivät tunnistaa parametrin arvon, joka näyttää olevan tärkeä koko planeetallemme. He päättivät selvittää, missä korkeudessa ilmakehän tuulten vaikutus päättyy ja kosmisten hiukkasvirtojen vaikutus alkaa.

Tätä tarkoitusta varten Kanada kehitti erikoislaitteen STII (Super - Thermal Ion Imager), joka laukaistiin kiertoradalle Alaskan avaruussatamasta kaksi vuotta sitten. Sen avulla todettiin, että ilmakehän ja avaruuden välinen raja sijaitsee 118 kilometrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella.

Samaan aikaan tiedonkeruu kesti vain viisi minuuttia, kun sitä kuljettanut satelliitti nousi sille asetettuun 200 kilometrin korkeuteen. Tämä on ainoa tapa kerätä tietoa, koska tämä arvo on liian korkea stratosfääriluotaimille ja liian pieni satelliittitutkimukselle. Tutkimuksessa otettiin ensimmäistä kertaa huomioon kaikki komponentit, mukaan lukien ilman liike ilmakehän ylimmissä kerroksissa.

STII:n kaltaiset instrumentit ovat käytettävissä jatkamaan avaruuden ja ilmakehän raja-alueiden tutkimista hyötykuormina Euroopan avaruusjärjestön satelliiteilla, joiden aktiivinen käyttöikä on neljä vuotta. Tämä on tärkeää, koska Jatkamalla tutkimusta raja-alueilla on mahdollista oppia monia uusia faktoja kosmisen säteilyn vaikutuksista maapallon ilmastoon ja ionienergian vaikutuksista ympäristöömme.

Auringon säteilyn intensiteetin muutokset, jotka liittyvät suoraan auringonpilkkujen esiintymiseen tähdellämme, vaikuttavat jotenkin ilmakehän lämpötilaan, ja STII-laitteen seuraajia voidaan käyttää tämän vaikutuksen havaitsemiseen. Calgaryssa on jo nykyään kehitetty 12 erilaista analysointilaitetta lähiavaruuden eri parametrien tutkimiseen.

Mutta ei tarvitse sanoa, että avaruuden alku oli rajoitettu 118 kilometriin. Onhan omalta osaltaan oikeassa ne, jotka pitävät 21 miljoonan kilometrin korkeutta todellisena avaruutena! Siellä Maan gravitaatiokentän vaikutus käytännössä katoaa. Mikä odottaa tutkijoita tällaisissa kosmisissa syvyyksissä? Emmehän me menneet kuuta pidemmälle (384 000 km).

Kaikki maailmankaikkeudessa tapahtuvat prosessit perustuvat epäilemättä mekaniikan lakeihin, koska mekaaninen liike on poikkeuksetta kaikkien mikro- ja makrokosmoksen objektien perusominaisuus, atomin elektroneista jättiläistähtiin.

Jokaisen valmistuneen tieteellisen tutkimuksen on vastattava kahteen kysymykseen: "Mitä tapahtuu?" ja "Miksi se tapahtuu". Usein tapahtuu, että tiedämme vastauksen vain ensimmäiseen kysymykseen, kun taas vastauksen tietäminen toiseen niistä näyttää tärkeämmältä.

Pyhät kysymykset vastausmysteereihin, joihin utelias ihmismieli on pyrkinyt tunkeutumaan ikimuistoisista ajoista lähtien, säilyvät: "Kuinka Kosmos toimii ja mitkä voimat pakottavat Lähiavaruuden eri esineet suorittamaan monimutkaisia mekaanisia liikkeitä", "Kuinka kosmiset esineet ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja mikä on niiden häiriön lähde" , "Mistä syistä kaikki planeetat pakottavat liikkumaan Auringon ympäri kiertoradoilla, joiden tasot poikkeavat vain vähän ekliptiikan tasosta ja samaan suuntaan tähtemme pyörii oman akselinsa ympäri", "Mikä on auringon ja geomagneettisen aktiivisuuden fyysinen luonne."

Planeettojen ja niiden satelliittien kiertoradan liikkeen tärkeimpien parametrien alkuperä - pyörimisen luonne, etäisyys pyörimiskeskukseen, kiertoradan epäkeskisyys - on myös täynnä epävarmuutta. Ehkä nämä parametrit riippuvat alkunopeudesta ja alkuperäisestä kaltevuuskulmasta, joka avaruusobjektilla oli sillä hetkellä, kun se tuli Auringon tai planeetan painovoimapalloon?

Jos käännymme kotiplaneettamme - Maan - puoleen, mieleen tulee tahattomasti Galileon tunnuslause: "Ja silti se kääntyy!" Mutta vieläkään ei ole selvää vastausta kysymykseen: "Miksi se pyörii?"

Tiedetään hyvin, että maapallolla on oma magneettikenttä: tämä näkyy helposti katsomalla kompassin neulan asentoa. Mutta jos on magneettikenttä, täytyy olla virtoja, jotka luovat sen. Ja koska virtoja on, mikä toimii niiden generaattorina ja missä on piilotettu salaperäinen näkymätön henkilö? Tässä suhteessa herää globaalimpi kysymys: "Mikä on sähkö- ja magnetodynamiikan rooli avaruudessa tapahtuvien prosessien muodostumisessa ja mikä on sähkömagneettisten ja gravitaatiokenttien osuus näihin prosesseihin."

Jos käännymme planeettamme sisällä tapahtuviin prosesseihin, epäselvien kysymysten määrä kasvaa entisestään: minkä lakien mukaan geologisten aikakausien muutokset tapahtuvat, mitkä syyt ohjaavat vuoristorakentumista, biologisten lajien muuttumista, aiheuttavatko maanjäristykset ja tulivuorenpurkaukset yksinomaan endogeenisten tekijöiden vaikutuksesta vai ovatko ne myös syyllisiä tähän?

Pohjimmiltaan perusteltuja vastauksia useimpiin esitettyihin kysymyksiin ei vielä ole olemassa. On kuitenkin olemassa monia tieteellisiä teorioita ja käsitteitä, jotka pyrkivät tähän. Pyrimme myös* antamaan selvennyksiä joihinkin esiin nostettuihin kysymyksiin ja myös osoittamaan, että Near Space on yksi värähtelevä, itsestään kiihtyvä ja itseorganisoituva automaattinen ohjausjärjestelmä.

Moderneja ideoita aurinko- ja geomagneettisesta aktiivisuudesta

Muihin tähtiin verrattuna Aurinko on niin lähellä meitä, että voimme nähdä ja tutkia sen pintaa suoraan maasta. Optisten instrumenttien avulla on mahdollista havaita aurinkoa ympäröivät kerrokset ja jäljittää sen ilmakehässä tapahtuvia prosesseja kaikissa yksityiskohdissa.

Perinteisesti auringon ilmakehä on jaettu useisiin kerroksiin, jotka siirtyvät toisiinsa: uloin, harvinainen kerros - korona, alla oleva kromosfääri - punainen ja fotosfääri - valokerros. Fotosfääri - enintään 200 km paksu kaasukerros, näkyvä häikäisevä pinta

Kuten tiedetään, ensimmäisen satelliitin laukaisusta on kulunut kuusi vuosikymmentä. Tällä hetkellä tutkijat ovat tulossa siihen tulokseen, että on halvempaa ja turvallisempaa tutkia stratosfääriä avaruuden sijaan.

Nykyään kiertoradalla lentää tuhansia laitteita, kuten viestintäsatelliitteja, avaruusobservatorioita, eri tarkoituksiin tarkoitettuja luotainita ja muita. Ensi silmäyksellä avaruusala edistyy suuresti, mutta kaikki ei ole niin yksinkertaista kuin toimittaja Igor Tirsky väittää.

Onko avaruustutkimuksella näkymiä?

Liikemiehet ovat viime aikoina kiinnostuneet avaruusteemasta, kun he ovat löytäneet mahdollisuuden yksityiseen avaruustutkimukseen, Marsin ja Kuun kolonisaatioon sekä asteroidien käsittelyyn. Lähitulevaisuudessa yrittäjät voivat tarjota kaikille vapaaehtoisille tarjouksia suborbitaalisten lentojen suorittamisesta noin 100 km:n korkeudessa. planeetan yläpuolella, ja tämä on melkein avaruutta.

Siten myös tästä hyvin kaukana olevat ihmiset ovat kiinnostuneet avaruudesta, kuten Elon Musk, Richard Branson, Paul Allen, Vladislav Filev ja Jeff Bezos, jotka ovat yrittäjiä lännestä.

Tulevaisuudessa on odotettavissa tiettyä avaruusmatkailun buumia, tuhansien satelliittien asettamista kiertoradalle Internet-yhteyksien jakamiseksi sekä tukikohtien rakentamista Marsiin ja Kuuhun yksityisten yritysten johtamina ja miljoonien satelliittien liikkumista. turisteja uusiin paikkoihin.

Tämä ei ole vitsi, sillä tällaiset ajatukset ovat osa yksityisen tilan yrittäjien varsinaisia suunnitelmia. Esimerkiksi Elon Musk, joka on SpaceX:n johtaja, lupaa lähettää miljoona ihmistä Marsiin.

On todennäköistä, että lähitulevaisuudessa maapallon lähiavaruus on vähitellen ihmiskunnan käytössä. Me juurrutamme sinne perusteellisesti. Samaan aikaan Maan kiertoradalla toimivien avaruusalusten määrä lisääntyy jyrkästi.

Toinen skenaario

Avaruus on erittäin monimutkaista ja kallista, ja sen tutkiminen vie paljon aikaa, joten harvat ovat kiinnostuneita sen tutkimisen liiketoimintamahdollisuuksista. Tällä hetkellä kaikki palvelut tällä alueella ovat vain valtion ja suurten yksityisten organisaatioiden saatavilla, jotka myös saavat valtion tukea. Näillekin organisaatioille avaruuteen sijoittaminen on erittäin riskialtista. Loppujen lopuksi kiertoradalla ajoneuvojen viat, kantorakettien räjähdykset jne. ovat täysin mahdollisia. Tietysti avaruustekniikka on vakuutettu, ja tämä vakuutus voi kattaa kaikenlaiset kulut, mutta toisen laitteen luominen vaatii kolosaalin aikaa.

Jopa siinä tapauksessa, että laitteet laukaistaan kiertoradalle onnistuneesti, panoksia ei voida niin sanotusti "palauttaa", ja teknologiat yleensä vanhentuvat. On esimerkiksi satelliitteja, kuten Iridium, jotka tarjoavat avaruusviestintää satelliittipuhelimen kautta kaikkialla maapallolla. Ensimmäinen puhelu tähän järjestelmään soitettiin vuonna 1997, mutta tekniikka syntyi kymmenen vuotta sitten, vuonna 1987, ja silloin harvat tiesivät matkapuhelinviestinnästä.

Tänään näemme, että Internet on osoittautunut tässä suhteessa yksinkertaisemmiksi ja halvemmaksi ratkaisuksi. Ja solutorneja rakennetaan tällä tavalla monissa maissa. "LTE" ei ole enää niin outo kuin ennen. Nykyään voit yllättyä enemmän henkilöstä, jolla on satelliittipuhelin. Siten "Iridium" ei osoittautunut kysytyksi massojen keskuudessa, koska siellä on matkapuhelinviestintä, ja lisäksi on muiden palveluntarjoajien satelliittipalveluita, jotka maksavat paljon vähemmän kuin edellä kuvattu tekniikka. Iridium on edelleen olemassa, mutta ne eivät kestä kilpailua, koska muut toimittajat tarjoavat samoja tekniikoita halvemmalla.

Samanlaista tapahtuu nyt, vain World Wide Webin osalta, koska OneWeb ja SpaceX aikovat laukaista tuhansia keinotekoisia maasatelliitteja, jotka on varustettu antenneilla Internetin levittämiseksi ympäri maapalloa.

Toisin sanoen jokaisella planeetan asukkaalla on mahdollisuus käyttää nopeaa satelliitti-Internetiä erittäin kohtuullisin kustannuksin tai täysin ilmaiseksi, mikä riippuu kaupallistamismallista. Mutta tämä on merkityksellistä nykyajan ihmisille, koska tekniikan kehityksestä huolimatta noin puolet planeetan väestöstä ei edelleenkään pysty käyttämään Internetiä.

Sama tilanne syntyi Motorolan kanssa, kun se lanseerasi Iridiumin. Emmehän 80-luvun lopulla edes unelmoineet sellaisesta matkaviestinnän mittakaavasta kuin nyt, ja yritys aikoi jo kattaa koko maailman verkkollaan. Nykyään matkapuhelinviestintä on saatavilla myös planeetan syrjäisillä kolkilla, mutta Internetin laatu on edelleen heikko, minkä vuoksi edellä mainitut yritykset haluavat puuttua tähän ongelmaan.

Satelliitti-Internet näyttää olevan erittäin hyvä vaihtoehto matkapuhelimelle tai kaapelille. Se ei ole niin kallista kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää, kun kyseessä on yksisuuntainen pääsy. Loppujen lopuksi täällä tarvitset vain yksinkertaisen antennin ja suhteellisen halvan laitteiston signaalin vastaanottamiseen. Lähtevän kanavan osalta käytetään teknologioita, kuten ADSL, GPRS, 3G jne.. Mutta niillä alueilla, joilla ei ole maanpäällistä yhteyttä, tilanne on monimutkaisempi, joten siellä on tarpeen ottaa käyttöön duplex mieluummin kuin yksisuuntainen (yksisuuntainen) verkko. Tällöin päätelaite toimii samanaikaisesti lähettävän ja vastaanottavan laitteen tilassa, mutta tämä vaihtoehto tulee kalliimmaksi.

Tällä hetkellä satelliitti- ja matkapuhelinyhtiöt kilpailevat valokaapelin kanssa, koska tämä tekniikka ei ole vielä yleistynyt kaikkialla. Kaikki on kuitenkin menossa siihen, että planeetta ympäröi kaapeli, ja tässä tapauksessa avaruusverkot eivät ole meille hyödyllisiä.

Tästä syystä herää kysymys sellaisten viestintäjärjestelmien kannattavuudesta tulevaisuudessa, joita SpaceX ja OneWeb suunnittelevat toteuttavansa.

Todennäköisesti Internetin tarve satelliittien kautta tulee olemaan vain Intiassa, Afrikassa ja muissa vaikeapääsyisissä paikoissa, joissa ei ole mahdollista vetää kaapelia tai rakentaa monia LTE-torneja. Tämä herättää kysymyksen siitä, ovatko tällaisten teknologioiden kustannukset hyväksyttäviä ja sallivatko viranomaiset sen käyttöönoton. Siksi näyttää siltä, että satelliitti-Internet pysyy kiistattomana pitkään, mutta tilanne voi muuttua paljon.

Droonit ja stratosfäärin ilmapallot - vaihtoehto raketteille ja satelliiteille

Satelliitteja ei käytetä vain Internetin toimittamiseen, vaan myös planeetan niin sanottuun kaukokartoitukseen eli pinnan kuvaamiseen ja tiedon välittämiseen. Nyt voimme kuitenkin nähdä droneiden ja miehittämättömien ilma-alusten kehitystä, jotka on suunniteltu tunnistusta varten. Loppujen lopuksi ne ovat halpoja, niillä on kyky olla liikkuvia, niitä voidaan huoltaa maassa ja niitä voidaan myös ohjata manuaalisesti.

Joten herää kysymys, miksi tarvitsemme satelliitin kiertoradalle, jos on droneja, jotka eivät pelkää pilviä, koska ne voivat yksinkertaisesti laskeutua niiden alle ja ongelmat poistuvat. Voit myös lisätä kuvan resoluutiota alentamalla sijaintia. Droonit pystyvät myös kiertämään samalla alueella pitkään ja keräämään sinne dataa reaaliajassa. Kaikki edellä mainitut ominaisuudet ovat erittäin halpoja satelliittijärjestelmään verrattuna, koska satelliittijärjestelmää käytettäessä tarvitaan satoja laitteita, jotta kiertoajelu alueella voidaan tehdä. Tämä kaikki tulee maksamaan miljardeja dollareita. Merkittävä ero, eikö?

Monet ihmiset ajattelevat, että avaruusobservatorioita ei voida korvata. Näin ei ollut, koska on olemassa projekteja, kuten "VLT", "E-ELT", joka on valtava teleskooppi, ja "SOFIA", joka on lentokoneen observatorio. Tämä on täysin arvokas vaihtoehto, mutta ei kaikille aallonpituusalueille. Tässä tapauksessa stratosfäärin ilmapallot, jotka pystyvät nousemaan noin 40-50 km korkeuteen, auttavat. maanpinnan yläpuolella ja kuljettaa suuria kuormia, esimerkiksi observatorio. Etuna voimme huomata, että niillä ei ole ongelmia mikrogravitaation kanssa. Tällaisia laitteita siirrettäessä ei ole suurta kuormaa, mikä yleensä otetaan huomioon kantoraketeissa, mikä lisää massaa ja rajoittaa merkittävästi kaikenlaisten parannusten mahdollisuutta. Tällaisia laitteita voidaan huoltaa milloin tahansa, jopa käytön aikana, koska voit yksinkertaisesti lentää sen luo toisella ilmapallolla tai laskea sen maahan korjausta varten.

Vuonna 1961 he aloittivat hankkeen stratosfäärin aurinkovoimalasta, jossa oli peilityyppinen "Saturn"-kaukoputki. Pääpeilin halkaisija siellä oli 50 cm. Vuonna 1973 Auringosta otettiin kuvia modernisoidulla laitteella metrin pituisella peilillä 20 km:n korkeudelta. maan pinnan yläpuolella.

He sanovat, että korkeudet ovat 20-100 km. niitä pidetään "lähellä avaruutta", koska ne ovat samankaltaisia kuin todellinen avaruus. Ihminen ei voi enää olla siellä ilman suojapukua ja näkymä ikkunasta on suunnilleen sama kuin kiertoradalla, vain et näe satelliitteja ja taivas on tumman violetti ja musta-lemmusvärinen, vaikka ensi silmäyksellä se on musta toisin kuin kirkas tähti ja Maan pinta.

Todellinen tila on jo yli 100 km. Siellä riittävän nostovoiman saamiseksi nopeuden on oltava suurempi kuin ensimmäinen kosminen nopeus. Tämä ei ole enää lentokone, vaan satelliitti. Käytännössä ero on toimitustavassa: lennot todelliseen avaruuteen suoritetaan raketteilla ja lähiavaruudessa - stratosfäärin ilmapalloilla.

Strato-ilmapallot ovat kaikkien unohtamia tekniikoita 1900-luvun kaukaisista 30-luvuilta. Ne eivät ole vedyllä täytettyjä ilmalaivoja, jotka räjähtävät mistä tahansa kipinästä. Ne ovat enemmän kuin heliumpalloja, jotka pystyvät nousemaan lähiavaruuteen jopa 50 km:n päähän. On olemassa 80 km:n korkeudessa toimivia laukaisustaatteja, mutta olisi oikeampaa kutsua niitä suborbitaalisiksi satelliiteiksi. Nämä vaihtoehdot on tarkoitettu armeijalle, siviileille mallit eivät pysty nousemaan yli 50 km. Mutta myös 50 km. riittää ratkaisemaan lisää ongelmia.

Stratostaatit ovat lakanneet olemasta merkityksellisiä avaruuskauden alusta vuonna 1957, eli ensimmäisen satelliitin laukaisun jälkeen. 60 vuotta on kuitenkin kulunut, ja jostain syystä ne muistettiin. Varmasti ihmiset puhuvat niistä nyt niiden halvuudesta satelliitteihin verrattuna, koska kaikilla mailla ei ole pääsyä satelliittiteknologiaan ja täysimittaiseen avaruusohjelmaan, ja monilla ihmisillä on mahdollisuus tutkia stratosfääriä. Pointti ei ole vain halvuudessa, vaan myös itse teknologioiden ominaisuuksissa, joiden ansiosta laitteet pysyvät taivaalla satoja päiviä.

Loppujen lopuksi päiväsaikaan stratosfäärin ilmapallot saavat virtansa aurinkopaneeleista, ja niiden tehokkaat akut varastoivat energiaa yöllä, kun taas ne ovat erittäin kevyitä. Laitteen muotoilu on melko kevyt ja kestävä. GPS antaa heille mahdollisuuden määrittää helposti sijaintinsa, ja ajotietokoneet pystyvät tekemään itsenäisiä päätöksiä.

Juuri kaikenlaisten nykyaikaisten teknologioiden kompleksi mahdollistaa puhumisen stratosfääripalvelujen kysynnästä markkinoilla.

Esimerkiksi WorldView-yhtiöllä on suunnitelmia käynnistää turisteja jopa 45 kilometrin korkeuteen, jota varten keksittiin uusi gondoli, joka on varustettu valtavilla ikkunoilla, joista turistit voivat tarkkailla päivätaivaan mustuutta ja taivaan pintaa. Maapallo, voisi sanoa, sellaisena kuin astronautit sen näkevät.

"Lähitila" on kannattavampaa kuin kaukainen avaruus

Tässä tapauksessa vain navigointi, kuten GPS, GLONASS, Beidou ja Galileo, jätetään todelliseen avaruuteen. Tämä ongelma voidaan kuitenkin ratkaista ilman kalliita satelliittitekniikoita - stratosfäärin ilmapallojen, droonien ja muiden keinojen avulla. Lisäksi LTE ja Wi-Fi ovat tällä hetkellä hyviä vaihtoehtoja GPS:lle. LBS navigoi hyvin ja määrittää sijainnin solutornien ja Wi-Fi:n perusteella. Vain se häviää tarkasti, koska virhe on täällä kymmeniä metrejä, kun taas "GPS:llä" on alle metri.

Siten "Lähi-avaruus" tai stratosfääri lähitulevaisuudessa kykenee ottamaan pääpaikan tieteellisellä alalla, ylittäen maapallon kiertoradan houkuttelevien olosuhteidensa vuoksi.

Lähetä stratosfäärin ilmapalloja, jotka on varustettu erikoislaitteilla ja jopa kokonainen laboratorio, yhdessä matkustajien kanssa jopa 50 kilometrin korkeuteen. tulee yhä useammin, joten siitä tulee normaalia. Tässä tapauksessa stratonauteille ei tarvitse edes tarjota suojaa säteilyltä, aurinkomyrskyiltä, avaruusjätteiltä jne. Jatkossa saatamme jopa lopettaa avaruuteen keskittymisen ja kohdistaa huomiomme ilmakehään, koska droonien ja stratosfäärien ilmapallojen luominen näyttää paljon halvemmalta. Tässä tapauksessa ei ole edes tarpeen tarjota sellaista suoja- ja elämää ylläpitävää järjestelmää, joka olisi tarpeen maan kiertoradalla.

Mitä tulee kansantaloudellisiin tehtäviin, kuten viestintään, luotauksiin, tieteellisiin kokeisiin, tähtitiedeen, stratosfääripallot toimivat erittäin vahvoina kilpailijoina satelliiteille, koska ihmiset luovat laitteista paljon halvempia versioita. Tällaiset laitteet pystyvät tekemään itsenäisiä päätöksiä sen suhteen, minne muuttaa ja miten ryhmitellä. Tätä kehitetään jo "Google Loon" -projektin puitteissa, joka antaa vaikeapääsyisille alueille mahdollisuuden käyttää Internet-teknologioita. Tällaisia laitteita kutsutaan myös malleiksi, joita ohjaa hermoverkko. Täällä kannattaa puhua myös autonomisista droneista, jotka voivat viipyä ilmakehässä useita päiviä.

Stratostaatit pystyvät jatkuvasti tarkkailemaan samaa planeetan aluetta. Tällaiset laitteet ovat myös geostationaarisia. Tiedetään, että stratosfäärissä ei ole voimakkaita tuulia ja pientä turbulenssia, joten stratosfäärin ilmapallo pystyy leijumaan yhden pisteen yläpuolella, kuten satelliitti. Mutta toimittaa satelliitin geostationaariselle kiertoradalle, joka on 36 tuhatta km. Maan pinnan yläpuolella käytetään voimakasta kantorakettia, mutta jos kyseessä on stratosfääripallon toimittaminen, heliumsylintereitä, vähän rahoitusta ja siinä kaikki. Siten stratosfäärin ilmapallot ovat melko kilpailukykyisiä tavanomaisten viestintä- ja tunnistustekniikoiden kanssa.

Näin ollen stratosfääritieteen kehittyessä kalliista luotainista ja tavanomaisista viestintätekniikoista luovutaan. Lisäksi stratosfäärin ilmapallot voivat toimia erinomaisena työkaluna samojen satelliittien laukaisemiseen stratosfääristä. Joten yksinkertaisesti satelliittien kiertoradalle kuljettamisen tekniikka muuttuu. Loppujen lopuksi yritys "Zero 2 Infinity" työskentelee tähän lupaavaan suuntaan. Stratosfääripallo toimii kosmodromina tai alustana satelliitin laukaisulle todelliseen avaruuteen. Vaikka sijoittajat eivät tuekaan tätä hanketta kunnolla, stratosfäärin kehityksen suunta on silti selvä.

Suuri määrä stratosfäärin ilmapalloja ilmakehässämme pystyy luomaan eräänlaisen globaalin viestintäjärjestelmän, joka on samanlainen kuin kotona tietokoneiden kautta muodostettu.

Näin ollen voimme vastaanottaa tietoja luotauksista suoraan henkilökohtaisiin laitteihimme, tietää paremmin sään, muodostaa yhteyden Internetiin minimaalisella signaaliviiveellä jopa vaikeapääsyisissä paikoissa maapallolla, kommunikoida tällaisten laitteiden kautta hajautetusti. tapa jne.

Toisin sanoen kaikki stratosfäärin ilmapallolta saadut tiedot käsitellään paljon tarkemmin ja nopeammin kuin kiertoradalta saadut tiedot. Niin sanotun hajautetun Internetin filosofian pitäisi ulottua muille alueille, ja edellä kuvatut tekniikat, kuten stratosfäärin ilmapallot ja droonit, ovat ihanteellisia tällaisen maailmanmallin rakentamiseen.

Johtopäätös

Voidaan siis puhua uudesta teknologian kehityksen aikakaudesta, jossa edullisimmat vaihtoehdot tulevat käyttöön sekä avaruusalan organisaatioille että tavallisille Internetiä ja muita viestintävälineitä käyttäville ihmisille. Lähiavaruuden tutkiminen on erittäin mielenkiintoinen mahdollisuus, koska tässä tapauksessa kaikilla on pääsy stratosfäärin tutkimukseen, ihmiset voivat tutkia Maata 50 kilometrin korkeudelta. sen pinnalta. Tämä tietysti avaa halpoja ja helposti saavutettavia mahdollisuuksia koko ihmiskunnalle avaruustutkimuksessa, vaikkakin lähistöllä. Tämä on avaruuden laajennus maan ympäri matkustamista varten valtavissa korkeuksissa. Siksi nyt harkitaan mahdollisuutta siirtyä satelliittiteknologiasta stratosfäärin ilmapalloihin ja vastaaviin laitteisiin. Lisäksi tämä laajentaa myös Internetin ominaisuuksia ja tekee siitä halvempaa ja helpompaa jopa planeetan syrjäisimpien kolkkojen asukkaille. Jää siis vain odottaa tällaisten hankkeiden toteuttamista johtavilta avaruusyrityksiltä.

Jokainen on matkustanut jossain vaiheessa ja käyttänyt tietyn ajan matkan suorittamiseen. Kuinka loputtomalta tie näytti, kun se mitattiin päivissä. Venäjän pääkaupungista Kaukoitään – seitsemän päivää junalla! Entä jos käytämme tätä kuljetusta kattamaan etäisyyksiä avaruudessa? Junalla pääseminen Alpha Centauriin kestää vain 20 miljoonaa vuotta. Ei, on parempi mennä lentokoneella - se on viisi kertaa nopeampi. Ja tämä on läheisen tähden kiinni. Tietenkin lähellä - tämä on tähtien standardien mukaan.

Etäisyys Auringosta

Jo kaksisataa vuotta ennen aikakauttamme hän yritti määrittää etäisyyden. Mutta hänen laskelmansa eivät olleet kovin oikeita - hän oli väärässä 20 kertaa. Tarkemmat arvot saatiin Cassini-avaruusalus vuonna 1672. Asennot sen opposition aikana mitattiin kahdesta eri pisteestä maapallolla. Laskettu etäisyys Auringosta oli 140 miljoonaa kilometriä. 1900-luvun puolivälissä tutkan avulla paljastettiin planeettojen ja auringon etäisyyksien todelliset parametrit.

Tiedämme nyt, että etäisyys maasta Auringoon on 149 597 870 691 metriä. Tätä arvoa kutsutaan tähtitieteelliseksi yksiköksi, ja se on perusta kosmisten etäisyyksien määrittämiselle tähtien parallaksimenetelmällä.

Pitkäaikaiset havainnot ovat myös osoittaneet, että maa siirtyy Auringosta noin 15 metriä 100 vuoden välein.

Etäisyydet lähimpiin esineisiin

Emme juurikaan ajattele etäisyyttä, kun katsomme suoria lähetyksiä maapallon kaukaisista kulmista. Televisiosignaali saavuttaa meidät lähes välittömästi. Jopa satelliitistamme radioaallot saavuttavat meidät hieman yli sekunnissa. Mutta heti kun alat puhua kauempana olevista kohteista, yllätys tulee heti. Kestääkö valo todella 8,3 minuuttia päästäkseen näin lähelle Auringon ja 5,5 tuntia päästäkseen jäiseen aurinkoon? Ja tämä, lentää melkein 300 000 km sekunnissa! Ja päästäkseen samaan Alfaan Centauruksen tähdistössä, valonsäde tarvitsee 4,25 vuotta.

Edes lähiavaruuteen tavalliset mittayksikkömme eivät ole täysin sopivia. Tietysti voit ottaa mittauksia kilometreissä, mutta silloin numerot eivät aiheuta kunnioitusta, vaan pelkoa koonsa vuoksi. Meillä on tapana suorittaa mittaukset tähtitieteellisissä yksiköissä.

Nyt kosmiset etäisyydet planeetoihin ja muihin lähiavaruuden esineisiin eivät näytä niin pelottavilta. Tähdestämme vain 0,387 AU:iin ja -5,203 AU:iin. Jopa kaukaisimmalle planeetalle - - vain 39 518 AU.

Etäisyys Kuuhun on lähimmän kilometrin tarkkuudella. Tämä tehtiin asettamalla sen pinnalle kulmaheijastimet ja käyttämällä laseretäisyysmenetelmää. Keskimääräinen etäisyys Kuuhun oli 384 403 km. Mutta aurinkokunta ulottuu paljon pidemmälle kuin viimeisen planeetan kiertorata. Järjestelmän raja on jopa 150 000 a.m. e. Jopa nämä yksiköt alkavat ilmaista suurenmoisina määrinä. Muut mittausstandardit sopivat tähän, koska etäisyydet avaruudessa ja universumimme koko ovat järkevien käsitteiden rajojen ulkopuolella.

Keskimmäinen tila

Luonnossa ei ole mitään valoa nopeampaa (tällaisia lähteitä ei vielä tunneta), joten sen nopeus otettiin perustaksi. Planeettajärjestelmäämme lähimpänä olevien ja siitä etäällä olevien kohteiden osalta valon yhdessä vuodessa kulkema polku otetaan yksikkönä. Kestää noin kaksi vuotta ennen kuin valo kulkee aurinkokunnan reunalle ja 4,25 valovuotta lähimpään tähteen Centauruksessa. vuoden. Tunnettu Polar Star sijaitsee 460 sv:n päässä meistä. vuotta.

Jokainen meistä on haaveillut matkustamisesta menneisyyteen tai tulevaisuuteen. Matkustaminen menneisyyteen on täysin mahdollista. Sinun tarvitsee vain katsoa tähtitaivaalle - tämä on menneisyyttä, kaukainen ja äärettömän kaukainen.

Tarkkailemme kaikkia avaruusobjekteja niiden kaukaisessa menneisyydessä, ja mitä kauempana havaittava kohde on, sitä pidemmälle menneisyyteen katsomme. Kun valo lentää kaukaisesta tähdestä meille, niin paljon aikaa kuluu, että ehkä tällä hetkellä tätä tähteä ei enää ole olemassa!

Taivaamme kirkkain tähti - Sirius - sammuu meille vasta 9 vuotta kuolemansa jälkeen ja punainen jättiläinen Betelgeuse - vasta 650 vuoden kuluttua.

Sen halkaisija on 100 000 valoa. vuotta ja paksuus noin 1000 valoa. vuotta. On uskomattoman vaikea kuvitella tällaisia etäisyyksiä, ja lähes mahdotonta arvioida niitä. Maapallomme yhdessä tähtensä ja muiden aurinkokunnan esineiden kanssa kiertää keskustaa 225 miljoonassa vuodessa ja tekee yhden kierroksen 150 000 valovuoden välein. vuotta.

Syvä avaruus

Etäisyydet avaruudessa kaukana oleviin esineisiin mitataan parallaksimenetelmällä (siirtymä). Siitä virtasi toinen mittayksikkö - parsec Parsec (pc) - parallaktisesta sekunnista Tämä on etäisyys, josta maapallon kiertoradan sädettä havaitaan 1″ kulmassa.. Yhden parsekin arvo oli 3,26 valoa. vuosi tai 206 265 a. e. Vastaavasti on olemassa tuhansia parsekkeja (Kpc) ja miljoonia (Mpc). Ja universumin kaukaisimmat kohteet ilmaistaan miljardin parsekin (Gpc) etäisyyksillä. Parallaksimenetelmällä voidaan määrittää etäisyydet enintään 100 pc:n etäisyydellä oleviin esineisiin, b O Pidemmät etäisyydet aiheuttavat erittäin merkittäviä mittausvirheitä. Fotometristä menetelmää käytetään kaukaisten kosmisten kappaleiden tutkimiseen. Tämä menetelmä perustuu 660 kpc:n etäisyydellä sijaitsevan kohteen ominaisuuksiin. Ursa Majorin tähdistössä oleva galaksiryhmä on 2,64 Mpc:n päässä meistä. Ja näkyvä on 46 miljardia valovuotta eli 14 Gpc!

Mittoja avaruudesta

Mittausten tarkkuuden parantamiseksi Hipparkhus-satelliitti laukaistiin vuonna 1989. Satelliitin tehtävänä oli määrittää yli 100 tuhannen tähden parallaksit millisekunnin tarkkuudella. Havaintojen tuloksena etäisyydet laskettiin 118 218 tähdelle. Näihin kuului yli 200 kefeidia. Joidenkin kohteiden aiemmin tunnetut parametrit ovat muuttuneet. Esimerkiksi avoin tähtijoukko Pleiades lähestyi - aiemman etäisyyden 135 prosentin sijasta se osoittautui vain 118 prosentiksi.

Mikä on planeetta Venus, jonka tiheä ilmakehä sulkee maan tarkkailijoilta? Miltä Marsin pinta näyttää ja mikä on Marsin ilmakehän koostumus? Teleskoopit eivät pystyneet vastaamaan näihin kysymyksiin. Mutta kaikki muuttui tutkan myötä.

Kävi ilmi, että tutkien lähettämät radioaallot Maasta heijastuvat kosmisista kappaleista samalla tavalla kuin ja maallisista esineistä. Lähettämällä radiosignaaleja tiettyyn tähtitieteelliseen kappaleeseen ja analysoimalla siitä heijastuvia signaaleja saat tietoa avaruusobjektista.

Näin syntyi tutkaradioastronomia, joka tutkii planeettoja ja niiden satelliitteja, komeettoja, asteroideja ja jopa auringon koronaa radiosignaalien avulla.

Läheinen ja syvä avaruus

Läheinen ja kaukainen avaruus erotetaan usein toisistaan. Niiden välinen raja on hyvin mielivaltainen.

Lähiavaruus on avaruusalusten ja planeettojenvälisten asemien tutkimaa avaruutta ja kaukainen avaruus aurinkokunnan ulkopuolella. Vaikka selkeää rajaa niiden välille ei ole määritetty.

Uskotaan, että lähiavaruus sijaitsee Maan ilmakehän kerroksen yläpuolella, pyörien sen mukana ja sitä kutsutaan lähiavaruudeksi. Lähiavaruudessa ei ole enää ilmakehää, mutta planeettamme painovoimakenttä vaikuttaa edelleen kaikkiin siinä oleviin esineisiin. Ja mitä kauempana Maasta, sitä pienemmäksi tämä vaikutus tulee.

Syvän avaruuden kohteet - tähdet, galaksit, sumut, aurinkokunnan ulkopuolella sijaitsevat mustat aukot.

Lähiavaruudessa asuvat aurinkokunnan planeetat, satelliitit, asteroidit, komeetat ja aurinko. Kosmisen käsityksen mukaan niiden ja maan välistä etäisyyttä pidetään pienenä. Siksi niitä voidaan tutkia maan päällä sijaitsevien tutkien avulla. Nämä ovat erityisiä tehokkaita tutkia nimeltä planeettatutkat.

Lähiavaruuden tutkatutkimus

Deep Space Communications Center Evpatoriassa

Avaruustutkat toimivat samalla fysikaalisella periaatteella kuin perinteiset laivoja ja lentokoneita palvelevat maanpäälliset tutkat. Planeettatutkan radiolähetin tuottaa radioaaltoja, jotka suunnataan tutkittavaan avaruusobjektiin. Vastaanottava laite sieppaa siitä heijastuneet kaikusignaalit.

Mutta valtavan etäisyyden vuoksi avaruusobjektista heijastuva radiosignaali heikkenee paljon. Siksi planeettatutkien lähettimillä on erittäin suuri teho, antennit ovat suuria ja vastaanottimet ovat erittäin herkkiä. Esimerkiksi Evpatorian lähellä sijaitsevan Deep Space Communications -keskuksen radioantennipeilin halkaisija on 70 m.

Ensimmäinen planeetta, joka tutkittiin tutkalla, oli Kuu. Muuten, ajatus radiosignaalin lähettämisestä Kuuhun ja sen heijastuksen vastaanottamisesta syntyi jo vuonna 1928, ja sen esittivät venäläiset tiedemiehet Leonid Isaakovich Mandelstam ja Nikolai Dmitrievich Papaleksi. Mutta sen toteuttaminen oli tuolloin teknisesti mahdotonta.

Leonid Isaakovich Mandelstam

Nikolai Dmitrievich Papaleksi

Tämän tekivät vuonna 1946 amerikkalaiset ja unkarilaiset tiedemiehet toisistaan riippumatta. Voimakkaasta tutkasta Kuuhun lähetetty radiosignaali heijastui sen pinnalta ja palasi Maahan 2,5 sekunnin kuluttua. Tämän kokeen avulla pystyimme laskemaan tarkan etäisyyden Kuuhun. Mutta samaan aikaan heijastuneiden aaltojen kuvasta oli mahdollista määrittää sen pinnan helpotus.

Vuonna 1959 vastaanotettiin ensimmäiset auringon koronasta heijastuneet signaalit. Vuonna 1961 tutkasignaali meni kohti Venusta. Voimakkaasti läpäisevät radioaallot tunkeutuivat sen paksuun ilmakehään ja mahdollistivat sen pinnan "näkemisen".

Sitten alkoi Merkuriuksen, Marsin, Jupiterin ja Saturnuksen tutkimus. Tutka auttoi määrittämään planeettojen koot, niiden kiertoradan parametrit, halkaisijat ja niiden pyörimisnopeuden Auringon ympäri sekä tutkimaan niiden pintoja. Tutkan avulla saatiin selville aurinkokunnan tarkat mitat.

Radiosignaalit eivät heijastu vain taivaankappaleiden pinnoilta, vaan myös meteorihiukkasten ionisoituneista jäämistä Maan ilmakehässä. Useimmiten nämä jäljet näkyvät noin 100 km korkeudessa. Ja vaikka ne ovat olemassa 1 - useita sekunteja, tämä riittää käyttämään heijastuneita pulsseja määrittämään itse hiukkasten koko, niiden nopeus ja suunta.

Laivatutkat valvotuissa avaruusobjekteissa

Pieni avaruusalus (SSV) "Condor-E" tutkalla