Über welche Signale sprechen wir?
Ähnliche Signale sind seit langem bekannt: Sie werden Dekameter-Radiobursts genannt
Nach der zufälligen Entdeckung von Funkstößen ausJupiter-Wissenschaftler versuchten zu verstehen, was diese Radioemission verursachte. Sie begannen mit sorgfältigen Beobachtungen und zeichneten auf, wann sie Jupiter hörten und wie intensiv Jupiters Dekameter-Radiostöße waren. (Das Wort Dekameter bedeutet Dutzende Meter, da die Wellenlänge von Funkstößen mehrere Dutzend Meter beträgt.) Nachdem sie diese Radiodaten gesammelt hatten, verglichen sie sie mit anderen Informationen über Jupiter. Sie begannen, Jupiters Funkstöße mit der Rotation des Planeten in Einklang zu bringen. Die einzige Möglichkeit herauszufinden, welcher Teil des Jupiter ihnen zu einem bestimmten Zeitpunkt gegenübersteht, ist — ist, die Geschwindigkeit seiner Rotation zu kennen. Anfangs kannten die Astronomen die Rotationsgeschwindigkeit des Jupiter nur, indem sie beobachteten, wie sich Wolken über den Planeten bewegten; Es gibt keine zu verfolgenden Oberflächenobjekte.
Die Beobachter erkannten, dass wir Jupiter hören oder nicht,hängt weitgehend davon ab, welcher Teil des Jupiter uns gerade gegenübersteht. Die Funkemission hängt von der Länge des Jupiter ab. Es sieht so aus, als gäbe es spezielle Längengrade, bei denen Jupiter viel häufiger zu hören ist als andere. Diese Längen waren wie "Wahrzeichen" auf einem Planeten ohne sichtbare Oberfläche. Diese Orientierungspunkte bedeuten auch, dass Jupiter nicht nur Radiowellen in alle Richtungen ausstrahlt, sondern Radiowellen in den Weltraum ausstrahlt.
Warum sind die neuen Radiobursts so bemerkenswert?
Kürzlich hat die Raumsonde erstmals Aufnahmen gemachtDekameter-Radioausbrüche in unmittelbarer Nähe ihres Ursprungs. Tatsächlich flog die Sonde durch die Quelle des Funkstoßes, nicht weit von Ganymed, Jupiters größtem Mond.
Junos Sensoren beobachteten das Phänomen gegen fünf UhrSekunden, und dann verschmolz das Funksignal mit der Hintergrundstrahlung. Unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Sonde – etwa 50 km/s – können wir daraus schließen, dass der Raumbereich, in dem das Signal erzeugt wird, einen Durchmesser von 250 km hat.
Bemerkenswertes internationales BeobachtungsteamForscher berichteten in einer neuen Studie. Die Originalveröffentlichung wurde in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht. Es erlangte öffentliche Aufmerksamkeit nach einer Show auf KTVX, in der der NASA-Vertreter in Utah Patrick Wiggins sprach.
Ich spreche von einem neuen empfangenen FunksignalMithilfe des Jino-Geräts betonte ein NASA-Vertreter, dass der Ursprung dieses Signals natürlich sei. Solche Radiobursts entstehen als Folge der Zyklotron-Maser-Instabilität (CMI, Cyclotron-Maser-Instabilität). Der Kern dieses Effekts ist die Verstärkung von Radiowellen durch freie Elektronen. Dies geschieht, wenn die Frequenz der Elektronenschwingungen im Plasma deutlich niedriger ist als ihre Zyklotronfrequenz. Dann kann sogar ein zufälliges Signal, das erfolgreich in einer Wolke geladener Teilchen erzeugt wurde, wahrnehmbar werden, bemerkt Naked Science. Radioausbrüche entstehen in den Teilen der Magnetosphäre des Jupiter, wo sie eng mit dem Magnetfeld von Ganymed interagiert. Von magnetischen Linien eingefangene Elektronen können nicht nur Radiowellen erzeugen.
Ist Leben auf Jupiter und seinen Monden möglich?
Im Jahr 1610 wurde Galileo Galilei der Ersteein Astronom, der die großen Monde des Jupiter mit einem selbst konstruierten Teleskop entdeckte. Im Laufe der Zeit wurden diese Monde – Io, Europa, Ganymed und Kallisto – zu Ehren ihres Entdeckers gemeinsam als „Galiläische Monde“ bezeichnet. Und seit Beginn der Weltraumforschung fasziniert und inspiriert das, was wir über diese Satelliten gelernt haben, Wissenschaftler.
Drei innere galiläische Monde drehen sich mit einer Resonanz von 4: 2: 1
Zum Beispiel seit dem Pioneer undDie Voyager hat vor Jahrzehnten das Mondsystem durchlaufen, und Wissenschaftler vermuteten, dass Satelliten wie Europa die beste Wahl sein könnten, um im äußeren Sonnensystem Leben jenseits der Erde zu finden. Es geht um das Vorhandensein von Wassereis, Binnenmeeren, Mineralien und organischen Molekülen. Bei den ersten Entdeckungen über die Natur der Jupitermonde wurde vermutet, dass die Menschheit sie eines Tages kolonisieren könnte.
Übrigens das Konzept eines kolonisierten SystemsJupiter wird in vielen Science-Fiction-Publikationen vorgestellt. Beispielsweise handelt Robert Heinleins Roman „Farmer in the Sky“ (1953) von einem Teenager, der mit seiner Familie nach Ganymed zieht. In der Geschichte wird dieser Jupitermond gerade terraformiert und Bauern werden angeheuert, um ihn in eine Agrarkolonie zu verwandeln.
Wie schlugen Wissenschaftler vor, Jupiters Monde zu kolonisieren?
Da gingen die Voyager-Sonden durchIm System des Jupiter haben Astronomen mehrere Vorschläge für Missionen mit Besatzung zu Jupiters Monden und sogar für die Errichtung von Siedlungen dort gemacht. Zum Beispiel wurde 1994 ein privates Weltraumunternehmen namens Project Artemis mit dem Ziel gegründet, den Mond im 21. Jahrhundert zu kolonisieren. Jetzt, viele Jahre später, ist dieses Projekt wieder lebendig geworden und entwickelt sich aktiv weiter.
"Familienporträt" von vier galiläischen Gefährten(Io Europa, Ganymede und Callisto) um Jupiter, aufgenommen vom Raumschiff New Horizons und veröffentlicht 2007. Foto: NASA / Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University / Southwest Research Institute
Später, 1997, entwickelten Wissenschaftler Pläne zuKolonisierung Europas, die die Schaffung eines Iglus auf seiner Oberfläche vorsah. Es wurde angenommen, dass diese Gebäude später als Basis für Wissenschaftler dienen würden. Sie können in die Eiskruste Europas "eintauchen" und den unterirdischen Ozean erkunden. In diesem Zusammenhang wurde auch die Möglichkeit diskutiert, "Luftlöcher" in der Eisdecke für den langfristigen Aufenthalt von Menschen zu verwenden.
- HOFFNUNG Projekt
Im Jahr 2003 erstellte die NASA eine Studie mit dem TitelHähmÖuterP.LanetE.xploration (HOPE), das warkonzentrierte sich auf die Erforschung der Zukunft des Sonnensystems. Aufgrund seiner Entfernung vom Jupiter und der damit geringeren Sonneneinstrahlung war der Mond Callisto das Ziel dieser Studie.
Der Plan sah die Inbetriebnahme im Jahr 2045 vor.Zunächst muss eine Basis auf Callisto eingerichtet werden, wo wissenschaftliche Teams ein Roboter-U-Boot fernsteuern können. Es wird wiederum verwendet, um den inneren Ozean Europas zu erkunden. Diese Forschungsteams werden auch Oberflächenproben in der Nähe des Landeplatzes von Callisto abbauen.
Zu guter Letzt die Expedition nachCallisto wird einen wiederverwendbaren Oberflächenlebensraum schaffen, in dem Wassereis gesammelt und in Raketentreibstoff umgewandelt werden kann. Somit könnte diese Basis als Versorgungsbasis für alle zukünftigen operativen Missionen im Jupiter-System dienen.
Ebenfalls im Jahr 2003 berichtete die NASA, dass eine bemannteEine Mission nach Callisto könnte in den 2040er Jahren möglich sein. Laut einer gemeinsamen Studie des Glenn Research Center und des Ohio Aerospace Institute wird diese Mission auf einem Raumschiff basieren, das mit einem nuklearen elektrischen Antriebssystem (KKW) und künstlicher Schwerkraft ausgestattet ist. Dieses Schiff soll die Besatzung für eine fünfjährige Mission liefern, um eine Basis auf Callisto zu errichten.
In seinem Buch „Spacewalk: Schaffung einer Weltraumzivilisation "(1999) Robert Zubrin befürwortete den Abbau der Atmosphären der äußeren Planeten, einschließlich Jupiter, um Helium-3-Treibstoff herzustellen.
Helium-3 ist ein stabiles Isotop von Helium.Der Helium-3-Kern besteht aus zwei Protonen und einem Neutron, im Gegensatz zum schwereren, anderen stabilen Isosop Helium-4, das zwei Protonen und zwei Neutronen hat. Helium-3 wird manchmal als hypothetischer Fusionsbrennstoff angesehen. Ein solcher Brennstoff hat viele Vorteile – dazu gehört ein um das Zehnfache geringerer Neutronenfluss aus der Reaktionszone. Dadurch werden die induzierte Radioaktivität und die Zersetzung der Strukturmaterialien des Reaktors deutlich reduziert. Darüber hinaus können Protonen, eines der Reaktionsprodukte, im Gegensatz zu Neutronen leicht eingefangen werden. Sie können zur zusätzlichen Stromerzeugung genutzt werden. Gleichzeitig sind sowohl Helium-3 als auch Deuterium für sich genommen inaktiv. Dies bedeutet, dass ihre Lagerung keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erfordert und im Falle eines Reaktorunfalls mit Druckentlastung des Kerns die Radioaktivität der Freisetzung nahezu Null ist. Allerdings hat die Helium-Deuterium-Reaktion einen gravierenden Nachteil – eine deutlich höhere Temperaturschwelle (zum Starten der Reaktion ist eine Temperatur von etwa einer Milliarde Grad erforderlich).
Dazu benötigen Sie eine Basis auf einem odermehrere galiläische Satelliten. Auch die NASA dachte über diese Möglichkeit nach und verwies darauf. dass der Fund unbegrenzte Brennstoffvorräte für Fusionsreaktoren hier auf der Erde und überall sonst im Sonnensystem liefern würde, wo Kolonien existieren würden.
Jetzt soll dieses Isotop auf dem Mond für den Bedarf an thermonuklearer Energie abgebaut werden. Dies ist jedoch eine Frage der fernen Zukunft. Dennoch ist Helium-3 heute besonders in der Medizin sehr gefragt.
- Rettungsboot-Stiftung
In den 2000er Jahren wurde das Lifeboat-Projekt gegründetStiftung. Es handelt sich um eine gemeinnützige Organisation, deren Aktivitäten auf den Erhalt der Menschheit abzielen. Im Jahr 2012 veröffentlichten sie eine Studie mit dem Titel „Colonization of the Moons of Jupiter: Assessing Our Options and Alternatives“, in der die Kolonisierung der galiläischen Monde als mögliche Alternative zu Kolonien auf dem Mond oder dem Mars untersucht wurde.
Warum die Monde des Jupiter kolonisieren?
Die Gründung von Kolonien auf den Galileischen Monden hat viele potenzielle Vorteile für die Menschheit.
Erstens ist das Jupiter-System unglaublich reichhaltig.flüchtige Substanzen wie Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak-Eis sowie organische Moleküle. Darüber hinaus wird angenommen, dass Jupiters Monde riesige Mengen an flüssigem Wasser enthalten.
Zum Beispiel Schätzungen des Volumens des Binnenmeeres EuropasEs wird angenommen, dass es bis zu drei Billiarden Kubikkilometer Wasser enthalten kann. Dies ist etwas mehr als das Doppelte des Gesamtvolumens aller Ozeane der Erde. Darüber hinaus könnten Kolonien auf Jupiters Monden Missionen zum Jupiter selbst ermöglichen, wo Wasserstoff und Helium-3 als Kernbrennstoff produziert werden können.
Abbildungen von Europa (Vordergrund), Jupiter (rechts) und Io (Mitte) zeigen Wasserfahnen, die die Oberfläche erreichen. Bildnachweis: NASA / JPL - Caltech
Zweitens basieren die Kolonien auf Europa undGanymed wird auch mehrere Erkundungsmissionen in den Binnenmeeren durchführen dürfen, von denen angenommen wird, dass sie diese Satelliten haben. Angesichts der Tatsache, dass diese Ozeane auch als einige der wahrscheinlichsten Orte für außerirdisches Leben in unserem Sonnensystem gelten, wäre die Gelegenheit, sie aus der Nähe zu erkunden, eine großartige Gelegenheit.
Drittens Kolonien auf den Monden von Io, Europa,Ganymed und Callisto werden auch Missionen weiter in das Sonnensystem erleichtern. Diese Kolonien können als Haltepunkte dienen und Stützpunkte für Missionen zum und vom kroianischen System (Saturn-Mond-System) liefern, wo zusätzliche Ressourcen gesammelt werden können.
Im Allgemeinen werden Kolonien im Jupitersystem der Menschheit Zugang zu reichen Ressourcen und enormen Forschungskapazitäten verschaffen.
Kolonisationsprobleme
Die Herausforderungen bei der Beherrschung von Jupiters Monden sind ebenfalls enorm.wie der Gasriese selbst. Dazu gehören unter anderem Strahlung, die langfristigen Auswirkungen der geringen Schwerkraft, Transportprobleme, mangelnde Infrastruktur und natürlich enorme Kosten. Angesichts der Gefahr, die Strahlung für die geologische Erkundung darstellt, ist es ratsam, zunächst diesen Aspekt zu berücksichtigen.
- Strahlung
Io und Europa sind Jupiter am nächstenGaliläer erhalten von all diesen Monden die meiste Strahlung. Hinzu kommt, dass sie kein schützendes Magnetfeld und eine sehr dünne Atmosphäre haben. So erhält die Oberfläche von Io durchschnittlich etwa 3.600 Rem pro Tag, während Europa etwa 540 Rem pro Tag erhält.
100 rem – der niedrigste Entwicklungsstand einer leichten Strahlenkrankheit;
450 rem - schwere Strahlenkrankheit (50% der Todesopfer sterben);
600 – 700 rem oder mehr – eine einzelne Dosis gilt als absolut tödlich.
Jupiters Magnetfeld und Gelenkrotation induzieren Ströme. Bildnachweis: Wikipedia Commons.
Im Vergleich dazu sind die Menschen hier auf der Erde ausgesetztExposition weniger als 1 Rem pro Tag (0,62 für Einwohner von Industrieländern). Die Exposition gegenüber 500 Rem pro Tag kann tödlich sein, und die Exposition gegenüber ungefähr 75 Rem über mehrere Tage reicht aus, um schwerwiegende Gesundheitsprobleme und Strahlenvergiftungen zu verursachen.
Ganymed ist der einzige galiläische Mond (undder einzige Nicht-Gas-Riesenkörper außer der Erde, der eine Magnetosphäre besitzt. Im Durchschnitt empfängt der Mond etwa 8 Rad Strahlung pro Tag. Dies entspricht dem Einschlag auf der Marsoberfläche. Durchschnitt pro Jahr.
Nur Callisto ist weit genug von Jupiter entfernt. Hier erreichen die Strahlungswerte nur 0,01 rem pro Tag. Aufgrund seiner Entfernung vom Jupiter kommt es jedoch zu keiner Gezeitenerwärmung des Mondes.
Künstlerische Darstellung der Basis von Callisto. Bildnachweis: NASA
Ein weiteres großes Problem ist langfristigdie Auswirkungen der geringen Schwerkraft auf diese Satelliten auf die menschliche Gesundheit. Auf den galiläischen Satelliten reicht die Oberflächengravitation von 0,126 g (für Callisto) bis 0,183 g (für Io). Dies ist vergleichbar mit dem Mond (0,1654 g), jedoch deutlich geringer als der Mars (0,376 g). Obwohl die Auswirkungen dieses Phänomens nicht vollständig verstanden sind, ist bekannt, dass die langfristigen Auswirkungen der Mikrogravitation den Verlust der Knochendichte und die Muskelentartung umfassen.
- Entfernung
Im Vergleich zu anderen potenziellen Standorten fürKolonialisierung ist das Jupiter-System auch sehr weit von der Erde entfernt. Der Transport von Besatzungen und der gesamten schweren Ausrüstung, die zum Aufbau einer Kolonie benötigt wird, wird daher sehr lange dauern, ebenso wie Missionen, bei denen Ressourcen zu und von Jupiters Monden geliefert werden.
Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie lange dies dauern wird, betrachten Sie einige tatsächliche Missionen zum Jupiter. Die erste Raumsonde, die von der Erde zum Jupiter reiste, war eine NASA-SondePionier 10das am 3. März 1972 gestartet wurde und am 3. Dezember 1973 das Jupiter-System erreichte - in 640 Tagen (1,75 Jahre) Flugzeit.
Pionier 11bewältigte die Reise in 606 Tagen, durchquerte aber wie sein Vorgänger einfach das System auf dem Weg zu den äußeren Planeten. GenausoVoyager 1Und2, das ebenfalls das System durchlief, dauerte 546 bzw. 688 Tage.
Künstlerisches Konzept einer bimodalen thermischen Nuklearrakete im erdnahen Orbit. Bildnachweis: NASA
Im Falle der Mission "Galileo "Die Sonde verließ die Erde am 18. Oktober 1989 und erreichte Jupiter am 7. Dezember 1995. Mit anderen Worten: Es dauerte 6 Jahre, 1 Monat und 19 Tage, um von der Erde aus Jupiter zu erreichen, ohne zu fliegen. «Juno» wurde am 5. August 2011 von der Erde aus gestartet und trat am 5. Juli 2016 in die Umlaufbahn um Jupiter ein. Die Reise dauerte 1796 Tage oder knapp 5 Jahre.
Es sei darauf hingewiesen, dass dies Missionen ohne warenBesatzungen, an denen nur eine Robotersonde und kein Schiff beteiligt war, das groß genug war, um Personen, Vorräte und schweres Gerät aufzunehmen. Infolgedessen müssten Kolonialschiffe viel größer und schwerer sein. Sie hätten fortschrittliche Antriebssysteme wie nukleare thermische / nukleare Elektromotoren benötigt. Sie müssen sicherstellen, dass die Reise eine angemessene Zeit in Anspruch nimmt.
Für Flüge zu den Monden des Jupiter und zurückStützpunkte zwischen Erde und Jupiter werden erforderlich sein, um das Auftanken und Nachfüllen zu ermöglichen und die Kosten für einzelne Missionen zu senken. Dies würde bedeuten, dass permanente Außenposten auf dem Mond, dem Mars und höchstwahrscheinlich im Asteroidengürtel errichtet werden müssten, bevor Missionen zu Jupiters Monden als machbar oder kostengünstig angesehen würden.
- Kosten
Diese letzten beiden Probleme werfen die Frage aufkosten. Zwischen dem Bau von Schiffen, die die Reise zum Jupiter in angemessener Zeit bewältigen können, und der Schaffung der zu ihrer Unterstützung erforderlichen Stützpunkte,undTrotz der Kosten für die Gründung der Kolonien selbst wird die Kolonisierung der Jupiter-Satelliten unglaublich teuer sein, stellt Universe Today fest.
Was ist das Endergebnis?
In Anbetracht aller Gefahren, Zeit und HöheWenn man sich die Frage nach den Kosten stellen sollte, fragen sich viele: „Ist es das wert?“ Andererseits ist im Kontext der Weltraumforschung und -kolonisierung die Idee, dauerhafte menschliche Außenposten auf den Jupitermonden zu errichten, sinnvoll. Alle Probleme können gelöst werden, wenn geeignete Vorkehrungen getroffen und die erforderlichen Ressourcen bereitgestellt werden. Und obwohl er warten muss, bis ähnliche Kolonien/Stützpunkte auf dem Mond und dem Mars errichtet werden, ist dies kein schlechter „nächster Schritt“.
Kolonien auf einem der galiläischen Satelliten haben,Die Menschheit wird im äußeren Sonnensystem Fuß fassen, ein Haltepunkt für zukünftige Missionen zum Saturn und darüber hinaus und Zugang zu neuen Ressourcen. Auch hier kommt es darauf an, wie viel die Menschheit bereit ist, auszugeben. Eine grundlegend neue Art von Treibstoff kann das Fliegen kostengünstiger machen. Es existiert jedoch noch nicht.
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