החיים בירחיו של צדק: האם זה אפשרי ומתי אנשים יעופו לשם?

על איזה אותות אנחנו מדברים?

אותות דומים ידועים כבר זמן רב: הם נקראים פרצי רדיו דקאמטר

(פליטת רדיו דקאמטרית). משמעות המילה "דקמטר" היא עשרות מטרים, שכן אורך הגל של פרצי רדיו הוא עשרות מטרים.

לאחר גילוי מקרי של רדיו פרצי ממדעני צדק ניסו להבין מה גרם לפליטת הרדיו הזו. הם התחילו בתצפיות מדוקדקות, תיעדו את הפעמים ששמעו את צדק ועד כמה היו עוצמת התפרצויות הרדיו של צדק. (פירוש המילה דקאמטר הוא עשרות מטרים, שכן אורך הגל של פרצי רדיו הוא עשרות מטרים). לאחר איסוף נתוני רדיו אלה, הם השוו אותם עם מידע אחר על צדק. הם החלו להתאים את פרצי הרדיו של צדק עם סיבוב כוכב הלכת. הדרך היחידה לדעת איזה חלק בצדק עומד מולם בזמן מסוים היא — זה לדעת את מהירות הסיבוב שלו. בתחילה, אסטרונומים ידעו את קצב הסיבוב של צדק רק על ידי התבוננות כיצד נעים עננים על פני כוכב הלכת; אין חפצי שטח למעקב.

הצופים הבינו שאנחנו שומעים את צדק או לא,תלוי במידה רבה באיזה חלק של צדק עומד מולנו כרגע. פליטת הרדיו תלויה בקו האורך של צדק. נראה כי ישנם קווי אורך מיוחדים בהם ניתן לשמוע את צדק לעיתים קרובות יותר מאחרים. קווי האורך הללו היו כמו "ציוני דרך" על כוכב לכת ללא משטח גלוי. משמעות ציוני דרך אלה היא שגם צדק אינו מקרין גלי רדיו לכל הכיוונים, אלא מקרין גלי רדיו לחלל.

מדוע פרצי הרדיו החדשים כל כך מדהימים?

לאחרונה, החללית תיעדה לראשונהפרצי רדיו decameter בסביבה הקרובה למקורם. למעשה, הגשושית טסה דרך מקור פרץ הרדיו, לא הרחק מגאנימד, הירח הגדול ביותר של צדק.

החיישנים של ג'ונו צפו בתופעה בסביבות חמששניות, ואז אות הרדיו התמזג עם קרינת הרקע. אם ניקח בחשבון את מהירות הגשושית - כ-50 ק"מ לשנייה - אנו יכולים להסיק שאזור החלל שבו נוצר האות הוא 250 ק"מ לרוחב.

צוות בינלאומי תצפית בולטהחוקרים דיווחו במחקר חדש. הפרסום המקורי פורסם בכתב העת שכתב ביקורת עמיתים Geophysical Research Letters. היא זכתה לתשומת לב ציבורית לאחר מופע ב- KTVX, שם נאם נציג נאס"א ביוטה פטריק וויגינס.

מדברים על אות רדיו חדש שהתקבלבאמצעות מכשיר ג'ינו, נציג של נאס"א הדגיש שמקור האות הזה הוא טבעי. פרצי רדיו כאלה נוצרים כתוצאה מאי יציבות ציקלוטרון מאסר (CMI, cyclotron maser instability). המהות של השפעה זו היא הגברה של גלי רדיו על ידי אלקטרונים חופשיים. זה קורה אם תדירות תנודות האלקטרונים בפלזמה נמוכה משמעותית מתדירות הציקלוטרון שלהם. אז אפילו אות אקראי שנוצר בהצלחה בענן של חלקיקים טעונים יכול להיות מורגש, מציין Naked Science.פרצי רדיו נוצרים באותם חלקים של המגנטוספרה של צדק שבהם הוא מקיים אינטראקציה הדוקה עם השדה המגנטי של גנימד. אלקטרונים הנלכדים על ידי קווים מגנטיים יכולים לא רק ליצור גלי רדיו.

האם חיים אפשריים על צדק וירחיו?

בשנת 1610 הפך גלילאו גליליי לראשוןאסטרונום שגילה את הירחים הגדולים של צדק באמצעות טלסקופ בתכנון שלו. עם הזמן, ירחים אלה - איו, אירופה, גנימד וקליסטו - נודעו ביחד בשם "הירחים הגליליים" לכבוד מגלהם. ומאז תחילת חקר החלל, מה שלמדנו על הלוויינים הללו ריתק ונותן השראה למדענים.

שלושה ירחים פנימיים גליליים מסתובבים בתהודה 4: 2: 1

לדוגמא, מאז החלוץ ווויאג'ר עבר במערכת הירח לפני עשרות שנים, ומדענים חשדו כי לוויינים כמו אירופה יכולים להיות הבחירה הטובה ביותר למציאת חיים מחוץ לכדור הארץ במערכת השמש החיצונית. הכל קשור לנוכחות קרח מים, אוקיינוסים יבשתיים, מינרלים ומולקולות אורגניות. עם התגליות הראשונות על טיבם של ירחי צדק, הוצע כי האנושות עשויה יום אחד ליישב אותם.

אגב, הרעיון של מערכת מושבהיופיטר מופיע בפרסומי מדע בדיוני רבים. לדוגמה, הרומן "איכר בשמיים" של רוברט היינליין (1953) עוסק בנער מתבגר ומשפחתו שעברו לגנימד. בסיפור, הירח הזה של צדק נמצא בתהליך של יצירת טרור וחקלאים נשכרים כדי לעזור להפוך אותו למושבה חקלאית.

כיצד הציעו מדענים ליישב את ירחי צדק?

מאז עברו בדיקות הוויאג'רמערכת צדק, אסטרונומים הציעו כמה הצעות למשימות מאוישות בירחיו של צדק ואף להקמת יישובים שם. לדוגמא, בשנת 1994 נוצר מיזם חלל פרטי המכונה פרויקט ארטמיס במטרה ליישב את הירח במאה ה -21. כעת, שנים רבות לאחר מכן, פרויקט זה התעורר לחיים ומתפתח באופן פעיל.

"דיוקן משפחתי" של ארבעה בני זוג גליליים(Io Europa, Ganymede and Callisto) סביב צדק, נלקח על ידי החללית New Horizons ופורסם בשנת 2007. צילום: נאס"א / מעבדה לפיזיקה יישומית מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס / מכון המחקר דרום-מערב

מאוחר יותר, בשנת 1997, פיתחו מדענים תוכניות לקולוניזציה של אירופה, שחזתה יצירת איגלו על פניו. ההנחה הייתה כי מאוחר יותר מבנים אלה ישמשו בסיס למדענים. הם יוכלו "להתעמק" בקרום הקרח של אירופה ולחקור את האוקיאנוס התת קרקעי. בעניין זה נדונה גם האפשרות להשתמש ב"חורי אוויר "בכיסוי הקרח למגורים ארוכי טווח של אנשים.

• פרויקט HOPE

בשנת 2003, נאס"א הכינה מחקר שנקראחאומןאורחםפlanetהxploration (HOPE), שהיההתמקד בחקר עתידה של מערכת השמש. בשל מרחקו מצדק ולכן רמות נמוכות יותר של קרינת השמש, הירח קליסטו היה היעד למחקר זה.

התוכנית קראה לתחילת הפעילות בשנת 2045.ראשית, יש צורך להקים בסיס על קליסטו, שם צוותים מדעיים יכולים לשלוט מרחוק בצוללת רובוטית. זה, בתורו, ישמש לחקר האוקיאנוס הפנימי של אירופה. צוותי מחקר אלה יהיו גם כריית דגימות משטח ליד אתר הנחיתה Callisto.

אחרון חביב, המסע אלקליסטו תיצור בית גידול רב-פעמי לשימוש חוזר בו ניתן לאסוף קרח מים ולהמירו לדלק רקטות. לפיכך, בסיס זה יכול לשמש בסיס אספקה ​​לכל המשימות המבצעיות העתידיות במערכת צדק.

גם בשנת 2003 דיווחה נאס"א כי אדם מאוישמשימה לקליסטו עשויה להיות אפשרית בשנות ה -2040. על פי מחקר משותף שפרסם מרכז המחקר גלן ומכון החלל באוהיו, משימה זו תתבסס על חללית המצוידת במערכת הנעה חשמלית גרעינית (NPP) וכוח משיכה מלאכותי. ספינה זו אמורה לספק את הצוות למשימה של חמש שנים להקמת בסיס בקליסטו.

בספרו "טיילת חלל: יצירת ציוויליזציה בחלל "(1999) רוברט זוברין תמך בכריית האטמוספרות של כוכבי הלכת החיצוניים, כולל צדק, כדי לייצר דלק הליום-3.

הליום-3 הוא איזוטופ יציב של הליום.גרעין ההליום-3 מורכב משני פרוטונים ונייטרון אחד, בניגוד לאיזוסוף הכבד והיציב יותר, הליום-4, שיש לו שני פרוטונים ושני נויטרונים. הליום-3 נחשב לפעמים לדלק היתוך היפותטי. לדלק כזה יש יתרונות רבים - אלה כוללים שטף נויטרונים נמוך בעשרות מונים מאזור התגובה. זה מפחית בחדות את הרדיואקטיביות המושרה ואת השפלה של חומרי מבנה של הכור. בנוסף, פרוטונים, אחד מתוצרי התגובה, נלכדים בקלות, בניגוד לנייטרונים. הם יכולים לשמש לייצור חשמל נוסף. יחד עם זאת, גם הליום-3 וגם דאוטריום אינם פעילים בפני עצמם. המשמעות היא שהאחסון שלהם אינו מצריך אמצעי זהירות מיוחדים, ובמקרה של תאונת כור עם הורדת לחץ של הליבה, הרדיואקטיביות של השחרור קרובה לאפס. עם זאת, לתגובת ההליום-דאוטריום יש חיסרון רציני - סף טמפרטורה גבוה משמעותית (דרושה טמפרטורה של כמיליארד מעלות כדי להתחיל את התגובה).

כדי לעשות זאת, תצטרך בסיס על אחד אוכמה לוויינים גליליים. גם נאס"א חשבה על האפשרות הזו, תוך שהיא מציינת זאת. שהממצא יספק אספקה ​​בלתי מוגבלת של דלק לכורי היתוך כאן על כדור הארץ ובכל מקום אחר במערכת השמש שבו יתקיימו מושבות.

כעת מתוכנן לכרות איזוטופ זה על הירח לצרכי האנרגיה התרמו-גרעינית. עם זאת, זהו עניין לעתיד הרחוק. עם זאת, הליום -3 כיום מבוקש מאוד, בפרט ברפואה.

• קרן סירת הצלה

בשנות ה-2000 נוסד פרויקט סירת ההצלהקרן. זהו ארגון ללא מטרות רווח שפעילותו מכוונת לשמירה על האנושות. ב-2012 הם פרסמו מחקר שכותרתו "קולוניזציה של ירחי צדק: הערכת האפשרויות והחלופות שלנו", שבדק את הקולוניזציה של הירחים הגליליים כחלופה פוטנציאלית למושבות על הירח או על מאדים.

מדוע ליישב את ירחי צדק?

להקמת מושבות על הירחים הגליליים יש יתרונות פוטנציאליים רבים עבור האנושות.

ראשית, מערכת צדק עשירה להפליא.חומרים נדיפים, כולל מים, קרח פחמן דו חמצני ואמוניה ומולקולות אורגניות. בנוסף, מאמינים כי ירחי צדק מכילים כמויות אדירות של מים נוזליים.

לדוגמא, הערכות על נפח האוקיאנוס הפנימי של אירופההוא האמין כי הוא עשוי להכיל עד שלושה קוואדריליון קילומטרים מעוקבים של מים. זה מעט יותר מכפול מהנפח המשולב של כל האוקיאנוסים של כדור הארץ. בנוסף, מושבות בירחיו של צדק יכולות לאפשר משימות לצדק עצמו, שם ניתן לייצר מימן והליום -3 כדלק גרעיני.

איורים של אירופה (חזית), צדק (מימין) ואיו (במרכז) מראים נזי מים המגיעים לפני השטח. אשראי: נאס"א / JPL - קלטק

שנית, המושבות על בסיס אירופה ולגנימד יהיה רשאי לבצע גם כמה משימות חקר באוקיינוסים היבשתיים שלפי האמונה כי לוויינים אלה קיימים. בהתחשב בכך שאוקיאנוסים אלה נחשבים גם למקומות הסבירים ביותר לחיים מחוץ לכדור הארץ במערכת השמש שלנו, ההזדמנות לחקור אותם מקרוב תהיה הזדמנות נהדרת.

שלישית, מושבות על ירחי איו, אירופה,גנימד וקליסטו יקלו גם על משימות נוספות במערכת השמש. מושבות אלו יכולות לשמש כנקודות עצירה ובסיסי אספקה ​​חוזרת למשימות לכיוון מערכת קרואיאן וממנה (מערכת הירחים של שבתאי), שם ניתן לאסוף משאבים נוספים.

באופן כללי, מושבות במערכת צדק יספקו לאנושות גישה למשאבים עשירים ולהזדמנויות מחקר אדירות. 

בעיות קולוניזציה

גם האתגרים בשליטה בירחיו של צדק הם עצומים.כמו ענקית הגז עצמה. אלה כוללים, אך אינם מוגבלים, לקרינה, השפעות ארוכות טווח של כוח משיכה נמוך, בעיות תחבורה, היעדר תשתיות וכמובן עלויות עצומות. בהתחשב בסכנה שיש בקרינה לחקירה, מומלץ לבחון תחילה היבט זה.

• קרינה

איו ואירופה, כשהם הכי קרובים לצדקהגלילים מקבלים הכי הרבה קרינה מכל הירחים האלה. לכך מורכבת העובדה שחסר להם שדה מגנטי מגן ואווירה דקה מאוד. כך, פני השטח של ה- Io מקבלים בממוצע כ -3,600 רים ליום, ואילו אירופה מקבלת כ -540 ר"מ ליום.

100 rem - רמת ההתפתחות הנמוכה ביותר של מחלת קרינה קלה;

450 rem - מחלות קרינה קשות (50% מהנחשפים למוות מתים);

600 - 700 רמ או יותר - מנה בודדת שהתקבלה נחשבת קטלנית לחלוטין.

השדה המגנטי של צדק וסיבוב המפרקים גורמים לזרמים. קרדיט: Wikipedia Commons.

לשם השוואה, אנשים כאן על כדור הארץ נחשפים לחשיפה פחות מ -1 ליום (0.62 לתושבי המדינות המפותחות). חשיפה ל- 500 רים ביום עלולה להיות קטלנית, וחשיפה לכ- 75 רים לאורך מספר ימים מספיקה בכדי לגרום לבעיות בריאותיות חמורות ולהרעלת קרינה.

גנימד הוא הירח הגלילי היחיד (והגוף היחיד שאינו ענק גז מלבד כדור הארץ) שיש לו מגנטוספרה. בממוצע, הירח מקבל כ-8 ראדים של קרינה ביום. זה שווה ערך לפגיעה על פני השטח של מאדים. ממוצע לשנה.

רק קליסטו רחוק מספיק מיופיטר. כאן רמות הקרינה מגיעות ל 0.01 רם בלבד ליום. עם זאת, מרחקו מיופיט אומר שאין חימום גאות ושפל של הירח.

ההתרשמות של האמן מהבסיס מאת קליסטו. קרדיט: נאס"א

בעיה מרכזית נוספת היא לטווח הארוךההשפעה של כוח המשיכה הנמוך על לוויינים אלה על בריאות האדם. בלוויינים הגליליים, כוח הכבידה על פני השטח נע בין 0.126 גרם (עבור Callisto) ל- 0.183 גרם (עבור Io). זה ניתן להשוואה לירח (0.1654 גרם), אך משמעותית פחות ממאדים (0.376 גרם). למרות שההשפעות של תופעה זו אינן מובנות במלואן, ידוע שההשפעות ארוכות הטווח של מיקרו-כוח המשיכה כוללות אובדן צפיפות עצם וניוון שרירים.

• מֶרְחָק

בהשוואה לאתרים פוטנציאליים אחרים עבורקולוניזציה, מערכת צדק גם רחוקה מאוד מכדור הארץ. לפיכך, הובלת צוותים וכל הציוד הכבד הדרוש לבניית מושבה ייקח זמן רב מאוד, וכך גם משימות בהן מועברים משאבים אל ירחי צדק וממנה.

כדי לתת לך מושג כמה זמן זה ייקח, שקול כמה משימות ממשיות ליופיטר. החללית הראשונה שנסעה מכדור הארץ לצדק הייתה גשושית של נאס"אחלוץ 10שהושק ב- 3 במרץ 1972 והגיע למערכת צדק ב- 3 בדצמבר 1973 - תוך 640 יום (1.75 שנים) זמן טיסה.

חלוץ 11עשה את המסע ב-606 ימים, אבל כמו קודמו, הוא פשוט עבר דרך המערכת בדרכו לכוכבי הלכת החיצוניים. בדיוק אותו הדברוויאג'ר 1ו2, שגם עברה במערכת, ארכה 546 ו-688 ימים, בהתאמה. 

תפיסה אמנותית של רקטה תרמית גרעינית דו-מודאלית במסלול כדור הארץ נמוך. קרדיט: נאס"א

במקרה של המשימה "גלילאו "הגשושית עזבה את כדור הארץ ב-18 באוקטובר 1989 והגיעה לצדק ב-7 בדצמבר 1995. במילים אחרות, לקח 6 שנים, חודש ו-19 ימים להגיע לצדק מכדור הארץ מבלי לטוס. «ג'ונו» הושק מכדור הארץ ב -5 באוגוסט 2011 ונכנס למסלול סביב צדק ב -5 ביולי 2016. המסע ארך 1796 יום, או קצת פחות מחמש שנים.

יש לציין שאלו היו משימות בליצוותים, שכללו רק חללית רובוטית ולא כלי שייט גדול מספיק כדי להכיל אנשים, אספקה ​​וציוד כבד. כתוצאה מכך, ספינות קולוניאליות יצטרכו להיות הרבה יותר גדולות וכבדות, והן היו זקוקות למערכות הנעה מתקדמות כמו מנועים חשמליים תרמיים גרעיניים / גרעיניים. עליהם לוודא כי הנסיעה אורכת זמן סביר.

לטיסות לירחי צדק ובחזרהבסיסים בין כדור הארץ לצדק יידרשו לאפשר תדלוק ואספקה ​​מחודשת ולקצץ בעלויות במשימות בודדות. פירוש הדבר היה שיהיה צורך להקים מאחזים קבועים על הירח, על מאדים וככל הנראה בחגורת האסטרואידים לפני שמשימות כלשהן לירחיו של צדק ייחשבו כדאיות או חסכוניות.

• עלות

שתי הבעיות האחרונות הללו מעלות את השאלה שלעֲלוּת. בין בניית ספינות שיכולות לעשות את המסע לצדק בפרק זמן נכבד, ליצור את הבסיסים הדרושים כדי לתמוך בהן,ועלויות יצירת המושבות עצמן, הקולוניזציה של הלוויינים של צדק תהיה יקרה להפליא, מציין Universe Today.

מה השורה התחתונה?

בהתחשב בכל הסכנות, זמן וגבוהיש לשאול את העלות, אנשים רבים תוהים "האם זה שווה את זה?" מצד שני, בהקשר של חקר החלל והקולוניזציה, הרעיון של יצירת מאחזים אנושיים קבועים על ירחי צדק הגיוני. ניתן לפתור את כל הבעיות אם ננקטים אמצעי זהירות נאותים ומקצים את המשאבים הדרושים. ולמרות שהוא יצטרך לחכות עד שיוקמו מושבות/בסיסים דומים בירח ובמאדים, זה לא "צעד הבא" רע.

יש מושבות באחד הלוויינים הגליליים,לאנושות תהיה דריסת רגל במערכת השמש החיצונית, נקודת עצירה למשימות עתידיות לשבתאי ומחוצה לה, וגישה למשאבים חדשים. שוב, הכל מסתכם בכמות האנושות שמוכנה להוציא. סוג דלק חדש ביסודו יכול להפוך את הטיסה לתקציבית יותר. עם זאת, זה עדיין לא קיים.

קרא עוד

כדור הארץ יגיע לטמפרטורה קריטית בעוד 20 שנה

הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו

נקרא צמח שלא מפחד משינויי אקלים. זה מאכיל מיליארד אנשים

טרפורמציה - שינוי אקליםתנאים של כוכב לכת, לווין או גוף חלל אחר כדי להביא את האטמוספירה, הטמפרטורה ותנאי הסביבה למצב המתאים למגורים של בעלי חיים וצמחים יבשתיים.

אנגלית - מקווה

מערכת הנעה חשמלית גרעינית (NPP) -מערכת הנעה של חללית, הכוללת קומפלקס מערכות משולבות של חללית (SC), כגון: מנוע רקטות חשמלי (ERE), מערכת אספקת חשמל המסופקת על ידי כור גרעיני, מערכת אחסון ואספקה ​​של מדיום עבודה (SKHiP), מערכת בקרה אוטומטית (ACS) ...

רוברט זוברין - מהנדס ופובליציסט אמריקאי,מייסד אגודת המאדים. הוא סיים תואר ראשון במתמטיקה באוניברסיטת רוצ'סטר, ואז למד כוח גרעיני באוניברסיטת וושינגטון, והגן על עבודת הדוקטורט שלו.

קרונוס, קרונוס במיתולוגיה היוונית העתיקה הוא האלוהות העליונה, לפי דעה אחרת טיטאן, בנם הצעיר של האל הראשון אורנוס (שמיים) ושל האלה הדמיורגית גאיה (כדור הארץ).

בתחילה - אל החקלאות, מאוחר יותר, בתקופה ההלניסטית, הוא זוהה עם האל המגלם את הזמן, כרונוס.

תואם לאל הרומי שבתאי (סטורנוס).