Par kādiem signāliem mēs runājam?
Līdzīgi signāli ir zināmi jau ilgu laiku: tos sauc par dekametru radio pārrāvumiem
Pēc nejaušas radio uzliesmojuma atklāšanas noJupitera zinātnieki mēģināja saprast, kas izraisīja šo radio emisiju. Viņi sāka ar rūpīgiem novērojumiem, reģistrējot laiku, kad viņi dzirdēja Jupiteru un cik intensīvi bija Jupitera dekometru radio uzliesmojumi. (Vārds dekametrs nozīmē desmitiem metru, jo radio uzliesmojumu viļņa garums ir desmitiem metru). Pēc šo radio datu apkopošanas viņi tos salīdzināja ar citu informāciju par Jupiteru. Viņi sāka saskaņot Jupitera radio uzliesmojumus ar planētas rotāciju. Vienīgais veids, kā uzzināt, kura Jupitera daļa atrodas viņiem pretī noteiktā laikā, ir — ir zināt tā griešanās ātrumu. Sākumā astronomi zināja Jupitera rotācijas ātrumu, tikai novērojot, kā mākoņi pārvietojās pa planētu; nav virsmas objektu, ko izsekot.
Novērotāji saprata, ka mēs dzirdam Jupiteru vai nē,lielā mērā ir atkarīgs no tā, kura Jupitera daļa mums šobrīd ir vērsta. Radio emisija ir atkarīga no Jupitera garuma. Izskatās, ka pastāv īpašas garumzīmes, kurās Jupiteru var dzirdēt daudz biežāk nekā citus. Šie garumi bija kā "orientieri" uz planētas bez redzamas virsmas. Šie orientieri nozīmē arī to, ka Jupiters ne tikai izstaro radioviļņus visos virzienos, bet gan izstaro radioviļņus kosmosā.
Kāpēc jaunie radio pārraides ir tik ievērojamas?
Nesen kosmosa kuģis pirmo reizi ierakstījadekometru radio uzliesmojumi to izcelsmes tiešā tuvumā. Faktiski zonde lidoja cauri radio uzliesmojuma avotam, netālu no Ganimeda, Jupitera lielākā pavadoņa.
Juno sensori novēroja parādību ap pieciemsekundes, un pēc tam radio signāls saplūda ar fona starojumu. Ņemot vērā zondes ātrumu — aptuveni 50 km/s —, mēs varam secināt, ka kosmosa apgabals, kurā tiek ģenerēts signāls, ir 250 km šķērsgriezumā.
Ievērojama novērojumu starptautiskā komandapētnieki ziņoja jaunā pētījumā. Sākotnējā publikācija tika ievietota recenzētajā žurnālā Geophysical Research Letters. Sabiedrības uzmanību tā ieguva pēc raidījuma KTVX, kur uzstājās NASA pārstāvis Jūtā Patriks Viginss.
Runā par jaunu saņemtu radio signāluizmantojot Jino aparātu, NASA pārstāvis uzsvēra, ka šī signāla izcelsme ir dabiska. Šādi radio uzliesmojumi rodas ciklotronu masera nestabilitātes (CMI, ciklotronu masera nestabilitātes) rezultātā. Šī efekta būtība ir radioviļņu pastiprināšana ar brīvajiem elektroniem. Tas notiek, ja elektronu svārstību biežums plazmā ir ievērojami zemāks par to ciklotronu frekvenci. Tad var kļūt pamanāms pat nejaušs signāls, kas veiksmīgi ģenerēts uzlādētu daļiņu mākonī, atzīmē Naked Science. Radio uzliesmojumi veidojas tajās Jupitera magnetosfēras daļās, kur tas cieši mijiedarbojas ar Ganimēda magnētisko lauku. Magnētisko līniju uztvertie elektroni var ne tikai radīt radioviļņus.
Vai dzīve ir iespējama uz Jupitera un tā pavadoņiem?
1610. gadā Galileo Galilejs kļuva par pirmoastronoms, kurš atklāja lielos Jupitera pavadoņus, izmantojot paša izstrādātu teleskopu. Laika gaitā šos pavadoņus — Io, Eiropa, Ganimēds un Kalisto — kopā sāka saukt par “Galiles pavadoņiem” par godu to atklājējam. Un kopš kosmosa izpētes sākuma tas, ko esam uzzinājuši par šiem satelītiem, ir fascinējuši un iedvesmojuši zinātniekus.
Trīs Galilejas iekšējie pavadoņi rotē ar rezonansi 4: 2: 1
Piemēram, kopš Pionieru unVoyager pirms vairākiem gadu desmitiem izgāja caur Mēness sistēmu, un zinātniekiem radās aizdomas, ka satelīti, piemēram, Europa, varētu būt labākā izvēle, lai atrastu dzīvību ārpus Zemes ārējā Saules sistēmā. Tas viss attiecas uz ūdens ledus, iekšējo okeānu, minerālu un organisko molekulu klātbūtni. Pēc pirmajiem atklājumiem par Jupitera pavadoņu dabu tika ierosināts, ka cilvēce kādu dienu varētu tos kolonizēt.
Starp citu, kolonizētas sistēmas jēdziensJupiters ir iekļauts daudzās zinātniskās fantastikas publikācijās. Piemēram, Roberta Heinleina romāns Zemnieks debesīs (1953) ir par pusaugu zēna un viņa ģimenes pārcelšanos uz Ganimēdu. Stāstā šis Jupitera pavadonis tiek terraformēts, un tiek nolīgti lauksaimnieki, lai palīdzētu pārvērst to par lauksaimniecības koloniju.
Kā zinātnieki ierosināja kolonizēt Jupitera pavadoņus?
Tā kā Voyager zondes gāja cauriJupitera sistēmā astronomi ir izteikuši vairākus priekšlikumus par apkalpētām misijām uz Jupitera pavadoņiem un pat par apmetņu izveidošanu tur. Piemēram, 1994. gadā tika izveidots privāts kosmosa uzņēmums, kas pazīstams kā Project Artemis, ar mērķi kolonizēt Mēnesi 21. gadsimtā. Tagad, daudzus gadus vēlāk, šis projekts ir atkal atdzīvojies un aktīvi attīstās.
Četru Galilejas pavadoņu "ģimenes portrets"(Io Europa, Ganymede un Callisto) ap Jupiteru, ko uzņēmis kosmosa kuģis New Horizons un kas publicēts 2007. gadā. Foto: NASA / Džona Hopkinsa universitātes Lietišķās fizikas laboratorija / Dienvidrietumu pētījumu institūts
Vēlāk, 1997. gadā, zinātnieki izstrādāja plānusEiropas kolonizācija, kas paredzēja uz tās virsmas izveidot iglu. Tika pieņemts, ka vēlāk šīs ēkas kalpos par pamatu zinātniekiem. Viņi varēs "iedziļināties" Eiropas ledus garozā un izpētīt okeāna pazemes. Šajā sakarā tika apspriesta arī iespēja izmantot "gaisa caurumus" ledus segumā cilvēku ilgtermiņa uzturēšanās nolūkā.
- HOPE projekts
2003. gadā NASA sagatavoja pētījumu ar nosaukumuHumanOdzemdePlanetExploration (HOPE), kas bijakoncentrējās uz Saules sistēmas nākotnes izpēti. Tā attāluma no Jupitera un līdz ar to zemāka saules starojuma līmeņa dēļ mēness Kalisto bija šī pētījuma mērķis.
Plāns paredzēja sākt darbību 2045. gadā.Pirmkārt, Callisto ir jāizveido bāze, kur zinātniskās komandas var attālināti vadīt robotizēto zemūdeni. Tas savukārt tiks izmantots Eiropas iekšējā okeāna izpētei. Šīs pētnieku grupas arī iegūs virsmas paraugus netālu no Callisto nosēšanās vietas.
Visbeidzot - ekspedīcija uzCallisto izveidos atkārtoti izmantojamu virszemes biotopu, kur ūdens ledus var savākt un pārveidot par raķešu degvielu. Tādējādi šī bāze varētu kalpot kā apgādes bāze visām turpmākajām operācijām Jupitera sistēmā.
Arī 2003. gadā NASA ziņoja, ka ir apkalpotskomandējums uz Kalisto var būt iespējams 2040. gados. Saskaņā ar Glena pētījumu centra un Ohaio Kosmosa institūta publicēto kopīgo pētījumu šī misija būs balstīta uz kosmosa kuģi, kas aprīkots ar kodolelektriskās piedziņas sistēmu (AES) un mākslīgo gravitāciju. Šis kuģis piegādā apkalpi piecu gadu misijai, lai izveidotu bāzi Callisto.
Savā grāmatā “Spacewalk: Kosmosa civilizācijas izveide "(1999) Roberts Zubrins atbalstīja ārējo planētu, tostarp Jupitera, atmosfēras ieguvi, lai ražotu hēlija-3 degvielu.
Hēlijs-3 ir stabils hēlija izotops.Hēlija-3 kodols sastāv no diviem protoniem un viena neitrona, atšķirībā no smagāka, cita stabila izopa hēlija-4, kurā ir divi protoni un divi neitroni. Hēliju-3 dažreiz uzskata par hipotētisku kodolsintēzes degvielu. Šādai degvielai ir daudz priekšrocību - tās ietver desmitiem reižu mazāku neitronu plūsmu no reakcijas zonas. Tas krasi samazina inducēto radioaktivitāti un reaktora strukturālo materiālu degradāciju. Turklāt, atšķirībā no neitroniem, protoni, viens no reakcijas produktiem, ir viegli uztverami. Tos var izmantot papildu elektroenerģijas ražošanai. Tajā pašā laikā gan hēlijs-3, gan deitērijs paši par sevi ir neaktīvi. Tas nozīmē, ka to uzglabāšanai nav nepieciešami īpaši piesardzības pasākumi, un reaktora avārijas gadījumā ar aktīvās zonas spiediena samazināšanos izplūdes radioaktivitāte ir tuvu nullei. Taču hēlija-deitērija reakcijai ir nopietns trūkums – ievērojami augstāks temperatūras slieksnis (reakcijas sākšanai nepieciešama aptuveni miljarda grādu temperatūra).
Lai to izdarītu, jums būs nepieciešama bāze uz viena vaivairāki Galilejas satelīti. NASA arī domāja par šo iespēju, atsaucoties uz to. ka atradums nodrošinātu neierobežotas degvielas piegādes kodolsintēzes reaktoriem šeit uz Zemes un jebkur citur Saules sistēmā, kur pastāvētu kolonijas.
Tagad šo izotopu uz Mēness plānots iegūt termo kodolenerģijas vajadzībām. Tomēr tas ir tālās nākotnes jautājums. Neskatoties uz to, hēlijs-3 šodien jau ir ļoti pieprasīts, jo īpaši medicīnā.
- Glābšanas laivu fonds
2000. gados tika dibināts projekts LifeboatFonds. Tā ir bezpeļņas organizācija, kuras darbība ir vērsta uz cilvēcības saglabāšanu. 2012. gadā viņi izdeva pētījumu ar nosaukumu "Jupitera pavadoņu kolonizācija: mūsu iespēju un alternatīvu novērtēšana", kurā tika pētīta Galilejas pavadoņu kolonizācija kā potenciāla alternatīva kolonijām uz Mēness vai Marsa.
Kāpēc kolonizēt Jupitera pavadoņus?
Koloniju izveide uz Galilejas pavadoņiem sniedz daudz potenciālu ieguvumu cilvēcei.
Pirmkārt, Jupitera sistēma ir neticami bagāta.gaistošās vielas, tostarp ūdens, oglekļa dioksīds un amonjaka ledus, un organiskās molekulas. Turklāt tiek uzskatīts, ka Jupitera pavadoņi satur arī milzīgu daudzumu šķidra ūdens.
Piemēram, aplēses par Eiropas iekšējā okeāna apjomutiek uzskatīts, ka tajā var būt līdz trim kvadriljoniem kubikkilometru ūdens. Tas ir nedaudz vairāk nekā divas reizes lielāks par visu Zemes okeānu kopējo tilpumu. Turklāt kolonijas uz Jupitera pavadoņiem varētu ļaut veikt misijas pie paša Jupitera, kur ūdeņradi un hēliju-3 var ražot kā kodoldegvielu.
Europa (priekšplānā), Jupitera (labajā pusē) un Io (centrā) ilustrācijās redzams, ka ūdens plūmes sasniedz virsmu. Kredīts: NASA / JPL - Caltech
Otrkārt, kolonijas, kuru pamatā ir Eiropa unGanimēdam tiks atļauts veikt arī vairākas izpētes misijas iekšējos okeānos, kas, domājams, ir šiem satelītiem. Ņemot vērā to, ka šie okeāni tiek uzskatīti arī par dažām visticamākajām ārpuszemes dzīves vietām mūsu Saules sistēmā, iespēja tos izpētīt tuvplānā būtu lieliska iespēja.
Treškārt, kolonijas uz Io pavadoņiem Eiropā,Ganimēds un Kallisto arī veicinās misijas tālāk Saules sistēmā. Šīs kolonijas var kalpot kā pieturas un papildināšanas bāzes misijām, kas dodas uz un no Croian sistēmas (Saturna pavadoņu sistēmas), kur var savākt papildu resursus.
Kopumā Jupitera sistēmas kolonijas nodrošinās cilvēcei piekļuvi bagātīgiem resursiem un milzīgām pētniecības iespējām.
Kolonizācijas problēmas
Arī Jupitera pavadoņu apgūšanas izaicinājumi ir milzīgi.kā pats gāzes gigants. Tie ietver, bet neaprobežojas ar radiāciju, zemas smaguma pakāpes ilgtermiņa sekām, transporta problēmām, infrastruktūras trūkumu un, protams, milzīgām izmaksām. Ņemot vērā radiācijas bīstamību izpētei, ieteicams vispirms apsvērt šo aspektu.
- Starojums
Io un Europa, būdami vistuvāk JupiteramGalilejieši saņem visvairāk starojumu no visiem šiem pavadoņiem. To papildina fakts, ka tiem trūkst aizsargājoša magnētiskā lauka un ļoti plānas atmosfēras. Tādējādi Io virsma saņem vidēji aptuveni 3600 rem dienā, savukārt Eiropa saņem apmēram 540 rem dienā.
100 rem – vieglas staru slimības zemākais attīstības līmenis;
450 rem - smaga staru slimība (mirst 50% no tiem, kas pakļauti nāvei);
600 - 700 rem vai vairāk - viena saņemtā deva tiek uzskatīta par absolūti letālu.
Jupitera magnētiskais lauks un locītavas rotācija inducē strāvas. Kredīts: Wikipedia Commons.
Salīdzinājumam - cilvēki šeit uz Zemes ir pakļautiiedarbība ir mazāka par 1 rem dienā (0,62 attīstīto valstu iedzīvotājiem). Pakļaušana 500 rem dienā var būt letāla, un aptuveni 75 rem iedarbība uz vairākām dienām ir pietiekama, lai izraisītu nopietnas veselības problēmas un saindēšanos ar radiāciju.
Ganimēds ir vienīgais Galilejas pavadonis (unvienīgais gigantisks ķermenis, kas nav gāze, izņemot Zemi), kuram ir magnetosfēra. Vidēji Mēness dienā saņem aptuveni 8 radus starojuma. Tas ir līdzvērtīgs triecienam uz Marsa virsmu. vidēji gadā.
Tikai Kallisto ir pietiekami tālu no Jupitera. Šeit radiācijas līmenis sasniedz tikai 0,01 rem dienā. Tomēr tā attālums no Jupitera nozīmē, ka mēness plūdmaiņas nav.
Mākslinieka iespaids par pamatu, ko izveidojis Kallisto. Kredīts: NASA
Vēl viena nopietna problēma ir ilgtermiņa problēmazemas gravitācijas ietekme uz šiem satelītiem uz cilvēku veselību. Galilejas satelītos virsmas gravitācija svārstās no 0,126 g (Callisto) līdz 0,183 g (Io). Tas ir salīdzināms ar Mēnesi (0,1654 g), bet ievērojami mazāk nekā Marss (0,376 g). Kaut arī šīs parādības sekas nav pilnībā izprastas, ir zināms, ka mikrogravitācijas ilgtermiņa ietekme ietver kaulu blīvuma zudumu un muskuļu deģenerāciju.
- Attālums
Salīdzinot ar citām potenciālajām vietnēm vietnēkolonizācija, arī Jupitera sistēma ir ļoti tālu no Zemes. Tādējādi ekipāžu un visa kolonijas celtniecībai nepieciešamā smagā aprīkojuma pārvadāšana prasīs ļoti ilgu laiku, tāpat kā misijas, kurās resursi tiek piegādāti Jupitera pavadoņiem un no tiem.
Lai sniegtu priekšstatu par to, cik ilgi tas prasīs, apsveriet dažas faktiskās misijas uz Jupiteru. Pirmais kosmosa kuģis, kas ceļoja no Zemes uz Jupiteru, bija NASA zonde10. pionieris, kas tika palaists 1972. gada 3. martā un sasniedza Jupitera sistēmu 1973. gada 3. decembrī - 640 dienu (1,75 gadu) lidojuma laikā.
11. pionierisveica ceļojumu 606 dienās, bet, tāpat kā tā priekštecis, tas vienkārši izgāja cauri sistēmai ceļā uz ārējām planētām. Tieši tāpatCeļotājs 1Un2, kas arī izgāja cauri sistēmai, aizņēma attiecīgi 546 un 688 dienas.
Mākslinieciska koncepcija par bimodālu kodoltermisko raķeti zemu zemes orbītā. Kredīts: NASA
Misijas gadījumā "Galileo "zonde atstāja Zemi 1989. gada 18. oktobrī un ieradās Jupiterā 1995. gada 7. decembrī. Citiem vārdiem sakot, bija nepieciešami 6 gadi, 1 mēnesis un 19 dienas, lai sasniegtu Jupiteru no Zemes bez lidojuma. «Juno» tika palaists no Zemes 2011. gada 5. augustā un 2016. gada 5. jūlijā nonāca orbītā ap Jupiteru. Brauciens ilga 1796 dienas jeb nedaudz mazāk par 5 gadiem.
Jāatzīmē, ka šīs bija misijas bezapkalpes, kurās piedalījās tikai robotizēta zonde, nevis pietiekami liels kuģis cilvēku, krājumu un smagā aprīkojuma uzņemšanai. Tā rezultātā koloniālajiem kuģiem būtu jābūt daudz lielākiem un smagākiem, tiem būtu nepieciešamas uzlabotas vilces sistēmas, piemēram, termiskie / kodolelektriskie dzinēji. Viņiem jānodrošina, lai ceļojums aizņemtu saprātīgu laiku.
Lidojumiem uz Jupitera pavadoņiem un atpakaļBāzes starp Zemi un Jupiteru būs nepieciešamas, lai atļautu degvielas uzpildīšanu un papildināšanu, kā arī samazinātu atsevišķu misiju izmaksas. Tas nozīmētu, ka pirms Mēness, Marsa un, visticamāk, asteroīdu joslā, būs jāizveido pastāvīgi priekšpostenis, pirms jebkādas misijas uz Jupitera pavadoņiem tiks uzskatītas par iespējamām vai rentablām.
- Izmaksas
Šīs pēdējās divas problēmas rada jautājumu parizmaksas. Starp kuģu būvniecību, kas var veikt ceļojumu uz Jupiteru diezgan īsā laikā, izveidojot bāzes, kas nepieciešamas to atbalstam,unpašu koloniju izveides izmaksas, Jupitera pavadoņu kolonizācija būs neticami dārga, atzīmē Universe Today.
Kāda ir apakšējā līnija?
Ņemot vērā visas briesmas, laiku un augstuJājautā par izmaksām, daudzi cilvēki domā: "vai tas ir tā vērts?" No otras puses, kosmosa izpētes un kolonizācijas kontekstā idejai par pastāvīgu cilvēku priekšposteņu izveidi uz Jupitera pavadoņiem ir jēga. Visas problēmas var atrisināt, ja tiek veikti atbilstoši piesardzības pasākumi un tiek piešķirti nepieciešamie resursi. Un, lai gan viņam būs jāgaida, līdz uz Mēness un Marsa tiks izveidotas līdzīgas kolonijas/bāzes, tas nav slikts “nākamais solis”.
Kolonijas atrodas kādā no Galilejas satelītiem,cilvēcei būs vieta ārējā Saules sistēmā, pieturas punkts turpmākajām misijām uz Saturnu un ārpus tās, kā arī piekļuve jauniem resursiem. Atkal viss ir atkarīgs no tā, cik daudz cilvēce ir gatava tērēt. Principā jauns degvielas veids var padarīt lidošanu daudz budžeta. Tomēr tā vēl nepastāv.
Lasīt vairāk
Zeme kritisko temperatūru sasniegs pēc 20 gadiem
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs
Nosaukts augs, kas nebaidās no klimata izmaiņām. Tas baro miljardu cilvēku
Terra forma - klimata pārmaiņasplanētas, satelīta vai cita kosmosa ķermeņa apstākļi, lai atmosfēra, temperatūra un vides apstākļi nonāktu stāvoklī, kas piemērots sauszemes dzīvnieku un augu dzīvošanai.
Angļu - cerība
Kodolelektriskās piedziņas sistēma (AES) -kosmosa kuģa vilces sistēma, kas ietver kosmosa kuģa borta sistēmu kompleksu (SC), piemēram: elektrisko raķešu dzinēju (EP), kodolreaktora nodrošinātu barošanas sistēmu, darba vides uzglabāšanas un padeves sistēmu (SKHiP), automātisko vadības sistēmu (ACS) ...
Roberts Zubrins - amerikāņu inženieris un publicists,Marsa biedrības dibinātājs. Viņš absolvējis Ročesteras universitāti ar bakalaura grādu matemātikā, pēc tam Vašingtonas universitātē studējis kodolenerģiju, aizstāvējis disertāciju.
Krons, Krons sengrieķu mitoloģijā ir augstākā dievība, saskaņā ar citu uzskatu titāns, pirmā dieva Urāna (debesis) un demiurgu dievietes Gajas (Zeme) jaunākais dēls.
Sākotnēji – lauksaimniecības dievs, vēlāk hellēnisma periodā identificēts ar laiku personificējošo dievu Hronu.
Atbilst romiešu dievam Saturnam (Saturnus).