Про які сигналах йдеться?
Подібні сигнали відомі давно: вони називаються декаметровими радіосплесками.
Після випадкового відкриття радіосплесків зЮпітера вчені спробували зрозуміти, що викликало це радіовипромінювання. Вони почали з ретельних спостережень, записуючи час, коли вони чули Юпітер, і наскільки інтенсивними були декаметрові радіосплески Юпітера. (Слово декаметрове означає десятки метрів, оскільки довжина хвилі радіосплесків становить десятки метрів). Після збору цих радіоданих вони порівняли їх з іншою інформацією про Юпітера. Вони почали узгоджувати радіоспалахи Юпітера з обертанням планети. Єдиний спосіб дізнатися, яка частина Юпітера звернена до них у певний час, — це знати швидкість його обертання. Спочатку астрономи знали швидкість обертання Юпітера, лише спостерігаючи, як хмари рухаються планетою; немає жодних об'єктів поверхні, які слід відстежувати.
Спостерігачі зрозуміли, що чуємо ми Юпітер чи ні,багато в чому залежить від того, яка частина Юпітера звернена до нас в даний момент. Радіовипромінювання залежить від довготи Юпітера. Схоже, є особливі довготи, на яких Юпітер може бути чути набагато частіше, ніж інші. Ці довготи були подібні «орієнтирів» на планеті без видимої поверхні. Ці орієнтири також означають, що Юпітер не просто випромінює радіохвилі у всіх напрямках, а скоріше випромінює радіохвилі в космос.
Чим нові радіовсплесков примітні?
Нещодавно космічний апарат уперше зафіксувавдекаметрові радіосплески в безпосередній близькості від місця їх виникнення. Фактично зонд пролетів через джерело радіосплеску, неподалік Ганімеда, найбільшого супутника Юпітера.
Датчики "Юнони" спостерігали феномен близько п'ятисекунд, а потім радіосигнал злився з фоновим випромінюванням. Враховуючи швидкість руху зонда - приблизно 50 км / с можна зробити висновок, що область простору, де генерується сигнал, залишає 250 км в поперечнику.
Про примітному спостереженні міжнародна командадослідників повідомила в новому дослідженні. Оригінальна публікація була розміщена в журналі, що рецензується Geophysical Research Letters. Увага громадськості вона привернула після передачі на каналі KTVX, де виступив представник НАСА в штаті Юта Патрік Віггінс (Patrick Wiggins).
Розповідаючи про новий радіосигнал, отриманийапаратом Jino, представник НАСА особливо наголосив - походження цього сигналу природне. Такі радіосплески виникають внаслідок циклотронної мазерної нестійкості (CMI, cyclotron maser instability). Суть цього ефекту полягає у посиленні вільними електронами радіохвиль. Відбувається це, якщо частота коливань електронів у плазмі значно нижча, ніж їх циклотронна частота. Тоді може стати помітним навіть вдало виниклий у хмарі заряджених частинок випадковий сигнал, зазначає Naked Science. Радіовсплески формуються в тих ділянках магнітосфери Юпітера, де вона тісно взаємодіє з магнітним полем Ганімеда. Захоплені магнітними лініями електрони можуть породжувати радіохвилі.
Чи можливе життя на Юпітері і його супутниках?
У 1610 році Галілео Галілей став першимастрономом, що відкрив великі супутники Юпітера за допомогою телескопа власної конструкції. З часом ці місяці - Іо, Європа, Ганімед і Каллісто - в сукупності стали називатися «Галілеєвими місяцями» на честь їх першовідкривача. І з початком космічних досліджень те, що ми дізналися про цих супутників, зачарувало і надихнуло і вчених.
Три внутрішніх галілеєвих супутника обертаються в резонансі 4: 2: 1
Наприклад, з тих пір, як зонди «Піонер» і«Вояджер» пройшли через систему лун кілька десятиліть тому, вчені підозрювали, що супутники, подібні Європі, можуть стати найкращим вибором для пошуку життя за межами Землі в зовнішній Сонячній системі. Вся справа в наявності водяного льоду, внутрішніх океанів, мінералів і органічних молекул. З першими відкриттями про природу місяців Юпітера з'явилися припущення про те, що людство зможе якось колонізувати їх.
До речі, концепція колонізованої системиЮпітера представлена у багатьох науково-фантастичних публікаціях. Наприклад, роман Роберта Хайнлайна «Фермер у небі» (1953) розповідає про хлопчика-підлітка та його родину, які переїжджають на Ганімед. За сюжетом, цей місяць Юпітера знаходиться в процесі тераформування і фермерів наймають, щоб допомогти перетворити його на сільськогосподарську колонію.
Як вчені пропонували колонізувати місяця Юпітера?
З тих пір, як зонди «Вояджер» пройшли черезсистему Юпітера, астрономи зробили кілька пропозицій для місій з екіпажем на супутники Юпітера і навіть для створення там поселень. Наприклад, в 1994 році було створено приватне космічне підприємство, відоме як «Проект Артеміда», з метою колонізації Місяця в 21 столітті. Зараз, через багато років, цей проект знову ожив і активно розвивається.
«Сімейний портрет» чотирьох галілеєвих супутників(Іо Європа, Ганімед і Каллісто) навколо Юпітера, зроблений космічним кораблем New Horizons і опублікований в 2007 році. Фото: НАСА / Лабораторія прикладної фізики Університету Джона Хопкінса / Південно-західний дослідний інститут
Пізніше, в 1997 році вчені розробили плани поколонізації Європи, в яких передбачалося створення голку на її поверхні. Передбачалося, що пізніше ці споруди будуть служити базою для вчених. Вони зможуть «заглибитися» у крижану кору Європи і досліджувати підповерхневий океан. У цьому плані також обговорювалася можливість використання «повітряних ям» в крижаному покриві для тривалого проживання людей.
- проект HOPE
У 2003 році NASA підготувала дослідження під назвоюHumanOuterPlanetExploration (HOPE), яке булозосереджено на дослідженні майбутнього Сонячної системи. Через віддаленість від Юпітера і, отже, нижчого рівня сонячної радіації, метою в цьому дослідженні був місяць Каллісто.
План мав на меті початок операцій в 2045 році.На початку необхідно створити базу на Каллісто, де наукові групи зможуть дистанційно керувати роботизованою підводним човном. Вона, в свою чергу, буде використовуватися для дослідження внутрішнього океану Європи. Ці наукові групи також будуть добувати зразки поверхні недалеко від місця посадки на Каллісто.
Нарешті, що не менш важливо, експедиція наКаллісто створить багаторазову надводну середовище проживання, де водяний лід можна збирати і перетворювати в ракетне паливо. Таким чином, ця база могла б служити базою постачання для всіх майбутніх місій по експлуатації в системі Юпітера.
Також в 2003 році НАСА повідомило, що пілотованамісія на Каллісто може бути можлива в 2040-х роках. Згідно зі спільним дослідженням, опублікованим Дослідницьким центром Гленна і Аерокосмічним інститутом Огайо, ця основою місії стане космічний корабель, обладнаний ядерної електродвигунні установкою (ЯЕДУ) і штучної гравітацією. Цей корабель повинен доставити екіпаж для п'ятирічної місії по створення бази на Каллісто.
У своїй книзі «Вихід в космос: створення космічної цивілізації »(1999) Роберт Зубрін виступав за розробку атмосфери зовнішніх планет, включаючи Юпітер, для одержання палива гелію-3.
Гелій-3 – стабільний ізотоп гелію.Ядро гелію-3 складається з двох протонів і одного нейтрону, на відміну від більш важкого іншого стабільного ітозопа - гелію-4, що має у складі два протони і два нейтрони. Гелій-3 іноді сприймається як гіпотетичне термоядерне паливо. Таке паливо має багато переваг — до них належить у десятки разів нижчий потік нейтронів із зони реакції. Це різко зменшує наведену радіоактивність та деградацію конструкційних матеріалів реактора. Крім того, протони - один із продуктів реакції - на відміну від нейтронів, легко уловлюються. Їх можна використовувати для додаткової генерації електроенергії. При цьому і гелій-3 і дейтерій самі по собі неактивні. Це означає, що їх зберігання не вимагає особливих запобіжних заходів, а при аварії реактора з розгерметизацією активної зони радіоактивність викиду близька до нуля. Проте гелій-дейтерієва реакція і серйозна вада — значно вищий температурний поріг (для початку реакції потрібна температура близько мільярда градусів).
Для цього буде потрібна база на одній абокількох галілеєвих супутниках. У НАСА також міркували про таку можливість, посилаючись на те. що знахідка дозволить забезпечити безмежні запаси палива для термоядерних реакторів тут, на Землі, і деінде в Сонячній системі, де існуватимуть колонії.
Зараз цей ізотоп планується видобувати на Місяці для потреб термоядерної енергетики. Однак це справа далекого майбутнього. Проте гелій-3 надзвичайно затребуваний вже сьогодні - зокрема, в медицині.
- Lifeboat Foundation
У 2000-х роках було засновано проект LifeboatFoundation. Це некомерційна організація, діяльність якої спрямована на збереження людства. У 2012 році вони випустили дослідження під назвою «Колонізація супутників Юпітера: оцінка наших можливостей та альтернатив», в якому колонізація супутників Галілея розглядалася як потенційна альтернатива колоніям на Місяці або Марсі.
Навіщо колонізувати місяця Юпітера?
Створення колоній на галілейських місяцях має багато потенційних переваг для людства.
По-перше, система Юпітера неймовірно багаталетючими речовинами, в тому числі водою, діоксидом вуглецю і аміачним льодом, а також органічними молекулами. Крім того, вважається, що супутники Юпітера також містять величезну кількість рідкої води.
Наприклад, оцінки обсягу внутрішнього океану Європиприпускають, що він може містити до трьох квадрильйонів кубічних кілометрів води. Це трохи більше ніж в два рази перевищує сукупний обсяг всіх океанів Землі. Крім того, колонії на супутниках Юпітера можуть дозволити місії до самого Юпітера, де водень і гелій-3 можуть бути отримані в якості ядерного палива.
Ілюстрація Європи (на передньому плані), Юпітера (праворуч) і Іо (в центрі) показує водні шлейфи, що досягають поверхні. Надано: НАСА / Лабораторія реактивного руху - Caltech
По-друге, колонії, засновані на Європі іГанімеді, також дозволять провести кілька дослідницьких місій у внутрішніх океанах, які, як вважається, є у цих супутників. З огляду на, що ці океани також вважаються одними з найбільш ймовірних місць для позаземного життя в нашій Сонячній системі, можливість досліджувати їх поблизу стане чудовою можливістю
По-третє, колонії на супутниках Іо, Європи,Ганімеда і Каллісто також сприятимуть виконанню місій далі в Сонячну систему. Ці колонії можуть служити пунктами зупинки і базами поповнення запасів для місій, що прямують в систему Croian (система супутників Сатурна) і з неї, де можна збирати додаткові ресурси.
Загалом, колонії в системі Юпітера нададуть людству доступ до багатих ресурсів та величезних дослідницьких можливостей.
проблеми колонізації
Проблеми в освоєнні місяців Юпітера також величезні,як і сам газовий гігант. Вони включають, крім іншого, радіацію, довгострокові наслідки низької гравітації, проблеми з транспортуванням, відсутність інфраструктури і, звичайно ж, величезні витрати. З огляду на небезпеку, яку радіація для геологорозвідувальних робіт, доцільно спочатку розглянути цей аспект.
- радіація
Іо і Європа, будучи найближчими до ЮпітераГалілея, отримують найбільше випромінювання з усіх цих місяців. Це посилюється тим фактом, що у них немає захисного магнітного поля і дуже розрідженій атмосфери. Таким чином, поверхня Іо отримує в середньому близько 3600 бер в день, в той час як Європа отримує близько 540 бер в день.
100 бер – нижній рівень розвитку легкого ступеня променевої хвороби;
450 бер - важкий ступінь променевої хвороби (гине 50% опромінених);
600 - 700 бер і більше - одноразово отримана доза вважається абсолютно смертельною.
Магнітне поле Юпітера і спільне обертання викликають струми. Надано: Wikipedia Commons.
Для порівняння, люди тут, на Землі, піддаютьсявпливу менш 1 бер в день (0,62 для жителів розвинених країн). Вплив 500 бер в день може бути фатальним, а вплив приблизно 75 бер протягом декількох днів достатньо, щоб викликати серйозні проблеми зі здоров'ям і радіаційне отруєння.
Ганімед — єдиний галилеївський місяць (ієдине негазове гігантське тіло, крім Землі), що має магнітосферу. У середньому Місяць отримує близько 8 рад радіації на день. Це еквівалентно впливу на поверхню Марса в середньому за рік.
Тільки Каллісто знаходиться досить далеко від Юпітера. Тут рівні радіації досягають всього 0,01 бер в день. Однак його віддаленість від Юпітера означає відсутність приливної нагріву місяця.
Враження художника від бази по Каллісто. Надано: НАСА.
Ще одна серйозна проблема - це довгостроковевплив низької гравітації на ці супутники на здоров'я людини. На галілєєвих супутниках поверхнева гравітація коливається від 0,126 г (для Каллісто) до 0,183 г (для Іо). Це можна порівняти з Місяцем (0,1654 г), але істотно менше, ніж на Марсі (0,376 г). І, хоча, ефекти такого явища не вивчені до кінця, відомо, що довгострокові ефекти мікрогравітації включають втрату щільності кісток і дегенерацію м'язів.
- відстань
У порівнянні з іншими потенційними місцями дляколонізації, система Юпітера також дуже далека від Землі. Таким чином, транспортування екіпажів і всього важкого обладнання, необхідного для будівництва колонії, займе дуже багато часу, як і місії, в яких ресурси доставляються на супутники Юпітера і назад.
Щоб дати вам уявлення, скільки часу це займе, розглянемо кілька реальних місій до Юпітера. Першим космічним кораблем, що здійснив подорож із Землі на Юпітер, був зонд НАСАPioneer 10, Який був запущений 3 березня 1972 року і досяг системи Юпітера 3 грудня 1973 року - за 640 днів (1,75 року) польотного часу.
Pioneer 11здійснив подорож за 606 днів, але, як і його попередник, він просто проходив через систему на шляху до Зовнішніх планет. Точно так самозондиVoyager 1і2, які також проходили через систему, зайняли 546 та 688 днів відповідно.
Художня концепція бімодальною ядерної теплової ракети на низькій навколоземній орбіті. Надано: НАСА.
У разі місії «Галілео »зонд залишив Землю 18 жовтня 1989 р. і прибув до Юпітера 7 грудня 1995 р. Іншими словами, знадобилося 6 років, 1 місяць і 19 днів, щоб дістатися Юпітера з Землі без польоту. «Юнона» була запущена з Землі 5 серпня 2011 року та вийшла на орбіту навколо Юпітера 5 липня 2016 року. Шлях зайняв одна тисячу сімсот дев'яносто шість днів, або трохи менше 5 років.
Слід зазначити, що це були місії безекіпажу, в яких брав участь тільки роботизований зонд, а не судно, досить велика для розміщення людей, припасів і важкого устаткування. В результаті колоніальні кораблі повинні були бути набагато більше і важче Для них потрібні були б просунуті рухові установки, такі як ядерно-теплові / ядерно-електричні двигуни. Вони повинні гарантувати, що подорож займе розумний час.
Для польотів до супутників Юпітера і назадбудуть потрібні бази між Землею і Юпітером, щоб забезпечити дозаправку і поповнення запасів, а також скоротити витрати на окремі місії. Це означало б, що постійні аванпости необхідно буде створити на Місяці, Марсі та, швидше за все, в поясі астероїдів, перш ніж будь-які місії до супутників Юпітера будуть полічені здійсненними або економічно ефективними.
- вартість
Ці останні дві проблеми порушують питання провартості. Між будівництвом кораблів, здатних здійснити подорож до Юпітера за неабияку кількість часу, створенням баз, необхідних для їх підтримки,івитратами на створення самих колоній, колонізація супутників Юпітера буде неймовірно дорогою, зазначає Universe Today.
Що в підсумку?
Враховуючи всі небезпеки, час і високувартість слід поставити питання, багато хто задається питанням «а чи варто воно того?». З іншого боку, в контексті освоєння космосу і колонізації ідея створення постійних людських форпостів на супутниках Юпітера має сенс. Всі проблеми можна вирішити за умови вживання належних запобіжних заходів та виділення необхідних ресурсів. І хоча йому доведеться почекати, поки аналогічні колонії бази будуть створені на Місяці і Марсі, це непогана для «наступного кроку».
Маючи колонії на будь-який з галілеєвих супутників,людство отримає плацдарм у зовнішній Сонячній системі, точку зупинки для майбутніх місій на Сатурн і за його межі, а також доступ до нових ресурсів. Знову ж таки, все зводиться до того, скільки людство готове витратити коштів. Принципово новий вид палива може зробити політ більш бюджету. Однак поки його не існує.
Читати далі
Земля досягне критичної позначки температури через 20 років
Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять
Названо рослина, якому не страшно зміна клімату. Їм харчується мільярд чоловік
Терраформирование - зміна кліматичнихумов планети, супутника або ж іншого космічного тіла для приведення атмосфери, температури і екологічних умов у стан, придатний для проживання земних тварин і рослин.
англ. - надія
Ядерна електродвигунні установка (ЯЕДУ) -рухова установка космічного апарату, що включає в себе комплекс бортових систем космічного апарату (КА), таких як: електричний ракетний двигун (ЕРД), система електроживлення, що забезпечується ядерним реактором, система зберігання і подачі робочого тіла (Схіп), система автоматичного управління (САУ) .
Роберт Зубрин - американський інженер і публіцист,засновник марсіанського суспільства. Закінчив Рочестерський університет, отримавши ступінь бакалавра з математики, потім займався ядерною енергетикою в Вашингтонському університеті, захистив дисертацію.
Кронос, Крон у давньогрецькій міфології - верховне божество, на іншу думку титан, молодший син першого бога Урана (неба) і богині-деміурга Геї (землі).
Спочатку - бог землеробства, пізніше, в період еллінізму, ототожнювався з богом, персоніфікуючим час, Хроносом.
Відповідає римському богові Сатурну (Saturnus).