Вкраю гигантов: сатурн, юпитер иихлуны

      Комментарии к записи Вкраю гигантов: сатурн, юпитер иихлуны отключены

Вкраю гигантов: сатурн, юпитер иихлуны

    Исследовательский корабль обязан совершить 74 орбитальных витка около Сатурна, и собрать информацию о наибольших спутниках данной планеты. Необыкновенный интерес ученых к Титану разъясняется тем, что это единственный спутник в нашей системе, владеющий плотной воздухом.
    Спускаемый модуль Huygens рекомендован для посадки и спуска на Титан, самый большой спутник огромной планеты Cassini оснащен УФ, ИК и радиоспектрометрами, анализатором пыли, весов-спектрометром, камерой, магнитометром, радаром, и фиксированной основной антенной четырехметрового диаметра, благодаря которой он отсылает эти на Землю. Миссия Cassini вычислена как минимум на четыре года. В первых числах Марта 2007 года человечество в первый раз заметило Сатурн сверху.
    Эту фотографию передал на Землю корабль Cassini (она составлена из нескольких фрагментов). Сатурн освещен Солнцем слева Структура планет-гигантов

Полеты «Вояджеров» существенно обогатили ученых информацией о двух наибольших планетах Нашей системы. «Всех открытий и не перечислишь. ‘Вояджеры’ распознали вулканизм на спутнике Юпитера Ио, что на два порядка интенсивнее земного. Поняли, что поверхность еще одного спутника, Европы, закована в ровный ледяной покров, под которым, возможно, прячется жидкий океан.

На Каллисто нашли пары явственные следы и воды геологической активности, прошедшей в далеком прошлом, — поведал отечественному изданию научный руководитель этого проекта, доктор наук Калифорнийского технологического университета Эдуард Стоун. — Много сюрпризов принесло и изучение Сатурна. Оказалось, что кольца данной планеты имеют сложную динамическую структуру, обусловленную притяжением ее спутников.

На Титане, самой большой из его лун, была открыта плотная воздух из азота и метана, давление которой более чем в полтора раза превышает давление земного воздуха. В том месте кроме этого имеются следовые количества сложных органических соединений, каковые, "Наверное," образуются из метана под действием радиации. Кроме этого «Вояджеры» выполнили детальные промеры многих атмосфер и параметров магнитосфер обеих планет-гигантов».

Возвращение к Юпитеру

Но «Пионеры» и «Вояджеры» изучали Юпитер с Сатурном только на пролете. Это был хороший дебют — но всего лишь дебют. В NASA еще в 1960-х появилась мысль создания корабля для долгой работы в совокупности Юпитера.

В середине 1970-х в один момент в двух подразделениях NASA, Исследовательском центре имени Эймса и Лаборатории реактивного перемещения (JPL) в Пасадене, начали конструировать станции, талантливые не только дистанционно изучить эту планету и ее спутники, но и выстрелить в ее воздух зонд, оснащенный измерительной аппаратурой. Сначала проект назвали JOP (Jupiter Orbiter-with-Probe), но скоро переименовали в честь Галилео Галилея, первооткрывателя четырех наибольших юпитерианских спутников Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто (эти имена придумал германский астролог Симон Мариус, замечавший их немногим позднее). 1 октября 1977 года Конгресс США утвердил проект Galileo, а спустя семь лет NASA всецело передало его под эгиду JPL.

Запуск Galileo состоялся 18 октября 1989 года. Это вероятно было сделать значительно раньше, но старт корабля много раз откладывали по техническим и политическим обстоятельствам. Окончательной датой был май 1986 года, но запуск был снова отложен из-за января «и» 28 гибели.

Galileo загрузили на особый трейлер и перевезли с мыса Канаверал обратно в JPL для очередной переделки.

Отсрочки разрешили модернизировать приборное оснащение корабля, в особенности компьютеры (но, 8-битные 1,6-МГц процессоры RCA 1802 на данный момент как-то не впечатляют). Более того, по всей видимости, они спасли целый проект. Galileo был оборудован двенадцатью корректирующими двигателями тягой по 10 Ньютонов.

За пара месяцев до запуска стало известно, что при постоянной работе они очень сильно перегреваются и надежно функционируют только в импульсном режиме. Если бы данной информации не было, корабль имел большие шансы разрушиться по окончании первого маневра.

Сперва предполагалось, что по окончании расстыковки с шаттлом Galileo включит разгонную ракету Centaur, которая в далеком прошлом и прекрасно трудилась в блоке с ракетами Titan и Atlas. Но руководство NASA испугалось, что данный жидкотопливный мотор взорвется, в случае если запуск шаттла окажется нештатным. Возможность аналогичного финала была очень мелка, раньше ее не принимали в расчет, но по окончании аварии «Челленджера» Galileo решили состыковать со относительно маломощным твердотопливным ускорителем тягой 400 ньютонов, намерено изготовленным для данной цели корпорацией Boeing.

В отличие от Centaur, данный двигатель не имел возможности послать корабль в прямой тридцатимесячный полет к Юпитеру. Исходя из этого баллистики изобрели сложный маршрут, на протяжении которого Galileo должен был трижды увеличивать собственную кинетическую энергию посредством гравитационного маневра.

Ему предстояло собрать скорость около Венеры, второй раз произвести данный же маневр в поле тяготения родной планеты, уйти от нее к внутренней границе пояса астероидов, снова возвратиться к Почва, разогнаться в третий раз и только затем отправиться к Юпитеру. Оказалась прекрасная, но весьма сложная траектория: две замкнутые петли и гиперболическая дуга, направленная к цели путешествия, которое заняло целых пять лет вместо двух с половиной.

Полет Galileo

9 февраля 1990 года корабль пролетел мимо Венеры и послал на Землю три ее фотоснимка. 8 декабря приблизился к Почва, «щелкнул» обратную сторону Луны и умчался на назначенное на 29 октября 1991 года рандеву с астероидом Гаспра. 8 декабря 1992 года снова пролетел мимо Почвы, снова пересек марсианскую орбиту, прошел через астероидный пояс и направился к Юпитеру.

Но весной 1991 года программа полета чуть не была сорвана.

Для связи с Почвой Galileo был оснащен тремя радиоантеннами. Основная антенна большого усиления, 5-метровая параболическая чаша, в момент старта была сложена, как зонтик. Ее предполагалось развернуть за орбитой Марса, а до этого пользоваться двумя маленькими антеннами низкого усиления. Команда на раскрытие была отправлена из Пасадены 8 апреля 1991 года, но два прута из восемнадцати, к каким крепился «зонтик», заклинились.

Позднее стало известно, что по пути из Пасадены на мыс Канаверал во второй половине 80-ых годов XX века они утратили смазку. Попытки раскрыть антенну растянулись на три с лишним года, но ни к чему не привели. В итоге выход все же нашелся.

Целой роте программистов и инженеров (130 человек!) удалось расширить пропускную свойство малых антенн с десяти бит в секунду практически до тысячи. Если сравнивать с возможностями главной антенны это было мало, но все-таки приемлемо.

Galileo начал подготовку к путешествию в июле 1995 года, в то время, когда от Юпитера его отделяло более 80 млн. км. 13 июля он отстыковал и послал в независимый путь спускаемый модуль, а через 14 дней включил тормозной двигатель. Если бы хоть одна из этих операций не была выполнена, корабль по преувеличению проскочил бы мимо Юпитера и ушел в глубочайший космос.

11 октября Galileo в первый раз с расстояния в 30 млн. км сфотографировал Юпитер.

В гостях у гиганта

26 ноября 1995 года Galileo пересек границу магнитосферы Юпитера. 7 декабря спускаемый модуль нырнул вглубь атмосферы, раскрыл тормозной парашют, скинул тепловой экран и отстрелил зонд, что передавал данные практически час. Приемная антенна Galileo поймала его последний радиосигнал, в то время, когда зонд спустился на 200 км ниже первого облачного слоя. В том месте температура дошла до 1500С, а давление до 24 бар, и электроника отказала.

Согласно расчетам, зонд имел возможность опуститься еще приблизительно на 300 км, где температура увеличилась до 15000C, и аппарат .

Измеренные температуры и величины давления верхних слоев юпитерианской воздухи свидетельствовали о том, что в глубинах Юпитера скрыта замечательная «топка». Возможно, именно она формирует в воздушном бассейне планеты перепады давления — они и являются причиной ураганов, скорость которых, как продемонстрировал зонд, доходит до 700 км/ч.

Эти с зонда в целом подтвердили теоретические модели строения Юпитера. Наверняка он имеет маленькое каменное ядро, масса которого в два раза превышает земную. Оно заключено в толстую оболочку из жидкого электропроводящего железного водорода, температура которой достигает десятков тысяч градусов, а давление — 2−3 млн. воздухов.

В данной внутренней оболочке циркулируют кольцевые электрические токи, благодаря которым Юпитер и владеет сильным магнитным полем (в 14 раз превышающим земное). Сверху лежит еще один слой жидкого водорода, сжатый меньшими давлениями и потому не владеющий железными особенностями. Водородный океан пронизывают замечательные конвекционные течения, переносящие тепло из глубин в воздух.

Завершив дела на Юпитере, корабль занялся его лунами. «Вояджеры» продемонстрировали, что Европа покрыта толстым (от 5 до двадцати километров) панцирем из водяного льда. Устройства Galileo определили, что под ним прячется соленый океан глубиной до много километров, покрывающий всю поверхность спутника. Вода в нем не мёрзнет из-за приливных волн, порожденных тяготением Юпитера, Ио и Ганимеда.

Это открытие породило предположения о возможности судьбы на Европе, но пока это только догадки. Что до структуры спутника, то, вероятнее, под океаном находится силикатная мантия, а под ней — богатое металлами ядро.

Ио и Ганимед структурно сходны с Европой, но жидкой воды в том месте нет. Заключенный в 800-км ледяную оболочку Ганимед имеет кроме того собственное магнитное поле, чем не может похвалиться ни один планетный спутник. А вот поверхность Ио очень сильно нагрета.

В среднем с каждого квадратного метра она за одну секунду излучает 2,5 ватта, больше, чем в самых активных вулканических территориях Почвы. Имеется в том месте сернистые гейзеры высотой до 300 км, огромные вулканы, заливающие лавой тысячи квадратных километров — в общем, настоящий преисподняя. Замечательный вулканизм Ио породил горы высотой в два Эвереста, самые высокие во всей Солнечной совокупности.

Каллисто же, наоборот, была холодным каменно-ледяным шаром.

Galileo мало не дожил до 14 лет. На последнем маневре корабль направили в воздух Юпитера, и 21 сентября 2003 года он провалился сквозь землю, покинув о себе хорошую память.

К окольцованной планете

15 октября 1997 года был запущен направляться, также детище JPL, но посложнее и подороже (Galileo стоил около $1,5 млрд., Cassini — чуть меньше $3,5 млрд.). Корабль назвали в честь астролога XVII века Джованни Кассини, первого директора и основателя Парижской обсерватории. Он первым увидел чёрную щель между кольцами Сатурна (на данный момент она носит его имя), первым осознал, что кольца складываются из мириад микроскопических спутников планеты, и первым замечал сатурнианские луны Япет, Рею, Тефию и Диону.

Не хотя повторения неполадок c связью, NASA оснастило корабль фиксированной основной антенной диаметром 4 м. Исходя из этого Cassini запустили не на шаттле, а посредством связки Titan-Centaur. Но кроме того таким методом нереально было послать шеститонный корабль прямиком к Сатурну. Cassini два раза разгонялся в окрестностях Венеры, позже собрал скорость около Почвы, а в октябре 2000 года еще раз угодил в гравитационную катапульту, пролетая мимо Юпитера.

Только 1 июля 2004 года настало время включать тормозной двигатель и становиться спутником Сатурна. 26 октября Cassini совершил первый пролет вблизи Титана на расстоянии всего 1200 км, а 25 декабря отстрелил к нему спускаемый аппарат. 14 января зонд вошел в воздух Титана и через 2,5 часа опустился на его поверхность.

Huygens выяснил состав воздуха Титана (98,4% азота, 1,6% метана и следы еще более десятка газов) и ее давление вблизи поверхности (более чем 1,5 атм).

Миссия Cassini вычислена как минимум на четыре года. Около трех он уже отработал. Однако все главные совокупности корабля функционируют штатно, и возможно считать, что программу продлят до 2012 года. Подводить ей итоги еще рано, не смотря на то, что сделано уже много. Cassini совершенно верно выяснил длительность сатурнианских дней (10 часов 47 мин. 6 секунд), каковые были на 8 мин. меньше, чем полагали ранее. Он нашёл на поверхности Титана горы, низкотемпературные вулканы и метеоритные кратеры.

В его северной полярной территории радиолокатор Cassini распознал восемь десятков чёрных пятен диаметром от 3 до 70 км. Это смогут быть озера из жидкого метана, что, испаряясь, порождает огромные тучи, орошающие поверхность Титана метановыми дождями. Помощник начальника проекта Cassini Линда Спилкер поведала «ПМ», что вычисляет эти сведения одним из самых фантастических результатов всей миссии.

Она утвержает, что Титан во многом напоминает отечественную планету — в том месте имеется и настоящая воздух, и горы, и реки, а также что-то наподобие морей. Вот лишь температура в том месте кроме того на экваторе не поднимается выше -1800С.

Еще одно открытие Cassini — вулканическая активность на сатурнианском спутнике Энцеладе. Он покрыт коркой водяного льда с примесью двуокиси углерода, под которой прячется каменистое ядро. Оказалось, что Энцелад принадлежит к немногочисленной группе тел Нашей системы, владеющих геологически активными недрами.

До сих пор подобные явления, кроме Почвы, наблюдались только на Ио и Тритоне, самой большой из лун Нептуна. Устройства Cassini нашли на ее поверхности замечательные гейзеры, выбрасывающие в космос пар, частицы и пыль льда. Это подтверждает ветхую догадку, в соответствии с которой Энцелад является источником вещества для кольца Е.

Нельзя исключать, что фонтаны Энцелада подпитываются из резервуаров под его поверхностью. Вода может сохранять в том месте жидкое состояние благодаря приливному прогреву, как на Европе. Но, это объяснение до тех пор пока признают не все планетологи, существуют и соперничающие модели.

Луны Сатурна

    Сатурн — вторая по количеству спутников планета Нашей системы (у Юпитера их 63) По окончании мягкой посадки на Титан Hyugens передал на Землю первые подробные информацию об этом спутнике

За последние годы перечень спутников Сатурна существенно увеличился. К моменту запуска Cassini их было известно 18, а на данный момент — не меньше 56. Период обращения сравнительно не так давно найденных спутников около Сатурна образовывает приблизительно два года, они находятся на большом расстоянии от гиганта.

До тех пор пока корабль добирался до Сатурна, с Почвы нашли еще 13 спутников. По прибытии на место Cassini нашёл еще четыре: Метону, Паллену, Полидевк и Дафнис, поперечник которых образовывает от 3 до семи километров. В 2004—2006 годах астрологи из Гавайского университета сказали об открытии 21 мини-спутника.

Так что на данный момент известны 56 точных лун, и вдобавок три — под вопросом.

Ученые-астрологи предполагают, что сравнительно не так давно найденные спутники — это тела, выбитые из пояса астероидов гравитационными возмущениями от Юпитера и позднее попавшие в сферу влияния Сатурна. Об этом, например, говорит тот факт, что они обращаются около планеты в направлении, обратном вращению громадных спутников. Но вот как как раз случился захват — пока не светло.

Существующие модели не смогут дать объяснение замечаемым орбитам этих небесных тел.

Подобно Galileo, Cassini нес на себе подлежащий стыковке аппарат, выстроенный ESA. Спускаемый модуль Galileo не удостоился собственного заглавия, но зонд Cassini взял имя великого голландского ученого Христиана Гюйгенса, что первым совершенно верно обрисовал кольца Сатурна и открыл Титан, куда Cassini и должен был доставить собственный груз. Необыкновенный интерес к Титану разъяснялся тем, что это единственный во всей Солнечной совокупности спутник планеты, владеющий плотной воздухом.

Cassini нашпиговали 12 устройствами, еще шесть смонтировали на зонде Huygens (по принципам и целям работы они не через чур отличаются от инструментов Galileo). Полная стартовая масса комплекса Cassini-Huygens составила 5,82 т, причем чуть больше половины пришлось на ракетное горючее. Стартовая масса корабля-матки составляла 2125 кг, а зонда — 349 кг. Махина имела в высоту 6,7 м, а в ширину — больше четырех метров.

Кольца Сатурна

    Кольца Сатурна

Летом 1610 года Галилео Галилей, наведя собственный слабенький телескоп на Сатурн, заметил не одно, а три светящихся пятна! Дабы обеспечить приоритет, Галилей по обычаю собственного времени опубликовал открытие при помощи анаграммы. Ее расшифрованный перевод с латыни гласит: «Высочайшую планету тройную замечал» (высочайшую — по причине того, что Сатурн в те времена вычисляли самой удаленной от Почвы планетой). Сатурн окружен несколькими кольцами, вращающимися в его экваториальной плоскости.

Два самых броских видел еще Кассини, что обозначил их латинскими буквами A и B (щель Кассини разделяет как раз их). С Почвы возможно кроме этого замечать и тусклое кольцо C, расположенное ближе к поверхности планеты. Ширина кольца A образовывает 14 600 км, кольца B — 25 500 км, кольца C — 17 500 км (толщина колец не превышает 1−2 километров).

Еще четыре кольца (D, E, G и F) были обнаружены посредством космических аппаратов. Внешнее кольцо Е — самое разреженное и самое широкое, один из его краев удален от центра Сатурна на 180 000 км, второй — на 480 000 км. Кольца не однородны, они образованы тысячами узких «колечек». Происхождение колец все еще остается предметом споров.

В соответствии с одной из догадок, это ровесники планеты, появившиеся на протяжении ее формирования из первичного газопылевого облака, которое положило начало и другим планетам, и Солнцу. Вторая догадка говорит, что кольца появились в следствии неудачного появления на свет одной из сатурнианских лун, вещество которой так и не смогло сконденсироваться. Но все же более возможно, что кольца — это обломки развалившегося при столкновении с кометой ледяного спутника Сатурна.

В случае если верна эта модель, то сатурнианские кольца большое количество моложе собственной планеты. Продолжительное время думали, что окольцованность Сатурна — явление неповторимое. Но во второй половине 70-ых годов XX века были открыты кольца у Урана, а скоро — и у Юпитера с Нептуном.

Так что кольцами владеют все четыре огромные планеты Нашей системы.

груз и Корабль

    Миссионер

Стартовая масса самого Galileo составляла 2223 кг, из которых 925 кг приходилось на окислитель и горючее, а 118 кг — на научное оборудование (твердотельную камеру, три спектрометра, трудящихся в ближнем ИК-диапазоне и в ультрафиолете, радиометр в комплексе с фотополяриметром, детектор стремительных частиц, несколько плазменных детекторов, тяжёлых ионов и детекторы пыли, доплеровский измеритель и магнитометр скорости). Источниками электричества помогали два радиоизотопных термоэлектрических генератора, каковые на старте давали в сумме 570 Вт, а в конце миссии — около 500 Вт.

Масса отделяемого аппарата, большинство которой приходилась на парашют и тепловые экраны, составляла 339 кг. Фактически атмосферный зонд весил 121 кг с 30 кг научной начинки (пять устройств для измерения давления, температуры и плотности юпитерианской атмосферы, определения ее детектирования и химического состава проходящего через нее потока электромагнитного излучения).

Изучения Юпитера идут полным ходом

    Уже давно как мы знаем, что планета Юпитер представляет собой огромный водородно-гелиевый шар Секреты юпитерианских лун Громадное красное пятно Galileo

Двухсотлетний шторм

В 1665 году Кассини увидел на поверхности Юпитера круглое затемнение. Позднее его замечали и другие астрологи, в последний раз в 1713 году. Нельзя исключать, что это было то же самое атмосферное образование в южной полусфере планеты, которое в XIX столетии взяло за собственный цвет имя «Громадное красное пятно». Но постоянное наблюдение этого феномена производится только с 1830 года, и нельзя исключить, что Кассини видел что-то второе.

По современным представлениям, это устойчивая территория повышенного давления, в противном случае говоря, замечательный антициклон. Его нынешняя протяженность с востока на запад образовывает 24−40 тысяч км, с юга на север — 12−14 тысяч км (за последние сто лет «пятно» сократилось вдвое). Под действием Кориолисового ускорения воздушное пространство в «пятна» вращается против часовой стрелки (как и в земных антициклонах южного полушария) с периодом около шести земных дней.

Обстоятельство красноватого оттенка «пятна» пока не ясна, но точно связана с его химическим составом. Ученые считают, что цвет может определяться наличием сложных органических молекул, красного фосфора либо соединений серы.

Добропорядочный гигант

Телеметрия с зонда Galileo разрешила узнать, что на Юпитере, как и на Солнце, на один атом гелия приходится приблизительно девять атомов водорода. Но кислорода в том месте меньше, чем в солнечной воздухе, и по большей части он присутствует не в свободном виде, а в составе пара. Иначе, в том месте больше углерода (носитель — метан) и серы (сероводород).

Но больше всего поразили планетологов эти по добропорядочным газам: зонд отыскал в воздухе Юпитера в несколько раз больше аргона, ксенона и криптона, нежели ожидалось. Что в этом необычного? Пространство около Юпитера так прогрето солнечным светом, что эти газы в таких количествах не имели возможность сконденсироваться при рождении планеты.

Исходя из этого нельзя исключать, что Юпитер появился в десятках астрономических единиц от Солнца и неспешно переместился на собственную нынешнюю орбиту.

Роллс-ройсы космической эры

    28 февраля 2007 года New Horizons пролетел мимо Юпитера и увеличил скорость относительно Солнца с 20 до почти 24 км/с. Сейчас он больше не приблизится ни к одной планете впредь до встречи с Плутоном в июле 2015 года

Galileo и Cassini — суда-гиганты. А вот сверхдальний космический разведчик New Horizons, запущенный 19 января 2006 года с мыса Канаверал посредством ракеты «Атлас-V», имеет очень скромные габариты. Его стартовая масса вместе с горючим — всего 478 кг. Да и цена не через чур высока — на запуск и разработку корабля вкупе со слежением за ним в первые 10 лет по окончании старта будет затрачено не больше $675 млн.

New Horizons несет семь научных инструментов, питающихся от единственного радиоизотопного генератора. Они смогут «зарисовать» цветные карты его спутника и Плутона Харона и осуществить анализ замерзших газов, составляющих их поверхность. После этого корабль посетит одно из больших тел пояса Койпера (какое как раз, еще не решили).

Корабль оснащен детекторами пылевых и плазмы частиц, находящихся в космическом пространстве, и аппаратурой для связи с Почвой. New Horizons находится в полете чуть больше года. Мощности его ракетного бустера хватило, дабы без промежуточных маневров отправиться от Почвы прямо к Юпитеру. Изучение пояса Койпера — более далекое будущее, 2016−2020 годы.

Любители астрономии должны набраться терпения.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№54, апрель 2007).

Сатурн и Юпитер Их влияние на жизнь человека и задачи, которые они ставят


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: