Трохи менше ніж за півдесяти років астероїд завширшки 1000 футів (305 метрів), названий на честь єгипетського бога хаосу та руйнування Апофіса, пролетить на відстані 30 000 миль (48 300 кілометрів) від Землі. Вчені не мають наміру дозволити рідкісному близькому проходженню космічного каміння такого розміру пропасти даремно.
13 квітня 2029 року — у п’ятницю, не менше — коли Апофіс, офіційно відомий як (99942) Апофіс, максимально наблизиться до Землі, він стане настільки помітним над нашою планетою, що його можна буде побачити неозброєним оком. Космічний корабель NASA OSIRIS-APEX (колись відомий як OSIRIS-REx) буде під рукою, щоб особисто зустрітися з навколоземним астероїдом (NEA). Але якщо все зміниться, до цієї місії NASA може приєднатися безліч маленьких супутників під час її зустрічі.
У рамках сприятливого проекту «NEAlight» команда з Вюрцбурзького університету Юліуса Максиміліана (JMU) під керівництвом космічного інженера Хакана Каяла розкрила три концепції таких космічних кораблів. Кожен із запропонованих супутників буде спрямований на використання цього проходження астероїда, оскільки Земля переживає лише один раз на тисячоліття. Мета? Щоб зібрати дані, які могли б допомогти вченим краще зрозуміти Сонячну систему, і, можливо, навіть допомогти в розробці заходів захисту від небезпечних астероїдів.
Щодо того, чому Апофіс є підходящою мішенню для вивчення планетарного захисту ? Що ж, відкритий у 2004 році астероїд швидко піднявся на вершину таблиць, які вимірюють ризик так званих потенційно небезпечних астероїдів (PHA), або астероїдів шириною 460 футів (140 метрів) або більше, які знаходяться на відстані 20 від Місяця. земля.
Як розмір Апофіса, так і те, наскільки близько до Землі наближає його траєкторія, призвели до того, що астероїд протягом 17 років залишався на вершині «списку ризиків зіткнення» Європейського космічного агентства (ESA) і Таблиці ризиків Sentry NASA протягом 17 років. Це було до тих пір, поки близький проліт астероїда — космічної скелі, ширина якої майже така ж, як Емпайр-Стейт-Білдінг — у березні 2021 року дозволив вченим NASA визначити, що Апофіс насправді не вдариться об Землю принаймні 100 років.
Хоча тепер ми знаємо, що Апофіс не зіткнеться із Землею в наступному столітті, його науковий вплив у 2029 році все одно буде величезним, і космічні агентства з усього світу будуть уважно стежити за його траєкторією.
Компанія новозеландського інженера Пітера Бека повідомила у соціальній мережі Х про початок випробувань нового двигуна «Архімед», призначеного для частково багаторазової ракети Neutron. Водночас Rocket Lab оголосила, що перший запуск двоступінчастого носія відбудеться не раніше середини 2025 року.
Затримка випробувань нової ракети пов’язана з розробкою різних компонентів Neutron щодо авіоніки та конструкції, а також будівництвом стартового майданчика. Нею стане стартовий комплекс №3 на острові Уоллопс в американському штаті Вірджинія.
Незабаром Rocket Lab має провести перші вогневі тести двигуна «Архімед», який працює на метані і рідкому кисні. Перед статичним вогневим випробуванням інженери проводять необхідні випробування системи двигуна.
9 травня з космодрому Січан на південному заході Китаю о 09:43 за пекінським часом ракета-носій «Чанчжен-3Б» підняла в космос експериментальний китайський супутник Zhihui Tianwang-01 (Smart SkyNet-0) створення космічної інтернет-мережі SkyNet Надалі в космос буде виведено 16 або 32 подібних супутників для створення глобальної мережі. Висота базування супутників SkyNet складе 20 тис. км або в 40 разів вище за апарати Starlink.
Перший супутник майбутньої мережі стане експериментальною платформою для перевірки роботи технологій зв’язку від радіочастотної до космічної лазерної, щоб транслювати дані в космосі променем від супутника до супутника. Вища орбіта угруповання SkyNet збільшить затримки сигналу в порівнянні з мережею Starlink компанії SpaceX, але пропускна здатність не повинна сильно постраждати.
Паралельно мережі SkyNet Китай розгортатиме в космосі два інші угруповання супутників зв’язку: GuoWang і G60 Starlink — обидві по 12 тис. супутників у кожному. Це будуть мережі на низькій навколоземній орбіті, повністю подібні до Starlink. Надалі мережі SkyNet на середній орбіті будуть об’єднані з мережами на низькій орбіті. Цікаво відзначити, що наземна система стеження за громадянами Китаю з розпізнаванням осіб також має назву SkyNet, але про зв’язок наземної системи відеоспостереження та мережі космічного інтернету на сьогодні невідомо.
Мережа SkyNet розміститься трохи нижче мереж GPS і BeiDou, супутники яких знаходяться на орбітах заввишки 20 200 км і, відповідно, 21 500 км. Розробляє апарати та мережу SkyNet Китайська аерокосмічна науково-технічна корпорація (CASC) – китайська державна ракетно-космічна корпорація. Згідно з розрахунками розробників, майбутня мережа космічного базування забезпечить доступ до Інтернету всім типам користувачів у всіх сценаріях та в усіх доменах.
«Після завершення будівництва мережа надаватиме персоналізовані послуги широкосмугової мережі без ”сліпих зон” по всьому світу», — заявив представник CASC після повідомлення про вдалий запуск супутника.
Нові візуалізації чорної діри NASA моделюють драматичні наслідки перетину горизонту подій, підкреслюючи серйозні спотворення простору-часу та можливу спагеттифікацію поблизу сингулярності. Ви коли-небудь замислювалися, що відбувається, коли ви потрапляєте в чорну діру? Тепер, завдяки новій захоплюючій візуалізації, створеній на суперкомп’ютері NASA, глядачі можуть зануритися в горизонт подій, точку неповернення чорної діри.
Наука за візуалізацією
«Люди часто запитують про це, і моделювання цих процесів, які важко уявити, допомагає мені пов’язати математику відносності з реальними наслідками в реальному Всесвіті», – сказав Джеремі Шніттман, астрофізик з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд, який створив візуалізації. «Тож я змоделювала два різні сценарії: один, коли камера — заміна сміливого астронавта — просто пропускає горизонт подій і повертається назад, а інший — коли вона перетинає межу, вирішуючи свою долю».
Візуалізації доступні в різних формах. Відео пояснювачі виступають як путівники, висвітлюючи дивні ефекти загальної теорії відносності Ейнштейна. Версії, відтворені як 360-градусні відео, дозволяють глядачам дивитися навколо під час подорожі, тоді як інші відтворюються як плоскі карти всього неба.
Технічні деталі проекту
Щоб створити візуалізацію, Шніттман об’єднався з колегою вченим Годдарда Брайаном Пауелом і використав суперкомп’ютер Discover у Центрі моделювання клімату НАСА. Проєкт згенерував близько 10 терабайт даних — що еквівалентно приблизно половині передбачуваного текстового вмісту в Бібліотеці Конгресу — і зайняв близько 5 днів роботи лише на 0,3% із 129 000 процесорів Discover. Для типового ноутбука це займе більше десяти років.
Характеристики симульованої чорної діри
Місцем призначення є надмасивна чорна діра, маса якої в 4,3 мільйона разів перевищує масу нашого Сонця, що еквівалентно монстру, розташованому в центрі нашої галактики Чумацький Шлях.
«Якщо у вас є вибір, ви хочете впасти в надмасивну чорну діру», — пояснив Шнітман. «Чорні діри із зоряною масою, які містять близько 30 сонячних мас, мають набагато менші горизонти подій і сильніші приливні сили, які можуть розривати наближаючі об’єкти, перш ніж вони досягнуть горизонту».
Це відбувається тому, що сила тяжіння на кінці об’єкта, розташованого ближче до чорної діри, набагато сильніша, ніж на іншому кінці. Об’єкти, що падають, розтягуються, як локшина, процес, який астрофізики називають спагеттифікацією.
Візуальні та фізичні ефекти поблизу чорної діри
Горизонт подій змодельованої чорної діри охоплює приблизно 16 мільйонів миль (25 мільйонів кілометрів), або приблизно 17% відстані від Землі до Сонця. Плоска закручена хмара гарячого сяючого газу, яка називається акреційним диском, оточує його та служить візуальним орієнтиром під час падіння. Так само сяють структури, які називаються фотонними кільцями, які утворюються ближче до чорної діри від світла, яке оберталося навколо неї один або кілька разів. Завершує сцену фон зоряного неба, який видно із Землі.
Коли камера наближається до чорної діри, досягаючи швидкості, що дедалі ближче до швидкості самого світла, світіння акреційного диска та фонових зірок посилюється майже так само, як звук зустрічного гоночного автомобіля, що наростає по висоті. Їх світло виглядає яскравішим і білішим, якщо дивитися в напрямку руху.
Подорож до горизонту подій
Фільми починаються з того, що камера розташована на відстані майже 400 мільйонів миль (640 мільйонів кілометрів), а чорна діра швидко заповнює поле зору. По дорозі диск чорної діри, фотонні кільця та нічне небо дедалі більше спотворюються — і навіть утворюють кілька зображень, коли їхнє світло перетинає все більш викривлений простір-час.
У реальному часі камері потрібно близько 3 годин, щоб опуститися до горизонту подій, здійснюючи майже два повних 30-хвилинних оберти на цьому шляху. Але будь-хто, хто спостерігає здалеку, ніколи не досягне цього. Оскільки простір-час стає дедалі спотворенішим ближче до горизонту, зображення камери сповільнюється, а потім, здається, завмирає. Ось чому астрономи спочатку називали чорні діри «замороженими зірками».
Доля всередині горизонту подій
На горизонті подій навіть сам простір-час тече всередину зі швидкістю світла, космічної межі швидкості. Опинившись у ній, і камера, і простір-час, у якому вона рухається, поспішають до центру чорної діри — одновимірної точки, що називається сингулярністю, де закони фізики, як ми їх знаємо, перестають діяти.
«Коли камера перетинає горизонт, її знищення спагетифікацією відбувається всього за 12,8 секунди», — сказав Шнітман. Звідти до сингулярності всього 79 500 миль (128 000 кілометрів). Цей останній етап подорожі завершився миттєво.
Теоретичні наслідки уповільнення часу
В альтернативному сценарії камера обертається близько до горизонту подій, але ніколи не перетинає горизонт і втікає в безпечне місце. Якби астронавт літав на космічному кораблі під час цієї 6-годинної подорожі туди й назад, а її колеги на материнському кораблі залишалися далеко від чорної діри, вона повернулася б на 36 хвилин молодшою за своїх колег. Це тому, що час протікає повільніше поблизу сильного джерела гравітації та під час руху зі швидкістю, близькою до світла.
«Ця ситуація може бути ще більш екстремальною», — зазначив Шнітман. «Якби чорна діра швидко оберталася, як та, яку показали у фільмі «Інтерстеллар» 2014 року, вона повернулася б на багато років молодшою за своїх напарників».
Астрофізику Каліфорнійського університету в Ріверсайді Стівену Кейну довелося ще раз перевірити свої розрахунки. Він не був упевнений, що планета, яку він вивчає, може бути настільки екстремальною, як здавалося. Кейн ніколи не очікував дізнатися, що планета в цій далекій зоряній системі вкрита такою кількістю діючих вулканів, що, дивлячись здалеку, вона набуде вогненно-червоного відтінку.
«Це був один із тих моментів відкриття, коли ти думаєш: «Вау, дивно, що це насправді може існувати», — сказав Кейн. Стаття з детальним описом відкриття була опублікована в The Astronomical Journal.
Запущений у 2018 році супутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite або TESS шукає екзопланети — планети за межами нашої Сонячної системи, — які обертаються навколо найяскравіших зірок на небі, включно з тими, на яких може бути життя.
Кейн вивчав зоряну систему під назвою HD 104067, розташовану приблизно в 66 світлових роках від нашого сонця, на якій вже було відомо, що вона містить гігантську планету. TESS щойно виявив сигнали для нової кам’яної планети в цій системі. Збираючи дані про цю планету, Кейн несподівано знайшов ще одну, довівши загальну кількість відомих планет у системі до трьох.
Нова планета, відкрита TESS, є скелястою, як Земля, але на 30% більшою. Однак, на відміну від Землі, він має більше спільного з Іо, скелястим внутрішнім супутником Юпітера та найбільш вулканічно активним тілом у нашій Сонячній системі.
«Це планета земної групи, яку я б назвав Іо на стероїдах», — сказав Кейн. «Він був змушений опинитися в ситуації, коли він постійно вибухає вулканами. На оптичних хвилях ви могли б побачити сяючу розпечену планету з поверхнею розплавленої лави».
Кейн підрахував, що температура поверхні нової планети TOI-6713.01 становитиме 2600 градусів за Кельвіном, що є гарячішим, ніж у деяких зірок. У вулканічній активності як на Іо, так і на цій планеті винні гравітаційні сили. Іо знаходиться дуже близько до Юпітера. Кейн пояснив, що інші супутники Юпітера змушують Іо рухатися по еліптичній або «ексцентричній» орбіті навколо планети, яка сама по собі має дуже сильне гравітаційне тяжіння.
«Якби інших супутників не було, Іо перебував би на круговій орбіті навколо планети, і на поверхні було б тихо. Натомість гравітація Юпітера стискає Іо настільки, що він постійно вивергає вулкани», — сказав Кейн.
Так само є дві планети в системі HD 104067, які знаходяться далі від зірки, ніж ця нова планета. Ці зовнішні планети також змушують внутрішню скелясту планету рухатися по ексцентричній орбіті навколо зірки, яка стискає її під час обертання.
Кейн порівнює цей сценарій з ракетболом, де маленький гумовий ігровий м’яч сильніше підстрибує та нагрівається, оскільки по ньому постійно б’ють лопатками. Цей ефект називається енергією припливів і відливів, термін, який використовується, коли йдеться про гравітаційний вплив одного тіла на інше. На Землі припливи здебільшого є результатом гравітації Місяця, яка тягне за собою наші океани.
Просуваючись далі, Кейн і його колеги хотіли б виміряти масу палаючої планети та дізнатися її щільність. Це скаже їм, скільки матеріалу доступно для вибуху вулканів. Кейн сказав, що вплив припливів на планети історично не був предметом великої уваги в дослідженнях екзопланет. Можливо, це зміниться з цим відкриттям.
«Це багато чого вчить нас про те, скільки енергії можна накачати на земну планету, і про наслідки цього», — сказав Кейн. «Хоча ми знаємо, що зірки сприяють нагріванню планети, переважна більшість енергії тут є припливами, і це не можна ігнорувати».
Компанія Ілона Маска SpaceX досягла рубежу 83 запуску ракет Falcon 9 і Falcon Heavy з космодрому на мисі Канаверал зі стартового комплексу 39A, перевершивши рекорд NASA за кількістю запусків «Шаттл» і показавши перспективи приватної аерокосмічної галузі.
Комплекс 39А має багату історію — саме звідси стартували ракети Сатурн-5 із пілотованими місіями на Місяць у рамках програми Аполлон. Потім протягом 30 років із цього легендарного космодрому здійснювалися всі запуски космічних човників. Нині ж комплекс орендований компанією SpaceX для комерційних запусків своїх ракет.
За минулі з моменту підписання 20-річного договору оренди у 2014 році, SpaceX вдалося провести 83 запуски ракет Falcon із цього стартового комплексу. Це на один запуск більше, ніж загальна кількість запусків Shuttle за 30 років їхньої експлуатації. Такі вражаючі результати стали можливими завдяки багаторазовій архітектурі ракет Falcon, що дозволяє суттєво знизити вартість виведення корисних вантажів на орбіту.
Крім рекордної кількості запусків, компанія досягла й інших успіхів. Зокрема, освоїла посадку та повторне використання перших щаблів ракет, що раніше вважалося неможливим у комерційному секторі. Також SpaceX, як відомо, розгорнула супутникове угруповання Starlink, що налічує вже близько 6000 апаратів, що більше, ніж у решти операторів разом узятих.
Незважаючи на вражаючі досягнення з Falcon, компанія зосереджена на розробці нової важкої ракети Starship, яка має стати повністю багаторазовою та дешевшою в експлуатації. Хоча Starship поки не здійснив жодного орбітального польоту, SpaceX планує в майбутньому здійснювати на ньому пілотовані місії до Місяця та Марса.
Отже, перевершивши рекорд NASA за кількістю стартів з мису Канаверал, SpaceX продемонструвала конкурентоспроможність приватних космічних компаній у порівнянні з державними та їх зростаючу роль в освоєнні космосу.
