Рубрика: Космос

Зонд NASA має намір вирушити в п’ятницю, прямуючи до Психеї, об’єкта за 2,2 мільярда миль (3,5 мільярда кілометрів) від нас, який може дати підказки про внутрішність таких планет, як Земля.

«Ми відвідували або особисто, або за допомогою роботів кам’яні світи, світи з льоду та світи з газу… але це буде наш перший раз, коли ми відвідаємо світ, який має металеву поверхню», — провідний науковець Лінді Елкінс-Тентон. сказав журналістам під час брифінгу цього тижня.

NASA і SpaceX планують запустити п’ятницю о 10:19 ранку за східним часом (14:19 за Гринвічем) з Космічного центру Кеннеді на борту важкої ракети SpaceX Falcon Heavy з резервним вікном у суботу, якщо погодні умови будуть несприятливими. У липні 2029 року зонд розміром з мікроавтобус повинен дістатися до місця призначення в Поясі астероїдів, між Марсом і Юпітером.

Вивчення ядер кам’янистих планет

Протягом наступних двох років він розгорне свій набір передових інструментів для пошуку доказів стародавнього магнітного поля, дослідження його хімічного складу та вивчення мінералів і топографії Психеї.

Вчені вважають, що Психея, названа на честь богині душі в грецькій міфології, може бути частиною багатого залізом ядра «планетезималу», будівельного блоку всіх кам’янистих планет. Це також може бути щось інше — залишки багатого залізом первісного об’єкта Сонячної системи, який ще не задокументований.

«Це наш єдиний спосіб побачити ядро», — сказав Елкінс-Тантон. «Ми говоримо на словах, що збираємось у відкритий космос, щоб досліджувати внутрішній космос».

Вважається, що Психея має неправильну, схожу на картоплю форму, розміром 173 милі (280 кілометрів) у найширшому місці, хоча насправді її ніколи не бачили зблизька. Донедавна вчені вважали, що він переважно складається з металу, але аналізи, засновані на відбитому радарі та світлі, тепер показують, що метал, ймовірно, становить від 30 до 60 відсотків, а решту становить камінь.

Сонячний електричний двигун

Місія включатиме кілька технологічних інновацій. Космічний корабель «Психея», названий на честь астероїда, випробовуватиме засоби зв’язку наступного покоління на основі лазерів, а не радіохвиль — крок, який NASA порівнює з модернізацією старих телефонних ліній на Землі до волоконної оптики.

Deep Space Optical Communications, як називається система, «була розроблена, щоб продемонструвати від 10 до 100 разів більшу здатність віддачі даних, ніж найсучасніші радіосистеми, які сьогодні використовуються в космосі», — сказав Абі Бісвас з Лабораторії реактивного руху НАСА в заяві.

Psyche також використовує особливий вид силової системи під назвою «двигуни на ефекті Холла», яка використовує енергію від сонячних панелей для створення електричних і магнітних полів, які, своєю чергою, викидають заряджені атоми газу ксенону.

Тяга, яку він створює, приблизно дорівнює вазі батарейки типу АА у вашій руці. Але в космічній порожнечі космічний корабель безперервно розганятиметься до десятків тисяч миль на годину. Такі системи уникають необхідності перевозити тисячі фунтів хімічного палива в космос, і Psyche стане першим випадком, коли вони будуть використані за межами місячної орбіти.

Міжнародна космічна станція (МКС) буде виведена з експлуатації у 2030 році після більш ніж 32 років безперервної роботи. Природно, виникають питання щодо того, що замінить цю станцію, яка служила бастіоном життєво важливих досліджень і міжвідомчої співпраці в космосі. У минулому Китай заявляв, що їх космічна станція Tiangong («небесний палац») стане наступником і суперником МКС, пропонуючи астронавтам з інших країн альтернативну платформу для проведення досліджень на низькій навколоземній орбіті (LEO). У рамках цього плану Китай нещодавно оголосив про плани подвоїти розмір Tiangong у найближчі роки.

Це оголошення було оприлюднено минулої середи, 4 жовтня, під час 74-го Міжнародного астронавтичного конгресу (IAC 2023) у Баку, Азербайджан. За даними Китайської академії космічних технологій (CAST), до Tiangong буде додано три нових модулі, які наразі складаються з Tianhe Core Cabin Module (CMM) і двох модулів Laboratory Cabin Modules (LCM) — Wenhian («Пошук небес») і Менгтянь («Мрії про небеса»). Це розширення супроводжуватиметься продовженням терміну експлуатації станції.

Відповідно до заяви, зробленої CAST, Tiangong буде в експлуатації більше ніж 15 років, на 10 років більше, ніж було оголошено раніше. Це означає, що Китай має намір зберегти Tiangong в робочому стані до 2037 року або пізніше, через кілька років після виведення МКС з експлуатації та зняття з орбіти. На момент написання цієї статті станція повністю працювала з кінця 2022 року (загалом 894 дні) і була зайнята протягом останніх 764 днів. Станція прийняла 15 тайконавтів (максимум три одночасно) на орбітальних висотах від 340 до 450 км (210 і 280 миль).

Після додавання додаткових трьох модулів станція важитиме 180 метричних тонн (198 тонн США), що досі становить лише 40% маси МКС. З усім тим, повідомляється, що модернізований Tiangong зможе вмістити максимум шість екіпажів, що трохи менше, ніж поточна місткість екіпажу МКС із семи осіб. Ці плани узгоджуються з неодноразовими заявами Китаю про те, що вони мають намір стати «великою державою» в цьому столітті, яка конкуруватиме з NASA та іншими великими космічними агентствами. Минулого року китайські державні ЗМІ повідомили, що «кілька країн» попросили надіслати своїх астронавтів на китайську станцію.

Темою Tiangong був один із двох Глобальних мережевих форумів, організованих Китайським товариством астронавтики (CSA) на IAC 2023, який включав «Міжнародне співробітництво щодо космічної станції Китаю» та «Міжнародної місячної дослідницької станції» (ILRS). ILRS, спільне зусилля Китаю та Роскосмосу (Росія), також відображає бажання Китаю стати наддержавою в космосі. Коли про це вперше було оголошено в червні 2021 року, Китай зазначив, що ILRS буде конкурувати з програмою Artemis, і натякнув, що це рішення є прямою відповіддю на угоди NASA Artemis.

Зараз Китай шукає міжнародних партнерів для обох проектів. На жаль, спроби Китаю залучити інші країни до програми Tiangong зазнали невеликої невдачі, коли на початку цього року Європейське космічне агентство (ESA) оголосило, що воно не братиме участі. ЄКА роками вело переговори з Китаєм і висловило зацікавленість у відправці європейських астронавтів у Тяньгун. Однак у січні генеральний директор ЄКА Йозеф Ашбахер під час щорічного прес-брифінгу в Парижі заявив наступне:

«Ми дуже зайняті підтримкою та забезпеченням наших зобов’язань і діяльності на Міжнародній космічній станції, де у нас є низка міжнародних партнерів, які працюють разом. На цей час у нас немає ні бюджетного, ні політичного, скажімо так, зеленого світла чи наміру брати участь у цьому. друга космічна станція; яка бере участь у китайській космічній станції».

У відповідь Global Times (китайське державне ЗМІ) процитувала ад’юнкт-професора та військового аналітика Сон Чжунпіна, який заявив, що це рішення було результатом того, що «Європа дедалі більше викрадається США на тлі триваючого та тривалого російсько-українського конфлікту». Сонг додав, що рішення ESA відмовитися від багаторічної «співпраці з Китаєм у сфері пілотованого космосу є явно недалекоглядним, що показує, що протистояння табору під проводом США призвело до нової космічної гонки».

Космічна гонка була б точним терміном, оскільки Китай дотримувався політики суперництва з НАСА, оскільки його було ізольовано від програми МКС і заборонено співпрацювати з НАСА. Тяньгун став символом цієї нової гонки, і Китай сподівається, що він заповнить порожнечу, залишену МКС, і стане новою платформою, де будуть проводитися прибуткові космічні дослідження. Тим часом Росія оголосила про подібні плани побудувати наступну станцію з шести модулів, які могли б вмістити до чотирьох космонавтів. Вони також запросили своїх партнерів у групі БРІКС (Бразилія, Індія, Китай і Південна Африка) додати модуль для цієї станції.

На Місяці можна буде створити бруковані дороги та посадкові майданчики, використовуючи лазери для плавлення місячного ґрунту в більш тверду, шарувату речовину, повідомляється в дослідженні, що підтверджує концепцію, опубліковану в журналі Scientific Reports. Хоча ці експерименти проводилися на Землі з використанням замінника місячного пилу, ці результати демонструють життєздатність методу та дозволяють припустити, що його можна відтворити на Місяці. Однак, на думку авторів, для вдосконалення процесу може знадобитися подальша робота.

Місячний пил є серйозною проблемою для місяцеходів, оскільки через низький рівень гравітації вона має тенденцію плавати, якщо її потривожити, і може пошкодити обладнання. Тому така інфраструктура, як дороги та посадкові майданчики, матиме важливе значення для пом’якшення проблем із пилом та полегшення транспортування на Місяці. Однак транспортування матеріалів для будівництва із Землі коштує дорого, тому необхідно буде використовувати ресурси, доступні на Місяці.

Хінес-Паломарес, Міранда Фатері та Йенс Гюнстер розплавили дрібнозернистий матеріал під назвою EAC-1A (розроблений Європейським космічним агентством як замінник місячного ґрунту) за допомогою вуглекислотного лазера, щоб змоделювати, як місячний пил може бути розплавлений з фокусованим сонячним промінням. Місяць у тверду речовину.

Автори експериментували з лазерними променями різної потужності та розміру (до 12 кіловат і 100 міліметрів у поперечнику відповідно), щоб створити міцний матеріал, хоча встановили, що перетин або перекриття траєкторії лазерного променя призводить до розтріскування. Вони розробили стратегію використання лазерного променя діаметром 45 мм для створення трикутних геометричних фігур з порожнім центром розміром приблизно 250 мм. Вони можуть бути з’єднані між собою, щоб створити тверду поверхню на великих ділянках місячного ґрунту, яка могла б служити дорогами та посадковими майданчиками, припускають автори.

Щоб відтворити цей підхід на Місяці, автори підрахували, що із Землі потрібно буде перевезти лінзу площею приблизно 2,37 квадратного метра, яка діятиме як концентратор сонячного світла замість лазера. Відносно невеликий розмір необхідного обладнання буде перевагою у майбутніх місячних місіях.

Використовуючи супутник ESA XMM-Newton і Low-Frequency Array (LOFAR), команда європейських астрономів дослідила скупчення галактик, відоме як PSZ2G113.91-37.01 (або скорочено G113). Результати кампанії спостереження, представлені в статті, опублікованій 5 жовтня на сервері попередньої обробки arXiv, проливають більше світла на властивості та природу цього кластера.

Скупчення галактик містять до тисячі галактик, пов’язаних між собою гравітацією. Вони утворюються шляхом нарощування маси та падіння менших субструктур і є найбільшими відомими гравітаційно зв’язаними структурами у Всесвіті. Тому вони можуть служити чудовими лабораторіями для вивчення еволюції галактик і космології.

Відкритий у 1999 році G113 є скупченням галактик із червоним зміщенням 0,371. Він має масу приблизно 758 трильйонів сонячних мас, радіус приблизно 4 мільйони світлових років і, як відомо, містить радіогало та дві радіореліквії. G113 є погано вивченим скупченням, яке ще не спостерігалося жодним великим рентгенівським супутником.

Група астрономів під керівництвом Марії Джулії Кампітіелло з Болонського університету в Італії вирішила змінити це. Вони досліджували G113 в рентгенівських променях у рамках проекту Cluster HEritage спільно з XMM-Newton: Mass Assembly and Thermodynamics at the Endpoint of structure formation (CHEX-MATE). Їх дослідження було доповнено зображеннями з LOFAR Two-meter Sky Survey-Data release 2 (LoTSS-DR2).

Спостереження виявили, що G113 переживає злиття вздовж осі північ-південь, і підтвердили наявність радіогало в центральній області та двох радіореліктів. Реліквії виявилися перпендикулярними до осі злиття — одна в північній, друга в південній області.

Ґрунтуючись на рентгенівських даних, астрономи виявили розрив поверхневої яскравості в північній області G113. Подальший аналіз цього розриву дозволив їм класифікувати його як холодний фронт. Крім того, температурна карта також виявила наявність ще одного холодного регіону, розташованого в південній частині кластера.

Дослідження показало, що область гало має середнє значення спектрального індексу приблизно -1,15 і відповідне стандартне відхилення 0,23. Результати також свідчать про вирівнювання спектрального профілю в північній частині північного релікта, що може бути спричинено частинками, прискореними ударною силою, яка рухається назовні.

Крім того, дослідники провели поточковий аналіз рентгенівського та радіовипромінювання як в гало, так і в північних реліктових регіонах G113, виявивши сильну кореляцію для гало та антикореляцію для релікта. Висновок узгоджується з попередніми дослідженнями. Підбивати підсумки, автори статті пропонують подальші спостереження з метою визначення фізичних процесів, які породжують цю кореляцію та антикореляцію.

Принаймні деякі зі швидких радіосплесків можуть бути спричинені «зоряними поштовхами», що виникають «на поверхні нейтронних зірок», стверджують вчені Токійського університету у новій роботі.

Швидкий радіосплеск (Fast Radio Bursts, FRB) є раптовим імпульсом радіочастотного випромінювання, який триває всього кілька мікросекунд. З моменту першого виявлення у 2007 році астрономи зафіксували вже тисячі таких подій: одні джерела випускають їх регулярно, інші виробляють їх один раз і замовкають.

Поширеними джерелами регулярних радіосплесків є пульсари і магнетари — нейтронні зірки, тобто щільні ядра колись масивних зірок, чия маса тепер порівнянна з сонячною при діаметрі в десятки кілометрів. Пульсари обертаються з частотою кілька сотень обертів на секунду, які магнітне поле нахилено до осі обертання, через що виникає випромінювання. Магнетари обертаються повільніше, але мають найсильніші у Всесвіті магнітні поля — в трильйони разів сильніше земного.

У 2020 році телескоп CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) зафіксував подію, схожу на FRB, але сплеск виходив від SGR 1935+2154 — «джерела регулярного м’якого гамма-випромінювання». Подію підтвердив телескоп STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2), і припущення, що FRB міг зробити магнетаром, представлялося багатообіцяючим.

Вчені також зафіксували кілька FRB, які більше не повторювалися, і припустили, що їхнє джерело було знищено. Таким джерелом міг бути бліцар — химерна астрономічна подія, пов’язана з колапсом надмірно масивної нейтронної зірки в чорну дірку. Ця подія виникає при злитті двох нейтронних зірок — вона утворює надто велику нейтронну зірку, яку утримує від негайного колапсу лише швидке обертання. Але обертання уповільнюється через сильні магнітні поля, об’єкт колапсує в чорну дірку, а енергія магнітних полів вивільняється у вигляді FRB.

У 2022 році астрономи за допомогою телескопа CHIME виявили FRB, який був зафіксований як одинична подія, але насправді складався з дев’яти окремих сплесків, що повторювалися приблизно кожні 215 мс, а його джерело знаходилося приблизно поблизу поверхні магнетара. За однією з версій, зірка оберталася повільно, а подія була породжена вібраціями її кори, тобто «зіркотрусом». Вчені токійського університету вирішили порівняти статистику FRB із даними про землетруси та сонячні спалахи, щоб встановити можливі подібності. Для цього було вивчено 7000 сигналів від трьох джерел повторюваних FRB, щоб врахувати кореляцію між іншими подібними подіями — той же підхід був використаний при встановленні кореляції за часом та енергії землетрусів та сонячних спалахів для подальшого аналізу всіх трьох явищ.

Як з’ясувалося, між FRB та землетрусами справді є деякі подібності. Зокрема, ймовірність афтершоку після одиночної події становить від 10 до 50%. Частота афтершок залишається постійною величиною, навіть якщо активність FRB і землетрусу істотно змінюється — при цьому кореляція між енергіями основного поштовху й афтершок відсутня. Дослідники планують і надалі аналізувати нові дані FRB, але вже отримані ними результати вказують, що нейтронні зірки можуть мати тверду кору, схилу до «зіркотрусів», при яких виділяється величезна кількість енергії у вигляді FRB.

Астрономи кажуть, що їхній проєкт допоможе більше дізнатися як про землетруси, хоча умови на далеких надщільних зірках і кардинально відрізняються від земних; так і про матерію дуже високої щільності, а також про фундаментальні закони ядерної фізики.