После появления телескопов, сделавших возможным массовых поиск планет в других звездных системах – таких, как космическая обсерватория «Кеплер» – астрономы обнаружили сотни и тысячи экзопланет. Большинство из них попадает в категорию «суперземель», т.е. их масса находится в диапазоне между массами Земли и Нептуна. В то же время, в только формирующихся звездных системах астрономы находят в основном более крупные планеты – газовые гиганты. В результате наблюдаемый нами состав планетарных систем на стадии формирования отличается от состава зрелых систем.

Есть и вторая, даже более сложная проблема. Процесс формирования новых планет астрономы изучают по протопланетным дискам. Дискообразные структуры из газа и пыли образуются под действием гравитации и существуют около молодых звезд в первые миллионы лет их жизни. Мы не знаем точно, как они исчезают. Известно лишь, что у звезд возрастом миллион лет диски находят, а в 10 миллионов лет – уже нет. Ученые считают, что вещество протопланетных дисков частично поглощается звездой, частично разлетается в межзвездное пространство, а из остального образуются планеты, астероиды, карликовые планеты и т.д.

Хотя некоторые протопланетные диски были найдены относительно близко к нам, напрямую наблюдать в них формирующиеся планеты все еще очень сложно. Поэтому вместо прямых наблюдений астрономы опираются на часто замечаемые особенности дисков, такие как кольца и щели. Считается, что молодая планета собирает на себя газ и пыль вблизи своей орбиты и прорезает в диске кольцеобразные щели.

В 2014 и 2016 годах интерферометрическая радиообсерватория ALMA, расположенная в Чили, получила рекордно детальные снимки протопланетных дисков около звезд HL Тау и TW Гидры. Объяснить полученные изображения общепринятая теория планетообразования не смогла.

Из всех кольцевых щелей на снимке ALMA две пары являются очень узкими и расположены слишком близко друг к другу. Это противоречит принятой модели, ведь планеты, формирующиеся на таких близких орбитах, должны были слиться в одну за очень короткий промежуток времени. Кроме того, на детальных снимках ALMA значительно больше структур, и все их вряд ли можно объяснить простым формированием планет.

Чтобы объяснить сложное строение протопланетных дисков, ученые из Университета Аризоны провели математическое моделирование. Они меняли характеристики диска, пытаясь добиться «увиденного» обсерваторией ALMA результата. Предыдущие симуляции принимали в расчет большую вязкость (вязкость в протопланетных дисках может возникать в результате турбулентности и других физических эффектов), которая учитывалась только для газообразный составляющей диска. На этот раз астрономы снизили вязкость вещества в протопланетном диске и увеличили количество пыли. В результате всего одна суперземля из вводных данных породила множество колец и щелей, похожих на фактически наблюдаемые на изображении, полученном обсерваторией ALMA.

Любопытно и то, что для объяснения строения протопланетного диска на снимках ALMA с новой моделью не нужно прибегать к добавлению лишних газовых гигантов.

Астрономы надеются, что более детальные снимки протопланетных снимков в будущем позволят подтвердить и уточнить их модель. Статья о проделанной ими работе будет опубликована 13 июля в журнале Astrophysical Journal.

Ссылка: phys.org

Обсудить

На нескольких телах Солнечной системы, исследованных автоматическими межпланетными станциями, были найдены кратеры с неровной, ямчатой текстурой дна. Большое количество таких кратеров находится на Марсе. Станция Dawn, изучившая астероид Веста и карликовую планету Церера, нашла ямчатые поверхности на обоих этих телах.

Согласно наиболее распространенной точке зрения, неровная поверхность возникает на дне кратеров в результате сублимации погребенного льда, которые оказался вблизи поверхности при образовании кратера от удара метеорита. Водяной лед на телах Солнечной системы интересует ученых по двум причинам. Во-первых, наличие воды является необходимым условием для поддержания известной нам жизни. Во-вторых, лед является важным ресурсом, необходимым для освоения космоса.

Наличие ямчатых структур в кратерах в низкоширотных районах Марса стало весомым аргументом в пользу того, что лед на этой планете сохраняется даже вдали от полюсов. Однако обнаружение подобных поверхностей на астероиде Веста породило среди планетологов дискуссию. Некоторые из них считали, что ямчатая поверхность в кратерах астероида образовалась напрямую в результате процессов, возникших после удара метеорита, а не при последующем испарении подповерхностного льда.

Группа ученых из Института планетарных наук в Аризоне провела моделирование процессов, которые могли привести к появлению ямчатых поверхностей на Церере, включая сублимацию льда и других летучих веществ. «Найденные нами свидетельства предполагают, что доминирующим фактором образования этих углублений на Церере является лед». – говорит Ханна Сайзмор, ведущий автор исследования. – «Обнаружение этой морфологической особенности на трех разных телах может означать, что в будущем мы сможем найти аналогичные ямы и на других астероидах, а испещренная ямами поверхность может быть маркером наиболее подходящих мест для поисков льда».

Ссылка: phys.org

Обсудить

В 2017 году долгосрочные планы Роскосмоса относительно средств выведения претерпели серьезные изменения. Теперь ракета «Ангара-А5В», разработка которой так и не началась, отодвинута на задний план и может не появиться никогда. Ее место заняла новая модульная линейка «Союз-5» – «Энергия-3» – «Энергия-5». Большая статья по этой теме заменила старую статью о сверхтяжелой ракете.

В общих чертах новая концепция выглядит хорошо. Важное отличие между семейством ракет «Ангара» и новой линейкой заключается в том, что наиболее часто используемым вариантом новой линейки станет одномодульная ракета «Союз-5». Серийное производство «Союзов-5» позволит снизить стоимость производства летающих реже сверхтяжелых ракет, не требующих отдельного производства и отдельных стартовых комплексов. У «Ангары», наоборот, основным является пятимодульный вариант, а остальные отмирают за ненадобностью. Поэтому модульность не дала «Ангаре» никаких преимуществ, и состоящая из пяти блоков «Ангара-А5» по определению дороже аналогичной одномодульной ракеты.

Тем не менее, я хочу сделать несколько важных замечаний.

1. На «Энергии-3» и «5» предполагается использовать кислородно-водородную третью ступень. Во-первых, это негативно скажется на стоимости пуска и разработки. Во-вторых, нужно отметить, что Центр им. Хруничева, разрабатывающий кислородно-водородный блок разгонный КВТК – основу всех будущих водородных ступеней – прогресса в этом деле не демонстрирует уже много лет.

2. Новый пилотируемый корабль ПТК НП сильно переразмерен. Из-за его массы для простого полета на орбиту Луны требуется ракета грузоподъемностью 90 т, и, следовательно, на «Энрегии-5» не обойтись без водородной верхней ступени.

3. Все «сверхтяжелые» планы сдвинуты за 2025 год, т.е. на периоде действия текущей Федеральной космической программы появится только ракета среднего класса «Союз-5». Если она будет разработана успешно и в срок, это даст надежду на выполнение дальнейших планов. Пока не появился «Союз-5», всерьез обсуждать сверхтяжелые ракеты просто нельзя.

4. Надежды Роскосмоса и корпорации S7 на коммерческий успех «Союза-5» кажутся излишне оптимистичными. Российские ракеты уже во многом потеряли свою долю на рынке космических запусков, и вернуться туда, составив конкуренцию SpaceX – задача крайне сложная, даже если многоразовое использование Falcon 9 не даст существенного эффекта. В противном же случае американские ракеты надолго получат гарантированную монополию на этом рынке.

Космическая лента

Обсудить

Ученые впервые обнаружили метанол в веществе, извергающемся из гейзеров Энцелада – шестого по размерам спутника Сатурна, – при помощи наземных наблюдений. В прошлом газообразный метан и его производные находила только исследовательская станция «Кассини» (Cassini), находящаяся на орбите Сатурна.

Энцелад долгое время привлекает внимание ученых как одно из самых перспективных тел в Солнечной системе для поисков внеземной жизни. Станция «Кассини» неоднократно фиксировала в южной приполярной области спутника гейзеры, выбрасывающие частицы водяного льда в космос. Считается, что источником этого льда является океан, находящийся на глубине нескольких километров под поверхностью Энцелада. В прошлом «Кассини» пролетала сквозь хвост вещества, выброшенного со спутника, и зафиксировала в нем помимо льда набор органических молекул, включая метанол. Большая часть вещества из гейзеров Энцелада скапливается в кольце E Сатурна (втором с внешней стороны).

Метан – газ, который зачастую связывают с деятельностью живых организмов. На Земле большая часть метана имеет биогенное происхождение. У него, однако, могут быть и другие источники.

Новые результаты, зафиксировавшие наличие метанола в выбросах вещества с Энцелада, получены при помощи расположенного в Испании 30-метрового радиотелескопа французской обсерватории IRAM. Количество обнаруженного метанола оказалось выше, чем ожидали астрономы.

Ученые отмечают, что избыток метанола, зафиксированный обсерваторией IRAM, свидетельствует о сложных процессах, происходящих с выброшенным из гейзеров веществе, а не о повышенном содержании вещества в воде Энцелада. Найденный метанол мог долгое время накапливаться в кольце E Сатурна или просто был захвачен магнитным полем этой планеты. В любом случае, его оказалось значительно больше, чем датчики «Кассини» зафиксировали в веществе, извергающемся с поверхности спутника.

Астрономы отметили, что данные, получаемые с радиотелескопов, не всегда очевидны для понимания, и в данном случае их интерпретация опиралась на большой массив научных данных, собранных станцией «Кассини». В сентябре этого года работа космического аппарата завершится, и с этого момента наблюдения за Сатурном и его спутниками будут продолжаться только при помощи наземных телескопов.

Ссылка: phys.org

Обсудить

Сегодня в Китае с космодрома Вэньчан в 14:23 мск стартовала ракета-носитель тяжелого класса «Великий поход 5» (Chang Zheng 5, Long March 5) с коммуникационным спутником Shijian-18. Пуск закончился неудачно. По некоторым данным, у одного из двух кислородно-водородных двигателей центрального блока YF-77 на 350-й секунде резко снизилось давление в камере сгорания. Тяги оставшегося двигателя на хватило для выведения головной части на орбиту.

Сегодняшний полет был вторым для ракеты «Великий поход 5» – самой тяжелой ракеты Китая, способной выводить 25 т на низкую орбиту Земли. Ее предполагается использовать для пилотируемой и научно-исследовательской программ, включая запуск модулей будущей орбитальной станции начиная с 2018 года и миссию по возврату на Землю образца лунного грунта «Чанъэ-5». Эта миссия была назначена на конец 2017 года.

Это уже вторая космическая неудача Китая в 2017 году. 15 июня из-за аварии третьей ступени ракеты CZ-3B на незапланированную орбиту был выведен спутник связи Chinasat-9A.

Ссылка: twitter.com/XHNews

Обсудить

Активные исследования единственного естественного спутника Земли не ведутся вот уже несколько лет. В сентябре 2013 года был запущен американский зонд LADEE для исследования условий над поверхностью Луны, а в декабре того же года – китайская миссия «Чанъэ-3» (Chang’e 3). Активную работу маленький луноход и посадочная платформа прекратили в первые месяцы 2014 года. С тех пор исследовательские станции к Луне никто не запускал.

В ближайшие годы ситуация с изучением Луны должна измениться, а в 2020-е годы и основная пилотируемая деятельность, вероятно, сместится в окололунное пространство. Ниже приведен список планируемых миссий по исследованию Луны на обозримую перспективу. В него не включены проекты инициативы Google Lunar XPRIZE.

1. Ноябрь 2017 года (стоит ожидать: ноябрь-декабрь 2017 года).

«Чанъэ-5» – следующая миссия в китайской программе исследования Луны. Ее целью будет доставка на Землю образца реголита массой около 2 кг, т.е. в 10 раз больше, чем доставляли советские автоматические станции. Добиться такого результата предполагается за счет более сложной схемы полета. Как и корабли американских пилотируемых миссий по программе «Аполлон», «Чанъэ-5» будет состоять из двух аппаратов: орбитального и посадочного. Небольшая ракета с отобранным образцом грунта не должна будет напрямую достичь Земли. Она выйдет на орбиту Луны и состыкуется с орбитальным блоком, который и доставит спускаемый аппарат с реголитом к Земле.

2. 1 квартал 2018 года (стоит ожидать: 2018 год).

Индийская миссия «Чандраян-2» будет состоять из орбитального модуля и посадочной платформы с небольшим луноходом. Никаких прорывных открытий от нее не ожидается. Индийское космическое агентство не ставит перед собой сверхамбициозные научные цели, предпочитая последовательно отрабатывать необходимые технологии.

3. Конец 2018 года (стоит ожидать: конец 2018 года).

«Чанъэ-4» – это дублер миссии «Чанъэ-3», запущенной в декабре 2013 года, состоявшей из посадочного аппарата и маленького лунохода. Отличительной особенностью новой миссии станет первая в истории посадка на обратной стороне Луны.

4. 3-4 квартал 2019 года (стоит ожидать: 3 квартал 2019 года).

EM-1 (Exploration Mission 1) – перенесенный с 2018 года первый полет корабля «Орион» вокруг Луны. Новая сверхтяжелая ракета SLS выведет корабль на высокую орбиту Земли, апогей которой превысит радиус орбиты Луны и позволит облететь естественный спутник без выхода на его орбиту. Полет продлится около 20 суток. Он будет проходить в беспилотном режиме, поскольку форсирование работ для превращения экспедиции в пилотируемую НАСА недавно объявило нецелесообразным.

Вместе с «Орионом» ракета SLS доставит к Луне несколько научно-исследовательских микроспутников, причем перед некоторыми из них стоят довольно интересные задачи. Например, LunaH-Map займется картированием отложений льда на южном полюсе Луны в высоком разрешении, включая кратер Шеклтона, который считается перспективным местом для будущей базы. Lunar Flashlight со схожими задачами должен будет выбрать место, богатое отложениями льда, для последующей отправки туда посадочного исследовательского аппарата. Lunar IceCube попытается определить форму нахождения льда в грунте, суточные изменения в отложениях льда и изучить состав лунного грунта в целом.

5. Ноябрь 2019 года (стоит ожидать: в начале 2020-х годов).

«Луна-Глоб» или «Луна-25» – проект Роскосмоса с более чем десятилетней историей переносов. Он представляет собой небольшую посадочную станцию, которая должна будет изучить состав грунта в районе южного полюса Луны. Подробно о миссии можно прочитать здесь.

6. Не ранее конца 2018 года (стоит ожидать: 2020-2022 год).

В конце мая 2017 года компания SpaceX объявила о намерении выполнить туристический облет Луны на корабле Dragon 2 и наличии двух потенциальных клиентов. В июне президент SpaceX Гвен Шотвелл отметила, что количество потенциальных туристов, заинтересованных в таком полете, оказалось достаточно большим, и позволит превратить миссии вокруг Луны в прибыльный бизнес. Однако для SpaceX основным приоритетом является выполнение обязательств перед НАСА. Все ресурсы компании сейчас направлены на то, чтобы начать регулярные доставки астронавтов на МКС в 2018 и 2019 годах. Поэтому в ближайшее время не стоит ожидать начала подготовки к лунным миссиям.

7. 2021-2023 год (стоит ожидать: 2023 год).

Exploration Mission 2, второй полет корабля «Орион» к Луне, состоится спустя четыре года после первого. За это время ракета SLS получит новую верхнюю ступень, а «Орион» – систему жизнеобеспечения и другие изменения, которые позволят астронавтам НАСА совершить первое с 1972 года путешествие к Луне (если, конечно, капитаном корабля SpaceX Dragon в туристическом рейсе к Луне не окажется представитель НАСА).

8. 2023 год (стоит ожидать: 2023-2024 год).

В том же году одновременно с EM-2 на орбиту Луны будет доставлен двигательно-энергетический модуль, который положит начало постройке окололунной станции Deep Space Gateway. С 2024 года полеты к ней будут происходить ежегодно.

DSG, в отличие от Международной космической станции, является американским национальным проектом. НАСА приглашает другие космические агентства к сотрудничеству, но не в качестве полноправных партнеров. Возможность доставить свой модуль на окололунную станцию, вероятно, получит Европа в обмен на производство служебных модулей кораблей «Орион». Заинтересованность в таком взаимодействии высказала и Япония, которая также изучает возможность создания посадочного пилотируемого аппарата. Если разработка будет одобрена, японские астронавты будут добираться до американской станции на орбите Луны на корабле «Орион», после чего смогут пересесть в собственный взлетно-посадочный модуль и выполнить посадку на поверхности спутника Земли. В аналогичном проекте может быть заинтересовано и ЕКА, которое, в отличие от НАСА, считает следующей целью пилотируемой космонавтики не Марс, а Луну.

Роскосмос также заинтересован в сотрудничестве с НАСА на орбите Луны, но он видит будущую окололунную станцию как прямое продолжение МКС с полноправным партнерством участников.

С 2000 года НАСА набрало впечатляющий опыт отмены долгосрочных программ. В 2011 году была закрыта программа возвращения на Луну и создания лунной базы «Созвездие» (Constellation), на которую было потрачено 7 лет, а в этом году НАСА отказалось от пришедшего ей на смену «Гибкого пути» (Flexible Path). В рамках программы Барака Обамы предполагалось доставить астероид на орбиту Луны в 2025 году и совершить полет к нему в 2026, а в середине 2030-х совершить экспедицию на Марс.

Тем не менее, у идеи окололунной станции есть шансы не пополнить эту печальную статистику. Во-первых, это просто самый очевидный следующий проект на смену МКС, который для НАСА и по силам, и по средствам. Во-вторых, ракета и корабль для реализации этого плана уже почти готовы. Их надо чем-то занять, а никуда кроме окололунного пространства «Орион» летать не может. В-третьих, хотя полет на Марс остается основной целью НАСА уже долгое время, реально в этом направлении не было сделано ничего. Если следующий президент США потребует форсировать марсианские планы и отказаться от промежуточной работы на орбите Луны, НАСА придется объяснять, почему дата якобы давно планируемой и прорабатываемой экспедиции уплывает к концу 2040-х годов.

Космическая лента

Обсудить

Американские астрономы из Университета Нью-Мексико объявили, что им впервые удалось обнаружить систему, состоящую из двух вращающихся вокруг общего центра масс сверхмассивных черных дыр. Объект находится в сотнях миллионов световых лет от Земли. Ради этого открытия потребовалось наблюдать за объектом более 10 лет.

Статья об открытии, опубликованная в журнале The Astrophysical Journal, написана аспиранткой Университета Нью-Мексико Каришмой Бансал, профессором Грегом Тейлором и их коллегами из Стенфорда, Морской обсерватории США и Обсерватории Джемини.

В начале 2016 года коллаборация ученых с экспериментальной установки LIGO объявила о первом экспериментальном подтверждении гравитационных волн – колебаний гравитационного поля, предсказанных Общей теорией относительности Эйнштейна. Гравитационные волны очень слабы, и потому их очень сложно обнаружить. Предполагалось, что обнаруженные LIGO колебания возникли в результате очень энергетически мощного события – слияния двух черных дыр звездной массы. Обнаружение двух сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, подтверждает, что слияние сверхмассивных черных дыр также возможно.

Для изучения двух сверхмассивных черных дыр в галактике 0402+379 использовался радионитерферометр VLBA (Very Long Baseline Array), состоящий из 10 радиотелескопов по всем США. Наблюдения на разных частотах продолжались в течение 12 лет. Анализируя изменение положений объектов на восстановленных снимках, ученые смогли определить скорость движения двух источников излучения и их траектории, подтвердившие, что они вращаются вокруг друг друга.

Расстояние до системы черных дыр составляет около 750 млн световых лет. Их суммарная масса составляет около 15 млн солнечных масс, орбитальный период системы – 24 тысячи лет. Таким образом, за 12 лет наблюдений положение объектов на орбитах изменилось минимально. Тот факт, что его удалось зафиксировать, ученые назвали большим технологическим достижением.

Ссылка: phys.org

Обсудить