Ученые считают, что 80% массы Вселенной заполнено веществом неизвестной природы – темной материей. Она не участвует в электромагнитном взаимодействии, поэтому мы не можем ее увидеть своими глазами или в телескоп, однако о наличии этого вещества мы знаем по тому гравитационному воздействию, которое оно оказывает на обычную материю в галактике. Считается, что темная материя состоит из еще не открытых нами частиц – вимпов. Существует несколько научных экспериментов, которые ставят себе целью напрямую обнаружить эти вимпы (например, американский детектор LUX - Large Underground Xenon), однако до сих пор, несмотря на все усилия, поиски не увенчались успехом (1, 2, 3, 4).

Профессор физики и астрономии Канзасского университета Михаил Медведев предложил новую гипотезу о природе темной материи, которая не включает в себя крайне экзотические частицы. Статья американского ученого опубликована в одном из самых престижных журналов мира, Physical Review Letters. Свою модель Медведев назвал «многокомпонентной темной материей со смешанным ароматом». В его модели использованы гипотетические частицы, существование которых предсказано другими теориями. Согласно Стандартной модели, обычные атомы состоят из кварков и лептонов. Свойства (или ароматы) кварков и лептонов при соединении частиц друг с другом могут изменяться. Так и образуются смешанные ароматы.

«В повседневной жизни мы привыкли к тому, что каждая частица или атом имеют свою массу». – поясняет Медведев. – «Частица со смешанным ароматом ведет себя странно – у нее есть несколько масс одновременно – и это приводит к появлению интересных эффектов». Ученый сравнивает смешанный аромат с белым цветом, который является суммой всех цветов видимого спектра, но обладает собственными свойствами.

Согласно опубликованной статье, составными темной материи могут быть сложные частицы со смешанным ароматом, состоящие из гипотетических нейтралино, аксионов и стерильных нейтрино.

Ранее ученые обнаружили, что частицы со смешанным ароматом обладают свойством «квантового испарения» из гравитационного колодца при столкновении с другими частицами. По словам Медведева, это поразительный результат: космический корабль, сделанный из частиц со смешанными ароматами, легко доставил бы нас на орбиту Земли без всяких ракет. Ученый включил физику процесса «квантового испарения» в масштабную космологическую симуляцию на суперкомпьютере. В результате ему удалось получить экзотическую материю, которая очень слабо взаимодействовала с обычной.

На основе моделирования физики разработали новую модель, в которой темная материя не взаимодействует с остальной, является очень холодной (т. е. медленной), но обладает существенной массой. Эта модель получила название λ-CDM. Изначально в теории оставались расхождения с данными существующих наблюдений, однако статья Медведева, как утверждается, снимает большую их часть за счет введения двухкомпонентной смеси частиц со смешанным ароматом.

В моделировании был использован высокопроизводительный вычислительный комплекс XSEDE в Техасе. На иллюстрации сверху: результат распределения темной материи во Вселенной по результатам компьютерного моделирования двухкомпонентной λ-CDM, Канзасский университет. Справа: иллюстрация к эффекту квантового испарения, Канзасский университет.

Ссылка: phys.org

Обсудить

В ходе следующей миссии снабжения МКС CRS-4 29 сентября ракета-носитель Falcon 9, судя по слухам, не будет оборудована посадочными опорами. Новая попытка осуществить мягкую посадку первой ступени на воду не планируется. Несмотря на это, определенные испытания в рамках работы над многоразовостью все-таки должны произойти. Возможно, специалисты намерены отработать маневрирование первой ступенью на большой высоте при помощи установленных на ней специальных крыльев.

Ближайший пуск SpaceX назначен на утро субботы 6 сентября. Ракета Falcon 9, также без посадочных опор, выведет на геопереходную орбиту спутник связи AsiaSat-6.

Источником иллюстрации является анимационный ролик, подготовленный подписчиками секции L2 сайта NasaSpaceFlight.com.

Обсудить

Уже больше года журналисты регулярно упоминают некий «пуск по пилотируемой программе», который планируется осуществить с космодрома Восточный в 2018 году. Известно, что запуски пилотируемых «Союзов» с нового космодрома не предполагаются – об этом много раз говорили представители Роскосмоса. Испытания нового пилотируемого корабля запланированы на следующее десятилетие, а в 2018 году, если удастся выдержать график, на Восточном появится первый стартовый комплекс для тяжелых ракет «Ангара-А5». Эти ракеты можно использовать для запуска модулей МКС, которые также относятся к пилотируемой программе, но Многофункциональный лабораторный модуль должен отправиться на орбиту в конце 2016 года, а Научно-энергетический модуль – опять же, после 2020-го.

Еще с 1990-х годов разработчики российского сегмента МКС предлагали запустить отдельно летающий модуль, который находился бы на небольшом удалении от станции. Отсутствие микрогравитационных флуктуаций, которые возникают из-за работы двигателей и различных систем МКС, позволит использовать такой модуль для проведения сверхчувствительных экспериментов и производства материалов c особо чистой структурой. Время от времени платформа должна будет стыковаться со станцией для разгрузки завершенных экспериментов и установки новых.

Небольшое финансирование проект независимого орбитального модуля ОКА-Т получил только в 2012 году. В конце 2013 года РКК «Энергия» завершила работу над эскизным проектом модуля. Согласно техническому заданию, внутренний объем рабочего отсека должен составлять 18 м3, масса научного оборудования – не менее 850 кг. Ресурс автономного полета модуля – 180 суток. Предусматривается высота полета до 3000 км и возможность дозаправки из топливных баков МКС. Для справки: у пилотируемых кораблей «Союз-ТМА» отсутствует возможность обмениваться топливом со станцией, а грузовые «Прогресс-М» могут перекачивать топливо из собственных баков в МКС, но не наоборот. Летом 2013 года заинтересованность в возможностях модуля ОКА-Т выражали представители Европейского космического агентства, однако дальше слов дело не пошло. Информации о начале работ над техническим проектом модуля в СМИ не попадало.

Новый импульс работе над проектом ОКА-Т может придать политика. В телесюжетах, посвященных визиту президента России В. Путина на космодром Восточный 2 сентября, промелькнули кадры презентации с чертежами модуля ОКА-Т под заголовком «Первый пуск по пилотируемой программе в 2018 году». Таким образом, проект модуля поможет, образно говоря, стянуть расходящиеся швы между обещаниями и реальностью. В этом смысле отдельным преимуществом проекта можно считать тот факт, что модуль ОКА-Т предполагается вывести в космос на ракете-носителе семейства «Союз-2». Это важно, поскольку стартовый комплекс для ракет «Ангара» на новом космодроме в 2018 году может быть еще не готов к эксплуатации. Строительство на востоке страны уже сейчас продвигается со значительными задержками. В частности, в начале 2014 года планировалось завершить бетонирование стартового стола для ракет «Союз-2» к концу марта, однако работа там продолжается и сейчас – причем завершится она явно не в ближайшие дни. Первый пуск ракеты «Союз» с Восточного запланирован на 2015 год.

Если Роскосмос действительно решил сделать ставку на проект ОКА-Т, чиновникам придется поторопиться с проведением тендера и финансированием работ. До 2018 года остается не так уж много времени.

Обсудить

Ученые составили новую трехмерную карту пространства, на которой показаны границы гигантского сверхскопления галактик. К нему относится и наш Млечный путь. Сверхскопление называется гавайским словом Ланиакея, в переводе значащим «неизмеримые небеса».

Давно известно, что галактики во Вселенной расположены не хаотично. Они собраны в группы. Например, наш Млечный путь относится к Местной группе, в которую входят десятки галактик. Она, в свою очередь, является частью большей структуры из сотен таких групп – Местного сверхскопления, известного также как сверхскопление Девы или Ланиакея. Один из авторов исследования, астроном Брент Талли из Университета Гавайев в Гонолулу, описывает форму сверхскопления как гигантскую паутину из галактик, связанных тонкими (конечно, по вселенским меркам) нитями.

Границы таких гигантских структур как галактическое сверхскопление установить сложно. Астрономы воспользовались самым крупным каталогом движения галактик Cosmicflows-2. Они предположили, что галактики, относящиеся к Ланиакее, будут двигаться друг к другу под действием общего гравитационного поля. В результате они получили новую трехмерную карту огромной космической структуры. Согласной этой карте, Млечный путь находится в окраинной части сверхскопления (красная точка на изображении). Сама Ланиакея имеет линейные размеры около 520 млн световых лет. Она состоит примерно из 100 тысяч галактик общей массой в 1017 раз больше массы Солнца. Кроме Местной группы, Ланиакея включает в себя скопление Девы и Великий аттрактор.

Талли отмечает, что Ланиакея может быть частью какой-то еще более масштабной космической структуры. Ее наличие могло бы объяснить особенности локального движения кластеров галактик в сверхскоплении.

Ссылка: space.com

Обсудить

В августе 2014 года различные СМИ опубликовали выдержки из проекта Федеральной космической программы (ФКП), который был составлен Роскосмосом и передан на утверждение в правительство. Этот документ очерчивает основные направления развития и объемы финансирования космонавтики на следующее десятилетие. Теперь, после окончания публикаций, можно попробовать разобраться, как видит будущее российской космонавтики новое руководство космического агентства.

По данным Интерфакса, всего Роскосмос запросил более 2,3 трлн рублей, что значительно больше бюджета ФКП на 2006-2015 годы (834 млрд рублей, не считая дополнительных источников). Таким образом, в случае утверждения документа, среднегодовой бюджет агентства с 2016 года должен составить не менее 230 млрд рублей или более 6 млрд долларов. Кроме того, необходимо учитывать, что часть финансирования Роскосмос получает в обход ФКП. На данный момент действуют две дополнительные целевые программы: ФЦП по развитию космодромов и ФЦП по поддержанию навигационной системы ГЛОНАСС. Таким образом, по объему финансирования Роскосмос выйдет на второе место в мире после НАСА. Впрочем, точные расходы Китая на космонавтику оценить сложно, а в проекте ФКП делается оговорка, что реальное финансирование будет определяться возможностями государственного бюджета.

Весь бюджет ФКА будет разделен на три части. На капитальные вложения в отрасль планируется израсходовать 110 млрд рублей, на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы – 1493 млрд, а на «прочее» – еще 463 млрд. На что планируется израсходовать оставшиеся 300 млрд, не уточняется.

Прежде всего, необходимо выделить обязательные плановые расходы на содержание Международной космической станции. Хотя информация об этой статье расходов в новой программе не попала в СМИ, по текущей структуре бюджета Роскосмоса можно предположить, что на станцию будет потрачено не менее четверти триллиона рублей – конечно, если будет принято решение продлить ее эксплуатацию после 2020 года. Кроме того, не менее 100 млрд придется израсходовать на разработку, изготовление и запуск новых модулей МКС: МЛМ (многофункциональный лабораторный модуль), УМ (узловой модуль), НЭМ (научно-энергетический модуль). Если маленький УМ уже готов и ожидает запуска, то МЛМ нуждается в длительном и сложном ремонте, а НЭМ вообще находится на раннем этапе разработки.

Основные затраты Роскосмоса приходятся на создание средств выведения и развитие сети космических аппаратов прикладного назначения. Проект сверхтяжелой ракеты получит 214,6 млрд рублей (5,8 млрд долларов). Это значительная сумма. Для сравнения, НАСА планирует потратить на проект SLS 13 млрд долларов, хотя неофициальные оценки затрат достигают 35 млрд. Дополнительно Роскосмос будет в неизвестном объеме финансировать проект многоразовой ракетно-космической системы. Вторая крупная статья расходов – создание группировки из 20 спутников зондирования Земли (см. схему) за почти 360 млрд рублей. Еще 20 млрд рублей получат разработчики системы протвоастероидной защиты, которая должна включать в себя спутник для очистки геостационарной орбиты от космического мусора. Выделенных средств явно недостаточно на создание функционирующей системы обнаружения астероидов, не говоря уж о возможности устранять угрозы потенциально опасных объектов.

Суммарные объемы финансирования научно-исследовательской космонавтики не вызывают оптимизма. Всего до конца 2025 года планируется потратить на эту статью не менее 45 млрд рублей, т. е. годовые расходы составят от 4,5 млрд. Это очень мало по сравнению с другими космическими агентствами. Финансирование в первую очередь получат два научных аппарата «Бион-М» (6 млрд), российско-европейская миссия «Экзомарс» (5,6 млрд), вторая попытка доставить грунт с марсианского спутника Фобос «Бумеранг» (5 млрд) и лунные исследовательские станции (28,6 млрд на шесть АМС). Можно отметить, что средства выделены значительные, но, как и в случае со сверхтяжелой ракетой, по мировым меркам явно недостаточные для миссий такого уровня. К сожалению, не удалось найти информацию о финансировании программы космических обсерваторий линейки «Спектр». Первый аппарат, рентгеновский телескоп «Спектр-РГ», планируется запустить в начале 2016 года, однако основная часть расходов на его создание пришлась на ФКА 2006-2015. Кроме него ученые могут надеяться разве что на запуск «Спектра-М» с миллиметровым диапазоном изучения, но работу он начнет в лучшем случае в третьем десятилетии.

Расходы на перспективные работы по пилотируемой программе за вычетом бюджета МКС составят не менее 83 млрд рублей, причем основная часть суммы – 60 млрд – достанется разработчикам перспективного пилотируемого корабля ПТК НП. И вновь, значительные средства хоть и говорят о намерении развивать проект, предполагают значительную экономию. В частности, год назад тогдашний глава РКК «Энергия» Виталий Лопота оценил необходимые на разработку ПТК НП затраты в 200 млрд рублей. Возможно, именно с недофинансированием связан перенос начала летных испытаний корабля с 2018 на 2021 год.

Остальные работы по пилотируемым программам хотя и получили большую огласку в прессе, получат незначительное финансирование, достаточное только для первоначальных НИОКР или, в лучшем случае, для создания эскизных проектов. Так, на наземный прототип лунной базы планируется потратить 10,4 млрд. Эта сумма включает расходы на подготовку технических предложений по строительно-монтажным машинам для Луны. Еще 6 млрд будет израсходовано на создание прототипа лунного транспорта для космонавтов. Эскизный проект окололунной орбитальной станции получит всего 2,6 млрд начиная с 2020 года. На создание модуля-стапеля для сборки космических кораблей на орбите Земли в 2021-2022 годах будет выделено 3,6 млрд.

В целом предложенная Роскосмосом программа вызывает неоднозначное впечатление. С одной стороны, мы видим резкое увеличение финансирования и появление амбициозных проектов. С другой – стратегия агентства остается неясной. Крупные проекты кажутся недостаточно обоснованными, а реализация многих из них обещана уже на этапе следующей ФКП, т. е. после 2025 года. До этого срока значимых и интересных проектов Роскосмос нам обещает очень мало, причем первая исследовательская станция полетит к Луне не ранее 2019 года, а испытания ПТК НП начнутся уже в 2020-х годах.

Космическая лента

Обсудить

Сайт NasaSpaceFlight.com рассказал немного новых подробностей о проекте сверхтяжелой метановой ракеты компании SpaceX. Для создания марсианской колонии – а именно об этом мечтает основатель SpaceX Илон Маск – потребовалась бы транспортная система огромной грузоподъемности и, одновременно с этим, очень умеренной стоимости. Она уже получила название MCT, Mars Colonial Transporter [System], т. е. Транспортная система марсианской колонии.

Первым шагом к созданию MCT может стать многоразовая ракета-носитель сверхтяжелого класса на метаново-кислородных двигателях Raptor («Раптор»). В презентациях SpaceX представлено целое семейство носителей на этих двигателях. Хотя планы еще не конкретизированы и продолжают уточняться, а работа по проектированию ракет не ведется, тестирование форсунок и других компонентов метановых двигателей уже началось на специально модифицированном стенде в Космическом центре НАСА им. Стенниса. Предполагается, что в конструкции двигателя будут широко использованы детали, созданные при помощи 3D-печати. Raptor должен стать самым мощным двигателем SpaceX. Предполагается, что он обеспечит тягу 6900 кН (более 700 тс) на уровне моря и 8200 кН (835 тс) в вакууме. Для сравнения, тяга двигателей Merlin 1D ракеты Falcon 9 составляет 420 и 480 кН соответственно. В процессе разработки характеристики двигателей могут уточняться.

Метановый носитель SpaceX пока не получил официального названия, но обычно его обозначают акронимом BFR (Big 'Frakking' Rocket, чертовски большая ракета). На первой ступени монструозного носителя предполагается установить девять двигателей. Этого достаточно, чтобы BFR стал самым тяжелым носителем в мире. Диаметр ракеты должен составить 10 м. Рассматриваются варианты с 12,5- и 15-метровыми модулями. Кроме того, предполагается возможность создания трехмодульной ракеты, аналогичной Falcon Heavy. И, конечно же, SpaceX хочет видеть все модули BFR многоразовыми.

В компании признаются, что создание гигантской ракеты остается делом далекого будущего, однако первую небольшую ракету на метановых двигателях они хотели бы испытать до конца текущего десятилетия. К амбициозным планам компании Илона Маск стоит относиться осторожно еще и потому, что на их реализацию потребуются огромные средства, а на данный момент у SpaceX практически отсутствует прибыть. Выходить на самоокупаемость компании удается за счет контрактов с НАСА. Ситуация должна улучшиться, если коммерческие пуски Falcon 9 станут более регулярными. SpaceX до сих пор «нагоняет» расписание, запуская спутники по договорам, заключенным много лет назад по низкой цене. Существует мнение, что вывод спутника AsiaSat 8 в августе 2014 года за $52 млн стал самой дорогой продажей SpaceX. Между тем, цена Falcon 9, указанная на сайте, составляет $61 млн. Пока же выдерживать расписание пусков компании не удается. Другой надеждой для Илона Маск является многоразовость ракетных модулей первой ступени. Она позволила бы отказаться от увеличения затрат на производство и, возможно, сократила бы себестоимость пусков. Эксперименты с мягкой посадкой первых ступеней Falcon 9 продолжатся осенью и в 2015 году.

Обсудить

1 сентября в Оренбургской области была произведена посадка спускаемого аппарата спутника «Фотон-М» №4, сообщает пресс-служба Роскосмоса. Поисковый отряд совместно со специалистами Роскосмоса и учеными Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН начал эвакуацию капсулы с места приземления. Аппарат будет доставлен на аэродром специализированной машиной, затем его эвакуируют в Москву для исследований.

Научной задачей миссии «Фотон-М» является проведение в условиях микрогравитации экспериментов по физике невесомости, по отработке технологических процессов производства полупроводников и биомедицинских препаратов. Кроме того, на борту спутника проводились биологические исследования с гекконами, мухами-дрозофилами, семенами растений и микроорганизмами.

Миссия проходила не без осложнений. Вскоре после запуска аппарата 19 июля 2014 года с ним была потеряна связь. 26 июля управление спутником удалось восстановить, однако специалисты решили отказаться от маневра по выходу на целевую круговую орбиту высотой 575 км. Вся программа исследований прошла на опорной орбите высотой от 250 до 600 км. Нельзя сказать наверняка, как это решение скажется на экспериментах, требующих сверхстабильной гравитационной среды и условий повышенной радиации. Для справки: директор ИМБП РАН Игорь Ушаков сказал на научной конференции КОСПАР в августе, что биологические образцы на спутнике «Бион-М» на высоте 600 км получили дозу радиации в шесть раз выше, чем космонавты получают на МКС. Высота орбиты станции – немногим более 400 км. Значительная разница связана, по всей видимости, с тем, что на высоте 600 км начинает проявляться воздействие радиационных поясов Земли. По данным, собранным американским аппаратом MSL, дневная доза радиации в открытом космосе всего в два раза выше, чем на МКС. Кроме того, для поддержания стабильной гравитационной обстановки планировалось на период проведения основных экспериментов отказаться от включения двигателей управления ориентацией. На фактической орбите спутника гравитационную чистоту среды могло нарушать торможение об атмосферу при приближении к перигею, однако оценить значимость этого воздействия сложно.

UPD. Как сообщает пресс-служба Роскосмоса, находившиеся на борту спутника гекконы не пережили полет. Причиной гибели ящериц стало переохлаждение, но пока неизвестно, что вызвало сбой в системе жизнеобеспечения. Гибель гекконов могла произойти на любом этапе полета и в настоящее время о ее давности судить по мумифицированным останкам животных невозможно. Ранее сообщалось, что на борту аппарата установлена система видеоконтроля для непрерывной фиксации эксперимента с гекконами. Мухи-дрозофилы перенесли космический полет хорошо.

Фотон-М №4 после приземления

Обсудить