Подробности

Опубликовано: 28.09.2013 16:36

Если лень читать, ответ в конце :)

Поиски жизни на Марсе начались довольно давно, и причин для этого много. Марс - не только самая близкая к нам планета, он еще и больше похож на Землю, чем остальные планеты. На Марсе продолжительность суток близка к земной, а год составляет 687 наших дней. С физическими характеристиками ситуация не такая радужная. Например, самой близкой к земной атмосферой обладает вовсе даже не планета, а спутник Сатурна Титан - его окружает плотная азотная газовая оболочка. Правда, вместо кислорода вторым по значению газом в атмосфере Титана является метан. На Марсе же атмосфера сильно разряженная, магнитного поля почти нет, и температура воздуха колеблется от -150 до +20 градусов Цельсия. Большая часть поверхности Земли покрыта водой. Тем же могут похвастаться спутники Юпитера, но не Марс. Вода там есть, но в относительно небольших (если сравнивать с Землей) количествах.

Мы давно знаем, что сложные организмы на Марсе существовать не могут, однако там могут быть необходимые условия для жизни бактерий. На Земле то и дело находятся удивительные микроорганизмы, существующие то на дне океанов под громадным давлением, то в абсолютно неосвещенных солнцем условиях. Что-то подобное нам хотелось бы найти на Марсе. И действительно, на глубине нескольких метров под поверхностью Марса есть и вода, и защита от радиации и слишком резких перепадов температур.

Как уже выяснили американские ученые, около двух миллиардов лет назад Марс обладал плотной атмосферой, а его поверхность была покрыта реками, морями и озерами из пресной воды. Мы знаем, что как минимум в прошлом бактериальная жизнь могла существовать на Марсе. А затем произошла планетарная катастрофа. Марс лишился всего, что делало его похожим на Землю, но это не могло случиться за один день. В геологии выделяют "геологически значимое время" и "геологическое мгновение". Если причиной гибельных изменений на Марсе стала внезапная катастрофа, для описания изменений на планете нам потребуется как раз второй термин. Ирония в том, что для геологов мгновение - это тысячи и тысячи лет. Достаточно ли этого времени, чтобы бактерии эволюционировали и приспособились к суровым условиям после комфортных? Ответ, определенно, да.

Вот в чем дело. Нет суровых аргументов ни за, ни против жизни на Марсе. Это вопрос веры. Верите ли вы в то, что жизнь распространена по Вселенной и существует там, где для этого возникают условия? Тогда да, на Марсе была жизнь и, вероятно, должна была остаться. Или же вы считаете, что жизнь уникальна и возникла только на Земле? В этом случае и говорить не о чем.

Осталось обсудить еще один аспект - не наличие жизни, а ее поиски. Американские аппараты исследуют поверхность Марса в поисках сложных органических веществ и не могут их найти. Это серьезный аргумент "против" жизни, но не доказательство ее отсутствия. В конце концов, глубинная марсианская биосфера может быть практически изолирована от безжизненной поверхности. Находящийся на планете марсоход Curiosity не оборудован инструментами для поиска жизни. Более того, чтобы найти ее, ему потребовалось бы проникнуть глубоко под поверхность, а буровая установка марсохода позволяет пробурить грунт только на 5 см.

В 2016 году к Марсу отправится платформа InSight, которая должна пробурить скважину глубиной в несколько метров. Хотя цель миссии - изучение геологии, маловероятно, что американцы упустят возможность поискать что-нибудь органическое на глубине. Надо только иметь в виду, что место посадки выбирается наиболее интересное с геологической точки зрения, да и глубина скважины явно недостаточна, чтобы отрицательные результаты поисков доказали отсутствие жизни. В 2018 году на планету отправится европейский марсоход ExoMars с более скромной буровой установкой (до 80 см). Цель европейской программы - именно поиски жизни (точнее, доказательств ее существования в прошлом). Возможность аппарата перемещаться по поверхности и проводить бурение в различных местах может внушить надежду. Однако не будем забывать, что мягкую посадку европейского марсохода должна обеспечить платформа российской разработки, а за всю историю СССР мы не выполнил ни одной успешной марсианской посадочной миссии.

И вот краткое заключение для тех, кому лень читать длинный текст. Да, жизнь на Марсе вполне может быть. Нет, вряд ли мы сможем найти ее в ближайшие десятилетия.

Подробности

Опубликовано: 15.09.2013 15:13

На днях стало известно, что вот уже год назад созданный и управляемый людьми аппарат покинул Солнечную систему. Долгих 35 лет потребовалось для этого Вояджеру-1. Думаю, после шумихи последних дней описывать историю первой автоматической межзвездной станции и значение произошедшего - это лишнее. Однако мало кто рассказал о дальнейшей судьбе Вояджера.

В ближайшие годы Вояджер продолжит удаляться от Солнца со скоростью 17 км в секунду. Его четырехметровая антенна направлена на Землю и каждый день передает радиосигнал. Вояджер получает энергию от радиоизотопного генератора (РИТЭГа). Источником электричества в нем служит тепловая энергия распада плутония-238, и топлива с каждым годом остается все меньше. Ученые будут отключать один прибор за другим: сначала менее необходимые, затем датчики окружающей среды. В конце концов, останется лишь передатчик, отправляющий нам короткий сигнал. И в 2025 году он замолкнет.

Вояджер лишится энергии и перестанет подавать признаки жизни, но его движение не замедлится. Он будет удаляться все дальше и дальше от дома. Как подсчитали ученые, через 40 тысяч лет Вояджер-1 должен долететь до звезды AC +79 3888, которая находится на расстоянии 17,6 светового года от Солнца (рис. 2). Впрочем, в этих словах есть небольшое лукавство. В момент максимального сближения расстояние между мертвым спутником и звездой составит 1,6 светового года. Для сравнения, за 36 лет пути он прошел только 0,2% св. года. Вояджер пролетит мимо звезды и продолжит свой путь маленького спутника, вращающегося вокруг центра Млечного Пути.

Прогноз ученых основан на точных расчетах, но обязательно ли он сбудется? Возможно, наша двухтысячелетняя цивилизация к тому времени повзрослеет в 20 раз и превратится из младенца во взрослый вид, а свои юбилеи старенький Вояджер-1 будет встречать в музее, удостаиваясь заметок в новостях только к столетиям или даже тысячелетиям запуска. Или же, возможно, через 40 или через 140 тысяч лет какая-нибудь инопланетная цивилизация случайно наткнется на странный маленький аппарат. Существа, которых мы и представить сейчас не можем, с удивлением и любопытством будут рассматривать примитивный кусок металла, запущенный неизвестной цивилизацией, существовавшей тысячи лет назад на планете в местной части галактики.

Подробности

Опубликовано: 12.09.2013 16:47

Приближается 2017 год, на который назначен первый полет американской сверхтяжелой ракеты Space Launch System (SLS). Официальная цель создания ракеты и пилотируемого корабля Orion - полет к околоземному астероиду. С приближением 2020-х годов эта миссия начинает приобретать определенные очертания. Согласно представленному плану, команда из четырех человек отправится в годовую экспедицию к околоземному астероиду для его изучения.

Текущая пилотируемая стратегия НАСА включает три ключевых шага. Первый - EFT-1 (Exploration Flight Test 1). Это беспилотный запуск спускаемого аппарата (капсулы) Ориона на ракете Дельта IV Хэви в сентябре 2014 года. Второй шаг - это первый полет SLS в декабре 2017-го (EM-1, Exploration Mission 1). Беспилотная капсула Ориона совершит облет Луны, который станет репетицией третьего шага (EM-2). В третьей миссии (первая половина 20х годов) НАСА хочет отправить команду из четырех человек к астероиду, который к тому времени будет захвачен и переведен на лунную орбиту.

Первые три полета Ориона утверждены давно, но дальнейшее будущее пилотируемой программы было покрыто туманом. Теперь этот туман начинает спадать. После окончания разработки SLS полезная нагрузка этой ракеты увеличится с 70 до 105 и 140 тонн на низкой орбите. Это даст возможность отправить экспедицию для изучения астероида 2000 SG344. Он находится недалеко от Земли, имеет диаметр около 37 м и массу 71 т. Астероид сблизится с Землей в 2028 году.

Экспедиция начнется с запуска средний версии SLS (105 тонн), которая выведет на высокую орбиту Земли беспилотный модуль REM (Robotics and EVA Module, Модуль для внешнекорабельной и автоматизированной деятельности) и DSH (Deep Space Habitat, Обитаемый модуль для дальнего космоса). DSH с обитаемым объемом 71,8 куб. м и мощными солнечными батареями станет основным местом жительства команды в дальнем космосе. В нем будут размещены каюты экипажа, запасы продовольствия и воды. Для надежности конструкторы разделят DSH на герметичные отсеки (см. рисунки). Модуль REM будет оборудован двумя скафандрами и шлюзом для выхода в открытый космос, а также рукой-манипулятором с захватом, как на МКС. Внешняя обшивка REM должна быть приспособлена для передвижения по ней астронавтов и для крепления инструментов во время работы.

Через 121 день после запуска связки DSH и REM, еще одна 105-тонная SLS выведет Орион с экипажем из четырех человек и разгонным блоком. Корабль состыкуется с DSH, а разгонный блок даст всей конструкции первый отлетный импульс. Второй импульс придаст Орион при помощи двигателей своего служебного модуля. На 202 день после запуска Орион проведет финальную коррекцию скорости и выведет корабль в окрестности астероида.

Изучение астероида займет всего две недели. Затем модуль REM отделится от большого корабля (DSH+Orion), и для астронавтов начнется дорога домой, которая займет еще 153 дня. За два дня до приземления экипаж переберется в возвращаемый аппарат Ориона и начнет самостоятельный полет к Земле. Ровно через 490 дней после начала экспедиции капсула войдет в атмосферу Земли и приводнится в Тихом океане.

Задумка очень амбициозная. НАСА рассчитывает на участие в проекте европейцев (ЕКА как минимум создаст служебный модуль для Ориона, договоренность об этом уже достигнута) и азиатских космических агентств.

‹ ›

Подробности

Опубликовано: 02.08.2013 16:10

Осторожно, ниже квантовая механика!

СКП (или SQL, Standard Quantum Limit) - это понятие из квантовой механики. Так называют ограничение в точности измерений, которые проводятся многократно или длительно. Хорошим примером, к тому же подходящим к нашему случаю, является измерение расстояния до некоторой массы с максимально возможной точностью. Для измерения используется луч лазера. Зная длину волны лазера, начальную фазу волны и замерив фазу возвращенного луча, мы можем вычислить точное пройденное им расстояние. К сожалению, давление луча на тело вызовет в нем возмущения на квантовом уровне (квантовые дробовые флуктуации). Чем точнее требуется измерить координату, тем мощнее нужен лазерный луч, и тем больше будут эти самые флуктуации. Такой квантовый шум и создает погрешность измерения.

Фактически СКП является следствием фундаментального запрета квантовой физики - принципа неопределенности Гейзенберга. Принцип неопределенности гласит, что при одновременном измерении двух величин произведение погрешностей не может быть меньше определенной константы. Грубо говоря, чем точнее мы измерим скорость квантовой частицы, тем менее точно можем определить ее положение. И наоборот. Важно отметить, что ограничения на точность измерений, накладываемые СКП, суровее ограничений принципа неопределенности Гейзенберга. Обойти последние в принципе невозможно без разрушения основ всей квантовой механики.

Способ обойти ограничение стандартного квантового предела предложили в американском детекторе гравитационных волн LIGO. Поиск гравитационных волн является одной из важнейших задач современной физики, однако пока что зарегистрировать их не удается из-за слишком низкой чувствительности существующей аппаратуры. Установка LIGO устроена очень просто. Она состоит из двух тоннелей с вакуумом, сходящихся под прямым углом. По трубам проходят лазерные лучи, а в их дальних их концах установлены зеркала (см. рис.). Именно расстояние до этих зеркал и измеряется лазером, как было описано выше. Особое значение имеет пересечение возвращающихся от зеркал лазерных лучей. Между ними возникает интерференция. За счет этого явления лучи либо усиливают, либо ослабляют друг друга. Величина интерференции зависит от фазы лучей, а значит и от пройденного лучами пути. Теоретически такой прибор должен зафиксировать изменение расстояний между зеркалами при проходе через установку гравитационной волны, но на практике точность интерферометра пока что слишком мала.

Для обхода СКП еще около четверти века назад было предложено использовать так называемые сжатые состояния света. Их получили в 1985 году, однако реализовать идею на практике удалось лишь недавно. Большинство источников света, включая лазеры, такое излучение создать не способны, однако при помощи специальных кристаллов физики научились получать свет в сжатом состоянии. Луч лазера, проходящий через такой кристалл, подвергается спонтанному параметрическому рассеянию. Другими словами, некоторые фотоны превращаются из одного кванта в пару запутанных частиц.

Ученые продемонстрировали, что использование квантово коррелированных фотонов позволяет уменьшить ошибку измерений до величины, которая меньше стандартного квантового предела. К сожалению, без специальных знаний очень сложно понять (и, тем более, объяснить), как именно это происходит, но поведение запутанных фотонов как раз снижает тот самый квантовый дробовый шум, о котором говорилось вначале.

Исследователи подчеркивают, что внесенные ими изменения существенно подняли чувствительность детектора гравитационных волн в частотном диапазоне от 50 до 300 герц, который особенно интересен астрофизикам. Именно в этом диапазоне должны, согласно теории, излучаться волны при слиянии массивных объектов: нейтронных звезд или черных дыр.

Подробности

Опубликовано: 17.03.2013 12:17

Давайте сегодня, в Международный день планетариев, честно признаем, что Московский планетарий - уг.

Я с теплом вспоминаю маленький и примитивный планетарий моих школьных времен. Он работал с 12 часов и до ночи, билет туда стоил сущие копейки, а в зале почти не было людей. В него я, не будучи в детстве любителем космоса, заходил просто отдохнуть и послушать одну из многочисленных лекций по астрономии. Для этого ведь и появились планетарии в XX веке - чтобы жители больших городов могли просто посмотреть на звезды, которые не видны в мегаполисах из-за ночного освещения. Планетарий - возможность отвлечься от суеты и узнать немного о нашей Вселенной.

Планетарии в современном мире, вообще, не очень популярные заведения. Например, лондонский планетарий закрылся несколько лет назад, а купольный проектор для любителей астрономии англичане установили в Гринвической обсерватории (переживать за лондонцев, впрочем, не надо: у них остался прекрасный отдел космоса в Музее техники, а до Гринвича - рукой подать). Наверное, лондонский планетарий был чудесным местом, тихим и уютным. Такие же эмоции, судя по отзывам, вызывает венский планетарий.

В Московском планетарии нельзя приходить регулярно: там всего одна-две примитивные лекции и небольшой набор полнокупольных фильмов, который почти не меняется с момента открытия планетария после реконструкции. Я лишь кратко упомяну о цене билета. Она в пять раз выше, чем, скажем, в Гонконгском планетарии (напомнить, насколько уровень жизни и доходы населения там выше, чем в Москве?). За такую сумму даже человек с доходами выше среднего не станет заходить в планетарий по вечерам отдохнуть. Впрочем, по каким вечерам? Последний сеанс - в 20 часов, и через 45 минут будь добр покинуть зал и ехать домой. Хотел отдохнуть? Эти 45 минут и время до сеанса будут наполнены не мыслями о космосе, а толкотней и визгом маленьких детей, которые вообще плохо понимают, где находятся. Ах да, к планетарию прилагается космическое кафе с космическими ценами и магазин детских игрушек, ведь на родителях и их мелких чадах зарабатывать выгоднее, чем на тех, кто интересуется астрономией.

Собственно, планетарий в Москве - это не планетарий. Это торгово-развлекательный центр, оформленный в космическом стиле. Увы, у нас сейчас умеют строить только торгово-развлекательные центры.

‹ ›

Подробности

Опубликовано: 13.11.2012 13:18

Под суперсимметрией подразумевают связь между фермионами (частицами, образующими материю) и бозонами (переносчиками взаимодействия), см рис. 2. Образно говоря, преобразование суперсимметрии может переводить вещество во взаимодействие или наоборот. Стандартная модель, основная современная физическая модель, не является суперсимметричной теорией, но может быть расширена до таковой. Для этого частицам СМ (и фермионам, и бозонам) придется добавить суперсимметричные пары частиц, а доказательством правдивости таких теорий может стать обнаружение предсказанных пар. На суперсимметрии основаны, например, теории суперструн.

Вернемся к эксперименту в БАКе. Ученые наблюдали странные B-мезоны (B_s-мезоны), т. е. адроны, состоящие из двух кварков - прелестного и странного, см. рис. 3. Это очень неустойчивые частицы. Они образуются при столкновении протонов (этим и занимаются в БАКе), но быстро распадаются на другие частицы, причем в редких случаях они распадаются на два мюона (рис. 1, 3). Стандартная модель даже предсказывает частоту такого исхода - три случая на один миллиард распадов. Несовпадение экспериментальных данных с предсказанной частотой распада на мюоны стало бы свидетельством в пользу того, что СМ не учитывает часть распадов, а значит, время от времени странные B-мезоны распадаются на пока еще неизвестные нам (но предсказанные в суперсимметричных териях) частицы.

Увы, экспериментальная частота распада на мюоны (еще раз уточню, что результаты пока предварительные) хорошо согласуется с предсказанной - 3,2 раза на 1 млрд распадов. Это чувствительный удар по суперсимметричным теориям. Как сказал представитель БАКа, полученные результаты хоть и не опровергают суперсимметрию, но серьезно ее ограничивает.

Стандартная модуль - общая схема

Стандартная модуль - фермионы

‹ ›