Слайд 1 - Центр телекоммуникаций и информационных систем

Марс – от греческого Mas – мужская сила – бог войны, в
римском пантеоне почитался как отец римского народа, охранитель
полей и стад, позднее – покровитель конных состязаний.
Марс... Четвертая по порядку от Солнца большая планета
Солнечной системы, далекая и загадочная с незапамятных времен,
сегодня стала близкой. Это стало возможным сегодня благодаря
достигнутым успехам космонавтики. А вчера еще любопытное и
целеустремленное человечество довольствовалось "голубой мечтой"
о полетах на "красную планету".
Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и
Земля: его период вращения равен 24 час 37 мин 23 с, что на 41 мин
19 с. Больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к
плоскости орбиты на угол 65, почти равный углу наклона земной
оси (66,5). Это значит, что смена дня и ночи, а так же смена времён
года на Марсе протекает почти так же, как на Земле. Там есть и
тепловые пояса, подобные земным .
Масса
0,107 массы Земли, то есть
6,4х10²³ кг
Диаметр
0,53 диаметра Земли, то есть
6670 км
Плотность
3,95 г/см³
Температура поверхности
-23°С
на
большей
части
поверхности,
-150°С на
полюсах, -0°С на экваторе
Период обращения относительно
звезд
(продолжительность
суток)
24,6229 часа
Расстояние от
среднем)
Солнца
Период обращения
(год)
(
в
1,5237 а.е. (228 млн. км)
по
орбите
687 дней
Первые наблюдения Марса проводились ещё до
изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения. Их
целью было определение точных положений планеты по
отношениям к звёздам. Такие наблюдения проводил ещё Коперник,
стараясь подкрепить ими свою гелиоцентрическую систему мира.
Точность наблюдений Коперника составляла около одной минуты
дуги. Значительно более точными были наблюдения знаменитого
датского астронома Тихо Браге; их точность достигала до 10 секунд
дуги. За свою долгую жизнь Тихо пронаблюдал десять
противостояний Марса, накопив непрерывный ряд наблюдений за 22
года. Этот ценнейший материал попал после смерти Тихо в самые
верные руки - в руки Иоганна Кеплера, прекрасного вычислителя,
человека широких взглядов. Обработка наблюдений положений
Марса, выполненных Тихо Браге, привела Кеплера к открытию
трёх его знаменитых законов движения планет.
Для выяснения законов движения планет и формы их
орбит был выбран именно Марс, а, скажем, не Венера. Орбита Марса
имеет эксцентриситет 0,093, тогда как орбита Венеры - только 0,007,
в 13 раз меньше. Быть может, имея дело с наблюдениями Венеры или
Юпитера, Кеплер не открыл бы свой первый закон, не обнаружил бы
отличия орбиты планеты от окружности.
И всё же выбор Марса не был делом случая. Наблюдать
Венеру очень трудно, так как эта планета не отходит от Солнца далее
48, наблюдается на светлом небе и её положение трудно
привязывать к положениям неподвижных звёзд. С другой стороны,
Юпитер и Сатурн движутся по небу очень медленно, так как
находятся относительно далеко от Земли. Марс же близок к Земле,
сравнительно быстро перемещаться среди звёзд, его можно
наблюдать на фоне звёздного неба на любых угловых расстояниях от
Солнца он описывает довольно широкие петли около эпохи
противостояния.
Элементы орбиты Марса, найденные Кеплером, мало
отличались от современных. Например, большая полуось орбиты по
Кеплеру равнялась 1,5264 астрономической единицы ( а. е. ), тогда
как современное её значение 1,5237 а. е. Эксцентриситет орбиты
Марса по Кеплеру равен 0.0934.
Античная
эпоха
Астрономы Вавилона, Египта, Греции и Рима установили
принципиальное отличие планет (в том числе Марса)
от «неподвижных» звезд. Марс ассоциировался с богом войн,
конфликтов (Марс в Греции, Арес в Риме, Нергаль в Вавилоне,
Хар Дешер (Красный) — в Египте.
1500-е гг.
Датский астроном-наблюдатель Тихо Браге провел серию самых
точных в доинструментальную эпоху наблюдений планет.
Точность определения положения Марса на небесной сфере
достигла четырех угловых минут.
1609 г.
Галилео Галилей впервые наблюдал Марс в телескоп.
1659 г.
Голландский астроном Христиан Гюйгенс с помощью телескопа
усовершенствованной конструкции различил на поверхности
Марса темное пятно (по всей видимости, горное плато Большой
Сирт (Syrtis Major). Наблюдая за его перемещением по диску,
он установил, что период обращения Марса вокруг свой
оси составляет около 24 часов.
1666 г.
Джованни Кассини установил, что период обращения Марса
составляет 24 часа 40 минут.
1672 г.
Гюйгенс обнаружил на южном полюсе Марса белое пятно
(южную полярную шапку).
1698 г.
В своей работе Cosmotheros Гюйгенс высказывает предположение
о возможности жизни на других планетах и определяет условия,
необходимые для жизни. Это была одна из первых публикаций
о внеземной жизни.
1704 г.
Джакомо Миральди в парижской обсерватории установил,
что южная полярная шапка немного смещена относительно южного
полюса планеты.
1719 г.
Миральди высказал предположение о том, что белое пятно
на полюсе планеты представляет собой «ледяную шапку».
1719 г.
Величайшее противостояние Земли и Марса (повторится
впоследствии только в 2003 г.). Необычайная яркость Марса сеет
панику в Европе.
1727 г.
Джонатан Свифт в своем «Путешествии Гулливера» приводит
весьма точное описание двух спутников Марса, в том числе
параметров их орбит (они были открыты лишь 150 лет спустя).
1777
1783 гг.
Серия наблюдений Марса Уильямом Гершелем с помощью
построенного им телескопа, крупнейшего в то время во всем мире.
Результаты наблюдений были подытожены им в работе,
опубликованной в 1784 г. Он, в частности, установил,
что ось вращения планеты наклонена под углом 30 градусом
(современное значение — 25,19), а также установил, что атмосфера
у Марса может быть только весьма разреженной.
1809 г.
Французский
астроном-любитель
Оноре
Флогер
«желтые облака» на Марсе — по всей видимости, пылевые бури.
1813 г.
Флогер установил, что весной полярная шапка существенно уменьшается
в размерах. Из этого он сделал ошибочный вывод о том, что поверхность Марса
нагрета сильнее, чем поверхность Земли.
1840 г.
Вильгельм Бир и Йохан фон Мидлер установили, что период обращения Марса
вокруг своей оси составляет 24 часа 37 минут 22,6 секунды, что на одну десятую
секунды меньше современного значения.
1858 г.
Монах-иезуит Анджело Секки составил первую схему объектов на поверхности
Марса.
1867 г.
Ричард Энтони Проктор опубликовал первую карту Марса. Выбранный им нулевой
меридиан используется по настоящее время.
1867 г.
Пьер Жюль Янсен и Уильям Хаггинс впервые попытались (неудачно) обнаружить
следы присутствия в атмосфере Марса кислорода и водяных паров
спектроскопическим методом.
1877 г.
Джованни Скиапарелли
на поверхности Марса.
1877 г.
Использование Скиапарелли терминов «canali» для обозначения обнаруженных
им линейных образований, на поверхности Марса вызвало всеобщий ажиотаж.
1877 г.
Асаф Холл открыл спутники Марса, описанные ровно за 150 лет до этого
Джонатаном Свифтом, и назвал их по именам коней колесницы Марса, Страха
и Ужаса — Фобосом и Деймосом.
1879 г.
Скиапарелли наблюдает «двойные» каналы, которые, по его мнению,
свидетельствуют о наличие растительности на Марсе и ее сезонных изменениях.
разработал
номенклатуру
названий
наблюдал
образований
Марс расположен от Солнца в
полтора раза меньше, и, значит, получает от
Солнца в 2,3 раза меньше света и тепла.
Расстояние Марса от Солнца составляет в
среднем 228 млн. км, тогда как Земля
отстоит от дневного светила на 150 млн. км.
Благодаря большому эксцентриситету
орбиты Марс может изменять своё
расстояние от Солнца в довольно широких
пределах. Расстояние в ближайшей к Солнцу
точке орбиты
(перигелии) меньше
среднего на 21 млн. км.
Кратчайшее расстояние Марса от Солнца
равно 207 млн. км, а наибольшее- 249 млн.
км. Эти величины относятся как 1/1,2 , а
поток солнечного света и тепла на единицу
поверхности Марса в перигелии и афелии
как 1,44/1.
Эпоха соединения - самый неблагоприятный период для
наблюдения Марса, а эпоха противостояния, наоборот, самый
благоприятный.
По условиям видимости не все противостояния
равноценны по двум причинам. Во-первых, из-за эксцентриситета
орбиты Марса его расстояние от Земли в момент противостояния
может меняться от 56 до 100 млн. км. Во-вторых, склонение, а значит,
и высота планеты над горизонтом различны для разных
противостояний.
Те противостояния, при которых расстояние до Марса не
превышает 60 млн. км, принято называть великими. Очевидно, в
период великих противостояний Марс должен быть вблизи
перигелия. Если соединить перигелий орбиты Марса с Солнцем
прямой линией, то она пересечёт орбиту Земли в той точке, которую
Земля проходит 29 августа. Поэтому даты великих противостояний
Марса приходятся обычно на август или сентябрь (исключением
был 1939 г., когда великое противостояние наступило 23 июля).
Равнины, склоны и кратеры соседней планеты буквально изрезаны
извилистыми руслами. Словно бы на их месте когда-то были бурные реки. Так
ли это, неизвестно. Но на днях специалисты NASA заявили: обнаружено коечто посвежее. Похоже, следы воды, которая текла по внутреннему склону
одного из кратеров, расположенного в южном полушарии (36,6 градуса ю. ш.
161,8 градуса з. д.), всего несколько лет назад.
Протечка произошла в период с декабря 2001 года по сентябрь 2005-го, что
запечатлел спутник Mars Global Surveyor. На снимке 6-летней давности видно
только русло. А на внимательно рассмотренном прошлогоднем — оно стало
длиннее, шире и заполнилось чем-то ярко-белым.
Специалисты компании Malin Space Science Systems (Сан-Диего,
Калифорния), которые занимаются орбитальной камерой, полагают: это не
иначе как следы воды. И прикидывают, что ее набралось бы «на 5 — 10
плавательных бассейнов».
— Окажись вы там на пути потока, пришлось бы бежать сломя голову, —
говорит эксперт компании Кеннет Эджетт.
— Вижу в самом деле, что текло, — признает Аллан Трейман из Института
Луны и планет в Хьюстоне. — Но вода ли? Лично я бы «поставил» на пыль.
Может быть, на песок. Или на углекислоту. Этого «добра» на Марсе полно.
— Явно текла вода, — возражает Фил Кристенсен из Аризонского
государственного университета, — а не пыль или песок. Они на снимках
всегда выглядят темными, почти черными. Здесь же нечто белоснежное.
Углекислота? Вряд ли. В этих широтах слишком тепло, чтобы она могла
замерзнуть.
С другой стороны, на Марсе слишком холодно для воды. Откуда же
она могла взяться?
В компании Malin предполагают: вода может находиться в
подземных источниках или резервуарах. Быть очень соленой и от этого не
замерзать там. Выйдя на поверхность, этот рассол, конечно же, испарится и
превратится в лед, но сверху — корочка. А под ней какое-то время будет течь.
И успеет вынести достаточное количество примесей. Они-то и видны на
снимках.
Благодаря космическим аппаратам, которые иногда снимают одни
и те же участки поверхности Марса, ученые впервые увидели, как они
изменяются. Кстати, протяженность склона, с которого, возможно, стекла вода,
примерно километр.
По мнению Кристенсена, источник воды — марсианский лед,
который скрыт под слоем пыли. Ее сдувает ветер, лед тает на солнце. И вода
журчит «весенними» потоками. И президент Malin Space Science Systems
Майкл Малин не против этого.
— Похоже, мы увидели следы схода селевого потока, — говорит он.
А само наличие воды сильно повышает шансы обнаружить на
Марсе и жизнь.
Многие ученые верят в воду на Марсе. Кто — в нынешнюю, кто —
в прошлую. Но спорят о ее источниках.
Таких древних русел шириной в несколько сотен метров на Марсе не
перечесть. Лед растапливают метеориты.
О том, что полярные шапки четвертой планеты все-таки содержат лед, а не
углекислоту, говорят и европейские специалисты. Его признаки вроде бы
обнаружили с помощью спектрометров орбитального модуля Mars Express. По
одной из гипотез, этот полярный лед и стал источником воды, обнаруженной
американцами.
— Вода могла выпасть дождем на стенки кратера, — уверяет Тереза Сегурн из
университета штата Колорадо (США). — А дожди, буквально проливные, шли
на Марсе каждый раз после того, как в него попадали метеориты.
По мнению исследовательницы, удары из космоса разогревали планету.
Метеориты испарялись сами, испаряли лед и поднимали в небо тучи грязной
водяной жижи. Они обрушивались ливнями, размораживали грунтовые воды,
которые выходили на поверхность и неслись по Марсу мутными селевыми
потоками. От них и возникли русла, каньоны и прочие «текучие» образования.
Кстати, метеориты падают на Марс до сих пор. Это опять же подтвердили
снимки с орбиты. На фото 2003 года отчетливо виден кратер диаметром в
несколько десятков метров. А на фото 2001 года его еще нет. По расчетам
выходит, что в этот период метеорит поперечником в десяток метров ударил по
поверхности на скорости около 7 километров в секунду. И взорвался с силой
порядка 100 килотонн. Такой мог растопить все что угодно. Для сравнения:
мощность атомной бомбы, взорванной над Хиросимой, составляла около 20
килотонн.
Крисс Маккей из НАСА сравнивает Марс с Антарктидой, где
мороз вполне марсианский, а реки текут и даже озера имеются. Например,
река Оникс, озеро Ванда. Их, по словам ученого, питают подтаивающие
ледники. Подобные процессы могли идти и на Марсе. Особенно на склонах в
пустотах под слежавшимся льдом или снегом, где повышено давление.
Канадец Арнольд Бутройд из университета Торонто настаивает, что в прошлом
средняя температура Марса была гораздо выше, чем сейчас. И вода могла течь
сама по себе. По расчетам ученого, пару миллиардов лет назад Солнце было на
7 процентов тяжелее и светило в полтора раза ярче. Иными словами, наш сосед
был и «притянут» ближе, и прогревался лучше.
— На Марсе было достаточно тепло для существования воды в жидком
состоянии, — говорит Бутройд. — И ныне случаются потепления. Местами.
По крайней мере в НАСА ему верят. Недаром же специалисты
отправили марсоход «Оппотьюнити» исследовать местность, которая по
своему рельефу напоминает дно высохшего озера. Хотя, исходя из нынешних
данных, лучше бы они посадили марсоход где-нибудь в районе южного полюса.
NASA и космический центр Джонсона (JSC) составили договор о
совместном развитии и применении высоких технологий и, в частности,
нанотехнологий для исследования космического пространства. В ближайших
планах NASA – упростить вывод космических аппаратов на орбиту с помощью
"космического лифта" на основе нанотрубок.
По сообщениям пресс-службы NASA, нанотехнологии и биомиметика станут
неотъемлемой частью будущих космических проектов. Космический центр
Джонсона (JSC) делает упор на развитие технологий, ориентированных на
использование углеродных нанотрубок. Сейчас JSC работает над
усовершенствованием технологий массового производства однослойных
углеродных нанотрубок.
Как известно, нанотрубки характеризуются высокой жесткостью, и
поэтому материалы на их основе могут вытеснить большинство современных
аэроконструкционных материалов. Композиты на основе нанотрубок позволят
уменьшить вес современных космических аппаратов почти вдвое.
Исследователи из NASA и компания LiftPort Inc. предлагают
упростить вывод крупных объектов на орбиту, используя систему, названную
ими "Космическим лифтом". Вот как объясняет концепцию космического
лифта доктор Брэдли Эдвардс в отчете NIAC:
"Космический лифт - это лента, один конец которой присоединен к
поверхности Земли, а другой находится на геосинхронизированной орбите в
космосе (на высоте 100 000 км). Гравитационное притяжение нижнего конца
ленты компенсируется силой, вызванной центростремительным ускорением
верхнего конца. Таким образом лента постоянно находится в натянутом
состоянии.
Изменяя длину ленты, можно достигать разных орбит. Космическая
капсула, содержащая полезный груз, будет передвигаться вдоль ленты. Для
начального старта капсулы потребуется усилие, но, как только она будет
приближаться к концевой станции, ее скорость будет увеличиваться из-за
центростремительного ускорения всей системы. На конечной станции, если
это необходимо, капсула отсоединяется от лифта и выходит в открытый
космос.
Скорость капсулы при этом будет составлять 11 км/с. Этой
скорости будет достаточно для того, чтобы начать путешествие к Марсу и
другим планетам. Таким образом, затраты на пуск капсулы будут только в
начале ее пути на орбиту. Спуск будет производиться в обратном порядке - в
конце спуска капсулу будет ускорять гравитационное поле Земли. Можно
использовать космический лифт в качестве "пусковой платформы" для
космических кораблей, запускаемых к другим планетам (Марсу, Венере, Луне),
спутникам и астероидам. Это поможет сократить расходы, связанные с
традиционным
запуском
ракет.
Также
можно
построить
лифт
грузоподъемностью до 100 тонн, что позволит строить на орбите большие
колонии и орбитальные станции".
Однослойные углеродные нанотрубки, изобретенные в 1991 году,
достаточно прочны для того, чтобы служить основой ленты лифта. Они
прочнее стали в 100 раз и, теоретически, в 3-5 раз прочнее, чем необходимо для
постройки лифта. Правда, самые длинные нанотрубки, которые удалось
изготовить, имеют длину в несколько сантиметров. А это даже не километр, не
говоря о 100 тыс. километрах.
Но совсем нет необходимости делать всю ленту длиной 100 тыс. км
из цельных нанотрубок. Отдельные фракции, состоящие из нанотрубок длиной
до 2 сантиметров, будут иметь такую же прочность разрыва, как и длинные.
Правда, исследователи из LiftPort пытаются найти методы соединения
фракций в более длинные полосы без потери прочности. Как они утверждают,
лента будет представлять собой полимерную структуру с включениями
нанотрубок. Для ленты космического лифта алмазоид был бы универсальным
материалом. Он будет характеризоваться большей прочностью, но, опять-таки,
пока нет эффективных способов получения и массового производства
алмазоидных материалов.
Однако первые успехи в области сверхпрочных материалов из
нанотрубок уже достигнуты. Две различные команды исследователей из США
и Австралии создали прозрачную ткань, состоящую из нанотрубок длиной 1 м
и шириной 5 см. Ранее ученым удавалось получить нанотрубки длиной только
несколько сантиметров.
Как и ожидалось, лента обладает высокой прочностью.
Соотношение прочность/вес материала ленты выше, чем у стали высокой
закалки. При этом ткань можно оборудовать органическими светодиодами,
превратив ее в гибкий сверхтвердый OLED-экран.
Наноткань - это, конечно, не массив "цельных" нанотрубок, а
композит, состоящий из переплетенного "леса" многослойных нанотрубок
длиной 245 мкм и диаметром 10 нм. Образец таких спутанных нанотрубок
длиной всего 1 см может "развернуться" в трехметровую ленту 18-микронной
толщины. Если же использовать пластиковый цилиндр в качестве валка, по
которому протягивается лента, то исходный материал можно раскатать до
длины 10 м. Оборудование ученых обеспечивало "разворачивание" леса до 1 м
в минуту.
Проект марсианской атомной электростанции разработали
российские ученые, сообщает "Интерфакс". Марсианская АЭС будет
обеспечивать электроэнергией базу, которую планируется создать в будущем на
Красной планете.
"В наших проектах уже есть описание схем станции при ее
расположении в естественных каньонах местности Марса без заглубления в
марсианский грунт. Уже представлен состав, назначение и особенности ее
основных частей, а также характеристики режимов работы. Специалисты
также просчитали основные технические параметры станции и ее
возможности по выработке электроэнергии", - рассказал "Интерфаксу"
заместитель главного конструктора ФГУП "Красная звезда" Павел Андреев.
В данный момент, сообщил он, рассматриваются вопросы
обеспечения радиационной безопасности персонала марсианской базы при
эксплуатации станции, состав и особенности радиационной защиты АЭС.
П.Андреев сообщил, что специалисты также прорабатывают вопросы
обеспечения ядерной безопасности людей в процессе пуска и эксплуатации
станции.
"АЭС основана на применении ядерной энергетической установки,
которая может быть выполнена в двух вариантах: на основе установки
непосредственного преобразования ядерного деления в электроэнергию, и на
основе динамической системы с газотурбинным циклом", - сказал П.Андреев.
По его словам сейчас ученые работают над вопросами доставки
составных частей станции на Марс и их сборки на поверхности планеты.