.jpg/1280px-AS11-40-5964_(21037459754).jpg)
Исследование космоса – это использование астрономии и космических технологий для исследования космического пространства . [1] Хотя исследование космоса в настоящее время осуществляется в основном астрономами с помощью телескопов , его физическое исследование проводится как с помощью беспилотных роботизированных космических зондов , так и с помощью пилотируемых космических полетов . Исследование космоса, как и его классическая форма астрономии , является одним из основных источников космической науки .
Хотя наблюдение объектов в космосе, известное как астрономия , появилось еще до достоверных исторических свидетельств , именно разработка больших и относительно эффективных ракет в середине двадцатого века позволила физическому исследованию космоса стать реальностью. Общие причины освоения космоса включают продвижение научных исследований, национальный престиж, объединение разных наций, обеспечение будущего выживания человечества и развитие военных и стратегических преимуществ над другими странами. [2]
Ранняя эра освоения космоса была обусловлена « космической гонкой » между Советским Союзом и Соединенными Штатами . Движущей силой начала освоения космоса стала Холодная война. После появления возможности создавать ядерное оружие, повествование об обороне/нападении покинуло землю и власть контролировать воздух стала в центре внимания. И Советский Союз, и США боролись за то, чтобы доказать свое технологическое превосходство, исследуя неизведанное: космос. Фактически, причиной создания НАСА стал ответ Спутника-1. [3] Запуск первого искусственного объекта на орбиту Земли , советского «Спутника-1» , 4 октября 1957 года, и первая высадка на Луну Американскую миссию «Аполлон-11» 20 июля 1969 года часто считают вехой этого начального периода. Советская космическая программа достигла многих первых вех, включая первое живое существо на орбите в 1957 году, первый полет человека в космос ( Юрий Гагарин на борту корабля «Восток-1 ») в 1961 году, первый выход в открытый космос ( Алексея Леонова ) 18 марта 1965 года, первый автоматическая посадка на другое небесное тело в 1966 году и запуск первой космической станции (« Салют-1 ») в 1971 году. После первых 20 лет исследований фокус сместился с разовых полетов на возобновляемое оборудование, такое как программа «Спейс Шаттл» , и от конкуренции к сотрудничеству, как в случае с Международной космической станцией (МКС).
После завершения строительства МКС [4] после запуска STS-133 в марте 2011 года планы США по исследованию космоса продолжают меняться. «Созвездие» , программа администрации Буша по возвращению на Луну к 2020 году [5] была сочтена недостаточно финансируемой и нереалистичной экспертной обзорной группой , отчитавшейся в 2009 году. [6] Администрация Обамы предложила пересмотреть «Созвездие» в 2010 году, чтобы сосредоточиться на развитии возможностей пилотируемых полетов за пределы низкой околоземной орбиты (НОО), предусматривая продление эксплуатации МКС после 2020 года, передачу разработки ракет-носителей для пилотируемых экипажей из НАСА в частный сектор и разработку технологий, позволяющих осуществлять полеты за пределы НОО, такие как Земля-Луна L1 , Луна, Земля-Солнце L2 , околоземные астероиды и орбита Фобоса или Марса. [7]
В 2000-х годах Китай инициировал успешную программу пилотируемых космических полетов , Индия запустила «Чандрааян-1» , а Европейский Союз и Япония также запланировали будущие пилотируемые космические полеты. Китай, Россия и Япония выступали за полеты экипажа на Луну в 21 веке, в то время как Европейский Союз выступал за полеты экипажа на Луну и Марс в 20 и 21 веках.
Говорят, что первый телескоп был изобретен в 1608 году в Нидерландах мастером по изготовлению очков по имени Ганс Липперши , но первое зарегистрированное использование его в астрономии было сделано Галилео Галилеем в 1609 году . [8] В 1668 году Исаак Ньютон построил свой собственный телескоп-рефлектор, телескоп-рефлектор. первый полностью функциональный телескоп такого типа и веха для будущих разработок благодаря своим превосходным характеристикам по сравнению с предыдущим телескопом Галилея . [9]
Затем последовала череда открытий в Солнечной системе (и за ее пределами), тогда и в последующие столетия : горы Луны , фазы Венеры , главные спутники Юпитера и Сатурна , кольца Сатурна , множество комет , астероиды . , новые планеты Уран и Нептун и многие другие спутники .
Орбитальная астрономическая обсерватория-2 была первым космическим телескопом , запущенным в 1968 году, [10] , но запуск космического телескопа Хаббла в 1990 году [11] стал важной вехой. По состоянию на 1 декабря 2022 года было обнаружено 5284 подтвержденных экзопланеты . По оценкам, Млечный Путь содержит 100–400 миллиардов звезд [12] и более 100 миллиардов планет . [13] В наблюдаемой Вселенной существует не менее 2 триллионов галактик . [14] [15] HD1 — самый удаленный из известных объектов от Земли, находящийся на расстоянии 33,4 миллиарда световых лет . [16] [17] [18] [19] [20] [21]
MW 18014 — испытательный запуск немецкой ракеты Фау-2 , который состоялся 20 июня 1944 года в армейском исследовательском центре Пенемюнде в Пенемюнде . Это был первый искусственный объект, достигший космического пространства , достигший апогея в 176 километров, [22] что значительно выше линии Кармана . [23] Это был вертикальный испытательный пуск. Хотя ракета достигла космоса, она не достигла орбитальной скорости и поэтому вернулась на Землю в результате удара, став первым суборбитальным космическим полетом . [24]
Первый успешный орбитальный запуск был осуществлен советским беспилотным спутником «Спутник-1 » («Спутник-1») 4 октября 1957 года. Спутник весил около 83 кг (183 фунта) и, как полагают, вращался вокруг Земли на высоте около 250 км ( 160 миль). У него было два радиопередатчика (20 и 40 МГц), которые издавали «звуковые сигналы», которые можно было услышать по радио по всему миру. Анализ радиосигналов использовался для сбора информации об электронной плотности ионосферы, а данные о температуре и давлении кодировались в продолжительности радиосигналов. Результаты показали, что спутник не был пробит метеороидом . Спутник-1 был запущен ракетой Р-7 . Он сгорел при входе в атмосферу 3 января 1958 года.
Первым успешным полетом человека в космос стал «Восток-1» («Восток-1»), на борту которого находился 27-летний российский космонавт Юрий Гагарин , 12 апреля 1961 года. Космический корабль совершил один оборот вокруг земного шара, продлившийся около 1 часа 48 минут. Полет Гагарина вызвал резонанс во всем мире; Это была демонстрация передовой советской космической программы , открывшая совершенно новую эру в освоении космоса: полет человека в космос .
Первым искусственным объектом, достигшим другого небесного тела, была «Луна-2» , достигшая Луны в 1959 году. [25] Первая мягкая посадка на другое небесное тело была осуществлена «Луной-9» , приземлившейся на Луну 3 февраля 1966 года. [26] «Луна-10» стала первый искусственный спутник Луны, вышедший на лунную орбиту 3 апреля 1966 года. [27]
Первую посадку экипажа на другое небесное тело совершил «Аполлон-11» 20 июля 1969 года, приземлившийся на Луну. Всего с 1969 года до последней высадки человека на Луну в 1972 году было совершено шесть космических кораблей с людьми, приземлившимися на Луну.
Первым межпланетным облетом Венеры был пролет корабля «Венера-1» в 1961 году , хотя « Маринер-2» 1962 года был первым пролетом Венеры , который возвратил данные (наименьшее расстояние сближения 34 773 километра). «Пионер-6» был первым спутником, вышедшим на орбиту Солнца , запущенным 16 декабря 1965 года. Другие планеты впервые были облетены в 1965 году на Марсе «Маринером -4 », в 1973 году на Юпитере — «Пионером -10 », в 1974 году на Меркурии — «Маринером -10» , в 1979 году — на Сатурне . «Пионер-11» , 1986 год для Урана « Вояджером -2» , 1989 год для Нептуна « Вояджером-2» . В 2015 году карликовые планеты Церера и Плутон находились на орбите спутника Dawn и проходили мимо аппарата New Horizons соответственно. Это объясняет пролеты каждой из восьми планет Солнечной системы , Солнца , Луны , Цереры и Плутона (двух из пяти признанных карликовых планет ).
Первой межпланетной наземной миссией, которая вернула хотя бы ограниченные данные о поверхности с другой планеты, была посадка Венеры-7 в 1970 году , которая в течение 23 минут возвращала на Землю данные с Венеры . В 1975 году « Венера-9» первой передала изображения с поверхности другой планеты, вернув изображения с Венеры. В 1971 году миссия «Марс-3» совершила первую мягкую посадку на Марс, вернув данные в течение почти 20 секунд. Позже были осуществлены гораздо более продолжительные наземные миссии, в том числе более шести лет работы на поверхности Марса « Викингом-1» с 1975 по 1982 год и более двух часов передачи с поверхности Венеры « Венерой-13» в 1982 году, самая продолжительная советская миссия на поверхности планеты. Венера и Марс — две планеты за пределами Земли, на которые люди совершали наземные миссии с помощью беспилотных роботизированных космических кораблей .
Салют-1 был первой космической станцией любого типа, запущенной на низкую околоземную орбиту Советским Союзом 19 апреля 1971 года. Международная космическая станция в настоящее время является крупнейшей и самой старой из двух нынешних полностью функциональных космических станций, на которых постоянно обитают люди с 2000 года. Другая космическая станция «Тяньгун», построенная Китаем, сейчас полностью укомплектована экипажем и находится в рабочем состоянии.
«Вояджер-1» стал первым искусственным объектом, покинувшим Солнечную систему в межзвездное пространство 25 августа 2012 года. Зонд прошел гелиопаузу на расстоянии 121 а.е. и вошел в межзвездное пространство . [28]
Полет «Аполлона-13» пролетел над обратной стороной Луны на высоте 254 километров (158 миль; 137 морских миль) над лунной поверхностью и на высоте 400 171 км (248 655 миль) от Земли, установив рекорд для самых дальних путешествий людей за всю историю. с Земли в 1970 году.
По состоянию на 26 ноября 2022 года «Вояджер-1» находился на расстоянии 159 а.е. (23,8 миллиарда км; 14,8 миллиарда миль) от Земли. [29] Это самый удаленный от Земли рукотворный объект. [30][update]
Начиная с середины 20-го века зонды, а затем и человеческие миссии были отправлены на околоземную орбиту, а затем на Луну. Кроме того, зонды были отправлены по всей известной Солнечной системе и на Солнечную орбиту. К 21 веку беспилотные космические корабли были отправлены на орбиты Сатурна, Юпитера, Марса, Венеры и Меркурия, а самые дальние активные космические корабли, « Вояджер-1 » и «Вояджер- 2» , преодолели расстояние, превышающее в 100 раз расстояние между Землей и Солнцем. Однако инструментов было достаточно, и считается, что они покинули гелиосферу Солнца, своего рода пузырь частиц, созданный в Галактике солнечным ветром Солнца .
Солнце является основным объектом освоения космоса . Находясь над атмосферой, в частности, и над магнитным полем Земли, он получает доступ к солнечному ветру, а также инфракрасному и ультрафиолетовому излучению, которое не может достичь поверхности Земли. Солнце генерирует большую часть космической погоды , которая может повлиять на системы производства и передачи электроэнергии на Земле, а также помешать работе спутников и космических зондов и даже повредить их. Было запущено множество космических аппаратов, предназначенных для наблюдения за Солнцем, начиная с телескопической установки «Аполлон» , а у третьих наблюдение за Солнцем было второстепенной целью. Солнечный зонд Паркер , запущенный в 2018 году, приблизится к Солнцу на расстояние 1/9 орбиты Меркурия.
Меркурий остается наименее изученной из планет земной группы . По состоянию на май 2013 года миссии Mariner 10 и MESSENGER были единственными миссиями, которые внимательно наблюдали за Меркурием. MESSENGER вышел на орбиту Меркурия в марте 2011 года для дальнейшего изучения наблюдений, сделанных Mariner 10 в 1975 году (Munsell, 2006b). Третья миссия на Меркурий, BepiColombo , запланированная на 2025 год, будет включать в себя два зонда . BepiColombo — совместная миссия Японии и Европейского космического агентства . MESSENGER и BepiColombo предназначены для сбора дополнительных данных, которые помогут ученым понять многие загадки, открытые в ходе пролетов Mariner 10 .
Полеты к другим планетам Солнечной системы осуществляются за счет затрат энергии, которая описывается чистым изменением скорости космического корабля или дельта-v . Из-за относительно высокой дельты v, необходимой для достижения Меркурия, и его близости к Солнцу, его трудно исследовать, а орбиты вокруг него довольно нестабильны.
Венера была первой целью межпланетных облетов и спускаемых аппаратов, и, несмотря на одну из самых враждебных поверхностных сред в Солнечной системе, на нее было отправлено больше спускаемых аппаратов (почти все из Советского Союза), чем на любую другую планету Солнечной системы. Первым пролетом была «Венера-1» 1961 года, хотя «Маринер-2» 1962 года был первым пролетом, успешно возвратившим данные. За «Маринером-2» последовало еще несколько пролетов нескольких космических агентств, часто в рамках миссий с использованием пролета Венеры для оказания гравитационной помощи на пути к другим небесным телам. В 1967 году «Венера-4» стала первым зондом, вошедшим в атмосферу Венеры и непосредственно исследовавшим ее. В 1970 году «Венера-7» стала первым успешным спускаемым аппаратом, достигшим поверхности Венеры, а к 1985 году за ним последовали еще восемь успешных советских спускаемых аппаратов на Венеру, которые предоставили изображения и другие прямые данные о поверхности. Начиная с 1975 года с советского орбитального корабля «Венера-9» к Венере было отправлено около десяти успешных миссий на орбитальном аппарате, включая более поздние миссии, которые смогли нанести на карту поверхность Венеры с помощью радара , чтобы проникнуть в затемняющую атмосферу.
Исследование космоса использовалось как инструмент для понимания Земли как небесного объекта. Орбитальные миссии могут предоставить Земле данные, которые может быть трудно или невозможно получить из чисто наземной точки отсчета.
Например, о существовании радиационных поясов Ван Аллена не было известно до их открытия первым искусственным спутником США « Эксплорер-1» . Эти пояса содержат радиацию, улавливаемую магнитными полями Земли, что в настоящее время делает непрактичным строительство обитаемых космических станций на высоте более 1000 км. После этого неожиданного открытия большое количество спутников наблюдения Земли было развернуто специально для исследования Земли с космической точки зрения. Эти спутники внесли значительный вклад в понимание множества земных явлений. Например, дыра в озоновом слое была обнаружена искусственным спутником, исследовавшим атмосферу Земли, и спутники позволили обнаружить археологические памятники или геологические образования, которые было трудно или невозможно идентифицировать другим способом.
Луна была первым небесным телом , ставшим объектом освоения космоса. Он является первым удаленным небесным объектом, над которым пролетел космический корабль, вышел на его орбиту и приземлился, а также единственным удаленным небесным объектом, который когда-либо посещал человек.
В 1959 году Советы получили первые изображения обратной стороны Луны , ранее никогда не видимой людьми. Исследование Луны США началось с ударного аппарата «Рейнджер-4» в 1962 году. Начиная с 1966 года Советы успешно развернули на Луне ряд спускаемых аппаратов , которые смогли получать данные непосредственно с поверхности Луны; Всего четыре месяца спустя «Сервейер-1» ознаменовал дебют успешной серии американских посадочных аппаратов. Кульминацией советских беспилотных миссий стала программа «Луноход» в начале 1970-х годов, которая включала в себя первые беспилотные марсоходы, а также успешно доставила на Землю образцы лунного грунта для изучения. Это стало первым (и на сегодняшний день единственным) автоматическим возвращением образцов внеземной почвы на Землю. Исследование Луны без экипажа продолжается, различные страны периодически развертывают лунные орбитальные аппараты, а в 2008 году индийский лунный зонд , а в 2023 году индийский «Чандраян-3» стали первыми космическими кораблями, приземлившимися на южном полюсе Луны.
Исследование Луны с экипажем началось в 1968 году с миссии «Аполлон-8» , которая успешно облетела Луну. Это был первый раз, когда люди вывели на орбиту внеземной объект. В 1969 году миссия «Аполлон-11» ознаменовала первый раз, когда люди ступили на другой мир. Исследование Луны экипажем продолжалось недолго. Миссия « Аполлон -17» в 1972 году ознаменовала шестую посадку и последний визит человека. Планируется, что «Артемида-2» завершит облет Луны с экипажем в 2024 году. Роботизированные миссии все еще активно выполняются.
Исследование Марса было важной частью программ освоения космоса Советского Союза (позже России), США, Европы, Японии и Индии. С 1960-х годов к Марсу были запущены десятки автоматических космических кораблей , в том числе орбитальных аппаратов , посадочных модулей и вездеходов . Эти миссии были направлены на сбор данных о текущих условиях и ответы на вопросы об истории Марса. Ожидается, что вопросы, поднятые научным сообществом, не только дадут лучшее представление о Красной планете, но и позволят глубже понять прошлое и возможное будущее Земли.
Исследование Марса потребовало значительных финансовых затрат: примерно две трети всех космических кораблей, предназначенных для Марса, вышли из строя еще до завершения своих миссий, а некоторые вышли из строя еще до того, как они начались. Столь высокий процент неудач можно объяснить сложностью и большим количеством переменных, участвующих в межпланетном путешествии, и это заставило исследователей в шутку говорить о Великом галактическом гуле [31] , который питается марсианскими зондами. Это явление также неофициально известно как « Марсианское проклятие ». [32] В отличие от общего высокого уровня неудач в исследовании Марса, Индия стала первой страной, добившейся успеха в своей первой попытке. Индийская миссия по орбитальному аппарату на Марс (MOM) [33] [34] [35] является одной из наименее дорогостоящих межпланетных миссий, когда-либо предпринятых, ее приблизительная общая стоимость составляет ₹ 450 крор ( 73 миллиона долларов США ). [36] [37] Первую миссию на Марс любой арабской страной осуществили Объединенные Арабские Эмираты. Названный Emirates Mars Mission , он был запущен 19 июля 2020 года и вышел на орбиту вокруг Марса 9 февраля 2021 года. Беспилотный исследовательский зонд получил название «Зонд Надежды» и был отправлен на Марс для детального изучения его атмосферы. [38]
Российская космическая миссия «Фобос-Грунт» , запущенная 9 ноября 2011 года, потерпела неудачу, в результате чего она застряла на низкой околоземной орбите . [39] Целью проекта было начать исследование Фобоса и околоземной орбиты Марса, а также изучить, могут ли спутники Марса или, по крайней мере, Фобос, стать «перевалочным пунктом» для космических кораблей, направляющихся на Марс. [40]
До появления космических путешествий объекты в поясе астероидов были просто точками света даже в самых больших телескопах, а их формы и рельеф оставались загадкой. К настоящему времени зонды посетили несколько астероидов, первым из которых был Галилей , который пролетел мимо двух: 951 Гаспра в 1991 году, а затем 243 Ида в 1993 году. Оба они находились достаточно близко к запланированной траектории Галилея к Юпитеру, чтобы они могли посетить по приемлемой цене. Первую посадку на астероид совершил зонд NEAR Shoemaker в 2000 году после орбитального обзора объекта 433 Эрос . Карликовую планету Церера и астероид 4 Веста , два из трех крупнейших астероидов, посетил космический корабль НАСА Dawn , запущенный в 2007 году.
Хаябуса — роботизированный космический корабль , разработанный Японским агентством аэрокосмических исследований для доставки на Землю образца материала с небольшого околоземного астероида 25143 Итокава для дальнейшего анализа. Хаябуса был запущен 9 мая 2003 года и встретился с Итокавой в середине сентября 2005 года. После прибытия на Итокаву Хаябуса изучил форму, вращение, топографию, цвет, состав, плотность и историю астероида. В ноябре 2005 года он дважды приземлялся на астероиде для сбора образцов. Космический корабль вернулся на Землю 13 июня 2010 года.
Исследование Юпитера состояло исключительно из нескольких автоматических космических кораблей НАСА, посещающих планету с 1973 года. Подавляющее большинство миссий были «облетами», в которых подробные наблюдения проводились без приземления или выхода зонда на орбиту; например, в программах Pioneer и Voyager . Космические корабли «Галилео» и «Юнона» — единственные космические аппараты, вышедшие на орбиту планеты. Поскольку считается, что Юпитер имеет лишь относительно небольшое каменное ядро и не имеет реальной твердой поверхности, посадочная миссия исключена.
Для достижения Юпитера от Земли требуется дельта-v 9,2 км/с, [41] что сравнимо с дельта-v 9,7 км/с, необходимая для достижения низкой околоземной орбиты. [42] К счастью, гравитация, помогающая облетам планет , может быть использована для уменьшения энергии, необходимой при запуске для достижения Юпитера, хотя и за счет значительно большей продолжительности полета. [41]
У Юпитера 95 известных спутников , о многих из которых имеется относительно мало известной информации.
Сатурн исследовался только с помощью беспилотных космических кораблей, запущенных НАСА, включая одну миссию (« Кассини-Гюйгенс »), запланированную и выполненную в сотрудничестве с другими космическими агентствами. Эти миссии включают пролеты « Пионера-11» в 1979 году, «Вояджера-1» в 1980 году , «Вояджера-2 » в 1982 году и орбитальную миссию космического корабля «Кассини », которая продолжалась с 2004 по 2017 год.
У Сатурна имеется по меньшей мере 62 известных спутника , хотя точное число является спорным, поскольку кольца Сатурна состоят из огромного количества независимо вращающихся вокруг объектов различных размеров. Самый большой из спутников — Титан , который отличается тем, что является единственным спутником в Солнечной системе с атмосферой более плотной и толстой, чем у Земли. Титан удостоен чести быть единственным объектом во Внешней Солнечной системе, который был исследован с помощью спускаемого аппарата, зонда «Гюйгенс» , развернутого космическим кораблем «Кассини ».
Исследование Урана полностью осуществлялось космическим кораблем «Вояджер-2» , других посещений в настоящее время не планируется. Учитывая наклон его оси в 97,77°, а также то, что его полярные регионы подвергаются воздействию солнечного света или темноты в течение длительного времени, ученые не были уверены, чего ожидать от Урана. Максимальное сближение с Ураном произошло 24 января 1986 года. «Вояджер-2» изучал уникальную атмосферу и магнитосферу планеты . «Вояджер-2» также исследовал систему колец и спутники Урана , включая все пять ранее известных спутников, а также обнаружил еще десять ранее неизвестных спутников.
Изображения Урана оказались очень однородными, без каких-либо признаков сильных штормов или атмосферных полос, очевидных на Юпитере и Сатурне. Потребовались большие усилия, чтобы даже идентифицировать несколько облаков на изображениях планеты. Однако магнитосфера Урана оказалась уникальной, поскольку на нее сильно повлиял необычный наклон оси планеты. В отличие от невзрачного внешнего вида самого Урана, были получены поразительные изображения спутников Урана, включая свидетельства того, что Миранда была необычайно геологически активной.
Исследование Нептуна началось с пролета «Вояджера-2» 25 августа 1989 года , единственного посещения системы с 2024 года. Возможность запуска орбитального аппарата Нептуна обсуждалась, но ни о каких других миссиях серьезно не думали.
Хотя чрезвычайно однородный внешний вид Урана во время визита «Вояджера-2 » в 1986 году привел к ожиданиям, что на Нептуне также будет мало видимых атмосферных явлений, космический корабль обнаружил, что на Нептуне были очевидные полосы, видимые облака, полярные сияния и даже заметная штормовая система антициклонов. По размерам оно может соперничать только с Большим Красным Пятном Юпитера . На Нептуне также оказался самый быстрый ветер среди всех планет Солнечной системы, скорость которого достигала 2100 км/ч. [43] «Вояджер-2» также исследовал кольцо Нептуна и лунную систему . Он обнаружил 900 полных колец и дополнительные частичные кольцевые «дуги» вокруг Нептуна. Помимо изучения трех ранее известных спутников Нептуна, «Вояджер-2» также обнаружил пять ранее неизвестных спутников, один из которых, Протей , оказался последним по величине спутником в системе. Данные «Вояджера-2» подтвердили мнение о том, что самый большой спутник Нептуна, Тритон , является захваченным объектом пояса Койпера . [44]
Карликовая планета Плутон представляет собой серьезную проблему для космических кораблей из-за ее большого расстояния от Земли (требуется высокая скорость для разумного времени полета) и небольшой массы (что делает выход на орбиту очень трудным в настоящее время). «Вояджер-1» мог бы посетить Плутон, но вместо этого диспетчеры предпочли пролет близко к Титану, спутнику Сатурна, в результате чего траектория несовместима с пролетом над Плутоном. У «Вояджера-2» никогда не было вероятной траектории достижения Плутона. [45]
После ожесточенной политической борьбы в 2003 году миссия на Плутон под названием « Новые горизонты» получила финансирование от правительства США. [46] « Новые горизонты» были успешно запущены 19 января 2006 года. В начале 2007 года корабль использовал гравитационную помощь с Юпитера . . Ближайший подход к Плутону произошел 14 июля 2015 года; научные наблюдения за Плутоном начались за пять месяцев до наибольшего сближения и продолжались в течение 16 дней после встречи.
Миссия «Новые горизонты» также совершила облет небольшой планетезимали Аррокот в поясе Койпера в 2019 году. Это была ее первая расширенная миссия. [47]
Хотя многие кометы изучались с Земли, иногда с помощью многовековых наблюдений, лишь немногие кометы были близко посещены. В 1985 году Международный исследователь комет совершил первый пролет кометы ( 21P/Джакобини-Циннер ), прежде чем присоединиться к Армаде Галлея , изучающей знаменитую комету. Зонд Deep Impact врезался в 9P/Tempel , чтобы узнать больше о ее структуре и составе, а миссия Stardust вернула образцы хвоста другой кометы. Посадочный модуль Philae успешно приземлился на комете Чурюмова-Герасименко в 2014 году в рамках более широкой миссии Rosetta .
Исследование дальнего космоса — это отрасль астрономии , космонавтики и космических технологий , которая занимается исследованием отдаленных регионов космического пространства. [48] Физическое освоение космоса осуществляется как с помощью пилотируемых космических полетов (дальняя космонавтика), так и с помощью космических роботов .
Некоторые из лучших кандидатов на будущие технологии двигателей для дальнего космоса включают антиматерию , ядерную энергетику и лучевое движение . [49] Последняя, лучевая двигательная установка, по-видимому, является лучшим кандидатом для исследования дальнего космоса, доступным в настоящее время, поскольку она использует известную физику и известные технологии, которые разрабатываются для других целей. [50]
Breakthrough Starshot — это научно-исследовательский и инженерный проект Breakthrough Initiatives , направленный на разработку экспериментального парка легких парусных космических кораблей под названием StarChip , [51] способных совершить путешествие к звездной системе Альфа Центавра на расстоянии 4,37 световых лет от нас. Ее основали в 2016 году Юрий Мильнер , Стивен Хокинг и Марк Цукерберг . [52] [53]
В статье в научном журнале Nature предлагалось использовать астероиды в качестве ворот для освоения космоса с конечным пунктом назначения на Марс. Чтобы сделать такой подход жизнеспособным, необходимо выполнить три требования: во-первых, «тщательное исследование астероидов, чтобы найти тысячи близлежащих тел, пригодных для посещения астронавтами»; во-вторых, «увеличение продолжительности полета и дальности полета до постоянно увеличивающейся дальности до Марса»; и, наконец, «разработка более совершенных роботизированных транспортных средств и инструментов, которые позволят астронавтам исследовать астероид независимо от его размера, формы или вращения». Кроме того, использование астероидов обеспечит астронавтам защиту от галактических космических лучей, а экипажи миссий смогут приземлиться на них без большого риска радиационного облучения.
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST или «Уэбб») — космический телескоп , который является преемником космического телескопа Хаббла . [54] [55] JWST обеспечит значительно улучшенное разрешение и чувствительность по сравнению с Хабблом и позволит проводить широкий спектр исследований в областях астрономии и космологии , включая наблюдение некоторых из самых отдаленных событий и объектов во Вселенной , таких как как образование первых галактик . Другие цели включают понимание формирования звезд и планет , а также прямую визуализацию экзопланет и новых звезд . [56]
Главное зеркало JWST, элемент оптического телескопа , состоит из 18 шестиугольных зеркальных сегментов из позолоченного бериллия , которые в совокупности образуют зеркало диаметром 6,5 метра (21 фут; 260 дюймов), что намного больше, чем у Хаббла 2,4 дюйма. Зеркало длиной метра (7,9 футов; 94 дюйма). В отличие от «Хаббла», который ведет наблюдения в ближнем ультрафиолетовом , видимом и ближнем инфракрасном (от 0,1 до 1 мкм) спектрах, JWST будет вести наблюдения в более низкочастотном диапазоне, от длинноволнового видимого света до среднего инфракрасного (от 0,6 до 27 мкм). , что позволит ему наблюдать объекты с высоким красным смещением , которые слишком старые и слишком далекие для наблюдения Хаббла. [57] Телескоп необходимо держать очень холодным, чтобы наблюдать в инфракрасном диапазоне без помех, поэтому он будет развернут в космосе вблизи точки Лагранжа Земля-Солнце L 2 и большого солнцезащитного экрана из каптона , покрытого кремнием и алюминием . будет поддерживать температуру зеркала и инструментов ниже 50 К (-220 ° C; -370 ° F). [58]
Программа «Артемида» — это действующая программа космических полетов с экипажем , осуществляемая НАСА , американскими коммерческими космическими компаниями и международными партнерами, такими как ЕКА , [59] с целью высадки «первой женщины и следующего мужчины» на Луну, в частности на Луну. Южный полюс Луны к 2024 году. Артемида станет следующим шагом на пути к долгосрочной цели — установлению устойчивого присутствия на Луне, закладке фундамента для частных компаний для построения лунной экономики и, в конечном итоге, отправке людей на Марс .
В 2017 году лунная кампания была санкционирована Директивой 1 о космической политике с использованием различных текущих программ космических кораблей, таких как «Орион» , «Лунные ворота », «Коммерческие службы лунной полезной нагрузки» , а также с добавлением неразработанного посадочного модуля с экипажем. Система космического запуска будет служить основной ракетой-носителем для «Ориона», а коммерческие ракеты-носители планируется использовать для запуска различных других элементов кампании. [60] НАСА запросило 1,6 миллиарда долларов дополнительного финансирования проекта «Артемида» на 2020 финансовый год, [61] в то время как сенатский комитет по ассигнованиям запросил у НАСА пятилетний бюджетный профиль [62] , который необходим для оценки и одобрения Конгрессом . [63] [64]
Исследования, проводимые национальными агентствами по исследованию космоса, такими как НАСА и Роскосмос , являются одной из причин, на которые сторонники проекта оправдывают государственные расходы. Экономический анализ программ НАСА часто показывал постоянные экономические выгоды (например, дополнительные доходы НАСА ), приносящие доход, во много раз превышающий стоимость программы. [65] Также утверждается, что освоение космоса приведет к добыче ресурсов на других планетах и особенно на астероидах, которые содержат минералы и металлы на миллиарды долларов. Такие экспедиции могли принести большой доход. [66] Кроме того, утверждается, что программы освоения космоса помогают вдохновить молодежь учиться в области науки и техники. [67] Исследование космоса также дает ученым возможность проводить эксперименты в других условиях и расширять знания человечества. [68]
Другое утверждение заключается в том, что освоение космоса является необходимостью для человечества и что пребывание на Земле приведет к вымиранию . Некоторые из причин — нехватка природных ресурсов, кометы, ядерная война и всемирная эпидемия. Стивен Хокинг , известный британский физик-теоретик, сказал: «Я не думаю, что человеческая раса выживет в следующую тысячу лет, если только мы не распространимся в космос. Слишком много случайностей может случиться с жизнью на одной планете. оптимист. Мы дотянемся до звезд». [69] Артур Кларк (1950) представил краткое изложение мотивов исследования космоса человеком в своей научно-популярной полутехнической монографии « Межпланетный полет» . [70] Он утверждал, что выбор человечества, по сути, стоит между расширением Земли в космос и культурным (и, в конечном итоге, биологическим) застоем и смертью. Эти мотивы можно отнести к одному из первых ученых-ракетчиков НАСА Вернеру фон Брауну и его видению людей, движущихся за пределы Земли. В основу этого плана входило:
Разработайте многоступенчатые ракеты, способные выводить в космос спутники, животных и людей.
Разработка больших крылатых космических кораблей многоразового использования, способных доставлять людей и оборудование на околоземную орбиту таким образом, чтобы доступ в космос стал рутинным и экономически эффективным.
Строительство большой, постоянно обитаемой космической станции, которая будет использоваться в качестве платформы как для наблюдения за Землей, так и для запуска экспедиций в дальний космос.
Запуск первых полетов человека вокруг Луны, что приведет к первой высадке людей на Луну с целью исследования этого тела и создания постоянных лунных баз.
Сборка и заправка космических кораблей на околоземной орбите с целью отправки людей на Марс с намерением в конечном итоге колонизировать эту планету. [71]
Этот план, известный как «Парадигма фон Брауна», был сформулирован с целью привести людей к освоению космоса. Представления фон Брауна об освоении космоса человеком служили моделью для усилий по исследованию космоса вплоть до XXI века, и НАСА включило этот подход в большинство своих проектов. [71] Этапы выполнялись не по порядку, как видно из программы «Аполлон», достигшей Луны до запуска программы космического челнока, которая, в свою очередь, использовалась для завершения строительства Международной космической станции. Парадигма фон Брауна сформировала стремление НАСА к исследованиям человека в надежде, что люди откроют дальние уголки Вселенной.
НАСА выпустило серию видеороликов социальной рекламы в поддержку концепции исследования космоса. [72]
В целом общественность по-прежнему в значительной степени поддерживает освоение космоса как с экипажем, так и без него. Согласно опросу Associated Press , проведенному в июле 2003 года, 71% граждан США согласились с утверждением, что космическая программа является «хорошей инвестицией», по сравнению с 21%, которые этого не сделали. [73]
Пропаганда космоса и космическая политика [74] регулярно ссылаются на исследования как на природу человека . [75]
Космический полет — это использование космических технологий для полета космических кораблей в космическое пространство и через него.
Космические полеты используются при исследовании космоса, а также в коммерческой деятельности, такой как космический туризм и спутниковая связь . Дополнительные некоммерческие виды использования космических полетов включают космические обсерватории , разведывательные спутники и другие спутники наблюдения Земли .
Космический полет обычно начинается с запуска ракеты , которая обеспечивает начальную тягу для преодоления силы тяжести и отрывает космический корабль от поверхности Земли. Оказавшись в космосе, движение космического корабля — как в неуправляемом, так и в двигательном режиме — охватывается областью исследований, называемой астродинамикой . Некоторые космические корабли остаются в космосе на неопределенный срок, некоторые распадаются при входе в атмосферу , а другие достигают поверхности планеты или Луны для приземления или столкновения.
Спутники используются для множества целей. Общие типы включают военные (шпионские) и гражданские спутники наблюдения Земли, спутники связи, навигационные спутники, метеорологические спутники и исследовательские спутники. Космические станции и пилотируемые космические корабли на орбите также являются спутниками.
Коммерциализация космоса началась с запуска частных спутников НАСА или других космических агентств. Текущие примеры коммерческого спутникового использования космоса включают спутниковые навигационные системы , спутниковое телевидение и спутниковое радио . Следующим шагом коммерциализации космоса считался полет человека в космос. Безопасные полеты людей в космос и обратно стали для НАСА обычным делом. [76] Многоразовые космические корабли были совершенно новой инженерной задачей, которую можно увидеть только в романах и фильмах, таких как «Звездный путь» и «Война миров». Великие имена, такие как Базз Олдрин, поддержали создание многоразового транспортного средства, такого как космический челнок. Олдрин считал, что космические корабли многоразового использования являются ключом к обеспечению доступности космических путешествий, заявив, что использование «пассажирских космических путешествий представляет собой огромный потенциальный рынок, достаточно большой, чтобы оправдать создание многоразовых ракет-носителей». [77] Как общественность может пойти против слов одного из самых известных героев Америки в освоении космоса? Ведь освоение космоса – это очередная великая экспедиция по примеру Льюиса и Кларка. Космический туризм — это следующий шаг многоразовых транспортных средств в коммерциализации космоса. Целью этого вида космических путешествий является использование людьми ради личного удовольствия.
Частные космические компании , такие как SpaceX и Blue Origin , и коммерческие космические станции , такие как Axiom Space и коммерческая космическая станция Бигелоу , кардинально изменили ландшафт освоения космоса и будут продолжать делать это в ближайшем будущем.
Астробиология — это междисциплинарное исследование жизни во Вселенной, объединяющее аспекты астрономии , биологии и геологии. [78] Оно ориентировано прежде всего на изучение происхождения , распространения и эволюции жизни. Она также известна как экзобиология (от греческого έξω, экзо , «внешний»). [79] [80] [81] Термин «Ксенобиология» также использовался, но это технически неверно, поскольку его терминология означает «биология иностранцев». [82] Астробиологи также должны учитывать возможность существования жизни, которая химически полностью отличается от любой жизни, обнаруженной на Земле. [83] В Солнечной системе одними из лучших мест для современной или прошлой астробиологии являются Энцелад, Европа, Марс и Титан. [84]
На сегодняшний день самым продолжительным пребыванием человека в космосе является Международная космическая станция , которая непрерывно используется в течение 23 лет и 93 дней. Рекорд Валерия Полякова продолжительностью почти 438 дней на орбитальной станции "Мир" не превзойден. Влияние космоса на здоровье было хорошо задокументировано в ходе многолетних исследований, проведенных в области аэрокосмической медицины . Аналоговые среды, подобные тем, которые можно испытать во время космических путешествий (например, глубоководные подводные лодки), были использованы в этом исследовании для дальнейшего изучения взаимосвязи между изоляцией и экстремальными условиями. [85] Крайне важно поддерживать здоровье экипажа, поскольку любое отклонение от исходного состояния может поставить под угрозу целостность миссии, а также безопасность экипажа, отсюда и причина, по которой астронавты должны проходить строгие медицинские осмотры и тесты перед посадкой на борт. в любых миссиях. Однако вскоре динамика окружающей среды космического полета начнет сказываться на человеческом организме; например, космическая укачивание (SMS) – состояние, которое поражает нейровестибулярную систему и завершается легкими или тяжелыми признаками и симптомами, такими как головокружение, головокружение, усталость, тошнота и дезориентация – поражает почти всех космических путешественников в течение первых нескольких дней пребывания в космосе. орбита. [85] Космические путешествия также могут оказать глубокое влияние на психику членов экипажа, о чем свидетельствуют анекдотические заметки, написанные после их выхода на пенсию. Космические путешествия могут отрицательно повлиять на естественные биологические часы организма ( циркадный ритм ); режимы сна, вызывающие лишение сна и усталость; и социальное взаимодействие; следовательно, пребывание на низкой околоземной орбите (НОО) в течение длительного времени может привести как к психическому, так и к физическому истощению. [85] Длительное пребывание в космосе выявляет проблемы с потерей костей и мышц в условиях низкой гравитации, подавлением иммунной системы и радиационным воздействием. Отсутствие гравитации заставляет жидкость подниматься вверх, что может вызвать повышение давления в глазу, что приводит к проблемам со зрением; потеря минералов и плотности костей; сердечно-сосудистая деформация; и снижение выносливости и мышечной массы. [86]
Радиация , пожалуй, самая коварная угроза для здоровья космических путешественников, поскольку она невидима невооруженным глазом и может вызвать рак. Космические корабли больше не защищены от солнечной радиации, поскольку они расположены над магнитным полем Земли; опасность радиации становится еще более мощной, когда человек попадает в глубокий космос. Опасность радиации можно снизить за счет защитной защиты космического корабля, оповещения и дозиметрии . [87]
К счастью, благодаря новым и быстро развивающимся технологическим достижениям сотрудники Центра управления полетами могут более внимательно следить за здоровьем своих астронавтов , используя телемедицину . Возможно, полностью избежать физиологических последствий космического полета не удастся, но их можно смягчить. Например, медицинские системы на борту космических кораблей, таких как Международная космическая станция (МКС), хорошо оборудованы и предназначены для противодействия последствиям отсутствия гравитации и невесомости; Бортовые беговые дорожки могут помочь предотвратить потерю мышечной массы и снизить риск развития преждевременного остеопороза. [85] [87] Кроме того, для каждой миссии на МКС назначается медицинский сотрудник экипажа, а летный хирург доступен круглосуточно и без выходных через Центр управления полетами МКС, расположенный в Хьюстоне, штат Техас. [87] Хотя взаимодействие должно происходить в реальном времени, связь между космическим и наземным экипажем может задерживаться – иногда на целых 20 минут [87] – поскольку их расстояние друг от друга увеличивается, когда космический корабль удаляется дальше. ЛЕО; из-за этого экипаж обучен и должен быть готов реагировать на любые неотложные медицинские ситуации, которые могут возникнуть на судне, поскольку наземный персонал находится за сотни миль от него. Как видите, путешествие и, возможно, жизнь в космосе сопряжено с множеством проблем. Многие прошлые и нынешние концепции дальнейшего исследования и колонизации космоса сосредоточены на возвращении на Луну как на «ступеньку» к другим планетам, особенно к Марсу. В конце 2006 года НАСА объявило, что планирует построить постоянную базу на Луне с постоянным присутствием к 2024 году. [88]
Помимо технических факторов, которые могли бы сделать жизнь в космосе более распространенной, было высказано предположение, что отсутствие частной собственности , неспособность или трудности в установлении прав собственности в космосе были препятствием для развития космоса для проживания людей. С момента появления космических технологий во второй половине двадцатого века вопрос о праве собственности в космосе был неясным, и существовали веские аргументы как за, так и против. В частности, предъявление национальных территориальных претензий в космическом пространстве и на небесные тела было прямо запрещено Договором о космосе , который по состоянию на 2012 год [update]ратифицирован всеми космическими державами . [89] Космическая колонизация, также называемая космическим заселением и космической гуманизацией, будет представлять собой постоянное автономное (самодостаточное) заселение людьми мест за пределами Земли, особенно естественных спутников или планет, таких как Луна или Марс , с использованием значительных объемов космического пространства . использование ресурсов на месте .
Участие и представительство человечества в космосе является проблемой с момента первого этапа освоения космоса. [90] Некоторые права стран, не владеющих космосом, в основном обеспечиваются международным космическим правом , объявляющим космос « областью всего человечества », рассматривая космические полеты как свой ресурс, хотя совместное использование космоса для всего человечества по-прежнему критикуется как империалистическое и недостаточное. [90] Помимо международной интеграции, также недоставало вовлечения женщин и цветных людей . Для достижения более инклюзивных космических полетов в последние годы были созданы такие организации, как Justspace Alliance [90] и IAU Featured Inclusive Astronomy [91] .
Первой женщиной, побывавшей в космосе, была Валентина Терешкова . Она полетела в 1963 году, но только в 1980-х годах другая женщина снова вышла в космос. В то время все космонавты должны были быть военными летчиками-испытателями, и женщины не могли присоединиться к этой карьере. Это одна из причин задержки с разрешением женщинам присоединяться к космическим экипажам. [ нужна цитата ] После изменения правила Светлана Савицкая стала второй женщиной, побывавшей в космосе, она тоже была из Советского Союза . Салли Райд стала следующей женщиной, побывавшей в космосе, и первой женщиной, полетевшей в космос по программе США.
С тех пор еще одиннадцать стран разрешили женщинам-космонавтам. Первый выход в открытый космос исключительно женщин произошел в 2018 году, в нем приняли участие Кристина Кох и Джессика Меир . Они оба ранее участвовали в космических прогулках вместе с НАСА. Полет первой женщины на Луну запланирован на 2024 год.
Несмотря на эти изменения, женщины по-прежнему недостаточно представлены среди космонавтов и особенно среди космонавтов. Проблемы, которые блокируют потенциальных претендентов на участие в программах и ограничивают космические миссии, которые они могут совершить, включают:
Артистизм в космосе и из космоса варьируется от сигналов, захвата и аранжировки таких материалов, как селфи Юрия Гагарина в космосе или изображение « Голубой мрамор» , до рисунков, подобных первому полету в космос космонавта и художника Алексея Леонова , музыкальных клипов, таких как кавер Криса Хэдфилда на песню Space Oddity на борту МКС, до постоянных установок на небесных телах, например на Луне .
Индия стала первой азиатской страной, достигшей Красной планеты, когда ее беспилотный космический корабль местного производства вышел на орбиту Марса в среду.
Индийская миссия Mars Orbiter успешно вышла на орбиту Марса в среду утром, став первой страной, прибывшей с первой попытки, и первой азиатской страной, достигшей Красной планеты.
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
