Архив   Авторы  

На краю света
Парадокс

Космические аппараты НАСА достигли фантастических далей, за которыми кончается власть Солнца. Это открывает перспективы для изучения феномена солнечного ветра, при помощи которого человечество в будущем сможет совершать путешествия в другие галактики





 

Невероятное - очевидное: два космических аппарата, запущенных с Земли, достигли границ, за которыми кончается Солнечная система и за которые, соответственно, не распространяется власть нашего светила. Дальше - другие галактики. Это достижение имеет громадное значение прежде всего потому, что открывает перспективы для исследований солнечного ветра. Именно с его помощью, по мнению ученых, человечество может покорить обширные космические пространства, приблизившись к иным мирам и доселе неизвестным планетам других галактик.

За рамками системы

Еще в 1977 году специалисты НАСА запустили в космос межпланетные станции «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Первоначальной задачей аппаратов было исследование планет Солнечной системы. И это им удалось сделать отменно. Достижениями НАСА в этом плане восхищаются специалисты разных стран. Заведующий кафедрой небесной механики Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Жаров утверждает, что данные, полученные от «Вояджеров», уникальны: «Аппараты сумели наилучшим образом описать планеты Солнечной системы и их орбиты». Но спутники на этом не остановились. Они достигли совершенно фантастических чертогов космоса - так называемой «завершающей ударной волны солнечного ветра», termination shock. Этим термином определяется внутренняя граница гелиосферы - области, которую наполняет солнечный ветер. Именно там он встречается с межзвездным ветром. Дальше следует некое пространство, совершенно науке неведомое. Что таится за теми границами, которых достигает солнечный ветер? Пожалуй, это самый интересный вопрос, на который только предстоит ответить ученым. А для начала попробуем разобраться с таким феноменом, как солнечный ветер.

«Солнечный ветер, - поясняет старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Сурдин, - это потоки плазмы, которые извергает из себя наше светило. Они представляют собой «ободранный» водород, то есть голые протоны и электроны». Солнечный ветер даже можно увидеть. «Во время затмения вокруг звезды можно наблюдать корону, которая исходит от светила своеобразными хлопьями, - продолжает ученый. - Это самое начало солнечного ветра, его основная, нижняя часть. Потом эти потоки газа удаляются, разрежаются, и мы уже не видим плазму. Тем не менее она разлетается во все стороны».

В конце концов эти потоки газа, исходящего от Солнца с очень большой скоростью - порядка 300–400 километров в секунду, - сталкиваются с газом, который заполняет всю нашу галактику. В месте их столкновения образуется оболочка Солнечной системы, состоящая по крайней мере из двух ударных волн - внешней и внутренней. Между ними зажат газ, уплотнившийся из-за постоянного давления с обеих сторон. Именно эту грань и преодолели американские спутники. При этом они столкнулись с явлением, напоминающим волны во время морского прилива и отлива. Если первый «Вояджер» пересек termination shock всего один раз, то второму повезло (или не повезло) больше. В течение пары дней ударная волна ветра настигла его не менее пяти раз.

«Ударная волна, - рассказывает сотрудник Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович, - нестабильный объект. Она сама по себе постоянно болтается, «гуляет». Она может догонять спутник и отходить от него на протяжении большого промежутка времени. Наверняка первый «Вояджер» также неоднократно испытывал ее воздействие, но дело в том, что параметры ударной волны настолько незначительны, что достоверно определить ее очень сложно. Спутник мог ее просто не зафиксировать».

Наши ученые, кстати, не разделяют бурного восторга своих американских коллег, связанного с неоднократным пересечением ударной волны летательными аппаратами. «Мы и так знали о ее характере, и это не является большим открытием», - заметил Анатолий Петрукович. Однако «Вояджеры», запущенные в разные, почти противоположные стороны Солнечной системы, все же добились потрясающего результата. Они доказали, что границы нашей системы не ровные, а как бы смятые. Ученые объясняют это явление тем, что галактика сама по себе неоднородна. «В ней есть очень разреженные области, где почти полная пустота. В них сфера солнечного ветра расширяется. А есть области плотного газа. Когда Солнечная система в них попадает, то сфера резко сжимается», - объясняет Владимир Сурдин.

Чтобы понять, как выглядит постоянно меняющаяся Солнечная система извне, можно вообразить воздушный шарик, попадающий в воду. Шарик сожмется и потеряет свой объем. Если же на него еще и нажать, он промнется в этом месте. Примерно так же ведет себя и оболочка Солнечной системы. «Есть солнечный ветер, кроме того, есть межзвездная среда, в которую вся система погружена, - поясняет Анатолий Петрукович. - Солнечный ветер и магнитное поле вытесняют межзвездную плазму в окрестности светила, где давление ветра больше давления межзвездной среды. То есть надувается своеобразный пузырь, называемый гелиосферой. Его радиус больше сотни астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца). Он включает в себя все планеты, и еще остается некоторое пространство».

До сих пор для ученых, более или менее подробно изучивших состав и поведение солнечного ветра, остается не до конца понятным, что собой представляет межзвездный ветер. В принципе это та же плазма, те же водород и гелий, из которых на 97-98 процентов состоит все космическое пространство. Вопрос в том, что содержат оставшиеся два-три процента. «Они уникальны, - говорит Владимир Сурдин. - Вообще состав межзвездной среды - это очень древнее вещество. Узнав его, мы сможем понять или хотя бы предположить, что представляла собой галактика в процессе формирования».

Но, к сожалению, если «Вояджерам» все-таки удастся вырваться за пределы Солнечной системы, всю правду о межзвездном пространстве мы вряд ли узнаем. Дело в том, что на американских спутниках стоят радиоизотопные источники питания, которые имеют лимит использования. Специалисты НАСА в свою очередь уверены, что запаса энергии на борту спутников хватит по крайней мере до 2020 года. В таком случае космические разведчики станут первыми рукотворными аппаратами, вылетевшими, хоть и на последнем издыхании, за пределы Солнечной системы. Тогда человек сможет впервые увидеть, как выглядит его «большой дом» извне. На спутниках имеются фотокамеры, снимки с которых передаются на Землю.

С ветром наперегонки

Не секрет, что некоторые идеи, предлагаемые фантастами, изначально считаются совершенно бредовыми. Но ведь сумели сконструировать роботов, а создание искусственного интеллекта почти на подходе. Почему бы не прислушаться к мечтам о межпланетных полетах в аппаратах, где двигатели заменят огромные паруса, наполняемые солнечным ветром? Потому он и вызывает такой большой интерес у астрономов всего мира, в особенности подогретый последними достижениями «Вояджеров».

- Есть сумасшедшие идеи, предлагающие двигать объекты за счет солнечного ветра, - рассказывает Анатолий Петрукович. - Для этого в качестве паруса должно выступать огромное по площади магнитное поле. Элементарные частицы будут ударяться в него, разворачиваться и передавать часть своего импульса. За счет этого объект можно условно сдвинуть. В Европе уже есть теоретические наработки, которые показывают, что объект с сильным магнитным полем может двигаться при помощи солнечного ветра. Но, на мой взгляд, это не будет работать, потому что потери очень велики. Это красивый фантик, лишь демонстрирующий силу науки».

Известно, что несколько лет назад одной группе ученых в НАСА даже выделялся грант на исследование проблемы создания паруса, способного наполняться солнечным ветром. Анатолий Петрукович говорит о таких проектах с долей скептического юмора: «Иногда американцы выделяют деньги на сумасшедшие исследования. Пришло человеку что-то в голову, и ему дают несколько тысяч долларов на разработку. Это нестандартные гипотезы, в которых вроде что-то есть, но их нужно получше просчитать». В итоге мало что удалось придумать. По крайней мере никакого прорыва в этой области пока не случилось.

Однако известно, что ученые уже несколько лет назад готовы были запустить космический аппарат, оснащенный солнечным парусом. «Это так, - отмечает заведующий лабораторией Института космических исследований РАН Игорь Митрофанов. - В нашем институте разрабатывался специальный проект «Регата». К сожалению, кризисные явления в отечественной космонавтике не позволили воплотить эту идею в жизнь».

Только вот двигаться космический аппарат должен был под воздействием не солнечного ветра, а солнечного света, фотонов, давление которых намного сильнее. «Мы сконструировали большое зеркало, которое должно было развернуться в космосе, - пояснил Игорь Митрофанов. - Под действием давления света от Солнца можно приобрести импульс, осуществить межпланетный полет, управляя аппаратом, если он находится в точке Лагранжа. Это точка в межпланетном пространстве, где аппарат будет летать по кривой. Если туда запустить аппарат, то, управляя солнечным парусом, его можно там продержать неограниченно долго. Существенно больший парус дает возможность запустить аппарат и к другим планетам».

Однако такой аппарат невозможно отправить к границам Солнечной системы. «При удалении от Солнца его свет становится все тусклее, - приземляют мечты фантастов ученые. - На границе Солнечной системы наше светило - это уже просто яркая звезда. Там давление фотонов будет недостаточным».

Солнечным парусом однажды оснащался аппарат «Космос-1», построенный в НПО им. Лавочкина на деньги Планетарного общества США. Но его постигла неудача. Из-за сбоя в работе ракеты-носителя он не был выведен на нужную орбиту. А звездное счастье было так возможно.

ЧТО СКАЖЕТЕ?

Полеты во сне и наяву

- То, что «Вояджеры» долетели до границ Солнечной системы и прочувствовали их на себе, - это фактическое достижение. Есть различные теоретические представления о том, как солнечный ветер упирается в межзвездную среду, вызывая при этом ударную волну. Пока что все предположения относительно того, из-за чего она образуется, это тоже всего лишь гипотезы, потому что так до конца и не понятно, во что солнечный ветер упирается.

Вадим Савельев, сотрудник НИИ радиофизики:

- Использование солнечного паруса для межпланетных полетов теоретически осуществимо, но, с точки зрения практика, едва ли возможно. Дело в том, что чем больше парус, тем выше вероятность встречи с метеоритами и прочими опасными объектами. Стало быть, его постоянно придется латать.

Евгений Деришев, старший научный сотрудник Института прикладной физики:

- У «Вояджеров» нет никаких шансов выйти в межзвездное пространство. Они, собственно, на это и не были рассчитаны. От того, что они добрались до гелиопаузы, мало что зависит. На аппаратах уже не работает множество приборов. Полученная к настоящему времени от «Вояджеров» информация довольно ожидаема. Но самое главное - они экспериментально показали, что такое место, как гелиопауза, есть, и оно находится там, где и предполагалось. Сейчас к Плутону летит другой космический аппарат - «Новые горизонты», запущенный американцами в 2006 году. От него должны прийти более ценные данные, так как спутник специально конструировался для того, чтобы лететь намного дальше Плутона. Он должен долететь до гелиопаузы, и на нем будут работать необходимые приборы для измерения параметров среды.

Игорь Веселовский

глав­ный на­уч­ный сот­руд­ник НИИ ядер­ной фи­зи­ки име­ни Д. В. Ско­бель­цы­на

Политика и экономика

Что почем
Те, которые...

Общество и наука

Телеграф
Культурно выражаясь
Междометия
Спецпроект

Дело

Бизнес-климат
Загранштучки

Автомобили

Новости
Честно говоря

Искусство и культура

Спорт

Парадокс

Анекдоты читателей

Анекдоты читателей
Популярное в рубрике
Яндекс цитирования

Copyright © Журнал "Итоги"
Эл. почта: itogi@7days.ru

Редакция не имеет возможности вступать в переписку, а также рецензировать и возвращать не заказанные ею рукописи и иллюстрации. Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов. При перепечатке материалов и использовании их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, а также в Интернете, ссылка на "Итоги" обязательна.

Согласно ФЗ от 29.12.2010 №436-ФЗ сайт ITOGI.RU относится к категории информационной продукции для детей, достигших возраста шестнадцати лет.

Партнер Рамблера