Расстояние до орбиты от земли: Сколько километров до Международной космической станции — Космос

Содержание

6 июля Земля в афелии


6 июля Земля проходит афелий, самую удаленную от Солнца точку своей орбиты. С Земли наблюдается минимальный (31′31″) видимый диаметр Солнца в 2021 году.


Слово «афелий» — греческого происхождения (греч. аphelios от apo – вдали и helios – Солнце), в переводе буквально означает «вдали от Солнца». Афелий — наиболее удаленная от Солнца точка орбиты планеты или иного небесного тела Солнечной системы.



Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней 6 часов 9 минут 10 секунд. Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, со средней скоростью 29,765 км/сек. Ближайшая к Солнцу точка орбиты Земли называется перигелием, Земля проходит ее в начале января, она составляет более 147 млн. км. Самую далекую точку, афелий, Земля проходит в начале июля, оказываясь на расстоянии более 152 млн. км от Солнца.



Прохождение афелия означает, что в этот день Солнце будет иметь наименьший видимый с Земли диаметр. Из-за того, что Земля в афелии на 5 миллионов километров дальше от
Солнца, чем в перигелии, видимый размер солнечного диска в афелии меньше, чем в перигелии. Это различие неощутимо на глаз, т.к. изменение размера диска происходит плавно в течение полугода.

Лето в северном полушарии на 5 дней длиннее, чем в южном!


Существует ошибочное представление, что смена времен года зависит от расстояния до Солнца, т.е. чем дальше от Солнца Земля – тем на ней холоднее и должна быть зима. Однако у нас июль и лето в самом разгаре, хотя Земля проходит самую удаленную точку своей орбиты и это никак не влияет на смену времен года на нашей родной планете!


Смена времен года обусловлена тем, что ось вращения Земли имеет наклон к плоскости земной орбиты, а вовсе не тем, что расстояние от Земли до Солнца изменяется.



Из-за того, что сейчас Земля находится дальше от Солнца, чем зимой, наша планета движется по орбите медленнее, чем будет двигаться через полгода. Это значит, что астрономическое лето (время от дня летнего солнцестояния до дня осеннего равноденствия) длится в северном полушарии дольше, чем зима! На целых 5 дней! Мы имеем целых пять дополнительных длинных световых дней летом, по сравнению с короткими зимними, когда Солнце едва показывается над горизонтом!



Итак, 6 июля 2021 в 01:27 по московскому времени Земля окажется в афелии, в 152 100643,077 км (1,01673 а.е.) до Солнца, в самой дальней от Солнца точке своей орбиты.

Может ли спутник упасть вам на голову?

  • Ричард Холлингэм
  • BBC Future

Автор фото, Getty Images

Количество космического мусора на околоземной орбите неуклонно растет. Обозреватель BBC Future решил разобраться, что происходит, когда отработавшие своё спутники падают на Землю. Изучением этой проблемы занимаются немецкие ученые.

«Самое интересное — дальше», — говорит исследователь Себастиан Виллемс, ведя меня вдоль длинного стеклянного шкафа, заставленного серебристыми моделями футуристических космических кораблей.

Здание, в котором Виллемс собирается продемонстрировать мне «самое интересное», принадлежит институту аэродинамических исследований Германского центра авиации и космонавтики (DLR), расположенному в Кельне.

К «не самому интересному» Виллемс причисляет и пункт управления аэродинамическими трубами с огромным старинным пультом, на котором имеется множество датчиков, переключателей и кнопок.

Минуя массивную взрывостойкую дверь, мы входим в помещение без окон. Стены покрыты копотью, в воздухе явственно чувствуется запах пороха.

Здесь проводятся аэродинамические испытания ракетных двигателей.

Но и это, как выясняется, не самое интересное.

Виллемс ставит свои «самые интересные» эксперименты в одной из аэродинамических труб кельнского центра. Он имитирует сход спутника с околоземной орбиты.

«Вокруг Земли сейчас обращается огромное количество искусственных спутников, и все они рано или поздно сойдут с орбиты», — объясняет Виллемс.

«При входе в атмосферу космические аппараты разрушаются. Нас интересует, какова вероятность того, что уцелеют их фрагменты».

Иными словами, могут ли не сгоревшие в атмосфере обломки отработавших спутников упасть на что-нибудь — или на кого-нибудь — на Земле?

Установленная на бетонном полу аэродинамическая труба, которую выделили под эксперименты Виллемса, напоминает огромный полуразобранный пылесос, подсоединенный к пароварке.

Блестящий агрегат покрыт сетью труб и электропроводов. Обычно эта труба используется для продувки моделей сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов — скорость создаваемого в ней воздушного потока может превышать скорость звука в 11 раз.

Собственно «труба» представляет собой сферическую металлическую камеру высотой в два метра, внутри которой в специальных зажимах укрепляют модели для продувки.

Но зажимы Виллемсу не нужны — он просто бросает предметы в трубу, сквозь которую в обратном направлении подается поток воздуха со скоростью примерно в 3000 км/ч (что вдвое выше скорости звука).

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Как правило, спутники при входе в атмосферу разрушаются

Таким образом имитируется полет сходящего с орбиты спутника сквозь земную атмосферу.

«Мы помещаем предметы в воздушный поток, чтобы посмотреть на то, как они ведут себя в условиях имитации свободного падения», — говорит Виллемс.

«Продолжительность каждого эксперимента составляет всего 0,2 секунды, но этого времени достаточно для того, чтобы сделать множество снимков и необходимых измерений».

Данные, полученные в ходе экспериментов, будут внесены в компьютерные модели, благодаря которым можно будет более точно прогнозировать поведение космических аппаратов при сходе с орбиты. (В этом ролике DLR смоделировано разрушение спутника Rosat в земной атмосфере.)

В настоящее время вокруг Земли обращается около 500 тыс. объектов орбитального мусора — от мелких металлических фрагментов до целых космических аппаратов размером с автобус — таких, как спутник Envisat Европейского космического агентства, который внезапно прекратил работу в апреле 2012 г.

«В целом количество фрагментов мусора, траектории которых мы отслеживаем, растет», — говорит Хью Льюис, старший преподаватель кафедры авиа- и ракетостроения в британском Саутгемптонском университете.

По мере роста объемов орбитального мусора будет расти и вероятность столкновения с ним работающих спутников или пилотируемых космических кораблей.

Уже сейчас по этой причине орбиту Международной космической станции приходится периодически корректировать.

«Фрагменты отработавших аппаратов сходят с орбиты с самого начала эпохи освоения космоса, — отмечает Льюис. — Как правило, крупный объект входит в атмосферу раз в три-четыре дня, и эта проблема будет сохранять свою актуальность в течение долгого времени».

Хотя спутники в атмосфере и разрушаются под действием перегрузок и высоких температур, некоторые крупные обломки падают на Землю относительно целыми.

«Например, топливные баки, — говорит Льюис. — У некоторых космических аппаратов они размером с небольшой легковой автомобиль».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Большинство отработавших спутников сводят с орбиты таким образом, чтобы они разрушились в атмосфере над безлюдными районами океанов

Хотя Виллемс и не бросает в аэродинамическую трубу легковые автомобили, его задача заключается в том, чтобы посмотреть, как ведут себя при разрушении крупные предметы, и какие из их фрагментов теоретически могут достичь земной поверхности.

«Обтекание одного компонента влияет на обтекание соседних, — объясняет он. — В зависимости от того, падают ли они на Землю поодиночке или в сборе, меняется и степень вероятности их полного сгорания в атмосфере».

Но если космический мусор сходит с орбиты так часто, почему его обломки не пробивают крыши домов и не падают нам на голову?

В большинстве случаев ответ заключается в том, что отработавшие спутники целенаправленно сводят с орбиты за счет остатков бортового топлива.

При этом траектории схода рассчитываются таким образом, чтобы спутники сгорали в атмосфере над безлюдными районами океанов.

А вот незапланированные сходы с орбиты представляют гораздо большую опасность.

Одним из последних таких случаев стал нерасчетный сход с орбиты Верхнеатмосферного исследовательского спутника (Upper Atmosphere Research Satellite, UARS) американского космического агентства НАСА в 2011 году.

Несмотря на то, что 70% Земли покрыто океанами и обширные участки суши до сих пор остаются малозаселенными, вероятность того, что падение UARS приведет к разрушениям на Земле, составляла, по оценкам НАСА, 1 к 2500, отмечает Льюис.

«Это весьма высокий процент — мы начинаем беспокоиться, когда возможная опасность для населения составляет 1 к 10 000», — говорит он.

«Речь идет не о том, что обломок спутника упадет именно на вас — вероятность этого ничтожно мала. Имеется в виду вероятность того, что он упадет на кого-нибудь в принципе».

Если учесть, что каждый год в автокатастрофах по всему миру гибнет свыше миллиона человек, вероятность того, что фрагмент орбитального мусора причинит значительные разрушения на Земле, очень незначительна.

И все-таки ей не пренебрегают, поскольку страна, запускающая космические аппараты, в соответствии с соглашениями ООН несет юридическую и финансовую ответственность за любой ущерб, нанесенный вследствие такой деятельности.

По этой причине космические агентства стремятся свести риски, связанные с падением объектов с орбиты, к минимуму.

Эксперименты, проводимые DLR, помогут ученым лучше понимать и более тщательно отслеживать поведение космического мусора, в том числе при незапланированных сходах с орбиты.

Стоимость космических запусков постепенно снижается, а спутники становятся все более миниатюрными, так что в ближайшие десятилетия их количество будет только расти.

«Человечество все активнее использует космос, но проблема орбитального мусора при этом усугубляется, — говорит Льюис. — Чем больше новых спутников выводится на орбиту, тем больше их будет с нее сходить».

Иными словами, хотя вероятность попасть под обломок космического корабля остается ничтожно малой, с неба будет падать все больше и больше спутников.

Ни один объект, выведенный на околоземную орбиту, не может оставаться на ней вечно.

Экипаж МКС корректирует орбиту и готовится встречать «Ракету Победы»

Два дня назад на борту МКС были проводы: сдавшие вахту Олег Скрипочка, Джессика Меир и Эндрю Морган вернулись на Землю. А вновь заступившие Анатолий Иванишин, Иван Вагнер и Кристофер Кэссиди уже готовятся к встрече космического грузовика «Прогресс МС-14».

Старт этого корабля, которому дали название «Ракета Победы», намечен на 25 апреля с Байконура. Но уже сегодня, для обеспечения предстоящей стыковки, высоту орбиты Международной космической станции уменьшили на 1,5 километра.

«Девятнадцатого апреля в соответствии с программой полёта Международной космической станции осуществлена плановая коррекция её орбиты», — сообщили в Роскосмосе. Двигатели российского модуля «Звезда» отработали по команде Центра управления полетом чуть меньше минуты (58,5 секунды), и станция опустилась на 1500 метров. Сейчас расстояние от Земли до МКС примерно 419 километров.

Предыдущая коррекция орбиты была выполнена 2 апреля с помощью двигательной установки грузового корабля «Прогресс МС-13». Как пояснили специалисты, эти маневры потребовались «для формирования баллистических условий» перед ожидаемым запуском грузового корабля с порядковым номером «14».

Как уже сказано, старт намечен на 25 апреля — в 04:51 по московскому времени. Ракета-носитель «Союз-2.1а» должна вывести грузовой «Прогресс» на орбиту, и затем, по двухвитковой схеме (примерно 3 часа) планируется стыковка с МКС.

Уже само название ракеты указывает на то, что ее пуск приурочен к 75-летию Победы. На внешнюю поверхность будет нанесена и соответствующая символика: логотип юбилейной даты, изображения Георгиевской ленты и орденов Отечественной войны.

«Прогресс МС-14» доставит на станцию запасы топлива и газов общей массой 700 кг, а также 1 350 кг различного оборудования и грузов. Сообщают, что в грузовом отсеке найдется место и для праздничной символики. В частности, на околоземную орбиту будут отправлены данные о фронтовиках, собранные участниками акции «Бессмертный полк на МКС». А еще — сохраненные ветеранами раритеты и символы нашей Победы. Поднятые на космическую высоту, они будут возвращены на Землю и займут почетное место в музеях.

Сближение Марса с Землей и противостояние Марса


Сегодня, 6 октября в 23 часа 20 минут, произойдет сближение Марса с Землей.


Марс приближается к точке противостояния, и уже сейчас планета выделяется на небе яркой оранжевой окраской. В этот период времени стоит направить свои телескопы и бинокли на красную планету!


Как это происходит? Земля проходит полный оборот за год, а Марс за два земных года, поэтому планеты встречаются на минимальном расстоянии раз в 780 дней. Земля, подходя к орбите Марса, оказывается вблизи ее перигелия. Марс же в это время находился около точки перигелия своей орбиты. Не великие противостояния случаются часто – примерно раз в два земных года. Великие – раз в 15,17 лет.


Несмотря на то, что противостояние не великое, условия видимости Марса исключительно благоприятные! Блеск красной планеты и угловой диаметр близки к максимально возможным.


Звездная величина Марса достигает значения — 2,6m. Для сравнения, сейчас звездная величина Юпитера, третьего по яркости объекта ночного неба, после Луны и Венеры, равна -2,3m. Расстояние в момент сближение Марса с Землёй 6 октября составит 0,415 а.е. (1 астрономическая единица – 150 млн. км.), а это всего немногим больше расстояния, что было в великое противостояние в 2018 году! А высота над горизонтом будет значительно больше, чем в 2018 году. Противостояние планеты 14 октября около 6 утра. Диаметр Марса достигнет 22,5 угловые секунды.


В октябре планета появляется над восточным горизонтом, находится в созвездии Рыб, видна на протяжении всего темного времени суток, исчезая в утренних сумерках. Всю осень и зиму Марс будет виден вечером и в течение почти всей ночи.


Материал подготовила Виктория Дамм, УНЦ «Планетарий»

школьный астрономический календарь на 2020/2021 учебный год. Выпуск 71;


астрономический календарь на 2020 год;


программа «Stellarium».

Семь услуг, которые нам оказывают спутники | Культура и стиль жизни в Германии и Европе | DW

Значение искусственных спутников Земли в нашей жизни огромно. Не будь их, мы не могли бы смотреть передачи целого ряда телеканалов, лишились бы подробной информации о прогнозе погоды, а также множества других удобств. Свыше 1200 космических летательных аппаратов вращаются сейчас на разных орбитах вокруг Земли. Все они сильно отличаются друг от друга — в том числе, и по своему назначению.

Первый сигнал со спутника

Сигналы, раздающиеся от смартфонов, планшетов или других прочно вошедших в нашу жизнь «навороченных» электроприборов, сегодня не удивят никого. А вот 58 лет назад радиосигнал, посланный с советского искусственного спутника Земли «Спутник-1», первого посланца человечества в космосе, произвел ошеломляющий эффект на Западе, поскольку продемонстрировал всему миру первенство СССР в освоении космоса. США не хотели отставать от своего главного конкурента и взялись за реализацию программы, нацеленной на достижение человеком Луны. Американцы своего добились: 12 лет спустя их астронавт первым ступил на поверхность этой планеты. «Космические гонки» СССР и США, пришедшиеся на период с 1957 по 1975 годы, были тогда в самом разгаре.

Шпионаж

Тот, кому хоть раз доводилось посмотреть какой-нибудь голливудский триллер, знает: с американских разведывательных спутников, способных получить «картинку» в режиме реального времени из любой точки мира, с давних пор ведется постоянное наблюдение за Землей. Конечно, в кино многое приукрашено. Но как бы то ни было, в число лучших «космических шпионов» входят именно американские военные спутники видовой разведки серии KeyHole (в буквальном переводе с английского — «замочная скважина»).

За вами следят!

Их телескопы способны фотографировать Землю с разрешением до 10 сантиметров на пиксель. То есть, вопреки утверждениям авторов некоторых кинолент, номерные знаки автомашин они считывать из космоса не могут. Зато идентифицировать номерные знаки, а также людей, находящихся в данный момент в автомобиле, можно с помощью дронов, но лишь в том случае, если расстояние от такого аппарата до объекта составляет не более 25 километров.

Телевидение и коммуникация

Около четырех десятилетий назад спутниковое телевидение впервые появилось в США, а десять лет спустя оно пришло и в Европу. Сегодня спутниковыми антеннами уже никого не удивишь: к «тарелкам» подключено более половины телевизоров. Через спутник также осуществляется передача электронной почты и SMS-сообщений, обеспечивается телефонная связь и доступ к интернету. В качестве телеретрансляторов используется около четверти искусственных спутников Земли.

Навигация

Спутниковая система навигации GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования) стала большим подспорьем для водителей автомобилей, велосипедистов, пешеходов. Она при любой погоде определит ваше местонахождение и не даст сбиться в пути. GPS разработана, реализована и эксплуатируется в США. Но 20 лет спустя после ее запуска американцам стали наступать на пятки конкуренты. Альтернативные варианты спутниковых навигационных систем теперь есть в Европейском Союзе, а также в России и Китае. Это Galileo, ГЛОНАСС и «Бэйдоу».

Навигаторы встраиваются и в современные смартфоны. Вообще специальных приложений для смартфонов существует множество. С их помощью можно подыскать поблизости подходящий ресторан, найти новых друзей и даже спутника жизни. Бесперебойную работу подобных программ обеспечивают пять процентов искусственных спутников.

Прогнозы погоды

«Пророчествовать очень трудно, особенно если дело касается будущего», — сказал как-то Марк Твен. Особенно нелегко предсказывать погоду. Ошибки в прогнозах метеорологов давно уже стали притчей во языцех, и у многих людей они кроме легкой насмешки иных эмоций не вызывают. Однако с приходом на помощь наземным службам погоды искусственных метеорологических спутников, точность метеоинформации улучшилась в 15 раз.

Сегодня спутники обеспечивают возможность 14-дневного прогноза погоды, их радары фиксируют зарождение дождя и снега, а их датчики дают возможность с большой точностью вычислить температуру океанов, участков суши и облаков.

Снимок, сделанный из космоса

Наблюдение Земли

Наблюдение Земли в режиме реального времени пока под силу только американцам. Программа Copernicus, осуществляемая ЕС совместно с Европейским космическим агентством, тоже обеспечивает непрерывный глобальный мониторинг, но изображение со спутников передается с ее помощью спустя 20 минут с момента начала съемки. Разрешение фотоснимков — менее одного метра.

Благодаря таким спутникам можно отследить, например, развитие ситуации в зоне бедствия в Непале и на основе полученной информации определять места, пригодные для посадки вертолетов с гуманитарной помощью для пострадавших от землетрясения.

Научные исследования

Благодаря искусственным спутникам Земли выведены на новый уровень научные исследования. С их помощью определяются зоны повышенной гравитации, ежегодный подъем уровня моря, контролируются солнечные вспышки, проводятся наблюдения других планет и галактик. Для научных исследований предназначены десять процентов искусственных спутников Земли.

В Европейском космическом агентстве

Космические станции — это долговременно обитаемые летательные аппараты, главным образом предназначенные для научных исследований. По сравнению с космическими капсулами, они гораздо более комфортабельны. К слову, около года назад на международной космической станции МКС появился первый кофейный автомат ISSpresso. Он способен работать в условиях невесомости. Так что астронавты теперь могут позволить себе по утрам чашечку кофе.

Смотрите также:

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    Советский форпост

    Идея создать постоянно действующую орбитальную космическую станцию возникла в СССР еще в 1970-е годы. Таким образом, Советский Союз хотел превзойти США в гонке за господство в космическом пространстве. В 1986 году Москва вывела на орбиту комплекс «Мир» — самую сложную из всех ранее существовавших станций.

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    Международное сотрудничество

    После окончания холодной войны Россия столкнулась с нехваткой ресурсов. На «Мире» началась эра международного сотрудничества. К примеру, несколько полетов к станции совершил американский челнок Atlantis (на фото). Станцию весом почти в 140 тонн посетили и четыре немецких космонавта.

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    Многочисленные посетители

    В числе работавших на комплексе «Мир» — немецкий астронавт Райнхольд Эвальд (на фото — 2-й справа в верхнем ряду). Он прибыл на станцию в 1997 году на российском «Союзе». В общей сложности, на борту «Мира» побывало более 100 астронавтов из разных стран. Во время нахождения там Эвальда на орбитальной станции случился пожар, который, впрочем, был быстро ликвидирован.

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    Неудачи, поломки, неисправности…

    Кроме прочего, «Мир» — рекордсмен по числу поломок. Материалы, из который была сделана станция, быстро износились. То происходила утечка охлаждающего агента, то отключался бортовой компьютер, а однажды транспортный корабль «Прогресс» при стыковке повредил солнечные батареи (на фото). Орбитальная станция — это «не зал ожидания с плюшевыми креслами», отметил тогда астронавт Райнхольд Эвальд.

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    На пути к МКС

    США, которые после развала СССР частично финансировали работу станции «Мир», настаивали на совместном создании новой международной космической станции. С началом строительства МКС в 1998 году также начинается постепенный демонтаж «Мира». За 15 лет, проведенных на орбите, «Мир» совершил более 86 тысяч оборотов вокруг земного шара.

  • 30 лет космической станции «Мир»: как это было

    Конец пилотного проекта

    Станция «Мир» считается важным этапом в развитии международного сотрудничества в освоении космоса. «Без этого опыта мы бы еще находились в самом начале пути», — указывает немецкий астронавт Томас Райтер. 23 марта 2001 года «Мир», проработавший в три раза дольше первоначально установленного срока, был затоплен в южной части Тихого океана. Автор: Николас Мартин, Александра Ёлкина

    Автор: Николас Мартин, Александра Ёлкина

от искусственного до естественного – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

 

Интеллектуальный партнер проекта

Мы публикуем стенограмму и видеозапись лекции, которую  в рамках проекта «Публичные лекции» Полит.ру прочел кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ МГУ), лауреат премии «Просветитель» 2012 года Владимир Георгиевич Сурдин

Текст лекции

Добрый вечер, друзья! Я второй раз в этой аудитории, и опять почему-то разговор у нас о космонавтике, хотя я астроном, но сворачиваем мы на эту тему, видимо, потому что пришли в гости к Полит.ру, а космонавтика — так или иначе — связана с политикой. В основном разговор будет о Луне, хотя и об искусственных  спутниках тоже, но прежде всего — о Луне, поэтому давайте определимся сразу: Луна — спутник или нет?

 «Естественный спутник Земли», – так о ней обычно говорят. Действительно, она маленькая, смотрите: почти четыре Луны по диаметру уложилось бы на нашей Земле. На первый взгляд, она незначительна по массе, по размеру, по своей роли в космосе, но в действительности это не так.

Давайте сравним ее не с нашей Землей, а с другими планетами. Луна, Меркурий и карликовая планета Церера – это все в одном масштабе. Как видите, Луна по размеру и по массе значительно превосходит все планеты-карлики и не очень сильно отличается от одной из классических планет – Меркурия.

Так что, если бы Луна жила одна, независимо от Земли, мы бы считали ее планетой, очень интересной, поскольку это самостоятельное тело со своей историей,  эволюцией, и нам просто сильно повезло, что Земля в свой гравитационный плен захватила Луну, и мы теперь можем за три дня полета оказаться у нового космического тела. Это большая удача, и, по-моему, все большие любители астрономии в основном занимаются тем, что смотрят на Луну. Профессионалы вышли через вот это увлечение наблюдениями Луны, а затем у них интересы дальше пошли. В этом смысле нам тоже с Луной повезло.

Астрономы не всегда имели возможность смотреть на Луну в телескоп, но и без телескопа мы все равно видим на Луне, – и только на Луне, – кое-какую «географию». Вот так Луна видна нашему невооруженному глазу; если он, конечно, нормальный или в хороших очках. Некоторые детали лунной поверхности видны,  а ведь ни на одной другой планете мы вообще ничего не видим глазом, даже дисков не замечаем, а тут какую-то географию видим. Карты Луны создавались еще до изобретения телескопа; это конец 16-го, самое начало 17-го века. Телескопа еще нет, а карты уже создаются, потому что глазом видна география Луны; конечно, не очень детально, но все-таки. И в этом смысле она показывала перспективу, что есть в космосе другие планеты, не точки какие-то бестелесные, а натуральные планеты. Большая удача, что Луна всегда была перед нами.

Что мы видим с Земли?  В хороший бинокль или в  среднего качества телескоп, даже самодельный, уже многое на Луне видно: и кратеры, и горные хребты, и моря – мы их по традиции «морями» называем, но, конечно, понимаем и всегда понимали, что там воды нет. Тем не менее, это моря, просто застывшие лавовые моря, когда-то там плескалась или, по крайней мере, текла вулканическая лава, а сегодня это просто ровная поверхность.

Берем хороший телескоп. Вот так видна Луна в хороших условиях, как правило — не городских, а где-нибудь на горной обсерватории в хороший профессиональный телескоп. Большое удовольствие, надо сказать, смотреть на Луну в телескоп и вот так – кусочек за кусочком – бродить по ней. Всю ночь можно исследовать ее.  Более того, не одну ночь, ведь ночь от ночи меняется солнечное освещение, по-иному ложатся тени, вы видите какие-то новые детали на Луне, и хочется к ним приблизиться, посмотреть поближе.

Мы ставим окуляр с большим увеличением, «приближаемся» к Луне, но начинаем замечать, что резкость изображения теряется, уже той резкости, что была на предыдущем снимке, у нас нет, хотя вроде бы мы оказались ближе к Луне.

Вот это известная деталь на Луне называется «Прямая стена», это такой сброс, ступенька геологическая, она высотой 600 метров. Мы бы ее не разглядели на этом снимке, если бы не боковой свет. Тень падает достаточно далеко, – километра на два вперед, – и выделяет нам эту структуру. Попробуем еще больше приблизиться к Луне. 

Приближаемся, т. е. ставим большее увеличение. Вот так воспринимается Луна при увеличении в 800-1000 раз.  Резкость теряется почти окончательно. Никаких других деталей, более мелких, мы не замечаем, просто раздули изображение. Значит, есть какой-то предел при наблюдении в телескоп.

Так бы вы видели Луну, если бы реально смотрели в телескоп – картинка постоянно «дышала» бы, менялась, потому что воздух перед телескопом бурлит и искажает, смазывает картину. Никогда ни в какой телескоп с поверхности Земли мы не видим на Луне деталей мельче одного километра. Но раз мы не видим четко Луну с Земли, значит, надо лететь туда и рассматривать ее вблизи.

Космонавтика началась, как обычно об этом пишут, в 1957-ом году, когда наш первый спутник полетел. На самом деле, она началась раньше. Первое рукотворное изделие – баллистическая ракета Фау-2 — вырвалась за пределы атмосферы в конце сороковых, даже в середине, когда немцы Вернер фон Браун и его коллеги проводили первые опыты с ракетами. Но использовали эти ракеты только для боевых целей, для бомбежки, никакой научной нагрузки они не несли, но ракета была создана, выход в космос состоялся.

После войны эти ракеты достались победителям – нам и американцам. И практическая космонавтика – отечественная и американская – началась с того самого момента. Мы сначала учились у немцев, а потом мы сами и американцы продолжили развивать космонавтику. Но вот что интересно – до того момента, как она была фактически рождена в наших странах, журналисты попытались опередить процесс.

Мне недавно попались обложки вот этого журнала “Знание – сила”, его когда-то многие читали. Журнал 1954-го года. Журналисты попытались заглянуть на 20 лет вперед и увидеть мир будущего, как бы он был отражен на страницах этого журнала, и они написали на обложке “1974”. И угадали: именно в начале 1970-х люди на самом деле летали на Луну. Журналисты “Знание – сила” в 1954 году дали очень точный прогноз. По-моему, это было впервые и чуть ли не в последний раз в истории отечественной журналистики, когда прогноз был дан с точностью практически до года: люди будут на Луне в начале 1970-х. Еще никакой Кеннеди ни о чем не говорил, а журналисты догадались, что это будет; даже спутники еще в космосе не летали. Ну, конечно, ракета в представлении журналистов была такой остроносой, наподобие реактивного самолета, потому что реактивная авиация тогда была последним словом техники. Конечно, на Луну в таких ракетах летать нет смысла.

Тогда же, в те же годы были инженеры, которые смотрели на эту проблему еще глубже. Вот малоизвестное имя – Ари Штернфельд, польский еврей, работал в Европе, во Франции. А когда немцы оккупировали Европу, он переехал в Советский Союз, получил убежище, но не получил доверия, и поскольку его к настоящим секретным космонавтским разработкам не допускали, он у себя дома работал. Он очень точно видел будущее космонавтики. Вот смотрите, какая несуразная штуковина летит к Луне. Но действительно именно так и состоялись полеты к Луне, отнюдь не на остроносых ракетах, потому что в открытом пространстве, в вакууме, ни к чему обтекаемость. И, конечно, никто еще таких летающих луноходов не запускал, но не исключено, что они скоро появятся.  Так что люди точно видели будущее космонавтики.

Ну а формально она родилась 4 октября 1957 года – наш первый спутник, это вы знаете. Но вот что несколько неожиданно: в конце 1957-го года первый кусочек земного вещества оказался на орбите вокруг Земли, прошло всего лишь чуть более года – и уже первый аппарат был отправлен к Луне.

А технически это задача намного более сложная: уже не первую, а вторую космическую скорость надо развить, а  это скорость в полтора раза большая, в два раза больше энергетика – в общем, намного сложнее. Тем не менее, отправили.  В те годы не умели управлять полетом космических аппаратов, фактически их выстреливали с Земли и дальше смотрели, как они по баллистической траектории летят, попадают или нет, ну – как мяч, брошенный баскетболистом в кольцо: бросил — и смотришь, попадет он туда или нет.

Первый наш аппарат не попал по Луне, – у американцев первые тоже не попадали, – он пролетел недалеко от Луны, кстати, у него был приборчик – магнетометр, он доказал, что у Луны нет магнитного поля, тогда это было важно. Пролетев мимо Луны, аппарат ушел на орбиту вокруг Солнца и стал двигаться приблизительно по орбите Земли – стал спутником Солнца. Интересно, как точно работали идеологи тех лет: они его тут же переназвали — из «Луны» он стал «Первой искусственной планетой Мечта», как будто бы так и было задумано: мол, мы хотели планету запустить. Во всяком случае, это был интересный технический эксперимент.

Но вот уже второй наш лунник попал по Луне. В те времена говори: «Он упал в Море Дождей». На самом деле, если точно говорить, он упал в Болото Гниения, ну, такая вот терминология у астрономов. Мы все темные пятна на Луне, на других планетах называем какими-то мокрыми типами названий: океан, море, болото.  Ну, вот и попал он в Болото Гниения, которое тут же переназвали – стало оно Заливом Лунника. Это исторический перелет, впервые мы коснулись своей механической рукой другой планеты. Ну — как коснулись? Он, конечно, с большой скоростью – 2 километра в секунду —  врезался в поверхность и перестал существовать, а хотелось что-то оставить, хотелось что-то такое историческое донести до Луны. Что донесли?

Но прежде посмотрите, как люди в те годы узнавали об этих технических достижениях? Это любопытно – марки. Обычные почтовые марки, которые клеили на конверт, каждый из нас их клеил чуть ли не каждый день. Это была самая широко распространяемая печатная  продукция, смотрите, как точно орбита Луны показана, момент старта, где была Луна, когда ракета вылетела с Земли, где она оказалась, когда ракета к ней приблизилась. То есть это такое научно-популярное микропроизведение в огромном количестве экземпляров тут же попадало в руки жителей страны, и тут же все понимали, что это большая техническая удача.

Но что он принес на Луну? Надо было как-то хоть что-то сохранить,  оставить какой-то памятный знак на Луне. Этим знаком стал герб Советского Союза. Это такая пластиночка, там действительно герб СССР. Из этих пластинок были собраны шарики. Почему именно в виде мячика это было оформлено? Это был красивый технический шаг для решения проблемы,  как сохранить. Дело в том, что этот шарик — на самом деле бомба, маленькая граната, там взрывчатка. Когда аппарат подлетал к Луне, эта штука взрывалась. Зачем?

Казалось бы, вы и так на огромной скорости врезаетесь в Луну, зачем еще и взрывать… На самом деле, красивая идея была. В момент взрыва часть этих пластиночек направлялись в сторону Луны и с еще большей скоростью в нее врезались, и, конечно, испарялись, но другие пластиночки, ориентированные от Луны, этим взрывом притормаживались и об Луну стукались уже с меньшей скоростью, поэтому есть надежда, что они сохранились.

Расчеты показывают, что сохранились, так что на Луне сейчас, наверное, несколько десятков этих исторических гербов, и это, наверное, большая ценность для коллекционеров, для музеев. Есть смысл их в Болоте Гниения поискать, может быть удастся найти.

Самым интересным, конечно, был третий лунник, на мой взгляд, это вообще фантастическая вещь.  Американцы в те годы были единственными нашими соперниками в космонавтике, но они даже не задумывались о таком эксперименте, а мы его совершили, причем неожиданно для всех. Это фотографирование обратной стороны Луны. Тот же самый 1959-й год, фантастика, 2 года прошло с момента запуска первого искусственного спутника, а уже полетели в облет Луны, чтобы сфотографировать ее обратную сторону. Почему я считаю это самым выдающимся экспериментом во всей истории космонавтики? Потому что мы многое, почти все можем увидеть с помощью телескопа: телескопы становятся все лучше и лучше, мы все дальше и дальше можем видеть. Единственное, чего мы не можем увидеть в принципе, – это обратная сторона Луны. Какой бы телескоп на Земле ни был, на обратную сторону нам не заглянуть. Значит, надо было туда лететь.

И вот он полетел. Облетел Луну, сориентировался, сфотографировал. Как он ее сфотографировал? Электронных фотоаппаратов тогда не было. Он ее на пленку сфотографировал, обычную целлулоидную древнюю пленку. Тогда это была, конечно, современная пленка. Проявил ее там же. Кстати, физический размер этого аппарата чуть меньше, чем сейчас на экране:  примерно метр, бочечка такая.

Там он ее проявил, закрепил, если кто помнит смысл этих процессов. И, пролетая обратно мимо Земли, передал по радио, строчка за строчкой были считаны эти кадры, передал их на Землю в радиодиапазоне. Конечно, карта ужасная. Но все-таки мы впервые увидели обратную сторону Луны. Мои коллеги у нас в институте Штернберга расшифровывали ее и представляли обратную сторону Луны.

И вновь марка стала пропагандистом наших космических достижений. Тут же это было отражено: как летал, как снимал.  

А следующая марка показала, что снял — первая карта обратной стороны Луны. И вот вы видите самое заметное пятнышко… Вообще, мало морей, крупных нет совсем, но маленькие есть. Море Москвы появилось, хотя не было такой традиции в астрономии — называть именами городов что-то на поверхности других планет. Но мы были авторами этого открытия и имели на это право. Так что есть на Луне Море Москвы. А вот красивое название – «Море Мечты»,  кратер «Циолковский». А здесь хребет «Советский». На этих, прямо скажем, некачественных снимках что-то такое напоминало горный хребет – и вот назвали «хребет Советский». Прошли годы, сфотографировали лучше,  убедились в том, что никакого хребта там нет, и хребет Советский исчез с карт Луны, ну а потом и Союз Советский тоже исчез; прямо какая-то мистика с этой лунной картой.

Обратная сторона Луны – все еще загадка, там до сих пор не было ни человека, ни автомата, и по сути она неисследованная, но мы видим, что она сильно отличается от обращенной к Земле видимой стороны. В чем причина этой разницы, пока не понятно.

Вот так выглядит обратная сторона Луны, это уже хорошие современные снимки. Почему-то на ней нет больших лавовых морей, и никогда не было – загадка.

Следующий этап полетов к Луне – это искусственный спутник Луны. Первым был тоже наш советский Луна-10. Почему важно было спутник запустить? Когда он летает, и вы следите за его движением, вы понимаете, как устроено гравитационное поле Луны. И оказалось, что оно устроено очень сложно, гораздо сложнее земного. Земное поле очень ровное, а лунное — такое ухабистое. Есть в лунной коре области с высокой концентрацией, плотностью вещества, мы их называем масконы от английского mass concentration.  И они притягивают к себе сильнее, чем окружающие области, поэтому  спутник летит по волнистой орбите и иногда ныряет довольно глубоко к поверхности, притянутый масконами, и в этом смысле важно было понять, как будущим астронавтам там в этом лунном гравитационном поле себя вести.

Вот наш первый спутник, потом американцы это дело еще точнее выяснили.  На первом советском спутнике Луны тоже была идеологическая нагрузка. Там была музыкальная шкатулка, которая играла Интернационал. Дело в том, что когда он вышел на орбиту вокруг Луны, открывался очередной съезд КПСС, 23-й. И в момент открытия было объявление: «Сейчас с орбиты Луны нас будет приветствовать наш посланец». Я в этот момент телевизор смотрел. Все шесть тысяч человек во Дворце Съездов встали и слушали, как бибикает Интернационал по одной ноте. В общем, все было сделано с идеологической нагрузкой грамотно.

В эти годы – середина 1960-х – американцы начали нас догонять и опережать. Кеннеди сказал: «Мы должны быть на Луне первыми», — и началась очень серьезная техническая гонка. Их аппараты первыми подлетели к поверхности Луны и передали ее внешний вид. Это серия аппаратов «Ranger», они просто врезались в Луну, не тормозя, со скоростью 2 километра в секунду, но до этого телевизионной камерой передавали то, что видят; последние кадры были с высоты нескольких сотен метров. И уже можно было даже камушки мелкие разглядеть на поверхности Луны, это было интересно. Не все у них там, конечно, получалось. У них был такой посадочный аппарат, он разбивался, не сработал, но съемку они провели.

Следующий этап – надо было сесть на Луну.  И тут тоже – кто раньше? Раньше удалось советским инженерам, в основном за счет количества попыток. Около дюжины наших аппаратов разбилось о Луну, но один все-таки мягко сел. Организовать мягкую посадку при отсутствии бортовых компьютеров было нелегко.  Компактных компьютеров тогда не было, и все решалось механическими  хитростями. Вот посадочный аппарат, он небольшой, чуть больше полуметра размером.  Вокруг него надувался пузырь, диаметром метров шесть, мячик такой, и он в этом мячике прыгал, ударяясь о Луну, останавливался. Потом мячик сдувался, раскрывался – и из него выкатывалась яйцеобразная конструкция.

Тяжесть у нее была  внизу, поэтому она, как ванька-встанька, ориентировалась, лепестки у нее открывались, она начинала работать. И мы впервые увидели поверхность Луны так, как ее бы увидел стоящий на ней человек. Это реальная фотография лунной поверхности, а поверх нее прилеплено изображение посадочного аппарата. Сначала была «Луна-9», потом «Луна-13». Это было здорово, это просто потрясло всех, что наконец-то начались исследования лунной поверхности руками автомата.

Но американцы быстренько нас нагнали и перегнали. Они посадили туда продвинутых роботов серии «Surveyor».  Это, конечно, был существенный шаг:  он с реактивным двигателем, на ногах. Включая двигатель, мог подскакивать, менять свое место. Механическая рука скребла грунт, была телекамера, и самое немаловажное – панели солнечных батарей. У нас-то аккумуляторы были, недолго работали  наши аппараты, а этот, питаясь солнечным светом, работал довольно долго и проводил подробные исследования. Окончательно было доказано, что Луна готова принимать астронавтов.

Почему в этом были сомнения? Некоторые квалифицированные астрономы считали, что Луна покрыта толстым слоем пыли, и все, кто попробуют туда приземлиться,  просто утонут в ней. Действительно, можно было так подумать, потому что Луну постоянно обрабатывают микрометеориты, взрыхляют почву, за миллиарды лет мог накопиться слой пыли, но, к счастью, он не оказался толстым. Кстати, никто из вас не спросил меня: а кто сфотографировал этого робота? Не сам же он себя сфотографировал.  Откуда его реальная фотография на Луне? Потерпите – расскажу!

Перепрыгнем некоторые этапы и закончим с роботами. Как вы знаете, нам не удалось запустить людей на Луну, но роботами мы неплохо ее исследовали. Вот два лунохода, которые у нас удачно сели на поверхность Луны. Съехали с посадочных платформ и проехали несколько десятков километров, исследуя ее, как могли. Хотя сами по себе все луноходы – очень интересные, мощные машины, они размером с легковой автомобиль, массой почти 900 килограммов, но научных приборов на них почти не было. Небольшой анализатор грунта был, электроника тех лет просто не позволяла иного. Вот смотрите: три телекамеры, каждая из них больше 10 кг весит – это уровень электроники тех лет.  Сегодня у нас телекамера весит 2-3 грамма, в сотовом телефоне их несколько штук. Тогда все было немного сложнее.

Я еще недавно гордился, да и продолжаю гордиться нашим луноходом, потому что он превосходил планетоходы, которые после него были созданы. Вот наш луноход, и я специально его нарисовал в одном масштабе рядом с американским марсоходом – те  до недавних пор уступали и по массе, и по размеру. В прошлом году на Марс сел последний марсоход «Curiosity», и он чуть-чуть больше по массе, чем наш луноход, 900 килограмм весит на Земле. Так что луноход как платформа для научных исследований еще вполне перспективен. На него бы поставить современное научное оборудование, он еще мог бы поработать на Луне, может быть, когда-то  это будет реализовано.

Последнее, что мы сделали удачно, – это привезли с Луны в автоматическом исполнении пробы грунта. Вот такие бурильные станки садились на Луну, бурили грунт, поднимали его, упаковывали в возвращаемый аппарат, с Луны стартовала  небольшая, совсем крохотная ракета. А до Земли долетал шарик на парашюте и привозил примерно 100-120 граммов лунного грунта. Все это в автоматическом режиме, и получалось в те годы, хотя электроника была слабая, но вот как-то и без нее инженеры творили чудеса.

Гонка. Конечно, гонка была не между автоматами, а между полетами человека. В те годы это воспринималось как главное достижение в космонавтике – полет человека. Автоматы – это, в общем, считалось чем-то второстепенным. Руки человека, глаза человека были важны. Сегодня это, конечно, уже не так: сегодня автоматы видят лучше людей. Но тогда это было так. У нас упора на гонку не было, я не помню, чтобы в те годы писали, что мы соревнуемся с американцами.  В Советском Союзе все было ясно: мы первые в космосе, конкурентов нет. Но американцы считали, что они смогут нас опередить, — и они смогли. Для этого нужно было создать мощную ракету.

Ясно, что полет человека на Луну и обратно требует очень мощной ракеты; и мы, и американцы пытались ее сделать.  Им это удалось. Ракета Сатурн-5 была сделана по идеям все того же Вернера фон Брауна, который был отцом экспериментальной космонавтики. Он не один ее, конечно, создавал, но он был идеологом этого дела. И ракета на редкость  получилась удачная: ни один из ее запусков не закончился катастрофой. Такого, насколько я знаю, в истории космонавтики не было.  Ни одна новая ракета с первого раза не полетела, если я не ошибаюсь…

Вопрос из зала: А сколько запусков было?

Сурдин: Понимаете, вот в такой конфигурации, в лунной, было около 12 запусков, были другие конфигурации, без второй ступени, иногда даже без первой… Ну, разные. Но все было оптимально. Дело в том, что большая экспериментальная база была у американцев, они смогли на это на Земле много денег бросить и проработать все тонкие места – и потом уже запускать, будучи уверенными, что полетит.

У нас несколько иной был подход, наши ракеты делались так: делаем, делаем, делаем, пускаем, пускаем, разбиваются, разбиваются, выясняем почему – в конце концов доводим до ума. Когда вы большую серию ракет делаете для военных – это, наверное, нормальный подход, когда уникальную ракету делаете – это не нормальный подход, но другого у нас не было.

Вот наша конкурентка – ракета Н-1, ее делало КБ Королева, она тоже гигантская, как и Сатурн-5, рядом они были бы просто как братья-близнецы. Вот смотрите, это люди, видите масштаб этого дела? Фантастика, конечно, то, что в разоренной войной стране удалось сделать такое…  Не полетела, ну, не хватило денег, сил, и так далее на всё, но ведь создана была.

С технической стороны эти ракеты были по-разному устроены. Масса одинаковая – 3 тысячи тонн, рост одинаковый – 110 метров, но американцам удалось создать мощные двигатели.

Вот эти двигатели первой ступени, такие мощные, что всего 5 штук могут толкнуть ракету вверх. У нас таких мощных не оказалось, и мы вынуждены были 30 штук на первой ступени поставить, относительно маломощных.

Вот Вернер фон Браун уже на закате своей жизни, его знаменитые двигатели F-1, которые как раз и обеспечили успех ракеты Сатурн-5.

Вопрос из зала: А причины взрыва ракеты Н-1?

Сурдин: Много было причин, но прежде всего, насколько я понимаю ситуацию, это неумение управлять согласованно большим количеством двигателей, тогда еще не было достаточно хорошей электроники, чтобы можно было согласованно руководить работой такого комплекса, 5 двигателей легче обеспечить управлением, чем 30.

Позже нам удалось создать ракету такого же калибра, это ракета «Энергия». Это было уже на закате советской власти и после окончания «лунной гонки», так что смысла для лунных полетов эта ракета не имела, хотя по мощности она была примерно такая же, как Сатурн-5.

Ракеты «Сатурн» стартовали с мыса Канаверал, тогда он был мысом Кеннеди, во Флориде, это уже побережье Атлантики, они туда все улетают и до сих пор, когда  они в сторону Атлантики улетают, первые ступени падают в воду. Сборка ракеты проводилась вертикально в большом таком сборочном корпусе, …

… а потом транспортер ее тащил подальше от этого места на всякий случай, мало ли что. Такой гигантский трактор, крупнейший трактор в мире, он до сих пор работает, вот уже несколько десятилетий.

42  Он отвозил ее к месту старта, на стартовый стол, отсюда ракета взлетала.

Я уже говорил, что много раз все системы испытывались, в том числе, испытывалась система спасения космонавтов. Такие системы есть на всех ракетах, которые людей перевозят, – на наших, на американских. Кабина экипажа вот здесь – на носу ракеты, а над ней стоит еще маленькая твердотельная ракета, которая в случае чего, если не заладился пуск, срывает кабину с людьми и относит ее подальше. Испытания были, но реально эта система у американцев не использовалась, а у нас использовалась: на наших «Союзах» она спасла жизнь двум космонавтам, так что это важная система.  

Июль 1969 года – первый полет… Я перепрыгиваю некоторые эпизоды, все-таки мы не только о технике сегодня говорим, но вообще об этом направлении исследований. Были предварительные полеты вокруг Земли, вокруг Луны и, наконец, полет к Луне, июль 69-го года – первая попытка сесть на поверхность Луны.

Вообще космонавтика – удивительное направление в технике, ни с чем не сравнимое. Посмотрите, вот эта штуковина – 3 тысячи тонн, сто метров роста, заправлена абсолютно холодным взрывоопасным горючим, минус 250 градусов – жидкий водород и жидкий кислород, а тут бьет плазменный факел размером гораздо больше, чем сама ракета, тут 3 тысячи градусов почти, вот это соседство, которое не всегда кончается… вы знаете, Шаттл погиб у американцев именно из-за того, что топливные баки прогорели. В общем – фантастическое сооружение.

Когда говорят о полетах на Луну, всегда вспоминают Жюля Верна, и я тоже не могу не вспомнить его. Посмотрите, его роман « Из пушки на Луну»,  это одна из иллюстраций, взятых из романа, – снаряд, в котором их туда выстрелили из пушки. А это реальный космический корабль «Аполлон», на котором летали к Луне. Размеры одни и те же, форма одна и та же, масса почти такая же,  экипаж – здесь 3 человека летали к Луне, и у Жюля Верна в романе тоже три человека летали, но у них еще собака была с собой, а реальные космонавты не брали собаку.

Возвращение на Землю тоже происходило по Жюлю Верну – и в романе, и реально аппарат, возвращаясь, падал в Тихий океан, и почти в то же самое место. Как Жюль Верн все это угадал, можно лишь поражаться.  

Так выглядит корабль «Аполлон» – вот кабина экипажа, масштаб соблюден, они там еле помещаются, свободного места очень мало.  Дальше отсек с оборудованием для полета, топливные баки, двигатель… А это – корабль для посадки на Луну. Сам корабль «Аполлон» сесть не может, он долетает до Луны, выходит на орбиту и ждет астронавтов. Они вот на этом агрегате садятся на Луну, работают там, спят, едят, отдыхают в этой кабинке, потом, оставляя нижнюю часть на Луне —  она уже не нужна, – вот в этой верхней кабинке взлетают с Луны, стыкуются с основным кораблем и на нем уже возвращаются на Землю. Так был организован полет. Кстати, первая идея такого челнока для посадки и взлета с Луны принадлежит нашему инженеру Кондратюку, еще до войны он ее разрабатывал, и американцы знали о ней, читали его книги, и эта идея была ими воплощена.

Вопрос из зала: Они там сидят не в позе эмбриона, как в наших советских?

Сурдин: Практически в такой же позе, ну, чуть свободнее… «Союз» — еще более тесный корабль, там надо коленки к подбородку прижимать,  здесь, в «Аполлоне», все-таки немного больше места, все-таки 3 суток они летят до Луны. Но ненамного свободнее, почти такая же поза.  Это поза даже не столько из-за экономии места выбирается, просто она самая рациональная при перегрузках. Я как-то сидел в кабине «Союза» один, мне было тесно одному, а там по трое иногда летают, в скафандрах.

Вопрос из зала: Американцы запускали свой «Сатурн», а потом на орбите делали перестыковку модуля, переворачивали его, это технически, по-моему, очень сложная штука для конца 60-х годов. Как и зачем они это делали?

Сурдин: Зачем – это понятно: кабина космонавтов должна быть на вершине ракеты, иначе вы ее не сдернете спасательной системой. Поэтому без вариантов кабина космонавтов всегда на вершине. А все остальное – под ней. Но полет к Луне должен происходить так, чтобы они у Луны могли перейти в этот посадочный отсек, а перейти они могут только через это горло. Так что надо было кораблю «Аполлон» отстыковаться от последней ступени ракеты, развернуться, носом опять подлететь к ней и вытянуть оттуда под ним сидевший во время старта с Земли вот этот агрегат.  Иначе невозможно было решить проблему, вот это они и делали. Стыковки на орбите вокруг Земли уже тогда были освоены, они их осваивали – специально, запускали имитацию лунного корабля, ракету, потом с этим лунным кораблем на орбите Земли учились стыковаться, не летая к Луне, научились —  и полетели.

Лунный корабль — вы видите, это две ракеты: одна ракета для посадки, другая для взлета с  Луны, тут двигатели и топливо, и тут двигатели и топливо, места очень мало, люди там стоят.

Вот кабина лунного аппарата, место командира, место второго пилота, сесть не на что, посмотрите: …

Армстронг стоит у пульта, единственное, что ему в помощь – подтяжки резиновые, его за скафандр к потолку притягивают, чтобы хоть как-то контролировать, чтобы он там не болтался.   А вообще сесть некуда, можно только стоять.

Но все-таки отдыхать-то надо. Вот они прилетели на Луну, день, два, поспать как-то, отдохнуть там надо. Первые экипажи выходили из этого положения так: один садился в ноги, другой  садился на  кожух двигателя, вот тут двигатель для взлета с Луны,  и так сидя они пытались спать.  Им не разрешали снимать скафандр, потому что было опасение, что маленький метеорит пробьет обшивку, обшивка была очень тоненькая, алюминиевая, – и тогда воздух быстро выйдет. В общем, спать там, в такой позе, да еще не снимая скафандров, в шлеме, было практически невозможно, первый экипаж и не спал. Но потом эту проблему решили.

Вот, видите, гамаки им придумали, один натягивают так, другой перпендикулярно, на них спальные мешки. Следующие экипажи проводили на Луне уже 2 -3 суток, им  было более комфортно. Им разрешили снимать шлемы, все-таки шлем можно быстро надеть, а скафандр нет.

В это время и у нас создавали лунные корабли. Ракета Н-1 сама по себе, а надо было еще корабль для полета на Луну сделать. Вот наш лунный корабль, вы его узнаете,  это наш любимый «Союз», на котором уже несколько десятилетий все наши космонавты летают.  На самом деле это лунный корабль, он создавался для полетов вокруг Луны и с посадкой на Луну. Поскольку наша ракета Н-1 была немножко слабее американского Сатурна-5, трех человек мы не могли отправить на Луну, могли только двух. Два человека должны быть лететь к Луне, а потом надо было на чем-то садиться на Луну.

Были разные варианты отечественного лунного модуля, остановились на таком. Поскольку к Луне подлетают двое, и один должен остаться караулить корабль, летающий вокруг Луны,  то садиться мог только один человек на Луну.  Этим одним и первым должен был стать Леонов, и он всю оставшуюся жизнь грустит о том, что не удалось ему высадиться. Хотя ракету мы не сделали, однако наш лунный корабль получился удачный, его испытывали, он летал вокруг Земли.

 Конечно, он немножко авантюрный: у американцев было два двигателя – один для посадки, другой для взлета с Луны.

А на нашем лунном модуле был один – и для посадки, и для взлета. Это было очень опасно – второй раз его запускать. Но другого варианта не было.

Если бы на Луне оказались рядом мы и американцы, то вот так смотрелись бы рядом эти два аппарата. Лунник американский и лунник наш. Тут два человека в кабине, у нас один, и вообще этот как-то помассивнее, посерьезнее, наш полегче. Была бы ракета, наверное, отправили бы на Луну и этот корабль.

Первым экипажем для посадки ну Луну был выбран вот этот. Они все трое опытные астронавты, скажем, Гриссом неоднократно бывал в космосе. В общем, самый крутой экипаж на то время. Но им не повезло. Они еще на Земле, во время тренировки, будучи в кабине «Аполлона», погибли. Дело в том, что для упрощения системы регенерации воздуха у американцев был избран самый простой вариант – чистый кислород. То есть кабина  была наполнена при низком давлении – в три раза меньше земного – чистым кислородом. Но мы знаем, в кислороде все горит.

И вот там как раз была искра, и они секунд за 40-45 сгорели дотла, люк очень неуклюже был устроен, не открылся сразу. Сгорели в чистом кислороде. После этого год был перерыв в американской программе, они усовершенствовали корабль, и реально на Луне первым оказался этот экипаж: …

Армстронг и Олдрин вышли на поверхность, а Коллинз был пилотом основного блока, который не садился на Луну, а ожидал их на орбите.

Вот так происходили высадки астронавтов на Луну. Между прочим, они споткнулись на том же, на чем когда-то споткнулся Леонов. Я его уже упоминал, Леонов – человек, первым вышедший в открытый космос. После того, как он вышел из корабля “Восход”, он не смог быстро вернуться обратно, поскольку в вакууме его скафандр раздулся, и Леонов в люк уже не проходил.

Только благодаря своей недюжинной физической силе он протиснул себя в этот люк и смог вернуться.  Американцы споткнулись на этом же, когда в лунных условиях, а там тоже вакуум, в  скафандре, да еще с ранцем жизнеобеспечения, астронавт пытался пролезть в этот квадратный люк, а пролезают туда, встав на колени и пятясь спиной вперед. Он не проходил. Хорошо, что внутри кабины был второй член экипажа, он ему помог. В общем, прошел.

Лунный корабль достаточно велик, и у него в нижней части солидный грузовой отсек – багажник. Американцы там возили научное оборудование, в первых полетах его было немного, но затем все больше и больше становилось от раза к разу, все тяжелее становился груз, то есть они уже не брали слишком большого запаса горючего. Научились обходиться малым количеством, быстро садиться.

Первый полет «Аполлона-11» был простой – сесть, потоптаться и улететь. Доказать, что были на Луне. Поэтому большой научной программы у них не было. Была такая простынка для сбора космических частиц солнечного ветра, …

… был очень важный прибор, – они его оставили на Луне, – сейсмограф; почти каждая экспедиция привозила свой сейсмограф на Луну, эти сейсмографы работали там несколько лет, регистрировали лунотрясения, и теперь мы более или менее знаем устройство лунных недр.

65  И был еще один очень важный прибор, каждая экспедиция его привозила на Луну, – это отражатель лазерного света.

По сути – это набор из большого количества стеклянных призмочек, которые сделаны так, что откуда бы луч света на них ни упал, он отражается в том же направлении, откуда пришел. Это нужно для того, чтобы мы с Земли могли производить лазерную локацию Луны, чем астрономы уже 40 лет занимаются.

Вот телескоп, лазерный луч стреляет по Луне, падает свет… На наших луноходах, кстати, тоже были такие, немножко меньше американских. Они до сих пор работают там: что с ними будет!? Лазерный луч отражается, приходит обратно, телескоп его фиксирует. Три секунды идет свет туда и обратно,  и по времени прохождения мы сегодня меряем расстояние до Луны с точностью до одного сантиметра – фантастика! Это очень интересно и для исследования Луны, и для исследования Земли, и для исследований того, как Луна относительно Земли движется, и, может, даже детектор гравитационных волн удастся создать на этом принципе.

Вот, пожалуй, самая известная из фотографий первой экспедиции, фотоаппарат у них был один на двоих, Армстронг его на себе носил, на груди, так что в основном на фотографиях Олдрин, видите, у него на скафандре имя написано, потому что лица-то не видно, на лицо надвинут защитный щиток, отражающий свет. Но благодаря этому щитку мы очень многое видим.

Во-первых, вот сам Армстронг стоит с фотоаппаратом, лунный модуль, Луна, все приборы видны. А несколько лет назад один из любителей, энтузиастов космонавтики, молодой американский парень разглядел вот эту голубую точку, оказалось, что это отражается Земля. Кстати, мне показалось это невероятным, – такая удача этого снимка, – и я проверил, просчитал углы, действительно – отражается Земля!

Скафандр — довольно тяжелая штука, на Земле в нем просто невозможно было бы ходить. Видите – система жизнеобеспечения, передатчик, всякие там батареи и прочее, но на Луне сила тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле, поэтому там довольно легко ходить в таком скафандре; однако, хотя легко, но неудобно! Дело в том, что ваш скафандр изнутри надут, а снаружи пустота, и, например, чтобы руку в перчатке сжать, нужна большая мужская сила. Перчатка почти как автомобильная камера надута. И когда вы работаете много, это требует очень больших усилий. Я читал отчеты – к концу вторых суток работы в скафандре у астронавтов кровь сочилась из-под ногтей. Очень было сложно. Перчатки – это самая неприятная часть  скафандра.

Фотокамеры – почему у них одна на двоих была? Фотокамеры в те годы очень неуклюжие и большие были. Крепили ее на груди, смотрите вот на этот снимок: огромная штуковина, не то, что нынешние! А еще надо было в этих перчатках менять кассеты – то с цветной, то с черно-белой пленкой, – наводить на резкость, выставлять диафрагму, если кто помнит, что это такое. Автоматики не было никакой, аппарат хороший, «Хассельблад»; в  общем, с камерой было весьма сложно работать.

Что еще тут можно отметить? Ну, например, вот это вот – на рукаве скафандра. Как вы думаете, что это такое? Это шпаргалка, маленькая записная книжка, пластмассовые странички которой можно было перекидывать. Зачем? Там вся программа работы была записана. Чтобы не терять времени, на автомате выполнять все, что намечено. Ну, и часы там, и все, что нужно.

Скафандр вот так выглядит на самом деле. Те балахоны белые, которые мы видим на снимках, – это просто от солнечных лучей, от пыли. А реально скафандр – вот он, он довольно плохо гнется, у него есть полностью металлические части, на ногах, и только на сочленениях он, в общем, кое-как сгибается, но свои функции выполняет. Правда, не всегда. Например, там была система питья, трубочки, из которых можно было пососать воду и апельсиновый сок, так вот, как-то раз система брызнула апельсиновым соком так, что залила весь этот купол, и человек должен был работать несколько часов весь в апельсиновом соке, не очень приятно, наверное, потому что протереть-то нечем. Но все-таки справились. Со скафандрами не было никаких проблем, ни разу не подводил ни один скафандр.

А третий член экипажа в это время летал вокруг Луны, он находился здесь, в кабине, а тут у него кое-какое научное оборудование было, он проводил эксперименты и делал фотографии. После полетов «Аполлонов» появились прекрасные фотографии обратной стороны Луны.

Вот, кстати, кратер Циолковский наш любимый, и это очень хорошие фотографии  –  на них много чего видно.

Например, на Луне обнаружили вот такие долины, а по сути – русла, по которым что-то когда-то текло. Что текло, и когда текло – непонятно, ну, может быть, лава текла… Это углубление, по тени видно, кратер  и углубление, видите, как тень падает.

Вопрос из зала: Почему кратер круглый?

Сурдин: Взорвите любую штуку на Земле — получается круглая воронка. От падения метеоритов, да.

Вопрос из зала: А метеориты по касательной падают?

Сурдин: Они падают под разными углами и, ударяясь, взрываются. Вы фактически получаете точечный источник энергии. Но вопрос хороший. Есть несколько кратеров эллиптической формы: видимо, настолько касательный был удар, что он все-таки отбросил вещество вперед. Есть несколько таких кратеров, но их немного. А в основном под разными углами падения получаются круглые кратеры. Бомбы тоже падают под разными углами на землю, а воронки от них круглые. Это точечный источник энергии.

Как видите, следы в пыли неглубокие, проблем не возникло. Во всяком случае, не утонули там астронавты. Хотя проблемы с пылью были. Вы даже на этом снимке их увидите. Смотрите, нижняя часть ног темная, вы увидите и на остальных фотографиях, пыль очень липкая на Луне оказалась, она наэлектризована солнечными лучами и ультрафиолетом, она липнет ко всему и довольно противно себя ведет. Возвращаясь в скафандрах в свой аппарат, астронавты приносили туда и лунную пыль, а потом чихали и кашляли от нее. Видите, пылят ноги? Но слой небольшой – 10-15 сантиметров максимум.

Передвигаться было легко, тяжести носить – относительно легко. Вот идет человек, два прибора несет на концах перекладины. Но все-таки на большие расстояния не походишь пешком. Поэтому в следующих экспедициях, «Аполлон-14,  15, 16 и 17» уже были транспортные средства, уже не пешком ходили.

Вот вторая экспедиция, ее эпизод – «Аполлон-12». Впервые человек встретился на чужой планете со своим роботом, ранее сюда прилетевшим. Вот ответ на вопрос: кто сфотографировал «Surveyor»? Вот кто сфотографировал. Они опустились рядом с роботом, который туда за несколько лет до этого прилетел, тут кратер, они обошли вокруг и встретили там аппарат. Зачем? Для того чтобы посмотреть, как он себя чувствует после нескольких лет на Луне. Сняли с него некоторые детали, привезли их на Землю, и стало ясно, как разные материалы ведут себя в лунных условиях.

Ну вот «Аполлон-14» уже получил тачку – это тележка на колесах, и они уже могли возить на ней приборы и собранные образцы грунта. Правда, говорят, что не очень удобно было катить эту тачку, и от нее в дальнейшем отказались.  

Ну, вот вы видите, как, уходя от своего космического аппарата,  астронавты оставляют следы тачки и своих ног.

На всякий случай между скафандрами можно было устроить аварийную связь. Если бы система жизнеобеспечения у одного из них вышла из строя, можно было бы соединить скафандры, и ранец одного мог бы обеспечивать дыхание двоих. Но это, конечно, аварийная ситуация. Надолго бы этого не хватило. Носили они с собой этот шланг, но ни разу его не использовали – скафандры не подвели.

Последние три полета были вот с таким электромобилем: маленький, довольно удобный, два сидения, аккумуляторы, камеры, навигационная система. И на нем они уже десятки километров могли проезжать по Луне.

Перед полетом парадный снимок делали. Обратите внимание на большие крылья — ясно, зачем они нужны – чтобы не летела лунная пыль.

Это перед самым взлетом уже тестируются в полном обмундировании космонавты и их электромобиль.

Любопытно, что он складной – перед полетом он складывается, в виде такого большого чемодана получается  и прижимается к борту, к боковой поверхности лунного корабля. А потом на Луне раскладывается.

На Луне легко, и там можно в этом тяжелом скафандре даже прыгать. Вот видите, это Том Янг прыгает, вот ноги его отрываются вверх сантиметров на 55-60 от лунной поверхности. Это максимум того, что можно позволить себе в таком тяжелом скафандре.

Я знаю, что у некоторых, когда они смотрят на эти снимки, возникает подозрение. Ясно о чем я, да? Флаг трепещется на Луне – ага, голливудская съемка. На этот счет у меня припасено два слайда, давайте посмотрим. Флаг трепещется, космонавт тут стоит. А вот следующий кадр, посмотрите: космонавт там стоит, честь отдает, салютует флагу, а флаг почему-то не трепещется. Сейчас некоторые скажут: «Хорошо американцы подделали кадры!» – но на самом деле все разговоры о подделке, яйца выеденного не стоят. Люди были на Луне, люди работали там, и не было смысла тратить деньги на подделку, если можно слетать на настоящую Луну.

Лунный мобиль неплохо поработал, ни разу не подвел, но один раз была с ним история, которая кое-чему научила астронавтов. О ней – чуть позже.

Последние посадки были в районах со сложной географией, в горных местностях. Конечно, первые «Аполлоны» – 11, 12, 14 – садились в ровных местах, а потом, уже освоив эту технику, стали отправлять их в горную местность, где для геологов гораздо интереснее изучать Луну. Вот, скажем, эта долина, похожая на русло реки (когда вы уже стоите на поверхности Луны), Долина Хэдли, она выглядит вот так. Там они тоже побывали.

И в горных районах тоже оказались.

На Луне сегодня остались три электромобиля. С собой назад, на Землю, их, конечно, никто не брал. Они в полной готовности – прилетайте, заряжайте аккумуляторы и можете ими пользоваться.

95  Единственный раз была проблема с лунным мобилем. Посмотрите: вот это крыло длинное, оно опускается далеко, а вот  это, видите, коротенькое, тут явно чего-то не хватает. А не хватает потому, что крыло отломилось: когда снимали с корабля и раскладывали электромобиль, задели крылом, и кусочек отломился. Попытались проехаться без него, но пыль так сильно забрасывалась на астронавтов, на оборудование, что с Земли им сказали – электромобиль использовать нельзя. А ведь расчет был как раз на то, что он поможет астронавтам поездить по Луне.

96  И вот они всю ночь не спали – и придумали: содрали обложку с бортжурнала, обклеили ее скотчем, какой-то струбцинкой прикрутили к остатку крыла и таким образом проехали 35 километров. В самом конце пути она только отвалилась, когда буквально уже подъехали назад. Так они выполнили свою миссию. С тех пор в инструкциях для астронавтов есть пункт: отправляясь на Луну, не забудьте скотч. Он их тогда сильно выручил. Интересно, кто его вообще положил в корабль и для какой надобности – надо было наградить этого человека.

97  Последняя экспедиция была самая интересная. Задачи шли по нарастающей: и сложность, и тяжесть, и масса привезенных с Луны образцов. В последней экспедиции – «Аполлон-17» –первый и в последней раз на Луне побывал ученый – геолог Шмитт. До этого летали пилоты. Естественно, они хорошо управляются с техникой, но геолог наконец-то начал гулять и собирать то, что надо геологам.

98  Вообще научный сбор был организован очень грамотно. Образцы собирались документированно. То есть ставилась вешка, чтобы видно было, как солнечный свет в момент сбора падает, марка световая для баланса белого (сейчас это все в автомате делается, тогда это невозможно было). Поднять камень в таком скафандре (смотрите, тут оборудование, там оборудование), нагнуться – практически невозможно было. Поэтому камни поднимали особым захватом – совочком. Потом его надо было не глядя рукой вот в эту торбочку положить, в пакетик и так далее. Все это делали — и достаточно богатый научный материал с Луны привезли. До сих пор его изучают.

99  Самым интересным камнем оказался вот этот. Его нашел Шмитт. Это скала, от нее кусочек откололи – и оказалось, что это самый старый образец, попавший в руки геологов. Четыре с лишним миллиарда лет ему.

Тем, кто интересуется полетами на Луну, очень советую зайти на сайты НАСА. Там документировано по каждому полету каждый шаг, каждая секунда –  в фотографиях, в переговорах, в расшифровках переговоров, все-все-все детально положено и можно просто вот как бы совершить с этими людьми их замечательные полеты.

100  А этот кадр я показываю вот почему. Журналисты, конечно, по науке не очень, а вот какие-нибудь жареные вещи вытащить – это да. Например, этот кадр стал очень популярным по причине вот этого. Когда снимки много раз перефотографировались, в газеты они попадали слишком контрастными. На этом снимке создается впечатление, что что-то остроносое или край какой-то летающей тарелки торчит из-за горы. Много было спекуляций на этот счет, что, мол, астронавты не заметили там базу летающих тарелок, которая за ними наблюдала, и так далее и так далее.

101  Когда мы все это прочитали здесь в советской прессе, я просто пошел (у нас коллекция хороших копий этих снимков), взял другой слайд, снятый при другом освещении – ну вот, виден там склон горы, вторая гора, третья, четвертая по-разному освещены Солнцем. Просто тут темное место сливается с небом. И не стоило большого труда, чтобы разоблачить это все. Но никто как-то не старался разоблачать, наоборот — поддерживали эти утки.

102  Мне очень нравится этот кадр, который показывает одиночество людей на Луне. Два человека на целой планете. А у нас вообще один бы Леонов гулял по Луне, один! Но они двое, но тоже невелика компания. Без всяких шансов на помощь. Не было возможности никакую спасательную экспедицию туда послать, все было ограничено – запасы воздуха, воды. Абсолютно все по шагам расписано. И это конечно здорово, что ни один человек не погиб на Луне, все вернулись. Ну, были неприятности, вы знаете, «Аполлон-13» не долетел до Луны, но все равно живыми вернулись. Точнее, он долетел до Луны, обогнул ее и вернулся на Землю без посадки.

103  Итак, кончается экспедиция. Взлетают вот в этом, как они его называют, летающем шифоньере (там два человека стоят – и всё, места больше нет). И ракетный двигатель у них за стеной работает. Стыковались с кораблем, возвращались на Землю.

104  Возвращались как обычно, влетая в атмосферу. Ну, как всегда возвращаются астронавты, только с большей скоростью.

Потом парашюты и падение в Тихий океан. Там их подбирают – уже авианосец дежурит в предполагаемом месте посадки.

Им помогают выбраться — видите, вот в клетке поднимают в вертолет и отвозят на борт авианосца.

Первые экспедиции, возвращаясь с Луны, не сразу попадали в объятия родственников. Дело в том,  что не было уверенности, что на Луне полная стерильность. Был очень малый шанс, но все-таки он оставался, что на Луне есть микроорганизмы лунные, и что мы можем принести их на Землю. Поэтому когда астронавты возвращались, их тут же,  вот «Аполлон-11», тут же в вертолете переодевали в костюмы биологической защиты – и прямиком в камеру.

И они в этой камере проводили карантин в течение трех недель, чтобы убедиться, что они с Луны на Землю ничего не занесут. Видите, Никсон – президент тех лет, – приветствует их, а они сидят – Армстронг, Коллинз и Олдрин, – запертые в этой камере.

Вот они в этой клетке.

Там, конечно, комфортно, лучше, чем было в корабле «Аполлон», но ненамного.

И их возили по штатам и вот в этой банке их все приветствовали, но уже после «Аполлона-12» стало ясно, что Луна безжизненная, и что можно выпускать астронавтов без карантина.

Вот все места посадок на Луну: эти американские, а красненькие – наши. Наши – автоматы, американские – автоматы и люди. Как видите, более или менее вся видимая часть, видимое полушарие Луны – ну, не освоено, конечно, но, по крайней мере, предварительно изучено. На обратной стороне пока никто еще не был.

После окончания американской и нашей программ, где-то после 1973-го года, было много планов по дальнейшему освоению Луны, но эти планы не были реализованы.

Были даже фантастические планы – города на Луне! Но не получилось.

Почему американцы прекратили свою программу? У них были два корабля готовы. А эти корабли – да, они были, но я думаю, что большое количество вот таких мелких технических проблем, которые все же были в каждом «Аполлоне», – они говорили инженерам, что рано или поздно будет серьезная проблема. И пока все идет хорошо, надо на этом прекратить, чтобы не споткнуться серьезно и не потерять людей в космосе. И, по-моему, они достигли и общественного результата, и резонанса по всему миру, и не споткнулись серьезно нигде, – так что рассчитано всё было правильно. Оставшиеся корабли использовали – «Скайлэб» летал, это станция, фактически «Аполлон» на орбите вокруг Земли. Так что они использовали дорогое оборудование.

Только в середине 1990-х возобновились полеты к Луне, но теперь это уже только автоматы. Летали американские, европейские, японские, индийские, китайские спутники вокруг Луны. Кроме наших, летали, похоже, все.

Японцы замечательные кадры оттуда привозили, передавали, можно было включить канал японского телевидения – и в прямом эфире смотреть, как летают.

Ну, много разных аппаратов, не будем на них останавливаться.

Самый продвинутый — вот этот, он до сих пор летает – это американский «лунный разведчик». У него прекрасная оптика, …

…современные карты Луны были составлены. Он перефотографировал всю Луну, в том числе и места посадок.

Вот место посадки «Аполлона-11» — историческое. Мы помним, что они тут недалеко отходили. Это карта, которую сами астронавты нарисовали, когда вернулись. Они недалеко отходили от места посадки, но один раз Армстронг отбежал метров на 60 (вот тут его тропинка) и сфотографировал такую панораму: вот его тень, корабль и кратер небольшой. А это в нынешние дни уже, в 2009-м, с орбиты сфотографированы нижняя посадочная часть корабля и вот этот кратер, где Армстронг рядышком с ним стоял.

«Аполлон-12»… Помните, я вам вот этот кадр показывал, как они к своему роботу ходили? Вот это место. Тут они сели, робот вот здесь, они вот тут прошли и встретились с ним. Обратите внимание — тропинки, протоптанные ногами астронавтов, — вот они видны. Ну, а что им будет: там, на Луне, мало что меняется.

«Аполлон-14». Вспомните вот этот кадр: с тележечкой они там гуляли – вот здесь место посадки, а вот это тропинка, от тележечки оставшаяся, сюда научные приборы были поставлены.

Сегодня Луну интенсивно исследуют: предыдущие несколько лет были посвящены поискам воды на Луне. Дело в том, что базу можно организовывать, только если хоть что-то найдется на Луне, так сказать, «свое», не привозное. Ну вот – вода нашлась. Нашли её очень интересно.

Подлетает к Луне последняя ступень ракеты-носителя, на ней исследовательский аппарат. Они расстыковываются, ступень с большой скоростью врезается в Южный полюс Луны, …

…вот в этот кратер. Он этот тем интересен, что на полюсе солнечные лучи идут практически вдоль поверхности, а кратер глубокий, и никогда на дно этого кратера солнечный свет не попадает. Поэтому там всегда холодно. Ракета ударилась в эту область, взрыв произошел, было (здесь в большом масштабе) выброшено вещество из-под лунной поверхности, а исследовательский аппарат летел вслед за ракетой и в это облако попал – и нашел там пары воды. Так что есть уверенность, что на полюсах вода –  вечная мерзлота, конечно, лед водяной есть. А может быть, есть и в других местах — косвенные указания на это получены.

Если бы мы или американцы собрались сегодня летать на Луну, то на чем лететь? Ракет «Сатурн-5» никто уже делать не будет – это прошлое. А Шаттл – ну, он вообще далеко не мог летать. Сегодня он списан тоже. Американцы несколько лет назад затеяли новую линейку ракет – Арес.

Одну сделали — вот эта сравнительно небольшая ракета, она испытана, летала без людей. Эта ракета готова. А две других, вот этих, более тяжеловесных, так и не стали делать. В Штатах проблемы финансами, пока дело отложили.

Новый лунный корабль практически воспроизводит старый «Аполлон». Чуть более массивный, чуть-чуть больше места. Там уже не три человека, а пять или шесть астронавтов поместится. Ну, конечно, продвинутая вещь.

Например… Не могу вам показать: качество этого проектора  не позволяет показывать некоторые слайды.

У этого корабля, в отличие от «Аполлона», есть панели солнечных батарей. «Аполлон» летал, грубо говоря, на аккумуляторах. Запас электричества вез с собой. Там топливные элементы были, но все равно с собой. А этот уже сможет питаться солнечным светом и сможет без пилотов ожидать на орбите вокруг Луны, пока люди спустятся, поработают и вернутся на него. В этом смысле, это, конечно, современный аппарат.

Что мы можем иметь с Луны? Пока самое полезное, что видится на Луне, — это легкий изотоп гелия, гелий-3. На Земле рождается термоядерная энергетика. Если она родится и начнет функционировать, то гелий-3 – это прекрасное топливо для термоядерных реакторов. На Земле его нет. На Луне он есть, и по расчетам его должно быть немало — в верхнем слое грунта. Но сначала надо создать термоядерный реактор, а потом уже искать гелий-3 на Луне, мне так кажется.

Мне кажется, что полеты людей на Луну возобновятся, и достаточно скоро, потому что по деньгам они ненамного дороже, чем полеты вокруг Земли. А  мы уже знаем, как много туристов летало на МКС за свои деньги, за свой счет. Я думаю, найдутся люди, которые за немножко большие деньги захотят побывать на Луне. Это не нужно для научных исследований, но для такого суперэкстремального туризма, наверное, Луна будет все более и более привлекательной. Мне кажется, что первыми людьми, которые вернутся на Луну, будут все-таки туристы. Потому что ученым лучше 10 или 20 луноходов сделать, чем одному человеку побывать на Луне.

И вот для этих пилотируемых экспедиций уже многое придумано: лунные жилища знаем, как делать, лунный транспорт знаем, как делать. Впереди только запрос, будут деньги – будет реализовано это дело, было бы желание только. Ну, для ученых, конечно, очень интересно было бы на обратную сторону Луны послать что-то и с ней разобраться, сейсмограф поставить новый, пробурить Луну, ее вообще еще никто больше, чем на два метра, не ковырял. То есть задач научных – масса, и люди, наверное, когда-нибудь тоже будут на Луне. Спасибо.

Обсуждение лекции

Борис Долгин: Спасибо большое. У нас есть небольшой блок вопросов и ответов.

Владимир Сурдин: Можно, я сразу же сообщу одну неприятную вещь: дело в том, что мне сейчас нужно будет ехать на телестудию, машина уже пришла.  Может быть, вы слышали – астероид сегодня открыли не очень приятный, который в 2032-м году может ударить по Земле, а он большой, он очень большой. Ну и просят это прокомментировать. Четыреста метров. Шанс очень небольшой, что  он долетит до Земли когда-нибудь, но он входит в число наиболее опасных. Поэтому вы меня извините, я должен буду минут через 5-7 убежать отсюда.

Вопрос из зала: У меня вопрос как раз по последнему предложению – о том, что Луну не ковыряли глубже 2 метров. Почему? Это настолько интересно.

Владимир Сурдин: Сделали пока что могли, на 2 метра ее просверлили, мы с помощью автомата, а американцы ручным буром: сил не хватило глубже сверлить.

Вопрос из зала: Здравствуйте, у меня такой вопрос: Луна находится вне магнитного поля Земли, и своего поля у нее нет.  Как осуществлялась защита от радиации на «Аполлонах»?

Владимир Сурдин: Никак. Никакой возможности сегодня защищать космонавтов от радиации нет, более того, они летали в годы довольно высокой солнечной активности, им просто дико повезло, что в эти дни, когда они туда летали, не было сильных вспышек на Солнце. Слабые были, и, в общем, радиация была. Когда вылетаешь за пределы магнитного поля Земли, примерно вдвое усиливается поток радиации. Так что это было небезопасно.

Вопрос из зала: Почему в 60-70-е годы никто серьезно не рассматривал идею сборки лунного корабля на орбите путем небольших запусков? Идея широко распространенная в фантастике, когда корабль для полета на Луну или дальше собирается на орбите путем нескольких запусков ракет калибра «Протон».

Владимир Сурдин: В смысле – не одной ракетой, не одним запуском?

Вопрос из зала: Да, тем не менее,  и наши, и американцы пошли по пути, казалось бы, сложному.

Владимир Сурдин: Видимо, тогда инженерам показалось, что  это единственный шанс. Запустить подряд несколько «Протонов» без аварий, наверное, не представлялось возможным, мне так кажется. И потом, сколько «Протонов» надо запустить вместо одной Н-1? Штук шесть. Нет, это невозможно.

Вопрос из зала: Когда проанализировали грунт на Луне, выяснили, насколько он родствен земному? И насколько Луна старше или моложе Земли по этим оценкам?

Владимир Сурдин: Возраст примерно одинаковый, 4,5 миллиарда лет, просто на поверхности Луны лучше сохранились древние породы, чем на Земле, у нас тут круговорот вещества осуществляется, на Луне его практически нет. Породы очень напоминают земную мантию; хотя есть  тонкие различия, но, в целом, это земная мантия. И плотность, и состав минералогический.

Вопрос из зала: То есть по Луне можно изучать земную мантию?

Владимир Сурдин: Нет, чтобы земную мантию изучать, на Луну летать, конечно, не стоит, но это говорит в пользу одной из гипотез происхождения Луны – о том, что лунное вещество некогда было значительно обогащено из земной мантии. Это самая продвинутая сейчас идея, что в Землю врезалось тело калибра Марса примерно, так сказать, содрало с Земли верхний слой, как раз мантию, он вышел на орбиту вокруг Земли,  из него сформировалась Луна, так что это в значительной степени общее вещество – нашей мантии и Луны в целом. Ядра у Луны почти нет, оно маленькое-маленькое.

Вопрос из зала: Скажите, пожалуйста, почему корабли не садились на обратную сторону Луны?

Владимир Сурдин: Связь –  ее невозможно было поддерживать. Спутники-ретрансляторы? Да нет, что вы, еще только их не хватало запускать. Надо было сначала с видимой стороной Луны разобраться.

кто будет поставлять энергию из космоса на Землю

Китай намерен стать первой страной, построившей на околоземной орбите солнечную электростанцию, которая будет передавать собранную энергию на Землю. Один из вариантов предполагает передачу на Землю преобразованной энергии при помощи лазеров. Рассказываем, как Китай и другие страны развивают космическую энергетику.

Какие технологии используют в космической энергетике

  • Беспроводная передача энергии

Беспроводная передача электроэнергии была предложена на ранней стадии в качестве средства для передачи энергии от космической или лунной станции к Земле.

Энергия может быть передана с помощью лазерного излучения или СВЧ на различных частотах в зависимости от конструкции системы. Какой выбор был сделан, чтобы передача излучения была не ионизирующей, во избежание возможных нарушений экологии или биологической системы региона получения энергии?

Верхний предел для частоты излучения установлен таким, чтобы энергия на один фотон не вызывала ионизацию организмов при прохождении через них. Ионизация биологических материалов начинается только с ультрафиолетового излучения и, как следствие, проявляется при более высоких частотах, поэтому большое количество радиочастот будет доступно для передачи энергии.

Исследователи НАСА работали в 1980-х годах с возможностью использования лазеров для излучения энергии между двумя точками в пространстве. В перспективе эта технология станет альтернативным способом передачи энергии в космической энергетике.

В 1991 году начался проект SELENE, который предполагал создание лазеров для космической энергетики, в том числе и для излучения энергии лазером на лунные базы. 

В 1988 Грант Логан предложили использовать лазер, размещенный на Земле, чтобы обеспечить энергией космические станции, предположительно, это можно было осуществить в 1989. Предлагалось использование солнечных элементов из алмаза при температуре 300 °C для преобразования ультрафиолетового лазерного излучения.

Проект SELENE продолжал работать над этой концепцией, пока не был официально закрыт в 1993 после двух лет исследований, так и не осуществив тестирования технологии на большие расстояния. Причина закрытия: высокая стоимость осуществления.

  • Преобразование солнечной энергии в электрическую

В космической энергетике, в существующих станциях и при разработках космических электростанций единственный способ эффективного получения энергии — это использование фотоэлементов.

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Столетов в конце XIX века.

Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для этого являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии.

КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16%, у лучших образцов до 25%. В лабораторных условиях уже достигнут КПД 43%.

  • Получение энергии от СВЧ-волн, испускаемых спутником

Также важно подчеркнуть способы получения энергии. Один из них — это получение энергии с помощью ректенн. Ректенна  — устройство, представляющее собой нелинейную антенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на нее волны в энергию постоянного тока.

Простейшим вариантом конструкции может быть полуволновый вибратор, между плечами которого устанавливается устройство с односторонней проводимостью (например диод).

В таком варианте конструкции антенна совмещается с детектором, на выходе которого при наличии падающей волны появляется ЭДС. Для повышения усиления такие устройства могут быть объединены в многоэлементные решетки.

Плюсы и минусы космической энергетики

Космическая солнечная энергия — энергия, которую получают за пределами атмосферы Земли. При отсутствии загазованности атмосферы или облаков на Землю падает примерно 35% энергии от той, которая попала в атмосферу. 

Кроме того, правильно выбрав траекторию орбиты, можно получать энергию около 96% времени. Таким образом, фотоэлектрические панели на геостационарной орбите Земли, на высоте 36 тыс. км, будут получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли, и даже еще больше, когда космический аппарат будет ближе к Солнцу, чем к поверхности Земли. 

Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблемы с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы.

С другой стороны, главный недостаток космической энергетики — это высокая стоимость. Вторая проблема создания ОЭС — большие потери энергии при передаче. При передаче энергии на поверхность Земли будет потеряны, по крайней мере, 40–50%.

Основные технологические проблемы космической энергетики

По данным американских исследований 2008 года, есть пять основных технологических проблем, которые наука должна преодолеть, чтобы космическая энергия стала легкодоступной.

  • Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.
  • Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.
  • Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.
  • Поддержание постоянного положения станции над приемником энергии: давление солнечного света будет отталкивать станцию от нужного положения, а давление электромагнитного излучения, направленного на Землю, будет толкать станцию от Земли.

Кто собирается добывать энергию из космоса

Китай хочет стать первой страной, которая развернет на околоземной орбите солнечную электростанцию. Объект планируется использовать для сбора, а также передачи собранной энергии на Землю.

Конструкцию планируется разместить на геостационарной орбите, на высоте 35 786 км, где она сможет постоянно находиться над выбранной точкой Земли, рассказал Лун Лэхао (Long Lehao), главный конструктор китайских ракет серии «Чанчжэн-9». 

Проект предусматривает строительство на орбите больших солнечных панелей. Преимуществом электростанции станет возможность почти постоянного получения солнечной энергии, независимо от погодных условий. Передавать энергию на Землю планируется с помощью лазеров или микроволн.

Энергия солнечных лучей будет преобразовываться в электрический ток, а затем при помощи микроволн или лазерного излучения передаваться на Землю.

К 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса. Коммерческую станцию гигаваттного класса китайские ученые хотят построить на орбите к 2050 году.

Информация о Японии, скорее всего, потеряла свою актуальность. Однако страна в 2009 году заявляла, что начинает строительство космической электростанции. 

Для участия в проекте стоимостью $21 млрд подрядили корпорации Mitsubishi Electric и IHI. В течение четырех лет они обязаны были разработать и сконструировать конкретные устройства для транспортировки панелей на стационарную орбиту 36 тыс.  км, сборки панелей и передачи электроэнергии на Землю с минимальными потерями. Однако, вероятно, проект по каким-то причинам решили не реализовывать. 

Главное научное учреждение Роскосмоса ЦНИИмаш выступило с инициативой создания российских космических солнечных электростанций (КСЭС) мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям.

В ЦНИИмаше обращают внимание, что американские и японские разработчики пошли по пути использования СВЧ-излучения, которое сегодня представляется значительно менее эффективным, чем лазерное.

Проект ФГУП НПО им. Лавочкина предполагает использовать солнечные батареи и излучающие антенны на системе автономных спутников, управляемых по пилотному сигналу с Земли. Для антенны — использовать коротковолновой СВЧ-диапазон вплоть до миллиметровых радиоволн. Это даст возможность формировать в космосе узкие пучки при минимальных размерах генераторов и усилителей. Небольшие генераторы позволят и принимающие антенны сделать на порядок меньше.

Читать далее

В головном мозге человека зафиксирован неизвестный тип сигнала

На Курилах найден необычный песок, из которого японские самураи делали мечи

В Солнечной системе замечена самая большая комета за всю историю: это почти планета

Как быстро движется Земля?

Как землянин, легко поверить, что мы стоим на месте. В конце концов, нам не кажется, что мы несемся в космосе. Тем не менее, мы.

Итак, насколько быстро Земля движется вокруг Солнца?

Некоторые из самых ранних астрономов в зарегистрированной истории предположили, что мы живем в геоцентрической вселенной, в которой Земля находится в центре всего. По их словам, Солнце вращалось вокруг нас, что вызывало восходы и закаты — то же самое для движения Луны и планет.Но даже тогда были некоторые вещи, которые не совсем соответствовали этим теориям. Например, иногда планета возвращалась в небо, прежде чем возобновить свое поступательное движение.

Теперь мы знаем, что это возвратно-поступательное движение, которое называется ретроградным движением, происходит, когда Земля «догоняет» другую планету на своей орбите. Например, Марс движется по орбите дальше от Солнца, чем Земля. Итак, в какой-то момент на орбитах соответствующих планет Земля догоняет Красную планету и проходит мимо нее.Когда мы проходим мимо Марса, он движется по небу назад, а затем снова вперед после того, как мы прошли.

Связанный: Насколько велика Земля?

Другая причина, по которой люди начали понимать, что мы не можем быть центром Вселенной, возникла из-за параллакса или очевидного изменения положения звезд относительно друг друга. В качестве простого примера параллакса поднимите указательный палец перед лицом на расстоянии вытянутой руки. Смотрите на него только левым глазом, закрыв правый глаз.Затем закройте правый глаз и посмотрите на палец левым. Видимое положение пальца меняется. Это потому, что ваши левый и правый глаза смотрят на палец под немного разными углами.

То же самое происходит на Земле, когда мы смотрим на звезды. Оборот вокруг Солнца занимает около 365 дней. Если мы посмотрим на звезду (расположенную относительно близко к нам) летом и снова посмотрим на нее зимой, ее видимое положение на небе изменится, потому что мы находимся в разных точках нашей орбиты.Мы видим звезду с разных точек зрения. С помощью небольшого количества простых вычислений, используя параллакс, мы также можем определить расстояние до этой звезды.

Как быстро мы крутимся?

Вращение Земли постоянно, но скорость зависит от того, на какой широте вы находитесь. Вот пример. По данным НАСА, окружность (расстояние вокруг самой большой части Земли) составляет примерно 24 898 миль (40 070 километров). (Эта область также называется экватором.) Если вы считаете, что день длится 24 часа, вы разделите окружность на длину дня.Это дает скорость на экваторе около 1037 миль в час (1670 км / ч).

По теме: Посмотрите несколько потрясающих снимков Земли из космоса

Однако вы не будете двигаться так быстро на других широтах. Если мы продвинемся на полпути вверх по земному шару на 45 градусов по широте (северной или южной), вы рассчитаете скорость, используя косинус (тригонометрическую функцию) широты. В хорошем научном калькуляторе должна быть доступна функция косинуса, если вы не знаете, как ее вычислить.Косинус 45 равен 0,707, поэтому скорость вращения под углом 45 градусов составляет примерно 0,707 x 1037 = 733 миль в час (1180 км / ч). Эта скорость уменьшается еще больше по мере того, как вы идете дальше на север или юг. К тому времени, как вы доберетесь до Северного или Южного полюсов, ваше вращение будет действительно очень медленным — для того, чтобы повернуть на месте, требуется целый день.

Космические агентства любят использовать вращение Земли. Например, если они отправляют людей на Международную космическую станцию, предпочтительным местом для этого является близость к экватору. Вот почему, например, из Флориды запускаются грузовые миссии на Международную космическую станцию.Выполняя это и запускаясь в том же направлении, что и вращение Земли, ракеты получают прирост скорости, чтобы помочь им лететь в космос.

Как быстро Земля вращается вокруг Солнца?

Вращение Земли, конечно, не единственное движение в космосе. Согласно Корнеллу, наша орбитальная скорость вокруг Солнца составляет около 67 000 миль в час (107 000 км / ч). Мы можем рассчитать это с помощью базовой геометрии.

Во-первых, мы должны выяснить, как далеко путешествует Земля. Земля обращается вокруг Солнца за 365 дней. Орбита представляет собой эллипс, но для упрощения математики допустим, что это круг.Итак, орбита Земли — это длина окружности. По данным Международного союза астрономов, расстояние от Земли до Солнца, называемое астрономической единицей, составляет 92 955 807 миль (149 597 870 км). Это радиус ( r ). Длина окружности равна 2 x π x r . Таким образом, за год Земля проходит около 584 миллионов миль (940 миллионов км).

Поскольку скорость равна расстоянию, пройденному за время, скорость Земли рассчитывается путем деления 584 миллионов миль (940 миллионов км) на 365.25 дней и разделив этот результат на 24 часа, чтобы получить мили в час или км в час. Итак, Земля проходит около 1,6 миллиона миль (2,6 миллиона км) в день, или 66 627 миль в час (107 226 км / ч).

Связано: Как быстро перемещается свет?

Как движутся Солнце и галактика?

У Солнца есть собственная орбита в Млечном Пути. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра Галактики, а Млечный Путь составляет не менее 100 000 световых лет в поперечнике. По данным Стэнфордского университета, мы находимся примерно на полпути от центра.Солнце и солнечная система движутся со скоростью 200 километров в секунду или со средней скоростью 448 000 миль в час (720 000 км / ч). Даже на такой высокой скорости Солнечной системе потребуется около 230 миллионов лет, чтобы облететь весь Млечный Путь.

Млечный Путь тоже движется в космосе относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом, Галактикой Андромеды. Эти двое несутся друг к другу со скоростью около 70 миль в секунду (112 км в секунду).

Следовательно, все во Вселенной находится в движении.

Что произойдет, если Земля перестанет вращаться?

Нет никаких шансов, что вас сейчас выбросит в космос, потому что гравитация Земли настолько сильна по сравнению с ее вращением. (Это последнее движение называется центростремительным ускорением.) В своей самой сильной точке, которая находится на экваторе, центростремительное ускорение противодействует гравитации Земли только примерно на 0,3 процента. Другими словами, вы этого даже не замечаете, хотя на экваторе вы будете весить немного меньше, чем на полюсах.

НАСА заявляет, что вероятность остановки вращения Земли «практически равна нулю» в течение следующих нескольких миллиардов лет. Теоретически, однако, если бы Земля внезапно прекратила движение, это привело бы к ужасным последствиям. Атмосфера по-прежнему будет двигаться с исходной скоростью вращения Земли. Это означает, что все будет сметено с земли, включая людей, здания и даже деревья, верхний слой почвы и камни, добавило НАСА.

Что, если бы процесс был более постепенным? По данным НАСА, это более вероятный сценарий на протяжении миллиардов лет, потому что Солнце и Луна влияют на вращение Земли.Это дало бы людям, животным и растениям достаточно времени, чтобы привыкнуть к изменениям. По законам физики, самое медленное, что Земля могла бы замедлить свое вращение, — это 1 оборот каждые 365 дней. Эта ситуация называется «солнечно-синхронной» и заставит одну сторону нашей планеты всегда быть обращенной к Солнцу, а другую сторону — постоянно смотреть в противоположную сторону. Для сравнения: Земля Луна уже находится в синхронном с Землей вращении, когда одна сторона Луны всегда обращена к нам, а другая — противоположна нам.

Но вернемся на секунду к сценарию без вращения: если бы Земля полностью перестала вращаться, были бы некоторые другие странные эффекты, заявило НАСА.Во-первых, магнитное поле, по-видимому, исчезнет, ​​потому что считается, что оно частично генерируется спином. Мы потеряем наши красочные полярные сияния, и, вероятно, исчезнут и радиационные пояса Ван Аллена, окружающие Землю. Тогда Земля была бы обнажена перед яростью солнца. Каждый раз, когда он посылал корональный выброс массы (заряженные частицы) к Земле, он ударялся о поверхность и засыпал все радиацией. «Это серьезная биологическая опасность», — заявили в НАСА.

Дополнительные ресурсы

Эта статья была обновлена ​​авг.5 августа 2021 года, написала старший писатель Space.com Челси Год.

Как далеко Земля от Солнца?

Земля вращается вокруг Солнца в среднем на расстоянии 92 955 807 миль (149 597 870 км). Расстояние от Земли до Солнца также называется астрономической единицей или AU, которая используется для измерения расстояний по всей солнечной системе.

Связанные : Насколько велика Земля?
Связанный : Какова скорость Земли вокруг Солнца?

Проблема эллиптических орбит

AU — это среднее расстояние от Земли до Солнца.Земля совершает полный оборот вокруг Солнца каждые 365,25 дней — один год.

Однако орбита Земли не является идеальным кругом; он имеет форму овала или эллипса. По данным НАСА, в течение года Земля иногда приближается к Солнцу, а иногда — дальше от Солнца.

Ближайшее приближение Земли к Солнцу, называемое перигелием, происходит в начале января и составляет около 91 миллиона миль (146 миллионов км), что составляет всего 1 а.е. Самое дальнее от Солнца расстояние до Земли называется афелием.Он прибывает в начале июля и составляет около 94,5 миллиона миль (152 миллиона км), то есть чуть больше 1 а.е.

Старые вычисления

Исторически первым, кто измерил расстояние до Солнца, был греческий астроном Аристарх около 250 г. до н. Э. Он использовал фазы луны для измерения размеров и расстояний до Солнца и Луны.

Во время полумесяца три небесных тела должны образовывать прямой угол. Измеряя угол между Солнцем и Луной на Земле, он определил, что Солнце находится в 19 раз дальше от планеты, чем Луна, и, следовательно, в 19 раз больше.Фактически, Солнце примерно в 400 раз больше Луны.

«Измерения Аристарха, вероятно, были ошибочными, потому что, во-первых, трудно определить точные центры Солнца и Луны, а во-вторых, трудно точно определить, когда Луна наполовину полная», — говорится на сайте астрономии Корнельского университета.

Хотя это и неточно, Аристарх дал простое понимание размеров и расстояний между тремя телами, что привело его к выводу, что Земля вращается вокруг Солнца, примерно за 1700 лет до того, как Николай Коперник предложил свою гелиоцентрическую модель солнечной системы.

В 1653 году астроном Христиан Гюйгенс рассчитал расстояние от Земли до Солнца. Он использовал фазы Венеры, чтобы найти углы в треугольнике Венера-Земля-Солнце. Например, когда Венера кажется наполовину освещенной Солнцем, три тела образуют прямоугольный треугольник с точки зрения Земли.

Угадав (правильно, случайно) размер Венеры, Гюйгенс смог определить расстояние от Венеры до Земли, и зная это расстояние, плюс углы, образованные треугольником, он смог измерить расстояние до Солнца.Однако, поскольку метод Гюйгенса частично основывался на предположениях и не был полностью научно обоснован, он обычно не получает должного внимания.

В 1672 году Джованни Кассини использовал метод параллакса или угловой разницы, чтобы найти расстояние до Марса и в то же время вычислил расстояние до Солнца. Он отправил своего коллегу Жана Ришера во Французскую Гвиану, пока тот оставался в Париже. Они измерили положение Марса относительно фоновых звезд и триангулировали эти измерения с известным расстоянием между Парижем и Французской Гвианой.Как только они узнают расстояние до Марса, они смогут также вычислить расстояние до Солнца. Поскольку его методы были более научными, он обычно получает признание.

«Выражение расстояний в астрономических единицах позволило астрономам преодолеть сложность измерения расстояний в некоторых физических единицах», — сказала Space.com астроном Николь Кэпитэйн из Парижского университета. «Такая практика была полезной в течение многих лет, потому что астрономы не могли проводить измерения расстояний в солнечной системе с такой точностью, как они могли измерять углы.

Новое определение

С появлением космических аппаратов и радаров появились более точные методы для прямого измерения расстояния между Землей и Солнцем. АС определяли как «радиус невозмущенной круговой ньютоновской орбиты. о Солнце частицы, имеющей бесконечно малую массу, движущуюся со средним движением 0,01720209895 радиан в день (известное как постоянная Гаусса) ». относительность.Согласно старому определению, значение AU будет меняться в зависимости от местоположения наблюдателя в Солнечной системе. Если бы наблюдатель на Юпитере использовал бы старое определение для вычисления расстояния между Землей и Солнцем, результат измерения отличался бы от земного примерно на 1000 метров (3280 футов).

Кроме того, постоянная Гаусса зависит от массы Солнца, и поскольку Солнце теряет массу, когда оно излучает энергию, значение AU менялось вместе с ней.

В августе 2012 года Международный астрономический союз проголосовал за изменение определения астрономической единицы на простое старое число: 149 597 870 700 метров.Измерения основаны на скорости света, фиксированном расстоянии, не имеющем ничего общего с массой Солнца. Метр определяется как расстояние, проходимое светом в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

«Новое определение намного проще старого, — сказал астроном Сергей Клионер из Технического университета Дрездена в Германии. И Клионер, и Капитан были членами группы Международного астрономического союза, которая работала над уточнением определения.

По всей солнечной системе

Художники создают пояс Койпера и Облако Оорта.(Изображение предоставлено НАСА)

Солнце находится в центре Солнечной системы. Все тела Солнечной системы — планеты, астероиды, кометы и т. Д. — вращаются вокруг нее на разных расстояниях.

Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, приближается к своей эллиптической орбите на 47 миллионов километров, в то время как объекты в Облаке Оорта, ледяной оболочке Солнечной системы, как полагают, находятся на расстоянии 9,3 триллиона километров. миль (15 триллионов км).

Все остальное находится посередине. Юпитер, например, 5.2 AU от солнца. Нептун находится на расстоянии 30,07 а.е. от Солнца.

По данным НАСА, расстояние до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, составляет около 268 770 а.е. Однако для измерения больших расстояний астрономы используют световые годы или расстояние, которое свет проходит за один земной год, равное 63 239 а.е. Итак, Проксима Центавра находится на расстоянии около 4,25 световых лет от нас.

Обновлено в августе 2021 года старшим писателем Space.com Меган Бартельс.

Дополнительные ресурсы

Что такое низкая околоземная орбита?

Начиная с 1950-х годов, когда были запущены программы «Спутник», «Восток» и «Меркурий», люди начали «разрывать мрачные узы Земли».И какое-то время все наши миссии были так называемой низкой околоземной орбитой (НОО). Со временем, с миссиями «Аполлон» и миссиями в дальний космос с участием роботизированных космических аппаратов (например, миссии «Вояджер » ), мы начали выходить за пределы, достигая Луны и других планет Солнечной системы.

Но, по большому счету, подавляющее большинство космических полетов на протяжении многих лет — с экипажем или без экипажа — проводились на низкой околоземной орбите. Именно здесь находится огромное множество спутников связи, навигации и военных спутников Земли.И именно здесь Международная космическая станция (МКС) проводит свои операции, и именно здесь сегодня проводится большинство миссий с экипажем. Так что же такое LEO и почему мы так стремимся отправлять туда вещи?

определение:

Технически объекты на низкой околоземной орбите находятся на высоте от 160 до 2000 км (от 99 до 1200 миль) над поверхностью Земли. Любой объект ниже этой высоты будет страдать от орбитального распада и будет быстро спускаться в атмосферу, либо сгорая, либо разбиваясь о поверхность.Объекты на этой высоте также имеют период обращения по орбите (то есть время, за которое они совершат один оборот вокруг Земли) от 88 до 127 минут.

Слои нашей атмосферы, показывающие высоту наиболее распространенных полярных сияний. Предоставлено: Wikimedia Commons

Объекты, находящиеся на низкой околоземной орбите, подвержены атмосферному сопротивлению, поскольку они все еще находятся в верхних слоях атмосферы Земли, в частности в термосфере (80-500 км; 50-310 миль), термопаузе (500 км). –1000 км; 310–620 миль) и экзосфера (1000 км; 620 миль и далее).Чем выше орбита объекта, тем меньше его плотность и сопротивление атмосферы.

Однако за пределами 1000 км (620 миль) объекты будут подвергаться воздействию радиационных поясов Ван Аллена — зоны заряженных частиц, простирающейся на расстояние до 60 000 км от поверхности Земли. В этих поясах солнечный ветер и космические лучи были захвачены магнитным полем Земли, что привело к различным уровням радиации. Поэтому миссии на НОО нацелены на расстояние от 160 до 1000 км (от 99 до 620 миль).

Характеристики:

В термосфере, термопаузе и экзосфере атмосферные условия меняются.Например, нижняя часть термосферы (от 80 до 550 километров; от 50 до 342 миль) содержит ионосферу, названную так потому, что именно здесь, в атмосфере, частицы ионизируются солнечным излучением. В результате любой космический корабль, движущийся по орбите в этой части атмосферы, должен выдерживать уровни УФ-излучения и жесткого ионного излучения.

Температура в этой области также увеличивается с высотой, что связано с чрезвычайно низкой плотностью его молекул. Таким образом, хотя температура в термосфере может подниматься до 1500 ° C (2700 ° F), расстояние между молекулами газа означает, что человеку, находящемуся в прямом контакте с воздухом, не будет жарко.Также на этой высоте происходят явления, известные как северное сияние и австралийское сияние.

Экзосфера, внешний слой атмосферы Земли, простирается от экзобазы и сливается с пустотой космического пространства, где нет атмосферы. Этот слой в основном состоит из чрезвычайно низких плотностей водорода, гелия и нескольких более тяжелых молекул, включая азот, кислород и углекислый газ (которые находятся ближе к экзобазе).

Для поддержания низкой околоземной орбиты объект должен иметь достаточную орбитальную скорость. Для объектов на высоте 150 км и выше должна поддерживаться орбитальная скорость 7,8 км (4,84 мили) в секунду (28 130 км / ч; 17 480 миль в час). Это немного меньше космической скорости, необходимой для выхода на орбиту, которая составляет 11,3 км (7 миль) в секунду (40 680 км / ч; 25 277 миль в час).

Несмотря на то, что сила тяжести на НОО не значительно меньше, чем на поверхности Земли (примерно 90%), люди и объекты на орбите находятся в постоянном состоянии свободного падения, что создает ощущение невесомости.

Использование LEO:

В этой истории освоения космоса подавляющее большинство полетов людей выполнялось на низкой околоземной орбите. Международная космическая станция также вращается на низкой околоземной орбите на высоте от 320 до 380 км (от 200 до 240 миль). А на НОО развернуто и обслуживается большинство искусственных спутников. Причины этого довольно просты.

Например, для развертывания ракет и космических кораблей на высоте более 1000 км (610 миль) потребуется значительно больше топлива.А на НОО спутники связи и навигации, а также космические миссии испытывают высокую пропускную способность и малую задержку связи (также известную как задержка).

Для наблюдения Земли и спутников-шпионов, НОО все еще достаточно низка, чтобы хорошо рассмотреть поверхность Земли и разрешить крупные объекты и погодные условия на поверхности. Высота также позволяет использовать быстрые орбитальные периоды (от одного до двух часов), что позволяет им наблюдать за одним и тем же регионом на поверхности несколько раз в течение одного дня.

И, конечно же, на высотах от 160 до 1000 км от поверхности Земли объекты не подвергаются интенсивному излучению поясов Ван Аллена. Короче говоря, НОО — это самое простое, дешевое и безопасное место для развертывания спутников, космических станций и космических миссий с экипажем.

Проблемы с космическим мусором:

Из-за своей популярности в качестве места назначения для спутников и космических миссий, а также в связи с увеличением количества запусков космических объектов за последние несколько десятилетий, НОО также становится все более и более загруженной космическим мусором.Это принимает форму выброшенных ступеней ракет, нефункционирующих спутников и обломков, образовавшихся в результате столкновений между большими частями мусора.

Существование этого поля обломков на НОО в последние годы вызвало растущую озабоченность, поскольку столкновения на высоких скоростях могут иметь катастрофические последствия для космических миссий. И при каждом столкновении создается дополнительный мусор, создавая разрушительный цикл, известный как эффект Кесслера, названный в честь ученого НАСА Дональда Дж.Кесслер, который первым предложил его в 1978 году.

В 2013 году НАСА подсчитало, что может быть до 21 000 бит мусора размером более 10 см, 500 000 частиц размером от 1 до 10 см и более 100 миллионов частиц размером менее 1 см. В результате в последние десятилетия были приняты многочисленные меры по отслеживанию, предотвращению и уменьшению опасности космического мусора и столкновений.

Например, в 1995 году НАСА стало первым космическим агентством в мире, выпустившим комплекс исчерпывающих руководящих указаний по уменьшению образования орбитального мусора.В 1997 году правительство США отреагировало на это, разработав Стандартные методы предотвращения образования космического мусора на орбите, основанные на рекомендациях НАСА.

НАСА также создало Управление программы по орбитальному мусору, которое координирует с другими федеральными ведомствами мониторинг космического мусора и устранение сбоев, вызванных столкновениями. Кроме того, Сеть космического наблюдения США в настоящее время отслеживает около 8000 объектов, находящихся на орбите, которые считаются опасными при столкновении, и обеспечивает непрерывный поток данных об орбите в различные агентства.

Управление космического мусора Европейского космического агентства (ЕКА) также ведет базу данных и информационную систему, характеризующую объекты в космосе (DISCOS), которая предоставляет информацию о деталях запуска, орбитальных историях, физических свойствах и описаниях миссий для всех объектов, которые в настоящее время отслеживаются ЕКА. . Эта база данных признана во всем мире и используется почти 40 агентствами, организациями и компаниями по всему миру.

Более 70 лет низкая околоземная орбита была площадкой для освоения космического пространства человеком.Иногда мы рисковали выйти за пределы игровой площадки и дальше в Солнечную систему (и даже за ее пределы). В ближайшие десятилетия ожидается гораздо больше активности на НОО, которая будет включать в себя развертывание большего количества спутников, кубсатов, продолжение операций на борту МКС и даже аэрокосмический туризм.

Излишне говорить, что это увеличение активности потребует, чтобы мы что-то сделали со всем мусором, пронизывающим космические коридоры. Поскольку все больше космических агентств, частных аэрокосмических компаний и других участников хотят воспользоваться преимуществами НОО, потребуется серьезная очистка.И обязательно нужно будет разработать некоторые дополнительные протоколы, чтобы убедиться, что он остается чистым.

Мы написали много интересных статей об орбите Земли здесь, в Universe Today. Вот какова орбита Земли?, Какова высота космоса? Сколько спутников в космосе? Северное и южное сияние — что такое северное сияние? и что такое Международная космическая станция?

Если вам нужна дополнительная информация о низкой околоземной орбите, ознакомьтесь с типами орбиты на веб-сайте Европейского космического агентства.Кроме того, вот ссылка на статью НАСА о низкой околоземной орбите.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast о путешествии по Солнечной системе. Послушайте, Эпизод 84: Путешествие по Солнечной системе.

Источники:

Как это:

Нравится Загрузка …

Что такого особенного в низкой околоземной орбите?

Со времени последней миссии человека на Луну все наши космические исследования были сосредоточены на низкой околоземной орбите.Но что такого особенного в LEO?

Низкая околоземная орбита не очень высокая.

Да, мы думаем о НОО как о находящемся высоко в космосе — и это действительно очень высоко. Международная космическая станция вращается на высоте 400 км над поверхностью Земли. Однако с точки зрения орбит это не так уж и далеко. Взгляните на эту модель питона (с использованием trinket.io), которая показывает путь МКС вокруг Земли. Чтобы вы могли это увидеть, я сделал космическую станцию ​​примерно в 2000 раз больше, чем она есть на самом деле. О, и это программа на Python, так что вы можете посмотреть код и изменить его, если хотите.Кроме того, вы можете вращать, увеличивать и уменьшать масштаб изображения с помощью щелчка правой кнопкой мыши и прокрутки.

Как видите, НОО находится недалеко от Земли. Вы вообще его почти не видите. Но как насчет геостационарной орбиты? Геостационарный спутник находится на таком орбитальном расстоянии, что его угловая скорость такая же, как у Земли. Это означает, что когда он вращается по орбите, кажется, что он находится выше того же места на экваторе Земли. Вот еще одно моделирование, показывающее расстояние до геостационарного спутника.

Люди действительно не выходят на геостационарную орбиту. Все дело в LEO (пока).

LEO — это больше скорость, чем высота.

Представим себе, что на поверхности Земли нет воздуха. Теперь вы хотите вывести спутник на низкую околоземную орбиту. Вам нужно сделать две вещи (задерживая дыхание, поскольку нет воздуха). Во-первых, вам нужно поднять высоту спутника до 400 км над поверхностью Земли. Во-вторых, вы должны увеличить горизонтальную скорость спутника так, чтобы под действием силы тяжести он изгибался на круговую орбиту.Но что требует больше энергии? Вот очень быстрое руководство по орбитальной энергии.

Предположим, я хочу, чтобы космический корабль находился на орбите на расстоянии r от центра Земли (который имеет радиус R ). Единственная сила, действующая на космический корабль, — это сила тяжести, которая уменьшается с удалением от центра. Эта сила должна заставить объект двигаться по окружности с радиусом r так, чтобы он имел ускорение. Итак, я получаю ( G — гравитационная постоянная, а M E — масса Земли):

Изменение энергии для вывода чего-либо на орбиту будет суммой изменений кинетической энергии и изменения гравитационной потенциальной энергии (переход от поверхности к орбите).Оба они зависят от расстояния от центра планеты.

Подстановка скорости движущегося по орбите объекта:

Первый член в выражении — кинетическая энергия (в терминах орбитального радиуса), а другие члены связаны с изменением гравитационной потенциальной энергии. Если я ввожу значение r , соответствующее высоте 400 км, то кинетическая энергия составляет 89 процентов от общей энергии, необходимой для орбиты, а потенциальная энергия гравитации составляет всего 11 процентов.

А как насчет разных орбитальных расстояний? Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше кинетической энергии вам нужно и тем больше требуется гравитационной потенциальной энергии. Вот график, показывающий энергию, необходимую для разных орбит (начиная с поверхности Земли).

Да, на этом графике не учитываются потери энергии из-за сопротивления воздуха в атмосфере, а также ускорение, которое вы можете получить от вращения Земли.

LEO не является постоянным.

Когда космический корабль выйдет на низкую околоземную орбиту, он не останется там навсегда.Когда объекты вращаются вокруг Земли, они взаимодействуют с атмосферой. Существует небольшая сила сопротивления воздуха, аналогичная силам, возникающим при выстреле пули из ружья, но большая разница заключается в величине силы сопротивления. На НОО воздух действительно тонкий и оказывает на объекты лишь крошечную силу.

Как правило, большие объекты имеют меньший эффект от перетаскивания, так как они также имеют очень большую массу. Сила сопротивления пропорциональна площади поперечного сечения объекта, но масса пропорциональна объему.Итак, если вы удвоите длину космического корабля (и увеличите все размеры), то площадь увеличится на 4, но объем увеличится на 8. Чем больше масса, тем меньше сила.

Земля удаляется от Солнца, как и все планеты

Ларри Макниш, RASC Калгари

3 января 2019 года Земля достигла точки на своей орбите, наиболее близкой к Солнцу: перигелия. Каждый объект, вращающийся вокруг одной массы (например, наше Солнце), образует эллипс, содержащий точку наибольшего сближения, уникальную для этой конкретной орбиты, известную как перицентр. За последние 4,5 миллиарда лет Земля вращалась вокруг Солнца по эллипсу, как и все другие планеты, вращающиеся вокруг своих звезд во всех других зрелых солнечных системах по всей галактике и Вселенной.

Но есть кое-что, чего вы, возможно, не ожидаете или не цените, что, тем не менее, происходит: орбитальная траектория Земли не остается неизменной с течением времени, а изгибается по спирали наружу. В этом, 2019 году, наш перигелий был на 1,5 сантиметра дальше, чем в прошлом году, который был дальше, чем в прошлом году, и т. Д. Это не только Земля; каждая планета удаляется от своей родительской звезды. Вот почему.

Рис Тейлор

Сила, отвечающая за орбиты каждой планеты вокруг каждой солнечной системы во Вселенной, одинакова: универсальный закон тяготения.Смотрите ли вы на это с точки зрения Ньютона, где каждая масса притягивает любую другую массу во Вселенной, или с точки зрения Эйнштейна, где масса и энергия искривляют ткань пространства-времени, через которое перемещаются другие массы, наибольшая масса доминирует на орбите. всего, на что он влияет.

Если бы центральная масса была неизменной и была единственным действующим фактором, сила тяжести оставалась бы постоянной с течением времени. Каждая орбита всегда будет оставаться идеальным замкнутым эллипсом и никогда не изменится.

NCSA, UCLA / Keck, группа A. Ghez; Визуализация: С. Леви и Р. Паттерсон / UIUC

Конечно, этого не происходит. В каждой солнечной системе присутствуют и другие массы: планеты, луны, астероиды, кентавры, объекты пояса Койпера, спутники и многое другое. Эти массы служат для возмущения орбит, вызывая их прецессию. Это означает, что точка наибольшего сближения — перицентр в целом или перигелий для орбиты относительно нашего Солнца — вращается во времени.

Орбитальная механика по-разному влияет на прецессию равноденствий. У Земли, например, перигелий и декабрьское солнцестояние совпали всего 800 лет назад, но они медленно отдаляются друг от друга. За период в 21000 лет наш перигелий прецессирует таким образом, что меняет не только точку наибольшего сближения на нашей орбите, но и положение наших полярных звезд.

Грег Бенсон, Wikimedia Commons

Есть и другие факторы, которые изменяют нашу орбиту, в том числе:

  • дополнительная кривизна пространства-времени из-за общей теории относительности, которая заставляет планеты, близкие к большой массе, претерпевать дополнительную прецессию,
  • присутствие частиц материи в плоскости Солнечной системы, которое вызывает сопротивление планет и создает вдохновляющее явление,
  • и создание гравитационных волн, что происходит, когда какая-либо масса (например, планета) проходит через область, где кривизна пространства-времени изменяется (например, около звезды), также вызывая инспираль.

Последние два эффекта, однако, важны только в экстремальных условиях, таких как очень близкая к большой компактной массе или на ранних стадиях формирования солнечной системы, когда протопланетные диски присутствуют и все еще массивны.

S. M. Andrews et al. и коллаборация DSHARP, arXiv: 1812.04040

Сегодня Земля (и все планеты) так далеки от Солнца и окружены таким редким количеством материи, что в спиральной шкале времени в триллионы-квадриллионы раз больше, чем нынешний возраст Вселенной.Поскольку протопланетный диск полностью испарился около 4,5 миллиардов лет назад, почти не осталось ничего, что могло бы рассеять наш угловой момент. Самый большой эффект, влияющий на наш инспираль, — это излучение солнечного ветра, то есть частиц Солнца, которые ударяются о нашу планету и прилипают, заставляя нас немного терять угловой момент.

В целом, Земля даже не приближается к Солнцу; он уходит по спирали наружу, прочь от него. Таковы все планеты Солнечной системы.С каждым годом мы оказываемся совсем немного — на 1,5 сантиметра, или 0,00000000001% расстояния Земля-Солнце — дальше от Солнца, чем годом ранее.

Причина в самом Солнце.

Пользователь Wikimedia Commons Kelvinsong

Глубоко внутри Солнца происходит процесс ядерного синтеза. Каждую секунду Солнце излучает около 3,846 × 10 26 джоулей энергии, которые высвобождаются в результате преобразования массы в энергию в ядре. Коэффициент Эйнштейна E = mc 2 является основной причиной, ядерный синтез — это процесс, а результатом является непрерывное излучение энергии Солнцем. Эта энергия является основным процессом, который приводит в действие практически все интересные с биологической точки зрения процессы, происходящие на Земле.

Но что недооценивается, так это то, что со временем преобразование материи в энергию приводит к тому, что Солнце теряет значительное количество массы. За 4,5 миллиарда лет истории Солнечной системы наше Солнце из-за процесса ядерного синтеза потеряло примерно 0,03% своей первоначальной массы, что сопоставимо с массой Сатурна.

НАСА

Ежегодно Солнце теряет около 4,7 миллиона тонн вещества, что снижает гравитационное воздействие на каждый объект в нашей Солнечной системе. Это гравитационное притяжение заставляет наши орбиты вести себя так, как мы их знаем.

Если бы притяжение оставалось неизменным, была бы очень, очень медленная внутренняя спираль из-за эффектов трения, столкновений и гравитационного излучения. Но с изменениями, которые мы действительно переживаем, Земля, как и все планеты, вынуждена медленно дрейфовать и по спирали уходить от Солнца. Хотя эффект небольшой, это изменение на 1,5 сантиметра в год легко поддается расчету и однозначно.

Sovfoto / UIG через Getty Images

Однако мы не смогли измерить это изменение расстояния напрямую. Мы знаем, что это должно произойти; мы знаем, какой должна быть его величина; мы знаем, что мы удаляемся от Солнца по спирали; мы знаем, что это происходит со всеми планетами.

Но что мы хотели бы сделать, так это измерить его напрямую, как еще одно испытание законов физики в том виде, в каком мы их знаем. Так продвигается физика:

  • , предсказывая то, что мы ожидаем наблюдать, на основе всех знаний, которые мы накопили, и наших лучших теорий,
  • путем проведения эксперимента / наблюдения, позволяющего измерить результаты такого теста с требуемой точностью,
  • и сравнить то, что мы видим, с тем, что мы ожидаем.

Когда все складывается, наши теории подтверждаются; когда они этого не делают, это признак того, что мы, возможно, находимся на пороге научной революции.

АЛМА (ESO / NAOJ / NRAO) / М. Maercker et al.

В случае с Солнечной системой, однако, было бы шоком, если бы Земля и все планеты не уходили от Солнца по спирали. История того, почему мы должны удаляться от Солнца по спирали, настолько проста и убедительна, что ее невозможно игнорировать.

Солнце выделяет энергию, которую мы наблюдаем, что позволяет нам вычислить скорость потери массы с помощью Эйнштейна E = mc 2 .

Масса Солнца, наряду с параметрами орбиты наших планет, определяет путь и форму их вращения вокруг Солнца.

Если мы изменим эту массу, орбиты изменятся на легко вычисляемую величину, даже с использованием простой физики Ньютона.

И когда мы сделаем эти вычисления, мы обнаружим, что Земля мигрирует от Солнца со скоростью ~ 1,5 сантиметра в год.

НАСА The Space Place

Уменьшение массы Солнца из-за сжигания его ядерного топлива гарантирует, что каждая масса, вращающаяся по орбите в нашей Солнечной системе, с течением времени медленно расширяется наружу. Приблизительно 4,5 миллиарда лет назад наша планета была примерно на 50 000 километров ближе к Солнцу, чем сегодня, и будет удаляться еще быстрее по мере того, как Солнце продолжает развиваться.

С каждым проходом по орбите планеты становятся все менее привязанными к нашему Солнцу.Скорость, с которой Солнце сжигает свое топливо, увеличивается, увеличивая скорость, с которой все планеты вращаются по спирали наружу. Хотя это никогда не должно разъединять ни одну из планет, которые у нас есть сегодня, медленная, неуклонная миграция всех миров за границу неизбежна.

В этом году мы ближе к Солнцу, чем когда-либо снова. Это также верно для каждой планеты вокруг каждой установленной звезды во Вселенной, что дает нам еще одну причину оценить все, что у нас есть сегодня.

Орбитальная скорость и высота

— как работают спутники

Ракета должна разогнаться как минимум до 25 039 миль в час (40 320 км / час), чтобы полностью избежать гравитации Земли и улететь в космос (подробнее о космической скорости см. В этой статье в НАСА).

Космическая скорость Земли намного больше, чем требуется для вывода спутника Земли на орбиту. Со спутниками цель состоит не в том, чтобы избежать гравитации Земли, а в том, чтобы уравновесить ее. Орбитальная скорость — это скорость, необходимая для достижения баланса между силой тяжести на спутнике и инерцией движения спутника — стремлением спутника продолжать движение. Это примерно 17 000 миль / ч (27 359 км / ч) на высоте 150 миль (242 км). Без гравитации инерция спутника унесет его в космос.Даже с учетом силы тяжести, если предполагаемый спутник летит слишком быстро, он в конечном итоге улетит. С другой стороны, если спутник летит слишком медленно, гравитация притянет его обратно к Земле. При правильной орбитальной скорости гравитация точно уравновешивает инерцию спутника, притягиваясь к центру Земли ровно настолько, чтобы путь спутника изгибался, как изогнутая поверхность Земли, а не летел по прямой.

Орбитальная скорость спутника зависит от его высоты над Землей.Чем ближе к Земле, тем выше требуемая орбитальная скорость. На высоте 124 мили (200 километров) требуемая орбитальная скорость составляет немногим более 17 000 миль в час (около 27 400 км в час). Чтобы поддерживать орбиту на высоте 22 223 миль (35 786 км) над Землей, спутник должен вращаться со скоростью около 7 000 миль в час (11300 км / ч). Эта орбитальная скорость и расстояние позволяют спутнику совершать один оборот за 24 часа. Поскольку Земля также вращается один раз в 24 часа, спутник на высоте 22 223 миль остается в фиксированном положении относительно точки на поверхности Земли.Поскольку спутник все время находится прямо над одним и тем же местом, такая орбита называется «геостационарной». Геостационарные орбиты идеальны для метеорологических спутников и спутников связи.

В целом, чем выше орбита, тем дольше спутник может оставаться на орбите. На более низких высотах спутник сталкивается со следами атмосферы Земли, что создает сопротивление. Сопротивление вызывает затухание орбиты до тех пор, пока спутник не упадет обратно в атмосферу и не сгорит.На больших высотах, где космический вакуум почти заполнен, сопротивление почти отсутствует, и такой спутник, как Луна, может оставаться на орбите веками.

13.4 Спутниковые орбиты и энергия

Луна вращается вокруг Земли. В свою очередь, Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Пространство прямо над нашей атмосферой заполнено искусственными спутниками на орбите. Мы исследуем простейшую из этих орбит, круговую орбиту, чтобы понять взаимосвязь между скоростью и периодом планет и спутников в зависимости от их положения и тел, по которым они вращаются.

Круговые орбиты

Как отмечалось в начале этой главы, Николай Коперник первым предположил, что Земля и все другие планеты вращаются вокруг Солнца по кругу. Он также отметил, что периоды обращения увеличиваются с увеличением расстояния от Солнца. Более поздний анализ Кеплера показал, что эти орбиты на самом деле являются эллипсами, но орбиты большинства планет Солнечной системы почти круговые. Орбитальное расстояние Земли от Солнца варьируется всего на 2%. Исключение составляет эксцентрическая орбита Меркурия, орбитальное расстояние которого варьируется почти на 40%.

Определение орбитальной скорости и периода обращения спутника намного проще для круговых орбит, поэтому мы делаем это предположение в следующем выводе. Как мы описали в предыдущем разделе, объект с отрицательной полной энергией гравитационно связан и, следовательно, находится на орбите. Наш расчет для частного случая круговых орбит подтвердит это. Мы сосредоточены на объектах, вращающихся вокруг Земли, но наши результаты могут быть обобщены для других случаев.

Рассмотрим спутник массой м , движущийся по круговой орбите вокруг Земли на расстоянии r от центра Земли ((Рисунок)).{2}} {r}. [/ латекс]

Рисунок 13.12 Спутник массы m, вращающийся по орбите с радиусом r от центра Земли. Сила тяжести обеспечивает центростремительное ускорение.

Мы решаем скорость орбиты, отмечая, что м отменяется, чтобы получить орбитальную скорость

[латекс] {v} _ {\ text {orbit}} = \ sqrt {\ frac {G {M} _ {\ text {E}}} {r}}. [/ латекс]

В соответствии с тем, что мы видели на (Рисунок) и (Рисунок), м не отображается на (Рисунок).Значение g, , космическая скорость и орбитальная скорость зависят только от расстояния от центра планеты, а , а не от массы объекта, на который воздействуют. Обратите внимание на сходство в уравнениях для [латекса] {v} _ {\ text {orbit}} [/ latex] и [latex] {v} _ {\ text {esc}} [/ latex]. Ускользающая скорость ровно в [latex] \ sqrt {2} [/ latex] раз больше, примерно на 40%, чем орбитальная скорость. Это сравнение было отмечено на (Рисунок), и оно верно для спутника любого радиуса.{3}} {G {M} _ {\ text {E}}}}. [/ латекс]

В следующем разделе мы увидим, что это представляет третий закон Кеплера для случая круговых орбит. Это также подтверждает наблюдение Коперника о том, что период планеты увеличивается с увеличением расстояния от Солнца. Нам нужно только заменить [latex] {M} _ {\ text {E}} [/ latex] на [latex] {M} _ {\ text {Sun}} [/ latex] на (Рисунок).

Мы завершаем этот раздел, возвращаясь к нашему предыдущему обсуждению астронавтов на орбите, которые выглядят невесомыми, как если бы они свободно падали к Земле.Фактически они находятся в свободном падении. Рассмотрим траектории, показанные на (рисунок). (Этот рисунок основан на рисунке Ньютона в его Principia , а также ранее в «Движении в двух и трех измерениях».) Все показанные траектории, попадающие на поверхность Земли, имеют меньшую, чем орбитальную скорость. Астронавты будут ускоряться к Земле по указанным некруглым траекториям и чувствовать себя невесомыми. (Астронавты на самом деле тренируются для жизни на орбите, летая на самолетах, которые свободно падают в течение 30 секунд за раз.) Но при правильной орбитальной скорости поверхность Земли изгибается от них с той же скоростью, с какой они падают к Земле. Конечно, оставаться на таком же расстоянии от поверхности — это точка круговой орбиты.

Рис. 13.13 Круговая орбита — это результат выбора тангенциальной скорости, при которой поверхность Земли изгибается с той же скоростью, что и объект падает на Землю.

Мы можем обобщить наше обсуждение орбитальных спутников в следующей стратегии решения проблем.

Стратегия решения проблем: орбиты и сохранение энергии
  1. Определите, применимы ли уравнения для скорости, энергии или периода для рассматриваемой задачи. Если нет, начните с первых принципов, которые мы использовали для вывода этих уравнений.
  2. Чтобы начать с первых принципов, нарисуйте диаграмму свободного тела и примените закон всемирного тяготения Ньютона и второй закон Ньютона.
  3. Наряду с определениями скорости и энергии, примените второй закон движения Ньютона к интересующим телам.{3} \, \ text {s} [/ латекс]

    , что составляет чуть более 90 минут.

    Значение

    Считается, что МКС находится на низкой околоземной орбите (НОО). Почти все спутники находятся на низкой околоземной орбите, включая большинство метеорологических спутников. Спутники GPS, расположенные на расстоянии около 20 000 км, считаются средней околоземной орбитой. Чем выше орбита, тем больше энергии требуется, чтобы поставить его туда, и тем больше энергии необходимо, чтобы добраться до него для ремонта. Особый интерес представляют спутники на геостационарной орбите. Все стационарные спутниковые антенны на земле, направленные к небу, такие как телевизионные приемные антенны, направлены на геосинхронные спутники.Эти спутники размещены на точном расстоянии и чуть выше экватора, так что период их обращения по орбите составляет 1 день. Они остаются в фиксированном положении относительно поверхности Земли.

    Проверьте свое понимание

    На какой коэффициент должен измениться радиус, чтобы орбитальная скорость спутника уменьшилась вдвое? На какой фактор это изменит период?

    Показать решение

    В (рисунок) радиус появляется в знаменателе внутри квадратного корня. Таким образом, радиус должен увеличиться в 4 раза, чтобы уменьшить орбитальную скорость в 2 раза.Окружность орбиты также увеличилась в 4 раза, поэтому при половине орбитальной скорости период должен быть в 8 раз больше. Это также можно увидеть непосредственно из (Рисунок).

    Пример

    Определение массы Земли

    Определите массу Земли по орбите Луны.

    Стратегия

    Мы используем (рисунок), решаем [латекс] {M} _ {\ text {E}} [/ latex] и подставляем период и радиус орбиты. Радиус и период орбиты Луны были измерены с достаточной точностью тысячи лет назад.{24} \, \ text {kg} [/ latex], которое мы получили на (Рисунок), используя значение г на поверхности Земли. Хотя эти значения очень близки (~ 0,8%), в обоих расчетах используются средние значения. Величина г варьируется от экватора к полюсам примерно на 0,5%. Но Луна имеет эллиптическую орбиту, на которой значение r изменяется чуть более чем на 10%. (Видимый размер полной Луны на самом деле варьируется примерно на эту величину, но это трудно заметить при случайном наблюдении, поскольку время от одной крайности до другой составляет много месяцев.)

    Проверьте свое понимание

    Есть еще одно соображение по поводу этого последнего вычисления [латекса] {M} _ {\ text {E}} [/ latex]. Мы вывели (рисунок), предполагая, что спутник вращается вокруг центра астрономического тела с тем же радиусом, который используется в выражении для силы тяжести между ними. Какое предположение сделано, чтобы оправдать это? Земля примерно в 81 раз массивнее Луны. Обращается ли Луна вокруг точного центра Земли?

    Показать решение

    Предполагается, что вращающийся объект намного менее массивен, чем тело, вокруг которого он вращается.Это не совсем оправдано в случае Луны и Земли. И Земля, и Луна вращаются вокруг своего общего центра масс. Мы рассмотрим эту проблему в следующем примере.

    Пример

    Галактическая скорость и период

    Давайте вернемся к нему (рисунок). Предположим, что галактики Млечный Путь и Андромеда вращаются по круговой орбите друг относительно друга. Какова была бы скорость каждого из них и каков был бы их период обращения по орбите? Предположим, что масса каждого из них составляет 800 миллиардов масс Солнца, а их центры разделены 2.5 миллионов световых лет.

    Стратегия

    Мы не можем использовать (Рисунок) и (Рисунок) напрямую, потому что они были получены при предположении, что объект массой m вращался вокруг центра гораздо большей планеты массы M . Мы определили гравитационную силу на (Рисунок), используя закон всемирного тяготения Ньютона. Мы можем использовать второй закон Ньютона, примененный к центростремительному ускорению любой галактики, чтобы определить их тангенциальную скорость. По этому результату мы можем определить период орбиты.{2}. [/ латекс]

    Поскольку галактики вращаются по круговой орбите, они обладают центростремительным ускорением. Если мы проигнорируем влияние других галактик, то, как мы узнали из статей «Линейный импульс, столкновения и вращение с фиксированной осью», центры масс двух галактик останутся неизменными. Следовательно, галактики должны вращаться вокруг этого общего центра масс. Для равных масс центр масс находится ровно посередине между ними. {2}} { {r} _ {\ text {orbit}}} \ hfill \\ \ hfill 1.{18} \, \ text {s} [/ latex], около 50 миллиардов лет.

    Значение

    Сперва орбитальная скорость 47 км / с может показаться большой. Но эта скорость сопоставима со скоростью ухода от Солнца, которую мы вычислили в предыдущем примере. Чтобы дать еще большую перспективу, этот период почти в четыре раза длиннее, чем время существования Вселенной.

    Фактически, нынешнее относительное движение этих двух галактик таково, что ожидается, что они столкнутся примерно через 4 миллиарда лет.Хотя плотность звезд в каждой галактике делает прямое столкновение любых двух звезд маловероятным, такое столкновение окажет драматическое влияние на форму галактик. Примеры таких столкновений хорошо известны в астрономии.

    Проверьте свое понимание

    Галактики — не одиночные объекты. Как гравитационная сила одной галактики, действующая на «близкие» звезды другой галактики, по сравнению с более далекими? Как это повлияет на форму самих галактик?

    Показать решение

    Звезды «внутри» каждой галактики будут ближе к другой галактике и, следовательно, будут чувствовать большую гравитационную силу, чем звезды снаружи.Следовательно, у них будет большее ускорение. Даже без этой разницы сил внутренние звезды будут вращаться с меньшим радиусом, и, следовательно, каждая галактика будет вытягиваться или вытягиваться. Разница сил только усиливает этот эффект.

    Энергия на круговых орбитах

    В статьях «Гравитационная потенциальная энергия» и «Полная энергия» мы утверждали, что объекты гравитационно связаны, если их полная энергия отрицательна. Аргумент был основан на простом случае, когда скорость была прямо от планеты или по направлению к ней.{}}. [/ латекс]

    Мы видим, что полная энергия отрицательна, с той же величиной, что и кинетическая энергия. Для круговых орбит величина кинетической энергии составляет ровно половину величины потенциальной энергии. Примечательно, что этот результат применим к любым двум массам, вращающимся по круговым орбитам вокруг их общего центра масс, на расстоянии r друг от друга. Доказательство этого оставлено как упражнение. В следующем разделе мы увидим, что очень похожее выражение применяется в случае эллиптических орбит.

    Пример

    Энергия, необходимая для орбиты

    На (рис.) Мы рассчитали энергию, необходимую для простого подъема 9000-килограммового корабля «Союз » с поверхности Земли на высоту МКС, на 400 км над поверхностью. Другими словами, мы нашли его изменение потенциальной энергии. Теперь мы спрашиваем, какое полное изменение энергии требуется космическому кораблю «Союз », чтобы отвести его от поверхности Земли и вывести на орбиту с МКС для сближения ((рисунок))? Какая часть этой общей энергии составляет кинетическая энергия?

    Рисунок 13.15 «Союз» на рандеву с МКС. Обратите внимание, что эта диаграмма не в масштабе; Союз очень маленький по сравнению с МКС, а его орбита намного ближе к Земле. (кредит: модификация работ NASA)

    Стратегия

    Требуемая энергия — это разница между полной энергией космического корабля Союз на орбите и у поверхности Земли. Мы можем использовать (рисунок), чтобы найти полную энергию корабля Союз на орбите МКС. {}} \ hfill \\ & = \ frac {(6.{11} \, \ text {J.} [/ Latex]

    Значение

    Кинетическая энергия корабля «Союз » почти в восемь раз превышает изменение его потенциальной энергии, или 90% от общей энергии, необходимой для сближения с МКС. И важно помнить, что эта энергия представляет собой только ту энергию, которая должна быть отдана кораблю Союз . С нашей нынешней ракетной технологией масса двигательной установки (ракетного топлива, его контейнера и системы сгорания) намного превышает массу полезной нагрузки, и этой массе должно быть передано огромное количество кинетической энергии.Таким образом, фактическая стоимость энергии во много раз превышает изменение энергии самого полезного груза.

    .

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *