Помоги проекту - поделись книгой:
В своем эксперименте исследователи применили специальную установку. Она выстреливала металлические снаряды в мишень, состав которых напоминал типичный состав комет. Чтобы придать искусственной комете подходящую скорость, ученые воспользовались специальной двухступенчатой газовой пушкой, установленной в Кентском университете, и разогнали снаряд до почти 8 км/с (чуть меньше первой космической скорости). Мишень же имела в своем составе смесь веществ, которые обычно присутствуют на поверхности комет и ледяных спутников планет, — гидрат аммиака (NH4OH), сухой лед (СО2) и метиловый спирт (СН3ОН).
Перед экспериментом мишень поделили на две части — контрольную, чистую, и ту, по которой наносили удар. После того, как снаряд ударял по мишени, ученые анализировали ее состав на наличие новых соединений. Оказалось, что после удара смесь обогатилась сразу несколькими аминокислотами.
«Наше исследование показало, что основные строительные блоки жизни могут рождаться где угодно в Солнечной системе и за ее пределами. Открытие расширяет границы областей, где эти ингредиенты могут формироваться, и добавляет новый штрих к картине того, как расцвела жизнь на нашей планете», — полагает Зита Мартинс.
Расчеты показали, что аминокислоты формируются в малой части мишени (менее 1 мг из 500 г), где при распространении ударной волны резко растет температура, а давление подскакивает до 50 гигапаскалей. Этот процесс демонстрирует весьма простой механизм, позволяющий перейти от смеси простых молекул воды и углекислого газа к более сложным молекулам, таким как аминокислоты. А это — первый шаг к возникновению жизни. Следующий — переход от аминокислот к более сложным молекулам, таким как протеины.
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Транспортер для Венеры
В «ЮТ» № 8 за 2013 г. мы рассказали вам о проектах аэростатов для Марса.
Ну, а каким, по мнению специалистов, должен быть транспорт для Венеры? Оказывается, они подумали и об этом, хотя до освоения Венеры еще очень далеко.
Хотите верьте, хотите — проверьте, но когда советские ученые и инженеры в 70-е годы прошлого века отправили на Венеру первый спускаемый аппарат, то наделили его сахарным замком. Суть затеи была такова. «Если аппарат опустится на дно венерианского моря, — рассудили наши специалисты, — то сахар в жидкости вскоре растворится, освободит защелку и выпустит на поверхность поплавок с антенной, чтобы можно было держать связь с Землей»…
Никому тогда и в голову прийти не могло, что зонд «Венера-4» окунется в сухое пекло с температурой около 500 °C, при давлении, в 100 раз превышающем земное. Кроме того, атмосфера Венеры, наряду с огромным количеством углекислого газа (до 98 %), содержит примеси соляной и фтористой кислот. Все это делает весьма проблематичным сколько-нибудь долгое пребывание исследовательских аппаратов на поверхности планеты.
Но как тогда ее изучать? Да примерно так же, как мы изучаем океанское дно, считают ученые. И далее развивают эту идею следующим образом. «Неудобную» венерианскую атмосферу из врага можно превратить в союзника. На высоте примерно 50 км ее плотность и температура сравнимы с земной. Здесь, наверное, и имеет смысл разместить научную базу.
Она будет представлять собой гигантский аэростат, а еще лучше дирижабль, предложил инженер С. Житомирский. Оболочку такого летательного аппарата предполагается изготовить из тонкого гофрированного металла — чтобы она была жесткой и в то же время оказалась способной менять объем. База будет крейсировать в атмосфере по определенным траекториям, перемещаться в заданные районы планеты и зависать над избранным пунктом.
Чем заполнять оболочки венерианских летательных аппаратов, исследователи тоже продумали. Как показали расчеты, в данном случае нет смысла везти с Земли, скажем, традиционный гелий. Хотя собственный вес этого газа составит всего 9 % от массы аэростата, зато баллоны, в которых гелий придется транспортировать под давлением 300–350 атмосфер, «потянут» столько же, сколько и весь аппарат целиком. Если же мы захватим с собой аммиак в баллонах низкого давления или вообще обычную воду, то масса «тары» резко снизится. А на месте, под действием высоких венерианских температур, названные жидкости без дополнительных затрат энергии превратятся в пар, который и послужи рабочим телом для аэростата.
Понятное дело, аммиак, а тем более водяной пар, намного тяжелее гелия. Но, как уже говорилось, этот избыточный вес с лихвой окупится отсутствием на борту корабля — доставщика массивных баллонов высокого давления. А это значит, что в итоге даже «водяной» аэростат способен нести большую полезную нагрузку, чем гелиевый.
С долговременной летающей лаборатории на поверхность планеты смогут опускаться исследовательские зонды, построенные по подобию земных глубоководных батискафов. Для них, согласно идее кандидата технических наук Г. Москаленко, удобно использовать двухкомпонентное рабочее тело — лучше всего смесь тех же паров воды с парами аммиака или метилового спирта.
Зачем нужны две составляющие? Дело в том, что условия «аэростатического плавания» в атмосферах Земли и Венеры резко различны, поскольку давления, плотности и температуры атмосферных газов на каждой планете по-разному меняются с высотой. Указанная смесь как раз и выбрана с учетом специфики венерианской атмосферы. Соотношение термодинамических параметров двух составляющих позволит легко регулировать высоту подъема и режимы полета.
Водяной пар служит здесь основным рабочим телом и обеспечивает подъем аппарата до некоторой максимальной высоты (на которой «плавает» базовый дирижабль). Но по мере приближения к ней пар начнет конденсироваться, то есть попросту превращаться в воду, которая станет балластом, так что аппарат будет опять готов к спуску.
Более того, Г. Москаленко придумал и как зонду попутно запасаться электроэнергией при спусках и подъемах. Для этого достаточно выставить наружу, в набегающий поток газа крыльчатку. Вращаясь, она будет вращать электрогенератор. Запасая энергию в аккумуляторах, ее можно затем использовать, скажем, для подсветки ландшафтов Венеры прожектором или фотовспышкой. Ведь на поверхности ее, напомним, царит вечный сумрак…
Впрочем, это не единственный способ изучения поверхности Венеры. Американские исследователи предлагают свой вариант. Согласно программе НАСА под названием Innovative Advanced Concepts, будет разработан планетоход под названием Zephyr («Зефир»), охлаждение которого сведут к минимуму, используя электронику на особо термостойкой элементной базе, способной работать при температурах до +500 °C без активного охлаждения.
«Температура на Венере не выше, чем внутри работающего реактивного двигателя, а на Земле уже созданы датчики, которые успешно работают в таких агрегатах», — резонно рассудили специалисты НАСА.
Правда, столь же неприхотливые электродвигатели для перемещения планетохода по поверхности сделать пока не удается. А потому в НАСА предлагают использовать для передвижения… местные ветры и прибегнуть к помощи парусов.
На первый взгляд, концепция не самая удачная — ведь скорости ветров на Венере всего порядка 1 м/с, то есть 3,6 км/ч. Каких размеров должен быть парус, чтобы двигать планетоход при столь ничтожном ветерке? Оказывается, не очень больших. Ведь плотность венерианского воздуха — 67 кг/м3, то есть лишь в 15 раз меньше воды. Следовательно, даже слабый ветерок даст Zephyr возможность двигаться при площади паруса порядка 12 кв. м.
Лучшим сценарием путешествий будет такой. Планетоход будет поднимать парус на четверть часа в сутки. Переехав на новое место, он остановится и займется изучением ближайших окрестностей. Ведь на Венере, напомним еще раз, даже днем царит полумрак из-за плотных облаков, так что на ходу много не разглядишь.
Несмотря на то что поверхность Венеры практически плоская, в отличие от земной или марсианской, в конструкции предусмотрено маневрирование парусом для изменения направления движения. Так что если планетоходу-паруснику все же встретится препятствие, он сможет его обойти.
…Такие вот проекты изучения «Утренней звезды» предлагают специалисты. Какими они станут завтра, мы с вами еще увидим.
НАШ ВЕРНИСАЖ
Красота космоса
Гринвичская обсерватория объявила победителей очередного, пятого фотоконкурса среди астрономов-любителей. Прислано было более 1200 снимков, из которых авторитетное жюри выбрало лучшие в нескольких номинациях. Предлагаем вам полюбоваться на некоторые из фотографий, сделанных лауреатами.
Общее первое место на конкурсе и в категории «Земля и космос» получил австралиец Марк Ги. На фото изображен Млечный Путь, снятый с острова Северный (Новая Зеландия). Центральная часть — балдж — утолщение галактического центра, располагающееся на расстоянии 26 тыс. световых лет. Слева видна пара Магеллановых облаков — галактики-спутники Млечного Пути.
М. Ги стал победителем и в номинации «Космос и люди», представив удивительный портрет Луны. Снимок был сделан на смотровой площадке горы Веллингтон в Тасмании. Высота горы составляет 1271 м над уровнем моря.
Удивительное зрелище полярного сияния запечатлел Фредрик Броме из Норвегии. За этот снимок, сделанный на берегах Грётфьорда, он получил второй приз в категории «Земля и космос».
Тщательный выбор времени, ночь под ясным небом, бесчисленные часы обработки полученных изображений — немалого труда стоил Дэвиду Кингэму (США) снимок метеорного потока Персеиды. Комбинация из 2‘А кадров дала удивительно динамичную картину.
Весь космический свет, который достигает поверхности Земли, проходит сквозь атмосферу. Во время этого путешествия его могут исказить самые разные атмосферные явления. Например, крошечные кристаллы льда приводят к рефракции лунного света, порождая так называемые гало. Автор снимка — Дани Каксете из Испании — сумел увидеть и запечатлеть это редкое явление.
Большую туманность Ориона часто называют «звездными яслями» из-за огромного количества звезд, которые рождаются тут из облаков пыли и светящегося газа. Когда происходит коллапс плотных сгустков газа под их собственной тяжестью, оставшийся «мусор» оседает в темных дисках, окружающих каждую новообразованную звезду. Один из таких протопланетных дисков можно увидеть на фотографии Ласло Франчича (Венгрия) — ищите силуэт на ярком фоне светящегося газа в центральном звездном скоплении. Венгр стал победителем в категории «Роботизированное наблюдение».
Фото
Автор фото —
Фото
Автор снимка —
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Давайте напечатаем…
В последнее время мы все чаще слышим о технологиях трехмерной печати. Ее уже используют не только на Земле, но и в космическом пространстве. Вот какие разработки, к примеру, ведутся ныне по заказам Американского космического агентства NASA и Европейского космического агентства.
На языке инженеров данная технология называется «электронно-лучевой процесс создания предметов произвольной формы» — ElectronBeam Freeform Fabrication (EBF3) — и представляет собой синтез 3D-печати и электронной сварки. С помощью электронного луча металлическая нить нагревается до температуры плавления, и расплавленный материал слой за слоем укладывается на подложку под управлением компьютера.
Для печати деталей космических конструкций разработчики использовали сплавы на основе алюминия, титана и никеля — то есть из тех же материалов, что традиционно используются в аэрокосмической промышленности. Из них сделали заготовки в виде проволоки толщиной 1,6 мм (сплав на основе алюминия) и 2,4 мм (сплав на основе титана). Схему процесса и то, что в результате получается, вы можете увидеть на иллюстрациях.
На первый взгляд, возможности такого способа пока еще оставляют желать лучшего. Однако учтите, что некоторые детали изготовлялись в условиях микрогравитации, поскольку технология изначально предназначена для использования в условиях космоса. Для этого экспериментальную установку погрузили на самолет, который поднялся на возможно большую высоту и сделал «горку», во время которой в кабине кратковременно наступила невесомость.
В то же время подобные эксперименты шли и на Земле, в лабораториях компании Pratt и Whitney Rocketdyne, специалисты которой подтвердили пригодность технологии для производства деталей ракет. Одну из изготовленных деталей смонтировали на двигатель J-2X и провели серию его огневых испытаний в космическом центре NASA имени Стенниса.
Испытания прошли успешно, и это позволяет разработать стандарты проектирования, изготовления и проверки надежности других печатных деталей. Анализ также показал, что технология трехмерной лазерной Плавки может существенно сэкономить время и деньги. Изготовление печатных деталей занимает считаные дни вместо месяцев, что уже само по себе выгодно. Кроме того, новые технологии позволяют удешевить производство ракеты примерно на 35 %.
Со временем Американское национальное космическое агентство NASA намерено печатать космические корабли и орбитальные станции прямо в космосе, сообщает газета Dailly Mail. В рамках этого проекта фирмой Tethers Unlimited уже начато проектирование завода, на котором будут создаваться части космических конструкций размерами в мили с помощью 3D-принтеров. Предполагается, что паукообразные роботы SpiderFab смогут прямо на орбите печатать отдельные сегменты будущих космических конструкций и собирать их в единое целое уже в 2020 году.
В настоящее время компоненты космических конструкций делают на Земле. А потому их изначально разрабатывают таким образом, чтобы их можно было складывать в контейнеры, соответствующие размерам ракеты-носителя, а затем разворачивать на орбите. Такой подход чрезвычайно дорог, а размер этих компонентов строго ограничен.
Производство на орбите позволит доставлять туда нужные материалы в очень компактной форме, так что они смогут уместиться в менее дорогую ракету-носитель меньшего размера, — рассказал доктор Роб Хойт, ведущий научный сотрудник Tethers Unlimited. — Свою деятельность роботы-печатники, наверное, начнут со строительства уникального телескопа, сооружение которого намечено на 2020 год.
Поделиться книгой: