Щиты уиппла: Пуля разбивается об экспериментальный щит для космических кораблей

Содержание

Пуля разбивается об экспериментальный щит для космических кораблей

Щит сделан по схеме т.н. щита Уиппла — несколько слоев, расположенных на расстоянии 10-30 см друг от друга.

На опубликованном немецкими исследователями видео запечатлен момент удара 2.8-миллиметровой алюминиевой пули, двигающейся со скоростью 7 км/c, о материал для защиты обшивки космических кораблей, в результате которого пуля разрушилась. Таким образом специалисты тестировали прочность разработки.

Земля окружена облаком разнообразных обломков, как естественного, так и искусственного происхождения. К первым относятся, к примеру, микрометеориты и кометная пыль, вызывающие метеоритные дожди, а ко вторым — вышедшие из строя спутники и отброшенные части космических ракет. Даже самые небольшие из этих объектов при столкновении на большой скорости могут наносить вред обшивке космических кораблей.

«Избежать столкновения с объектами размером менее сантиметра особенно сложно, так как их труднее отследить» — сказал Бенуа Бенвуазен, специалист по материалам из Европейского Космического Агентства: Вместе с коллегами он разрабатывает броню из нескольких слоев, расположенных на расстоянии от 10 до 30 сантиметров, — такую конфигурацию называют щитом Уиппла (Whipple shield). Каждый слой в свою очередь представляет из себя несколько тонких листов металла, сплавленных вместе.

Название видео

В ходе эксперимента, проведенного в Институте динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера (Германия), алюминиевая пуля, выпущенная по броне, разбивалась о первый слой на облако мелких осколков, которые отражал второй слой. Этот принцип используется уже в течение десятилетий, однако такие материалы используются впервые. Теперь разработке предстоит тестирование в «полевых условиях» — для этого образец материала будет выведен специальным спутником на околоземную орбиту.

[Иллюстрация: Fraunhofer Institute for High-Speed Dynamics]

Щит Уиппла • ru.knowledgr.com

Щит Уиппла или бампер Уиппла, изобретенный Фредом Уипплом, являются типом гиперскоростного щита воздействия, используемого, чтобы защитить пилотируемый и беспилотный космический корабль от столкновений с микрометеорными телами и орбитальными обломками, скорости которых обычно располагаются между.

В противоположность монолитному ограждению раннего космического корабля щиты Уиппла состоят из относительно тонкого внешнего бампера, поместил определенное расстояние от стены космического корабля. Это улучшает ограждение до массового отношения, важного для компонентов космического полета, но также и увеличивает толщину относящихся к космическому кораблю стен, которая не идеальна для того, чтобы вместить космический корабль в ракету-носитель fairings. Преимущество бампера, помещенного в тупик по единственному толстому щиту, состоит в том, что стена бампера может потрясти поступающую частицу и заставить ее распадаться. Это распространяет частицу импульса по более крупной области внутренней стены космического корабля.

На простом щите Уиппла есть несколько изменений. Щиты мультишока, как тот, используемый на космическом корабле Космической пыли, используют многократные бамперы, располагаемые обособленно, чтобы увеличить способность щита защитить космический корабль. Щиты Уиппла, у которых есть заполнение, промежуточное твердые слои щита, называют наполненными щитами Уиппла

. Заполнение в этих щитах обычно - материал высокой прочности как кевлар или алюминиевое волокно окиси Nextel. Тип щита наряду с материалом, толщиной и расстоянием между слоями различен, чтобы произвести щит с минимальной массой, которая также минимизирует вероятность проникновения. Есть более чем 100 конфигураций щита на одной только Международной космической станции с более высокими областями риска, имеющими лучше ограждение.

См. также

  • Расположенная броня

Внешние ссылки

  • Краткие описания относящегося к космическому кораблю ограждения НАСА
  • Б.Г. Кур-Пэлэйс вспоминает программы защиты метеорного тела Аполлона
  • Метеорное тело Скайлэба ограждает проектирование и разработку
  • ЕКА щит пыли Джотто
  • J.L. Пересчет командами изобретения щита мультишока, p. 21-29
  • Установка одеял Nextel/Кевлара в лаборатории Судьбы наполнила Уиппла Шилдса
  • Развитие Системы защиты метеорного тела/Обломков в ЕКА для ATV и Колумбуса
  • Гиперскоростной тест на воздействие в JAXA обломков Кибо ограждает

Самовосстанавливающийся материал сможет за секунду залатать дыру в космическом корабле

Самовосстанавливающийся материал сможет за секунду залатать дыру в космическом корабле

Космос большой и, в основном, пустой, но та малая часть, которая не является пустой, представляет серьезную опасность для космических исследователей. Даже маленький кусочек мусора или небольшой астероид может повредить космический корабль. Исследователи из Мичиганского университета в сотрудничестве с NASA разработали материал, который может повысить уровень защиты от космического мусора. Этот материал может восстанавливать сам себя, запечатывая образовавшиеся повреждения.

Международная космическая станция обладает системой защиты от инородных объектов, так как она как это предназначено для многолетней работы на орбите. Текущая конструкция основана на серии экранов, известных как «щит Уиппла» и «бампер Уиппла». Они представляют собой тонкие слои материала, размещенные на некотором расстоянии от основного корпуса станции. Когда маленькие объекты попадают на путь станции, бамперы уменьшают их воздействие или вовсе разрушают их.

Если щиты не справятся, на обшивке может образоваться слабое место, что может привести к разрыву корпуса. Ученые из Мичиганского университета предлагают дополнительный уровень защиты. Их новый материал состоит из жидкой смолы тиол-ен-триалкилборан. Он зажимается между двумя полимерными панелями, чтобы образовать герметичную пломбу. Смола остается жидкой, пока пломба не нарушена. Если же корпус корабля пробивается, смола просачивается в отверстие и происходит следующее.

НАСА протестировали «Феррари ракетных двигателей»

С одной стороны пролома находится вакуум, а с другой воздух внутри корабля, который будет быстро высасываться наружу. Этот воздух начинает реагировать со смолой, в результате чего она затвердевает и восстанавливает герметичность корпуса. Это происходит очень быстро, как можно увидеть на видео. 

Такая затычка позволит сохранить корпус, пока не будут проведены ремонтные работы. В то время как космос является основной целью, исследователи говорят, что материал может быть полезен в автомобильных и строительных индустриях.

Читать онлайн "Журнал «Вокруг Света» №09 за 2007 год" автора Журнал Вокруг Света - RuLit

     Фред Уиппл и его щиты

При столкновении на скорости 6 км/с кинетическая энергия частицы (а она вчетверо больше энергии взрыва той же массы тротила) мгновенно переходит в тепло, вызывая направленный взрыв. Защиту от таких ударов придумал в 1946 году американский астроном Фред Уиппл (1906—2004), который предложил модель кометного ядра как «грязного снежка» и обосновал ее серией статей в Astrophysical Journal с 1950 по 1955 год. Главный принцип уиппловского щита — многослойность. Столкнувшись с первым тонким слоем-листом, частица испаряется, и дальше летит струя газа, рассеять которую гораздо проще. Сегодня ни один серьезный космический аппарат не обходится без щитов Уиппла. Именно они создают впечатление, что готовые к старту космические аппараты как будто бы завернуты в фольгу.

Фред Уиппл открыл шесть комет и астероид, он организовал первую службу слежения за искусственными спутниками, единственную за рубежом, которая была готова к наблюдениям в момент запуска первого советского спутника. Уиппл бы удостоен золотой медали Американского астрономического общества. Он скончался 30 августа 2004 года, несколько месяцев спустя после того, как оберегаемый его щитами аппарат собрал образцы кометного вещества, в очередной раз подтвердившие (и уточнившие) его теорию строения комет, выдвинутую полувеком раньше.

Александр Сергеев

Контрабандный азот

А теперь о самом интересном. Найденные в кометных частицах органические соединения стали для ученых немалым сюрпризом и заставили вновь обсуждать гипотезы, которые уже стали считаться слишком экстравагантными. Конечно, о доставке кометами живых организмов или даже сложных биологических молекул речь не идет, но все же полностью исключить их связь с возникновением жизни нельзя. Аэрогелевые ловушки «Стардаста» сыграли роль своеобразной губки: помимо частиц пыли они абсорбировали идущие из ядра кометы молекулы газов, в том числе и органические соединения. И подобно тому, как выжимают губку, все собранные вещества были «выжаты» из аэрогеля путем проваривания в воде ультравысокой степени чистоты. Полученный экстракт ученые исследовали на присутствие органики с помощью хроматографа/масс-спектрометра и обнаружили два вида азотсодержащих органических соединений — метиламин (CH sub 3 /sub –NH sub 2 /sub ) и этиламин (C sub 2 /sub H sub 5 /sub –NH sub 2 /sub ). Эти соединения являются источниками связанного (фиксированного) азота, который имеет принципиальное значение для существования живых организмов. «Кометы могли доставить на Землю на ранней стадии ее развития богатые азотом органические вещества, где они стали бы доступны для зарождения жизни», — считает Скотт Сэндфорд (Scott Sandford) из Исследовательского центра имени Эймса в Калифорнии.

В земной атмосфере азот находится в свободной форме, образуя молекулы N sub 2 /sub . Связь между атомами в молекуле азота очень прочная, и живые организмы неспособны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в так называемое связанное состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом, что препятствует их повторному объединению в молекулу азота. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам использовать эти атомы. В атмосфере Земли содержится около 4.1015 тонн азота, но лишь незначительная его часть — около 100 миллиардов тонн — ежегодно связывается и включается в состав живых организмов, а после их смерти и разложения возвращается в атмосферу. Без фиксации атмосферного азота существование жизни выглядит проблематичным, поэтому энзимы, которые связывают атмосферный азот, считаются достаточно древними, но все же они не могли появиться сразу. И, быть может, именно кометное вещество на первых этапах обеспечило жизнь связанным азотом. «Нам удалось установить, что кометы по крайней мере одного вида содержат значительное количество связанного азота в форме метиламина или этиламина, — сообщил Джейсон Дворкин (Jason Dworkin) из Центра космических полетов имени Годдарда. — Это открытие показывает, что «меню» ингредиентов для зарождения жизни было намного более полным, чем считалось ранее».

  

Джордж Флинн, руководитель международной научной группы по исследованию доставленных «Стардастом» материалов, держит в руках капсулу, в которой кусочки аэрогеля с образцами кометного вещества пересылаются между лабораториями

Но действительно ли найденные азотсодержащие вещества входили в состав кометного ядра? Ведь наша планета «кишит» микроорганизмами, так что загрязнение космического аппарата вполне реально. Чтобы исключить возможность ошибки, ученым пришлось провести настоящее расследование и шаг за шагом исключить все возможные пути попадания в ловушки аппарата «контрабандного» азота с Земли. Были проверены десятки не полетевших на «Стардасте» дубликатов ловушек с аэрогелем. В них тоже нашли немного метиламина и еле заметные следы этиламина, но содержание этих соединений в доставленных из космоса кусках аэрогеля оказалось в 100 раз выше. Кроме того, очень сильно различалось относительное количество CH sub 3 /sub –NH sub 2 /sub и C sub 2 /sub H sub 5 /sub –NH sub 2 /sub в «летавшем» и «нелетавшем» аэрогеле. Таким образом, на «заражение» образцов на Земле списать полученные результаты нельзя.

Было и еще одно сомнение. «Стардаст» находился в полете семь лет, и в принципе органика могла попасть в его ловушки за эти долгие годы, а не при короткой встрече с кометой. В полете конструкция и приборы космического аппарата испускают летучие вещества, которые попали в них еще на Земле. Такое явление называется дегазацией, и оно также могло нарушить чистоту эксперимента. Специалисты исследовали образец аэрогеля, спрятанный за микрометеоритным экраном «Стардаста». Он был защищен от газопылевых потоков кометы и в то же время, как и вся конструкция аппарата, подвергался загрязнению вследствие дегазации. Однако в этом контрольном образце вообще не нашли следов метиламина и этиламина. Все это может означать лишь одно: органические соединения попали в ловушки «Стардаста» именно из комы кометы Вильда-2.

Собранная примитивная органика представляет большой интерес для астробиологов, так как играет важную роль в биохимических процессах на Земле. Она могла образоваться как в протопланетном газопылевом облаке, из которого сформировалась наша Солнечная система, так и в ходе химических процессов в туманностях — в межзвездном пространстве. Кстати, в кометных образцах были также найдены полициклические ароматические углеводороды, молекулы которых совсем недавно обнаружены и в межзвездной среде.

  

Специальные «иглы», установленные на управляемых компьютером микроприводах, используются для высокоточного разрезания аэрогеля, содержащего образцы кометного вещества

Похождения космического пылесоса

Для сбора кометной пыли на аппарате «Стардаст» использовались ловушки с необычном веществом — аэрогелем, в котором мельчайшие частицы, летящие со скоростью 6 км/с, не разрушаясь, тормозились и застревали, как в желе. Аэрогель — самый фантастический твердый материал в мире. Он состоит из двуокиси кремния и обладает тонкой волокнисто-пустотной структурой. С виду кусок аэрогеля похож на синеватый застывший дым и при этом является твердым на ощупь. Правда, твердое вещество в составе аэрогеля занимает меньше 0,2% объема, остальное — воздух. Аэрогель в 40 раз превосходит фиберглас по теплоизоляционным свойствам, а его плотность составляет 2 кг/м3 — в 1 000 раз меньше, чем у стекла, и всего в полтора раза больше, чем у воздуха! О происхождении аэрогеля рассказывают следующую историю. Поспорили как-то два доктора, Стивен Кистлер (Steven Kistler) и Чарлз Лернд (Charles Learned) из Стэнфордского университета — кто из них сможет без усадки объема заменить воду в желеобразном образце газом. Победил Кистлер, который в 1931 году опубликовал свою работу по созданию «воздушного желе» в журнале Nature. Берется водно-спиртовой коллоидный раствор диоксида кремния (кремнезема, SiO2), а затем быстро выпаривается, так чтобы частицы SiO2 соединялись между собой случайным образом. В результате получается тот самый «замороженный дым» — твердый материал, обладающий самой низкой плотностью из всех твердых веществ на Земле, являющийся почти идеальным тепловым, электрическим, акустическим изолятором. Долгое время большого интереса к этому материалу не было. Однако в 60–70-х годах прошлого века с развитием авиационно-космической техники срочно потребовались новые материалы — легкие и термостойкие. Сбор частиц космической пыли аэрогелем была смоделирована еще в 1993 году в Лаборатории реактивного движения (JPL) в Пасадене (Калифорния, США) под руководством доктора Питера Тсоу (Peter Tsou). Аэрогель обстреливали частицами размером от микрона до сантиметра на сверхзвуковых аэродинамических трубах в Космическом центре имени Джонсона и Исследовательском центре имени Эймса. Для большей реалистичности в экспериментах использовались частицы, собранные в стратосфере Земли, которые, возможно, являются частицами межпланетной пыли. 10-микронная пылинка при скорости 6 км/с проникает в аэрогель на глубину около 2 миллиметров и останавливается. При этом она разогревается до 600°C, но так как это длится очень короткое время, плавления или даже изменения структуры минеральных частиц не происходит, зато микроорганизмы (если они, как считают некоторые ученые, существуют на частицах кометной пыли) погибают. Конечно, скорее всего, их там просто нет, тем не менее в ходе миссии принимались все меры безопасности, чтобы не занести на Землю чужеродную инфекцию.

Читать онлайн "Журнал «Вокруг Света» №09 за 2007 год" автора Журнал Вокруг Света - RuLit

Итак, совершенно неожиданный вывод из полета «Стардаста» состоит в том, что кометы могут содержать вещество, сформировавшееся при самых разных температурах и на всем пространстве от внутренней части Солнечной системы до дальних границ пояса Койпера и облака Оорта, где, как считается, и образуются кометы. Исходный материал кометы образовался частично до, а частично после формирования Солнечной системы. Безусловно, такое смешивание затрудняет исследование эволюции комет, но оно может помочь понять историю образования планет Солнечной системы.

     Фред Уиппл и его щиты

При столкновении на скорости 6 км/с кинетическая энергия частицы (а она вчетверо больше энергии взрыва той же массы тротила) мгновенно переходит в тепло, вызывая направленный взрыв. Защиту от таких ударов придумал в 1946 году американский астроном Фред Уиппл (1906—2004), который предложил модель кометного ядра как «грязного снежка» и обосновал ее серией статей в Astrophysical Journal с 1950 по 1955 год. Главный принцип уиппловского щита — многослойность. Столкнувшись с первым тонким слоем-листом, частица испаряется, и дальше летит струя газа, рассеять которую гораздо проще. Сегодня ни один серьезный космический аппарат не обходится без щитов Уиппла. Именно они создают впечатление, что готовые к старту космические аппараты как будто бы завернуты в фольгу. Фред Уиппл открыл шесть комет и астероид, он организовал первую службу слежения за искусственными спутниками, единственную за рубежом, которая была готова к наблюдениям в момент запуска первого советского спутника. Уиппл бы удостоен золотой медали Американского астрономического общества. Он скончался 30 августа 2004 года, несколько месяцев спустя после того, как оберегаемый его щитами аппарат собрал образцы кометного вещества, в очередной раз подтвердившие (и уточнившие) его теорию строения комет, выдвинутую полувеком раньше.

Александр Сергеев

Контрабандный азот

А теперь о самом интересном. Найденные в кометных частицах органические соединения стали для ученых немалым сюрпризом и заставили вновь обсуждать гипотезы, которые уже стали считаться слишком экстравагантными. Конечно, о доставке кометами живых организмов или даже сложных биологических молекул речь не идет, но все же полностью исключить их связь с возникновением жизни нельзя. Аэрогелевые ловушки «Стардаста» сыграли роль своеобразной губки: помимо частиц пыли они абсорбировали идущие из ядра кометы молекулы газов, в том числе и органические соединения. И подобно тому, как выжимают губку, все собранные вещества были «выжаты» из аэрогеля путем проваривания в воде ультравысокой степени чистоты. Полученный экстракт ученые исследовали на присутствие органики с помощью хроматографа/масс-спектрометра и обнаружили два вида азотсодержащих органических соединений — метиламин (CH sub 3 /sub –NH sub 2 /sub ) и этиламин (C sub 2 /sub H sub 5 /sub –NH sub 2 /sub ). Эти соединения являются источниками связанного (фиксированного) азота, который имеет принципиальное значение для существования живых организмов. «Кометы могли доставить на Землю на ранней стадии ее развития богатые азотом органические вещества, где они стали бы доступны для зарождения жизни», — считает Скотт Сэндфорд (Scott Sandford) из Исследовательского центра имени Эймса в Калифорнии.

Как человек исследует космос?

 Человек постоянно стремился к Небу. Сначала – мыслью, взором и на крыльях, затем – с помощью воздухоплавательных и летательных аппаратов, космических кораблей и орбитальных станций. О существовании галактик еще в прошлом веке никто даже не подозревал. Млечный Путь никем не воспринимался, как рукав гигантской космической спирали. Даже обладая современными знаниями, невозможно воочию увидеть такую спираль изнутри. Нужно удалиться на много-много световых лет за ее пределы, чтобы увидеть нашу Галактику в ее подлинном спиральном обличии.

Впрочем, астрономические наблюдения и математические расчеты, графическое и компьютерное моделирование, а также абстрактно-теоретическое мышление позволяют сделать это, не выходя из дома. Но стало это возможно лишь в результате долгого и тернистого развития науки. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше возникает новых вопросов

Эра телескопов

Изучение космоса началось еще с самых древних времен, когда человек только учился считать по звездам, выделяя созвездия. И только всего четыреста лет назад, после изобретения телескопа, астрономия начала стремительно развиваться принося в науку все новые открытия. Уже первые телескопы сразу резко повысили разрешающую и проницающую способность человеческого глаза. Постепенно были созданы приемники невидимых излучений и в настоящее время Вселенную мы воспринимаем во всех диапазонах электромагнитного спектра – от гамма-излучения до сверхдлинных радиоволн.

XVII век стал переходным веком для астрономии, тогда начали применять научный метод в исследовании космоса, благодаря которому был открыт Млечный путь, другие звездные скопления и туманности. А с созданием спектроскопа, который способен разложить через призму свет, излучаемый небесным объектом, ученые научились измерять данные небесных тел, такие, как температура, химический состав, масса и другие измерения.

К примеру, гелий был впервые обнаружен на Солнце, именно с помощью спектроскопа, и лишь затем ученые нашли этот химический элемент на Земле!

Более того, созданы приемники корпускулярных излучений, улавливающие мельчайшие частицы – корпускулы (в основном ядра атомов и электроны), приходящие к нам от небесных тел. Совокупность всех приемников космических излучений способны фиксировать объекты, от которых до нас лучи света доходят за многие миллиарды лет.

По существу, вся история мировой астрономии и космологии делится на две не равные по времени части – до и после изобретения телескопа.

ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам добавились новые, ранее совершенно невиданные -– радиотелескопы, а затем и рентгеновские (которые применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе). Также с помощью спутников используются гамма-телескопы, позволяющие зафиксировать уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных состояниях материи во Вселенной.

Для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются телескопы с объективами из мышьяковистого трехсернистого стекла. С помощью этой аппаратуры удалось открыть много ранее не известных объектов, постичь важные и удивительные закономерности Вселенной.

Так, вблизи центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его пока неясна.

В открытый Космос

В последние 50 лет люди получили возможность покидать Землю и изучать звезды и планеты не только наблюдая их в телескопы, но и получая информацию прямо из космоса. Запускаемые спутники оснащены сложнейшим оборудованием, с помощью которого были сделаны удивительные открытия, в существование которых астрономы не верили, например, черные дыры и новые планеты.

Со времени запуска в открытый космос первого искусственного спутника в октябре 1957 года за пределы нашей планеты было отправлено множество спутников и роботов-зондов. Благодаря им ученые “посетили” почти все основные планеты Солнечной системы, а также их спутники, астероиды, кометы.

Начиная с конца XIX века астрономия вступила в фазу многочисленных открытий и достижений, главным прорывом науки в XX веке стало:

  • запуск первого спутника в космос;
  • первый полет человека в космос;
  • выход в открытое космическое пространство;
  • высадка на Луне;
  • космические миссии к планетам Солнечной системы.

К границам Солнечной системы

Спутники и космические зонды неоднократно запускались к внутренним планетам: российская «Венера», американские «Маринер» к Меркурию и «Викинг» к Марсу. Запущенные в 1972-1973 гг. американские зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» достигли внешних планет — Юпитера и Сатурна. В 1977 г. к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну были также запущены «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Некоторые из этих зондов до сих пор продолжают летать у самых границ Солнечной системы, а некоторые уже покинули пределы Солнечной системы.

Космический аппарат Вояджер-1

Полеты на Луну

Самая близкая к нам Луна всегда была и остается весьма притягательным объектом для научных исследований. Поскольку мы всегда видим лишь ту часть Луны, которая освещена Солнцем, особый интерес представляла для нас и невидимая ее часть. Первый облет Луны и фотографирование ее обратной стороны осуществлены советской автоматической межпланетной станцией «Луна-3» в 1959 г. Если еще совсем недавно ученые просто мечтали о полетах на Луну, то сегодня их планы идут намного дальше: земляне рассматривают эту планету как источник ценных пород и минералов.

И вот на Серебряную планету 21 июля 1969 г. ступила нога первого человека. Астронавты собрали образцы лунной породы, провели над ней ряд экспериментов, данные о которых продолжали поступать на Землю в течение длительного времени после их возвращения. .

Человечество продолжает изучать Луну, проводя записки зондов для осуществления данной миссии.

Исследования галактик

В прошлом астрономам мало было известно о Галактиках. Далекие туманные объекты привлекли повышенное внимание лишь после изобретения телескопа. Постепенно было открыто более 100 таких объектов, и уже в XVIII в. был составлен первый каталог туманностей (туманность – космические скопления из газа и пыли, могут быть протяженностью в несколько тысяч световых лет.

Комета Хэйла-Боппа

Интенсивное изучение галактик, в том числе и с помощью радиотелескопов, открытие фонового излучения, новых космических объектов типа квазаров, излучающих в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, привело к возникновению новых загадок в изучении Вселенной.

Многими великими открытиями мы обязаны астрономам-любителям, которые часами просиживают в темноте, разглядывая ночное небо.

Именно любителями открыты многие новые звезды и кометы – к примеру, комета Хэйла-Боппа. Она была открыта благодаря случаю. В июле 1995 г. Алан Хэйл и Томас Бопп, наблюдая звездное небо, заметили возле одного из созвездий слабо светящийся объект, который оказался не известной ранее кометой. А в 1997 г. эта комета максимально приблизилась к Земле – она была от нас на расстоянии 200 000 000 км. Комета Хэйла-Боппа – одна из самых крупных в Солнечной системе. Ученые вычислили, что в ближайшие 4000 лет она не вернется.

Информацию о планетах других Галактик, о положении звезд и многих других космических объектах можно получить лишь с космического зонда, находящегося во внешней части Солнечной системы. Среди таких необходимо отметить:

  • космические зонды;
  • космические шатлы;
  • международные космические станции.

Последние 30 лет исследовательские обитаемые станции (российские «Мир» и «Салют», американская «Скайлэб») играли важную роль в освоении космоса. Работающие на них космонавты проводили различные эксперименты. Эти исследования дали ценную информацию о жизни в космосе

Многие годы астрономы мечтали о том, чтобы поместить в космосе мощный телескоп. Ведь из космоса, где нет воздуха и пыли, звезды будут видны особенно отчетливо. В 1990 г. их мечта сбылась: шаттл вывел на орбиту телескоп Хаббл.

Космический телескоп Хаббл

Изобретения сверхмощных квантовых компьютеров в XX веке также обещают многие новые изучения, как уже известных планет и звезд, так и открытия новых далеких уголков Вселенной.

 В 2021 году планируется запуск телескопа «Джеймс Уэбб». Благодаря современнейшим датчикам мы сможем ещё лучше рассмотреть первые звёзды и галактики, сформированные после Большого взрыва, понять, как они формировались, обнаружить новые экзопланеты  и даже подробнее изучить нашу Солнечную систему.

За пределами видимого

Человеческий глаз видит далеко не все – например, мы не можем увидеть те излучения, которые, наряду со световыми лучами, испускают звезды и другие космические тела: рентгеновские и гамма-лучи, микро- и радиоволны.

Вместе с лучами видимого света они образуют так называемый электромагнитный спектр. Изучая невидимые части спектра с помощью специальных приборов, астрономы сделали множество открытий, в частности, обнаружили над нашей галактикой огромное облако античастиц, а также гигантские черные дыры, пожирающие все вокруг себя.

К примеру, наиболее мощные в электромагнитном спектре – рентгеновские и гамма-лучи. Их обычно излучает материя, которую поглощают черные дыры. Горячие звезды излучают большое количество ультрафиолета, тогда как микро- и радиоволны – признаки облаков холодного газа.

Недавно установлено, что внезапные выбросы гамма-лучей, причину которых долгое время не могли понять ученые, свидетельствуют о драматических событиях в далеких галактиках.

Изучая ультрафиолетовое излучение небесных тел, астрономы узнают о процессах, происходящих в недрах звезд.

Исследования, проводимые со спутников, выявляющих инфракрасное излучение, помогают ученым понять, что находится в центре Млечного Пути и других галактик.

Чтобы получить подробную картину других галактик, астрономы соединяют радиотелескопы, располагающиеся на противоположных концах Земли.

Почему нужны космические исследования

Защита от астероидов

По словам астрономов, занимающихся изучением небесных тел, возможность столкновения Земли с астероидом велика. По их расчетам, раз в 10 тыс. лет такая вероятность может настичь нашу планету.

Небесное тело в виде астероида представляет серьезную угрозу для человечества. Если предположить, что его размеры будут равны габаритам футбольного поля, тогда после столкновения возникнут необратимые последствия. Такая катастрофа приведет к гибели людей на планете. С нами произойдет то, что случилось с динозаврами — вымирание. Поэтому ученые постоянно отслеживают движение астероидов в космическом пространстве. Это позволит сбить такое тело еще на подлете к планете. Конечно, придется использовать ядерные технологии. По крайней мере, мощного заряда хватит, чтобы опасный астероид изменил свою траекторию движения.

Если с Землей столкнется какое-нибудь космическое тело диаметром в 100 м, тогда на планете образуется огромная пылевая буря и погибнут леса. Выжившие люди будут обречены на голод. Поэтому существует большая вероятность полного уничтожения человечества.

Космическое сырье

Количество ценных металлов на Земле ежегодно уменьшается. Поэтому людям в будущем рано или поздно придется добывать полезные ископаемые на других планетах. Однако для достижения поставленных задач обязательно нужно будет использовать новые технологии. С их помощью придется создать космических корабли, способные доставлять на другие планеты хотя бы роботизированное оборудование, а в обратном направлении — золото, платину, серебро и так далее.

Для обеспечения транспортировки техники и сырья на дальние расстояния не подойдут двигатели, используемые в настоящее время. Поэтому космические исследования 21 века ведутся в области ядерных технологий. Они, возможно, позволят создать действительно эффективный ядерный двигатель, с помощью которого существенно сократится время перелета между космическими телами.

Развитие медицины

Исследования в области космоса повлияли на появление большого количества медицинских препаратов, использующихся непосредственно на Земле. Особенно много было сделано открытий в области лекарств, помогающих в борьбе против рака. Был также разработан новый способ введения препарата в раковую опухоль. Кроме того, такие исследования помогли изобрести специальную механическую руку-манипулятор, которая осуществляет очень сложные действия внутри томографов.

Изучение космоса также способствовало изобретению лекарства от остеопороза. Оно не только лечит данное заболевание, но и позволяет проводить эффективную профилактику. Появлению способствовала разработка средств, благодаря которым космонавты защищаются от потери мышечной и костной массы, когда на них не действует гравитация. Тестирование изобретенных препаратов проводилось в космосе, так как человек в таких условиях теряет за один месяц примерно полтора процента костной массы.

Колонизация космического пространства

Ученые все чаще делают вывод, что рано или поздно придется заселять другие планеты. К такому заключению они приходят, потому что число людей на Земле постоянно увеличивается. При этом количество ресурсов планеты регулярно уменьшается. В то же время ухудшается экологическая обстановка. Ученые даже выполнили некоторые расчеты и пришли к выводу, что на Земле нормально может существовать максимум 16 миллиардов людей. Однако ухудшение жизни начнется уже в ближайшем будущем, когда нас с вами станет 8 млрд.

Такие прогнозы дали старт программам по изучению космоса. Научные изыскания направлены на изучение возможности межпланетных путешествий. Одной из рассматриваемых планет является Марс, на котором, предполагается, ранее уже существовала жизнь. К этому космическому телу регулярно запускаются зонды. На его поверхности уже работает марсоход. Он не только делает снимки поверхности планеты, но и изучает ее атмосферу и грунт.

Самые большие проблемы в исследовании Космоса

1. Взлет

Мощные силы сговорились против вас — в частности, гравитация. Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 43 000 км в час. Это влечет большие денежные затраты.

Например, чтобы запустить марсоход “Любопытство” на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.

Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты Spacex Falcon 9 например, разрабатывались для многоразового использования, и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.

2. Полет

Лететь сквозь космос легко. Это — вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его, и ракеты имеют огромную массу.

Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски много фильмов в полете. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета

3. Космический мусор

Проблема космического мусора очень реальна. “Американская Сеть Наблюдения” за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов — каждый, размером с мяч — мчащийся вокруг Земли на скоростях больше чем 28 000 км в час; и еще почти  500,000 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, даже пятно краски могут пробить воронку в критических системах.

Щиты Уиппла — слои металла и кевлара — могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.

Вытолкнуть их из орбиты не реалистично — это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.

4. Навигация

“Сеть Открытого космоса”, антенны в Калифорнии, Австралии, и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос – от спутников студенческих проектов до зонда “Новые горизонты”, блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.

Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса. И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.

Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.

5. Радиация

Вне безопасного кокона атмосферы Земли и магнитного поля, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Кроме рака, это может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера. Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.

Решение проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях или космических скафандрах.

6. Питание

В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации – это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.

Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь.

7. Мышцы и кости

Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает ваше сердце ленивым.

Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это. Опыты по ее созданию уже ведутся.

8.Исследование

Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на Марсе. Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.

Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы — большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.

Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2  есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.

9. Космос огромен

Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени Гелиос 2. Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 157,000 миль в час. Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля, но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19,000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду – Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.

Чтобы победить время нам нужна энергия – очень много энергии. Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле – опасно.

Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной — с помощью физики. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.

Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в местах как Большой Адронный Коллайдер,  чтобы распутать все теоретические узлы и совершить прорыв в исследовании Космоса.

О важности и актуальности исследования Космоса говорит тот факт, что в 2019 году Нобелевскую премию по физике присудили за открытие экзопланет и исследования происхождения Вселенных. Награду получат трое ученых. Одна часть премии уйдет канадско-американскому физику Джеймсу Пиблсу «за теоретические открытия в области физической космологии», а другая швейцарским астрономам — Мишелю Майору и Дидье Келозу «за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа».

Видео


Источники

Интересные вопросы с познавательными ответами • ВсеЗнаешь.ру

Любознательность делает нашу жизнь интереснее. Наши знания — это песчинка в океане науки и искусства. Каждый день задавайте себе интересные вопросы и вы найдете не менее интересные ответы.

Мы собрали для вас интересные вопросы и ответы на них.

Интересные вопросы с ответами

1. Сколько времени росли динозавры?

Десятки лет. Быстрый рост происходил перед наступлением половой зрелости, а затем замедлялся. Так, альбертозавр длиной 9 м и весом до 1,7 тонны становился взрослым примерно к 16 годам (известно много скелетов альбертозавров разного возраста). Предполагается, что самым крупным ящерам на достижение зрелости требовалось 40–50 лет.

2. Почему спички называют шведскими?

Их изобрел швед. С 1830-х годов во Франции и Германии производили спички, головки которых содержали белый фосфор. Это вещество крайне ядовито и химически очень активно, так что спички могли воспламениться от трения прямо в коробке. Профессор шведского Каролингского института Густаф Эрик Паш в 1844 году предложил изъять фосфор из головок и наносить его на специальную терку на коробке.

А кроме того, он заменил белый фосфор на красный, менее опасный. Так спички стали «шведскими».

3. Какова природа икоты?

Установлено, что икота возникает за счет периодического сокращения некоторых дыхательных мышц, расположенных в груди и диафрагме. А вот то, какую функцию в организме она выполняет, науке пока еще точно неизвестно. Чаще всего икота возникает в ответ на какое-то раздражение желудка, когда сигнал по блуждающему нерву (вагусу) идет в мозг, а от него по диафрагмальному нерву (френикусу) направляется к диафрагме, как раз и вызывая ее сокращение, то есть икоту.

Как правило, икота бывает, если человек долго не ел или же плохо пережевывал пищу, а также при употреблении большого количества жидкости. Еще она может быть следствием нервного потрясения или общего переохлаждения организма.

В принципе периодически возникающая и быстро проходящая икота не опасна для организма, но если она становится мучительной и человек подолгу не может от нее избавиться, тогда это может быть признаком серьезного внутреннего заболевания.

4. Как МКС уклоняется от метеорных потоков?

Никак. Метеорные потоки возникают при распаде комет, обращающихся вокруг Солнца. Ширина этих потоков в сотни раз больше диаметра Земли, и уклониться от них невозможно. Но большой угрозы они не представляют, так как частиц в них мало. Редчайшие крупные камни все равно невозможно обнаружить заранее, а от микроскопических пылинок станцию оберегают щиты Уиппла. Это, попросту говоря, окружающая корпус фольга, при столкновении с которой пылинки мгновенно испаряются.

Уклоняться МКС приходится от искусственного околоземного космического мусора. За обломками старых ракет и спутников следят с Земли с помощью локаторов и лазеров, а для маневрирования МКС использует двигатели пристыкованных к ней кораблей «Прогресс» и «Союз».

5. Сколько золота в золотой олимпийской медали?

По стандарту-6 граммов. Но он не всегда соблюдался. Первый Олимпийский конгресс (1894-й, Париж) принял Олимпийскую хартию, в которой были прописаны и правила награждения победителей. За 3-е место полагалась бронзовая медаль, за 2-е — из серебра 925-й пробы, за 1-е — такая же, только покрытая 6 граммами золота.

Но от правила отступили на первой же Олимпиаде (1896). Там медаль за 3-е место не присуждали, за 2-е спортсмен получал бронзовую, за 1-е — серебряную с минимальной позолотой. На вторых Играх победителям вручалась прямоугольная плакетка из бронзы, покрытая серебром.

Зато на четвертых (1908), где впервые награждали не двух, а трех лучших спортсменов, главная награда полностью состояла из золота. И хотя она казалась маленькой, всего 3,3 сантиметра в диаметре, весила 25 граммов. Позже медали стали крупнее, но доля золота в них сократилась, хотя ниже 6 граммов его вес не опускался. На московской Олимпиаде 1980 года золотая медаль полностью соответствовала стандарту, прописанному в хартии. На следующих Играх медаль чемпиона содержала уже 6,5 грамма золота.

Но ценность олимпийской награды не измеряется стоимостью входящих в нее металлов, которая не превышает 250 долларов. Когда в 2004 году польская пловчиха Отилия Енджейчак выставила на аукцион свою золотую медаль, полученную в Афинах, за нее заплатили почти 82 500 долларов.

6. Что значит «дубина стоеросовая»?

То же, что неотесанная. В XIX веке считалось, что «стоеросовый» — от «растущий стоя». Поздняя версия возводит это слово к числительному «сто» и прилагательному «ероховый» («сучковатый»). «Стосучковая» в таком случае значит «неотесанная».

7. Когда погаснет Солнце?

Приблизительно через 5 миллиардов лет. Мощность солнечного излучения, падающего на Землю, составляет 170 триллионов киловатт. Это в 10 000 раз больше, чем использует человечество во всех формах, но в 2 миллиарда раз меньше энергии, безвозвратно рассеиваемой Солнцем в космосе. Согласно теории относительности любой расход энергии связан с потерей массы. Каждую секунду Солнце становится легче на 4 миллиона тонн. Масса, равная земной, сгорает за 50 000 лет. Как долго может продолжаться это расточительство?

Энергия нашего светила вырабатывается в термоядерных реакциях превращения водорода в гелий. Четыре ядра водорода весят на 0,7% больше, чем ядро гелия, которое из них образуется. Эта небольшая разница, называемая дефектом массы, переходит в энергию. Часть ее сразу уносят в космос всепроникающие нейтрино. Остальная энергия превращается в тепло и разогревает недра Солнца до 14 миллионов градусов. Огромная температура удерживает давление вышележащих слоев вещества и обеспечивает протекание термоядерных реакций.

Но тепло постоянно просачивается наружу и излучается с поверхности Солнца. Ежесекундно в гелий превращается 600 миллионов тонн солнечного водорода. Но даже при таком колоссальном расходе водорода хватит на 10 миллиардов лет, настолько велика масса Солнца. Почти половина этого срока уже позади, что следует из возраста горных пород, лунного грунта и метеоритов.

8. Можно ли китайскими или японскими иероглифами написать русское имя?

Можно, но чаще приблизительно. Китайские и японские иероглифы, а также японская азбука, которой записывают иностранные слова, обозначают, как правило, не отдельные звуки, а слоги. Японские слоги обычно заканчиваются на гласный, а китайские на гласный или -н/-нь.

Поэтому Александр Пушкин звучит по-японски примерно как Арэкусандору Пусикин, а по-китайски как Ялишаньда Пусицзинь. При отсутствии в этих языках некоторых звуков, присущих русскому, их заменяют относительно сходными. Так, Владимир Ленин по-японски — Урадзимиру Рэнин. В китайском языке звук «р» заменяется на «л»: Андрей Рублев — Аньдэле Лубулефу.

9. Бывает ли у человека два сердца?

Да, хотя и крайне редко. Сердце возникает из срастания двух парных зачатков. Если этот процесс почему-либо нарушается, каждый из зачатков может развиться в самостоятельное сердце. Как правило, эмбрион с такой особенностью гибнет еще до рождения из-за нарушений кровообращения, вызванных неслаженной работой двух сердец.

Однако их обладатель может прожить и до старости. Кроме того, в исключительных случаях кардиохирурги пересаживают пациенту донорское сердце не вместо собственного, а в дополнение к нему, так что человек живет дальше с двумя сердцами.

10. Почему для младенцев мужского пола традиционно выбирают одежду голубого цвета, а для новорожденных девочек — розового?

Бытовало древнее поверье, что в детской витают злые духи, но некоторые цвета способны их отгонять. Голубой считался самым действенным из них, возможно, по ассоциации с небом и святым духом.

Поскольку мальчики рассматривались как наиболее ценное «естественное богатство» родителей, голубая одежда была дешевой формой страховки.

Злые духи не трогали девочек. Поэтому у них вообще до некоторого времени не было «собственного» цвета. Благодаря европейской легенде, якобы девочки рождаются внутри розовых бутонов, возникла ассоциация с розовым цветом. Кстати, согласно той же легенде, мальчики появлялись на свет в голубоватой капусте.

11. Почему лоси сбрасывают рога?

За ненадобностью. Точный ответ на этот вопрос неизвестен. Наиболее правдоподобное предположение исходит из того факта, что рога лосей и других оленей служат лишь для привлечения самок (как сигнал о том, что их обладатель – полноценный самец) и в качестве турнирного оружия. Вне сезона размножения рога не приносят никакой пользы.

Между тем ношение такой тяжелой и громоздкой «короны» (рога крупного лося могут достигать 180 см в размахе и весить до 30 кг) затрудняет передвижение по лесу и требует дополнительных усилий – что особенно некстати зимой, когда количество корма ограничено, а волки почти полностью переключаются на питание копытными.

12. Как возникли Гималаи?

200 миллионов лет назад Земля представляла собой единый суперконтинент — Пангею. Спустя еще несколько миллионов лет она, вследствие тектонического дрейфа плит, раскололась на два фрагмента, которые в мезозойскую эру еще разделились на отдельные части — прообразы современных материков: северную — Лавразию, давшую начало Северной Америке и Евразии, и южную — Гондвану — Южную Америку, Австралию, Антарктиду, Африку (Аравия, Индостан).

Продолжая свое движение, Индостан, вплотную приблизившись к Евразии, с чудовищной силой начал сминать окраины континента. Не будь на нем прочных материковых платформ, таких как Центральная Азия и Сибирь, Евразия раскололась бы на несколько частей.

В результате же этого столкновения появились высочайшие горы планеты — Гималаи и Тибет, которые, кстати, до сих пор продолжают расти, так как Индостанская плита дрейфует и сейчас. Именно на Гималайском хребте находится и самая высокая гора мира — Джомолунгма (8 848 м), а также еще 11 вершин-восьмитысячников.

13. Кто создал борьбу самбо?

В 1920-е годы российский спортсмен Виктор Спиридонов организует в обществе «Динамо» изучение национальных видов боевых техник для нужд спецподразделений. Тогда же дзюдоист Василий Ощепков, преподававший в Московском институте физкультуры, обогащает японскую борьбу приемами единоборств народов СССР. В 1930-е годы при слиянии двух этих систем и возникло самбо («самозащита без оружия»).

14. Зачем на нефтяных вышках горит огонь?

Это сгорает попутный нефтяной газ. Вместе с нефтью из скважин выходит горючий газ — смесь летучих углеводородов, которые на глубине под высоким давлением были растворены в нефти. Попутный газ можно собирать и перерабатывать, но поскольку его обычно мало, это не всегда рентабельно. Выпускать его в атмосферу в чистом виде нехорошо по соображениям экологии и безопасности. Поэтому газ сжигают на факельных установках.

15. Далеко ли улетают надутые гелием шарики?

На тысячи километров. Эластичные шарики, поднимаясь, раздуваются, поскольку с увеличением высоты падает внешнее давление. Это заставляет их лететь вверх до тех пор, пока они не лопнут на высоте в несколько километров. Шарики с нерастяжимой оболочкой поднимаются до такой высоты, где плотность воздуха примерно равна плотности гелия в оболочке, и далее следуют по ветру.

Но постепенно гелий просачивается наружу, и шарик опускается. Если на высоте шар попадает в струйное течение, то может улететь на тысячи километров в восточном направлении. Так, в 2006 году шар с запиской, запущенный в Великобритании, был почти месяц спустя обнаружен в Ираке.

16. Как горные козлы держатся на отвесных скалах?

За счет скальных неровностей. На совершенно гладкой стене козлы не удержатся. Но они могут стоять на крохотных скальных уступах и даже бегать по ним. Копыта козлов узкие, твердые, способные широко раздвигаться. К ним прилегают мягкие чувствительные подушечки, частично охватывающие камень, на который наступило животное, и создающие дополнительное сцепление.

Не менее важны исключительное чувство равновесия, точная координация движений и острое зрение, позволяющее видеть неровности стенки. Если камень, на который наступил козел, слишком узкий, животное тут же отталкивается и прыгает дальше. Но этим способности козлов не ограничиваются. На юго-востоке Марокко домашние козы лазают даже по деревьям аргании, чтобы пожрать ее плоды, причем добираются до самых верхних веток.

17. Правда ли,что новорождённые видят мир перевёрнутым?

Так видит мир ребенок до года

Они его вообще почти не видят. Хрусталик человеческого глаза, как всякая двояковыпуклая линза, по законам физики проецирует на сетчатку перевернутое изображение. Способность мозга к исправлению картинки, передаваемой глазом, требует опыта. Сейчас известно, что в первые недели жизни младенцы не могут фокусировать зрение и выделять очертания предметов, так что «переворачивать» им, по сути, нечего.

То есть поначалу ребенок не различает «верха» и «низа», а затем обучается воспринимать верх как направление «ко лбу», а низ — «ко рту», независимо от того, на какие части сетчатки падают изображения предметов, находящихся сверху или снизу от него.

18. Почему вода, состоящая из кислорода и водорода, не горит и не взрывается?

Потому что она и есть продукт горения. Вода является результатом горения водорода, то есть его соединения с кислородом. При такой реакции выделяется большое количество энергии, вызывающей нагрев, а в определенных условиях тепловой взрыв. Образовавшаяся вода уже отдала теплоту сгорания водорода и больше гореть не может. Но если за счет внешней энергии разложить воду на водород и кислород (например, методом электролиза), они снова смогут гореть и взрываться.

19. Почему Дмитрий Менделеев не получил Нобелевскую премию?

Можно сказать,не успел. Эту премию присуждали с 1901 года либо за свежие работы, либо за давние труды, значимость которых подтверждалась новыми открытиями. Периодическая система элементов увидела свет в 1869 году, но на рубеже веков были открыты инертные газы, вновь подтвердившие ее состоятельность.

Возник формальный повод для номинирования Менделеева, что и было сделано в 1905-м. Но тогда российскому ученому предпочли Адольфа фон Байера, возможно, потому, что он «стоял в очереди» кандидатов уже пятый год. А в 1906 году премию отдали Анри Муассану, выдвинутому в шестой раз. В 1907-м Дмитрия Менделеева номинировали снова, однако он в том же году скончался.

20. Когда появился марш «Прощание славянки»?

В 1912 году. Военный капельмейстер и композитор Василий Иванович Агапкин за свою долгую жизнь создал немало музыкальных произведений, но самым популярным из них, безусловно, является марш «Прощание славянки».

Осенью 1911 года осуществилась мечта штаб-трубача Василия Агапкина — он был принят в класс медных духовых инструментов Тамбовского музыкального училища. А в 1912 году началась первая Балканская война. Героизм и отвага болгар, восставших против Турции, и победные вести с фронта не могли оставить равнодушным русских людей, не раз приходивших на помощь угнетенным славянам. Осенью 1912 года на тихой Гимназической улочке Тамбова родился марш «Прощание славянки».

Под звуки этого марша идущие на фронт военные эшелоны провожали и в Первую мировую, и в Великую Отечественную. Эта патриотическая музыка, созданная 28-летним композитором, стала любимой буквально всеми. Многие поэты, и среди них — А. Федотов, В. Максимов, В. Лазарев — писали к этому маршу стихи.

21. Если большую часть атома занимает пустота, почему предметы не проходят сквозь друг друга?

Электронные облака не пропускают друг друга. Хотя масса атома на 99,9% сосредоточена в крошечном ядре, пространство вокруг него не пусто, а занято электронами. Их масса ничтожна, но электрический заряд, определяющий взаимодействие атомов между собой, равен по величине заряду ядра.

Квантовый принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что элементарные частицы не точки, а, скорее, облака, размазанные в пространстве, причем тем сильнее, чем меньше их масса, поэтому электронные облака в тысячи раз больше атомных ядер. А благодаря так называемому принципу запрета Паули электронные облака двух разных атомов, как правило, не могут занимать одно и то же место в пространстве.

Так, фундаментальные законы квантовой механики придают веществу «телесность»: принцип Гейзенберга определяет размеры атомов, а запрет Паули — их непроницаемость.

22. Какой инженерный проект считается самым масштабным?

Строительство Великой рукотворной реки

Право считаться памятником инженерной мысли пока принадлежит гигантскому водопроводу, который обеспечивает подачу пресной воды на север Ливии. Строительство «Великой рукотворной реки», как называют водопровод, шло 18 лет, с 1983 по 2001 год.

Гигантская конструкция была возведена над подземными пресными озерами, открытыми в 1960-е годы в пустыне, суммарный объем воды в которых сопоставим с объемом воды в Черном море. Водопровод протянулся почти на 2000 километров с юга на север, к берегам Средиземного моря, где находится большинство ливийских городов. Вода попадает в систему из 1300 скважин, расположенных на площади более 13 000 км2. Глубина многих из них доходит до 500 метров.

Рядом с городами построены огромные резервуары объемом от 4 до 24 миллионов кубометров. Во время строительства «Великой искусственной реки» из земли извлекли около 155 миллионов кубометров грунта — это в 12 раз больше, чем при строительстве Асуанской плотины. Из камней и кирпичей, пошедших в дело, можно было бы построить 17 пирамид Хеопса. А истраченного бетона хватило бы на дорогу от Ливии до Китая. Через водопровод каждый день перекачивается 7 миллионов кубометров воды.

По подсчетам ученых, подземных запасов хватит примерно на полвека. Однако еще раньше вся система может рухнуть под собственной тяжестью в подземные пустоты, которые будут образовываться по мере откачки воды. В любом случае через несколько десятилетий необходимо будет найти новый источник пресной воды. Возможно, ливийцы построят завод по опреснению, который станет новым чудом инженерной мысли.

23. Почему Вселенная заполнена веществом почти однородно?

Потому что вещество расширялось вместе с пространством. При обычном взрыве вещество разлетается из одной точки. Однако применительно к рождению Вселенной слово «взрыв» лишь метафора. Вещество не разлеталось из единой точки, а расширялось одновременно с пространством. На первых этапах (строго говоря, еще до Большого взрыва) это расширение шло так быстро, что любая неоднородность в мгновение ока раздувалась до размеров видимой сегодня части Вселенной.

Этот процесс называют инфляционной стадией развития Вселенной, или просто инфляцией. Она обеспечила однородное наполнение пространства материей. И уже потом эта материя стала дробиться на облака, из которых рождались галактики и звезды.

24. Бывает ли животным скучно?

Как показывают наблюдения, многие животные испытывают дискомфорт при длительном отсутствии новой информации и доступа к предметам, с которыми можно играть. Их поведение при этом напоминает поведение скучающего человека. О способности животных скучать свидетельствует и то, что даже взрослые особи много времени отдают играм и страдают, когда лишены этой возможности. Наиболее заметно это проявляется у обезьян, хищников, а также у ряда птиц — врановых, попугаев.

25. Может ли «насытиться» чёрная дыра?

Не может. Масса черной дыры теоретически может расти бесконечно, однако для этого из окружающего пространства к ней должно постоянно притекать новое вещество. В обычных условиях это невозможно, поскольку количество вещества вблизи черной дыры ограничено. К тому же дыра способна притянуть только те объекты, чья скорость слишком мала, чтобы сопротивляться ее гравитации.

Если, например, заменить Солнце на черную дыру такой же массы, то Земля и прочие планеты не упадут на нее в силу высокой скорости своего вращения. Предположим теперь, что черная дыра находится в середине вращающегося пылевого облака. Тогда на нее тоже упадет только та часть пылинок, чья скорость недостаточно велика, чтобы «убежать» от мощной силы притяжения черной дыры. Дыра как бы выест центральную часть облака, а его периферийная область останется нетронутой.

Сверхмассивные черные дыры существуют в центрах большинства крупных галактик многие миллиарды лет, и за это время они уже поглотили основную часть доступного для них газа и звезд. Теперь почти все они сидят на голодном пайке. Это же относится и к черной дыре, расположенной в центре нашей Галактики. Наиболее массивные из известных черных дыр имеют массу более 10 миллиардов солнечных масс, а дыра в центре нашей Галактики — всего 3–4 миллиона.

26. Почему в Барселоне все такси черно-желтого цвета?

 

07.06.1926 года свободные извозчики Барселоны проезжали мимо лежащего на земле человека, которого сбил трамвай, принимая его за нищего. Ни один автомобилист не рискнул подвезти несчастного. Было очевидно, что раздавленный старик не заплатит за проезд.

Этим человеком оказался великий архитектор Антонио Гауди, гордость Барселоны! В своей рабочей одежде он был похож на нищего.

Именно в этот день в Барселоне пустили первый трамвай, под колеса которого попал Гауди. Его доставили в больницу для бедных стражи барселонского порядка.

Три дня город, сбиваясь с ног, искал своего Гауди. Никто не догадался искать его в больнице для нищих. Там он и умер 10.06.1926, не приходя в сознание. Гауди был чудом не похоронен в общей могиле для неизвестных лиц. Его нашел и опознал капеллан храма Саграда-Фамилия.

Барселонская мэрия приказала извозчикам и таксистам города отныне и на веки веков носить на себе цвет траура по великому Гауди и цвет позора человеческой черствости.

Согласно каталонской символике, черный — цвет траура, и желтый — цвет позора. Поэтому такси в Барселоне везут на себе траур и позор.

Антонио Гауди (1852-1926) погиб в городе, который сам построил. Не было бы Гауди — не было бы Барселоны. Похоронен в крипте храма Саграда Фамилия, строительству которого посвятил более 40 лет своей жизни.

27. Почему Нидерланды называют Голландией?

Официальное название страны — Королевство Нидерланды. Слово «Голландия» используется картографами, так как его легче втиснуть в ограниченное пространство на карте. «Нидерланды» буквально означает «низкие земли». Страна расположена в низинной болотистой местности, 40% ее земель лежит ниже уровня моря.

Но откуда взялось второе название — «Голландия»? На самом деле это имя носит только одна из провинций, а не вся страна. В 16-17 веках это была наиболее развитая в промышленном отношении область. Именно с ней стали ассоциировать все государство. Аналогично Советский Союз нередко называли Россией.

28. «Все дело в шляпе» — почему так говорят?

Существует несколько версий происхождения выражения, означающим, что всё в порядке, дело почти сделано.

  1. Раньше чиновники, разбиравшие судебные дела, брали взятки в шляпы. Если чиновник взятку взял — значит, вопрос можно считать решенным.
  2. В старину, когда почты еще не существовало, документы доставляли гонцы. Чтобы не потерять важные бумаги, они зашивали их под подкладку шапки. Таким образом, самые важные «дела» находились в головном уборе.
  3. При Иване Грозном некоторые судебные дела решались жребием, а жребий тянули из головного убора судьи. Иными словами, все дело решалось в шапке. Эта версия многими лингвистами признается сомнительной: слово «шляпа» пришло в русский язык несколько позже.

Щит Уиппла - Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Whipple shield used on NASA

Щит Whipple или бампер Whipple , изобретенный Фредом Уипплом, [1] - это тип сверхскоростного противоударного щита, используемый для защиты пилотируемых и беспилотных космических кораблей от столкновений с микрометеороидами и орбитальными обломками, скорость которых обычно составляет от 3 до 18 километров в секунду (1,9 и 11,2 миль / с).

Энциклопедия YouTube

  • ✪ Сверхскоростной удар алюминиевой сферы о орбитальный щит от мусора из алюминия и кевлара.

  • ✪ Столкновения на высоких скоростях в космосе - эксперименты с морковным ружьем

Содержание

Щит

В отличие от монолитной защиты ранних космических кораблей, экраны Уиппла состоят из относительно тонкого внешнего бампера, расположенного на некотором расстоянии от основной стенки космического корабля. Ожидается, что бампер не остановит входящую частицу или даже не отнимет большую часть ее энергии, а разбьет и рассеет ее, разделив исходную энергию частицы между множеством фрагментов, которые разлетаются между бампером и стеной.Исходная энергия частицы распределяется более тонко по большей площади стенки, которая с большей вероятностью сможет ей противостоять. Прямая аналогия заключается в том, что более легкий пуленепробиваемый жилет необходим, чтобы остановить заряд птичьего полета, чем одиночная винтовочная пуля с такой же общей массой и кинетической энергией. Хотя экран Уиппла снижает общую массу космического корабля по сравнению со сплошным экраном, при космических полетах всегда желательна меньшая масса, дополнительный закрытый объем может потребовать большего обтекателя полезной нагрузки.

Существует несколько вариантов простого щита Уиппла.Многоударные щиты, [2] [3] , подобные тому, который используется на космическом корабле Stardust , используют несколько бамперов, разнесенных друг от друга, чтобы увеличить способность щита защищать космический корабль. Щиты Уиппла, у которых есть наполнитель между жесткими слоями щита, называются набивными щитами Уиппла . [4] [5] Заполнение этих экранов обычно представляет собой высокопрочный материал, такой как кевлар или волокно из оксида алюминия Nextel. [6] Тип экрана, материал, толщина и расстояние между слоями варьируются для получения экрана с минимальной массой, что также минимизирует вероятность проникновения. Кристиансен, Эрик Л. (2003), Meteoroid / Debris Shielding (PDF), Вашингтон, округ Колумбия: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, стр. 13, TP-2003-210788, заархивировано из оригинального (Технический отчет) 25 февраля 2013 г.

Внешние ссылки

Whipple shield used on NASA Эта страница последний раз была отредактирована 18 апреля 2020 в 01:18 .

Wikizero - Щит Уиппла

Из Википедии в свободной энциклопедии

Щит Whipple или бампер Whipple , изобретенный Фредом Уипплом, [1] - это тип сверхскоростного противоударного щита, используемый для защиты пилотируемых и беспилотных космических аппаратов от столкновений с микрометеороидами и орбитальными обломками, скорости которых обычно находятся в диапазоне от 3 и 18 километров в секунду (1.9 и 11,2 миль / с).

В отличие от монолитной защиты ранних космических кораблей, экраны Уиппла состоят из относительно тонкого внешнего бампера, расположенного на некотором расстоянии от основной стенки космического корабля. Ожидается, что бампер не остановит входящую частицу или даже не отнимет большую часть ее энергии, а разбьет и рассеет ее, разделив исходную энергию частицы между множеством фрагментов, которые разлетаются между бампером и стеной. Исходная энергия частицы распределяется более тонко по большей площади стенки, которая с большей вероятностью сможет ей противостоять.Прямая аналогия заключается в том, что более легкий пуленепробиваемый жилет необходим, чтобы остановить заряд птичьего полета, чем одиночная винтовочная пуля с такой же общей массой и кинетической энергией. Хотя щит Уиппла снижает общую массу космического корабля по сравнению со сплошным щитом, при космических полетах всегда желательна меньшая масса, дополнительный закрытый объем может потребовать большего обтекателя полезной нагрузки.

Существует несколько вариантов простого щита Уиппла. Противоударные экраны [2] [3] , подобные тому, который используется на космическом корабле Stardust , используют несколько бамперов, разнесенных друг от друга, чтобы повысить способность щита защищать космический корабль.Щиты Уиппла, у которых есть наполнитель между жесткими слоями щита, называются набивными щитами Уиппла . [4] [5] Заполнение этих экранов обычно представляет собой высокопрочный материал, такой как кевлар или волокно из оксида алюминия Nextel. [6] Тип экрана, материал, толщина и расстояние между слоями варьируются для создания экрана с минимальной массой, что также минимизирует вероятность проникновения. Только на Международной космической станции существует более 100 конфигураций экранов, [7] с зонами повышенного риска, имеющими лучшую защиту. Кристиансен, Эрик Л. (2003), Meteoroid / Debris Shielding (PDF), Вашингтон, округ Колумбия: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, стр. 13, TP-2003-210788, заархивировано из оригинала (Технический отчет) 25 февраля 2013 г.

Внешние ссылки [править]

.

Что может остановить ускоряющуюся пулю? Щит Уиппла, конечно же

(Источник: Институт высокоскоростной динамики им. Фраунгофера)

Что происходит, когда вас сбивает что-то, что движется со скоростью 15 000 миль в час? Полное уничтожение, более или менее.

Это вполне реальный сценарий, о котором инженеры космических кораблей должны помнить каждый раз, когда что-то помещают в космос. Столкновения с объектами на орбите редки, но случаются. В прошлом осколки краски оставляли кратеры на космическом шаттле, а французский спутник был выведен из строя в 1996 году после того, как его гравитационно-градиентная стрела была разорвана куском взорвавшейся ракеты.

Щиты вверх!

Для защиты дорогостоящих космических аппаратов нужны щиты. И не всякий кусок металла подойдет. Объекты в космосе движутся быстро - летательные аппараты на низкой околоземной орбите движутся со скоростью около 17 000 миль в час - и мы не можем сделать ни одного щита, достаточно толстого, чтобы защитить от такой скорости. Итак, инженеры обратились к так называемому щиту Уиппла, названному в честь его создателя Фреда Уиппла. Вместо одного слоя материала щит Уиппла состоит из нескольких, каждый из которых разделен пустым пространством.

Внешний слой предназначен для разрушения при ударе и одновременного разрушения снаряда. Образовавшееся облако распределяет силу удара по большей площади поверхности, уменьшая силу в любой точке и увеличивая шансы, что внутренний слой выдержит. Сегодня многие космические аппараты, включая Международную космическую станцию, используют щиты Уиппла.

Вы можете увидеть щит Уиппла в действии на этом видео, предоставленном Европейским космическим агентством. На нем показана алюминиевая пуля диаметром 2,8 мм, выпущенная из газового пистолета и попавшая в щит.Пуля движется со скоростью около 15 000 миль в час, но ей не удается пробить тонкий вторичный щит. Причина ясна - при ударе первым слоем пуля полностью испаряется, теряя большую часть своей разрушительной силы. Экран представляет собой ламинат из металлического волокна или тонкие слои металла, скрепленные композитом.

Обновленные версии экранов Whipple используют наполнители из керамических волокон Kevlar или Nextel между слоями, чтобы добавить еще большую защитную силу. И, как дополнительное преимущество, щиты намного легче, чем обычная броня, хотя они делают космический корабль немного больше.

Единственным недостатком, конечно же, является то, что щиты Whipple в значительной степени являются одноразовым продуктом. Как только первый слой будет нарушен, щит больше не будет работать. Но поскольку столкновения на орбите по-прежнему очень редки, шансы получить два удара в одном и том же месте чрезвычайно низки. А пока этого достаточно.

.

ARES | Технология удара HyperVelocity | Щит развития

Развитие щита

Одной из основных функций HyperVelocity Impact Technology является разработка перспективных концепций защиты космических аппаратов на орбите. Большая часть нашей деятельности по разработке щитов проводилась в поддержку Международная космическая станция (МКС), которую накроет метеороид и орбитальные щиты от мусора.

HVIT был ответственным за разработку многих современных защитных экранов. концепции, которые будут использоваться на МКС. Цель всегда - создать щит это эффективно, но при этом легкий. Разработчики щитов космических кораблей должны тщательно работать над созданием защитных решений, которые находятся в пределах отведенных сметы массы, объема и стоимости космического корабля.

Основные понятия

Picture of Monolithic Shielding.
Монолитный

Этот монолитный щит - это метод грубой силы, не заработать очков за смекалку.Это просто кусок алюминий, способный поглощать всю силу удара.

Этот метод экранирования наиболее актуален для сравнения с эквивалентные по массе передовые щиты. Также монолитный щит может использоваться для обозначения "экранирования по умолчанию" (простой алюминиевая стена) от ударов метеороидов и обломков.

Picture of Whipple Shielding.
Уиппл

Щит Уиппла - это первый в истории космический корабль.Он был введен Фредом Уипплом еще в 1940-х годах и до сих пор остается используется сегодня. Проще говоря, он заключается в размещении жертвенного бампера, обычно из алюминия, перед космическим кораблем, что позволяет ему поглощают первоначальный удар.

Бампер Whipple сотрясает снаряд и создает облако мусора. содержащие более мелкие и менее опасные фрагменты бампера и снаряда. Полная сила облака обломков рассеивается на большей площади. на корме корабля.

Picture of Stuffed Whipple Shielding.
Уиппл с начинкой

Фаршированный Щит Уиппла - это разновидность простого Щита Уиппла. Слои Nextel и Kevlar вставлены между бампером и Задняя стена. Эти дополнительные слои еще больше сотрясают и измельчают Облако мусора такое, что любые фрагменты, достигающие задней стенки, неопасны.

Picture of Multi-Shock Shielding.
Мульти-шок

Multi-Shock Shield - популярный дизайн экранирования.Это состоит из потрясающие слои Nextel на заданных расстояниях. Несколько слои Nextel многократно сотрясают снаряд и облако мусора, пока оставшиеся фрагменты слишком безвредны, чтобы пробить заднюю стенку.

Picture of Mesh Double Bumper Shielding.
Бампер двойной сетчатый

Mesh Double Bumper Shield состоит из двухслойного бампера из алюминиевая сетка, за которой следует алюминиевая задняя стенка.

Picture of Honeycomb Panel Shielding.
Сотовая панель

Многие космические аппараты спроектированы с использованием алюминиевых сотовых сэндвич-панелей. конструкции. Панели тестируются и оцениваются на предмет их MMOD. возможности экранирования.

Picture of Foam Panel Shielding.
Пенопласт

Сэндвич-панели из пенопласта обеспечивают структурную поддержку, аналогичную сотовые панели, но имеют улучшенные возможности экранирования MMOD.Панели из пенопласта проходят испытания и оцениваются на будущее конструкции космических аппаратов.

Picture of Transhab Shielding.
Траншаб

Щит модуля Марса - это прототип щита, разработанный для будущий пилотируемый полет на Марс. Щит состоит из слоев Майлар, некстель, кевлар и пена. Пена покрыта сердцевиной внутри чтобы уменьшить массу. Пенная конструкция используется, потому что она желательно, чтобы экран был сжимаемым для запуска.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *