Космическая биология. Современные способы биологических исследований


Современные исследования космоса

Человека всегда интересовало, как устроен окружающий его мир. Сперва это были простые наблюдения без толкования происходящих явлений. Они дошли до нас в виде сказаний и мифов. Но постепенно знания накапливались. Древние учёные, наблюдая за небесными светилами, составили календарь и научились предсказывать солнечные и лунные затмения. Точность этих расчётов поражает современных исследователей: ведь в те времена не было никаких приборов, учёные вели свои наблюдения невооружённым глазом.

Позднее были созданы различные приборы, облегчающие наблюдения. Важнейшим из них стал телескоп

(от греческих слов «теле» – далеко, «скопео» – смотреть). Использование телескопов позволило не только изучить нашу Солнечную систему, но и заглянуть в глубины Вселенной.

История создания телескопа относится к числу интереснейших вопросов. И хотя на эту тему написано немало работ, в истории создания телескопа ещё немало «белых пятен».

Попробуем в них разобраться.

Имя первого изобретателя телескопа так до сих пор доподлинно и не было установлено. Часто изобретение первого телескопа приписывают Хансу Липпершлею из Голландии, 1570-1619 годы, однако почти наверняка он не являлся первооткрывателем.

Ханс Липпершлей

Скорее всего, его заслуга в том, что он первый сделал новый прибор телескоп популярным и востребованным. Некоторые исследователи считают первым изобретателем телескопа голландского оптика и торговца линзами для очков Захария Янсена. Однако, упоминают, что, представив в XVII веке прибор-дальновидец («телескоп»), Янсен воспользовался разработками неизвестного итальянского изобретателя.

Захарий Янсен

Другая группа учёных считает, что первые упоминания о телескопе встречаются у английского философа XIII века Роджера Бэкона, и что именно он является первым изобретателем телескопа.

Роджер Бэкон

Первым исследователем, который провёл астрономические наблюдения с помощью телескопа-рефрактора, был итальянский учёный XVII века Галилео Галилей. Он сконструировал зрительную трубу из свинца с двумя стеклянными линзами в 1609 году и впервые применил этот прибор для наблюдения за небесными объектами.

Галилео Галилей

Первые телескопы-рефракторы давали очень нечёткое изображение, окрашенное радужным ореолом. Однако, немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер (1571 – 1630 гг.) усовершенствовал их, разработав схему астрономической трубы с двояковыпуклым объективом и окуляром. Это изобретение до сих пор используется в современных рефракторных телескопах.

Иоганн Кеплер

Астрономическая труба с двояковыпуклым объективом и окуляром

Первую конструкцию телескопа-рефлектора разработал в 1668 году английский учёный Исаак Ньютон. Рефлектор Ньютона был лишён многих недостатков оптики, свойственных рефракторам (с его помощью можно было наблюдать спутники Юпитера).

Исаак Ньютон

Заметных успехов в конструировании телескопов-рефлекторов добился английский астроном и конструктор Уильям Гершель. Он отшлифовал для своего телескопа внушительное зеркало диаметром 122 см. Этот уникальный прибор оставался непревзойдённым вплоть до середины XIX века.

Уильям Гершель

Следующим шагом в изучении и освоении космоса стало создание ракеты.

Первая ракета была создана человеком не менее 700 лет назад. В 13 веке китайцы впервые применили ракеты или, как их тогда называли, «огненные стрелы» против монгольских захватчиков и повергли врага в замешательство и панику. Никто в те времена и не догадывался, что ракета сможет стать реальным средством освоения космоса. Первым мысль об этом высказал наш соотечественник, основоположник современной космонавтики Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935).

Константин Эдуардович Циолковский

В своей работе Исследования мировых пространств реактивными приборами (1903) он изложил принципы межпланетных полётов. Циолковский утверждал, что наиболее эффективным топливом для ракет было бы сочетание жидких кислорода и водорода (хотя даже лабораторные количества этих веществ в то время были весьма дорогостоящими), и предложил использовать связку небольших двигателей вместо одного большого. Он также предложил использовать многоступенчатые ракеты вместо одной большой для облегчения межпланетных перелётов. Циолковский разработал основные идеи систем жизнеобеспечения экипажа и некоторые другие аспекты космических путешествий.

Но прошли годы, прежде чем эта задача была решена. Большой вклад в развитие отечественной космонавтики внёс учёный, конструктор и организатор производства ракетно-космической техники Сергей Павлович Королёв (1906–1966). Именно он и является создателем первого в мире искусственного спутника, запуск которого состоялся 4 октября 1957 года на территории Советского Союза.

Сергей Павлович Королёв

Спутник-1. Его кодовое обозначение – ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (получившего впоследствии название космодром Байконур), посредством ракеты-носителя «Спутник» (Р-7).

Спутник-1

Сам спутник был небольшим, его диаметр составляет 58 сантиметров, а весил спутник 83,6 килограмма. ПС-1 оснастили четырьмя антеннами (благодаря которым он и получил свой узнаваемый внешний вид), с целью передачи сигналов. Устройство состояло из двух отполированных алюминиевых полусфер, которые были соединены между собой болтами. Края герметизировались резиновой прокладкой.

Внутри спутника размещался блок питания (серебряно-цинковые аккумуляторы, вес которых составлял 50 килограммов), а также передатчик, вентилятор, система терморегулирования, различные датчики.

Практически сразу же после отделения спутника от второй ступени ракеты-носителя ПС-1 начал передавать сигнал, который был услышан не только специалистами, но и радиолюбителями практически всех стран. Скорость спутника на орбите Земли достигала 8 км/с. Он находился в полёте 3 месяца.

Дата запуска спутника считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный день Космических войск.

В след за СССР в космос вышли США (31 января 1958 года), запустив спутник «Эксплорер-1». Третьей космической державой стала Франция (26 ноября 1965 года) со своим спутником «Астерикс-1», четвёртой – Япония (11 февраля 1970 года), которая вывела на орбиту спутник «Осуми», пятой Китай (24 апреля 1970 года) со спутником «Дунфан Хун-1». Шестым государством была Великобритания (28 октября 1971 года), запустившая спутник «Просперо X-3», а седьмым оказалась Индия (18 июля 1980 года), запустившая спутник «Рохини-1».

В настоящее время в освоении космоса участвуют Россия, США, многие страны Европы (ЕС), Япония, Китай, Индия, Бразилия, Канада, Украина. Осуществлён запуск космических станций к планетам Солнечной системы и их спутникам, получены их фотографии с близкого расстояния, осуществлена посадка на поверхность Венеры, Марса и других планет.

За годы, прошедшие с момента запуска первого искусственного спутника Земли, Россией запущено в космос свыше шестисот различных автоматических аппаратов, станций и кораблей, что составляет, примерно, половину всех космических стартов, осуществлённых за это время во всём мире.

Сегодня большинство трасс советских автоматических научных станций и пилотируемых кораблей проходят в околоземном космическом пространстве. Именно здесь в первую очередь решаются различные прикладные задачи, имеющие большое научное и народнохозяйственное значение. Здесь человечеством будет создан своеобразный форпост для дальнейшего проникновения в необъятные просторы Вселенной.

А теперь поговорим о некоторых важнейших датах в освоении космоса:

3 ноября 1957 года – запуск второго искусственного спутника Земли «Спутник-2», на борту которого впервые находилось живое существо – собака Лайка.

14 сентября 1959 года – станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны, доставив вымпел с гербом СССР.

4 октября 1959 года – станция «Луна-3» впервые в мире сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны.

19-20 августа 1960 года – первый орбитальный полёт в космос живых существ – собак Белки и Стрелки – на корабле «Спутник-5» с успешным возвращением на Землю.

12 апреля 1961 года – первый полёт человека в космос на корабле «Восток-1» (Юрий Алексеевич Гагарин, СССР).

6-19 июня 1963 года – первый полёт в космос женщины космонавта на космическом корабле «Восток-6» (Валентина Владимировна Терешкова, СССР).

18 марта 1965 года– первый выход человека в открытый космос из корабля «Восход-2» (Алексей Архипович Леонов, СССР).

1 марта 1966 года – первый перелёт космического аппарата с Земли на другую планету; станция «Венера-3» впервые достигла поверхности Венеры, доставив вымпел СССР.

15 сентября 1968 года – возвращение космического аппарата «Зонд-5» на Землю после первого облёта Луны. На борту находились живые существа: черепахи, плодовые мухи, черви, растения, семена, бактерии.

21 июля 1969 года – первая высадка человека на Луну в рамках лунной экспедиции корабля «Аполлон-11», доставившей на Землю в том числе и пробы лунного грунта (Нил Армстронг, США).

19 апреля 1971 года – запуск первой орбитальной станции «Салют-1» (СССР).

3 марта 1972 года – запуск первого аппарата «Пионер-10», покинувшего впоследствии пределы Солнечной системы.

12 апреля 1981 года – вывод на орбиту первого многоразового транспортного космического корабля «Колумбия».

20 ноября 1998 года – запуск первого блока Международной космической станции (Россия).

24 июня 2000 года – станция «Near Shoemaker» (Ниа Шумейкер) стала первым искусственным спутником астероида.

28 апреля – 6 мая 2001 года – полёт первого космического туриста на борту корабля «Союз-ТМ-32» на Международную космическую станцию (Деннис Тито, США).

Роскосмос: участие человека в экспедициях в дальний космос принципиально важно

Российская АСПОС ОКП работает для выявления и прогнозирования опасных ситуаций в ближнем космосе. Сегодня в российской системе мониторинга околоземного пространства используется 36 телескопов, которые наблюдают более 22 тыс. космических объектов. Кроме того, существует огромное количество мелкого космического мусора — свыше 600 тыс. фрагментов размером от 1 до 10 см. К 2025 году в составе АСПОС ОКП планируется использование уже 65 телескопов.

При развитии системы необходимо учитывать тот факт, что оптические наземные средства мониторинга имеют ряд ограничений: отсутствие глобальности охвата, зависимость от состояния атмосферы, атмосферных явлений и времени суток. Следовательно, в целях достижения максимально возможной эффективности обнаружения и наблюдения космических объектов в составе системы будет предусмотрен космический сегмент, который будет включать в себя группировку специализированных космических аппаратов мониторинга околоземного пространства. Также в рамках программы «Сфера» планируется создание перспективных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли с установкой на их борту дополнительной аппаратуры мониторинга околоземного пространства. Кроме того, планируется смонтировать экспериментальную оптическую аппаратуру на борту МКС. Запуск первого космического аппарата в составе космического сегмента системы запланирован на горизонте 2027 года.

При развитии АСПОС ОКП будут задействованы элементы искусственного интеллекта, количество обрабатываемых измерений возрастет в пять раз и достигнет 1 млн измерений в сутки, кратно уменьшится погрешность прогноза сближений. Кроме того, в рамках системы предусматривается создание отдельного специализированного сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности. Обновленная система АСПОС ОКП получит название «Млечный Путь».

— Есть ли вероятность, что все человечество погибнет от удара 50-километровой кометы, не имея возможности защититься от нее, улететь на другую планету?

— Как я сказал выше, на данный момент нет космических объектов, траектория движения которых проходила бы близко к траектории Земли и столкновение с которыми угрожало бы существованию человечества. Наиболее опасным считается астероид 1950DA, названный по году его обнаружения. Диаметр астероида составляет около 1,3 км. Расчетная дата наибольшего приближения 1950DA к Земле — 16 марта 2880 года. По последним оценкам, вероятность столкновения 1950DA с Землей оценивается как 1 к 4000. До 2880 года даже при существующем уровне технических возможностей мы будем наблюдать астероид свыше 800 раз, сможем уточнить параметры его орбиты с учетом ее динамики и при необходимости принять меры.

Освоение космоса

Предположим, что завтра группа астрономов опубликует самое важное заявление в своей карьере: “Мы обнаружили вторую Землю, это первая ближайшая планета, на которой может жить человек без использования систем жизнеобеспечения!” Данную, во всех смыслах великолепную новость, моментально омрачит осознания того что космические пространства столь велики, что новооткрытая “Экзо-Земля” останется на многие годы недоступной для того чтобы на её поверхность ступила нога человека. Даже если “Экзо-Земля” будет находиться в ближайшей к нам звездной системе, в окрестностях звезды Альфа-Центавры (прямо как в фильме “Аватар”), то еще многие столетия, ввиду отсталости и несовершенства наших технологий, эта планета будет нам абсолютно недоступна.

Единственным нашим уделом будет постройка огромных наземных и орбитальных телескопов невиданной ранее величины лишь для того чтобы получить тусклое, несфокусированное изображение, состоящее из десятка пикселей. Однако подобный скромный результат посулил бы человечеству огромную пользу, т.к. даже из столь малого объема информации люди могли бы получить важнейшие характеристики “Экзо-Земли”: её массу, химический состав поверхности и атмосферы, соотношение воды и суши на поверхности, погодные условия и т.п. Подобная информация помогла бы ученым будущего тщательно подготовить первую межзвездную колонизационную экспедицию. И все же, огромный риск для человека на другой планете будет сохраняться и будет исходить от наличия мощной радиации, излучаемой недрами планеты, наличием агрессивной для человека жизни или даже целой цивилизации неприемлемой на своей территории пришельцев с Земли. Поэтому помимо визуального исследования “Экзо-Земли” необходимо будет провести разведку автоматическими аппаратами для чего и потребуется осуществить первый межзвездное путешествие.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: