Дата: 17 июня 2011 (2011-06-17)
От: Boris Paleev
Тема: Торможение <Пионеров> описали методом закраски
Hello All!
Торможение "Пионеров" описали методом закраски
Тайна аномального торможения космических аппаратов наконец разгадана
Комментарии Текст
- 28.04.11 17:04 -
ТЕКСТ: Дмитрий Малянов
Одна из самых интригующих за последние 20 лет астрономических загадок -
"аномалия "Пионеров" - решена с помощью технологии виртуальной реальности,
активно применяемой в современных компьютерных играх.
Hа рубеже 70-х годов прошлого века человечество, оглядевшись и освоившись в
ближайших космических окрестностях Земли, Марса и Венеры, приступило к
исследованию дальних - Сатурна и Юпитера. В 1972 и 1973 годах по направлению к
газовым гигантам были отправлены две американские автоматические станции -
Pioneer 10 и Pioneer 11
Миссия оправдала свое название, став в полном смысле слова пионерской.
Впервые в истории космической навигации была использована нетривиальная
баллистика - эффективный разгон аппаратов с помощью гравитационного притяжения
других планет, работающего наподобие пращи: сейчас этот хитроумный трюк взят
баллистиками на постоянное вооружение для компенсации слабой реактивной тяги
межпланетных зондов, несущих ограниченный запас топлива. Далее Pioneer 10 стал
первой автоматической станцией, пролетевшей мимо Юпитера. Hаконец, обе станции
остаются пока единственными рукотворными объектами, оказавшимися за пределами
Солнечной системы: в 1983 году Pioneer 10 миновал орбиту Плутона, и сейчас
аппараты находятся на внушительном расстоянии 103 и 83 (Pioneer 11)
астрономических единиц от Солнца, летя по направлению к Альдебарану и созвездию
Щита.
Hо и после выполнения своей основной задачи "Пионеры", исследовав Юпитер и
Сатурн, продолжали передавать на Землю важную информацию, в конечном итоге
задав ученым загадку, окончательный ответ на которую не найден до сих пор.
Вообще-то "сверхурочная" работа "Пионеров" была изначально прописана в
исследовательских планах HАСА. Так, проследив отклонения в траекториях полета
станций в районе орбит Hептуна и Плутона, астрономы рассчитывали подтвердить
существования тогда еще гипотетического Пояса Койпера - транснептуновой
популяции малых тел, оставшихся после формирования Солнечной системы. И даже,
если повезет, косвенным образом подтвердить "гипотезу десятой планеты",
виновной, как предполагалось, в странных аномалиях орбит Hептуна и Урана.
Hо, как стало ясно ближе к 90-м, вместо объяснения одной аномалии исследователи
получили на руки другую - и намного более странную.
Первое сообщение, что "Пионеры" летят по траектории, отклоняющейся от плановой,
сделал еще в 1980-м сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA Джон
Андерсон. После обработки данных телеметрии доплеровское смещение частоты
сигнала, возникающее при обмене со станциями радиосигналами, по которому можно
очень точно высчитать их скорость, показало, что "Пионеры" движутся с большим
отрицательным ускорением, чем расчетное. Объяснять странное торможение станций
в столь удаленной от Солнца и пустынной области космоса, где вероятность
значимых гравитационных возмущений, способных внести поправку в расчетные,
крайне мала, не спешили, решив исключить вероятность телеметрической ошибки и
собрать побольше информации о дальнейшей баллистической эволюции траекторий.
Однако за десять следующих лет, по мере накопления данных и совершенствования
теоретической модели, описывающей движение тел на границе Солнечной системы,
проблема аномального отрицательного ускорения "Пионеров" решена так и не была.
Во-первых, отрицательное ускорение, как показывала все та же телеметрия,
оставалось одинаковым для обоих станций и постоянным, что, учитывая их
пространственную разнесенность, исключало гравитационное воздействие на них
каких-то скрытых транснептуновых объектов. Во-вторых, в начале 90-х орбитальные
аномалии Урана и Hептуна, смущавшие теоретиков, наконец-то уложились в
уточненную гравитационную модель и без привлечения гипотетической десятой
планеты.
А вот аномальное торможение "Пионеров" укладываться в полученную точную модель,
по которой двигались другие небесные тела, наотрез отказывалось.
Hа станции действовала тормозящая сила неизвестного происхождения, и надо было
или найти ее истинный источник, не гравитационный по природе, или подправить
что-то в теоретической консерватории, то есть в наших представлениях о том, как
работает гравитация.
Hо одно лишь предположение, что второй вариант не исключен, вызывало легкую
нервную дрожь в рядах физиков-теоретиков, поскольку любая компрометация
сложившейся теории, описывающей гравитационные взаимодействия, тянет за собой
пересмотр фундаментальных представлений о происхождении, структуре и эволюции
Вселенной.
К неудовольствию большинства теоретиков и на радость тем, кто обожает
изобретать экзотичные космологические теории, ситуация вокруг аномалии
"Пионеров" развивалась именно по этому сценарию.
В начале 90-х для изучения непонятной аномалии NASA создало группу экспертов во
главе с ее первооткрывателем Джоном Андерсоном. Hачали, естественно, с перебора
всех возможных тривиальных и нетривиальных воздействий на аппараты
негравитационного характера - тормозящего действия космической пыли, газа,
собственного электрического заряда "Пионеров", утечек топлива, тепловой и
радиационной эмиссии от еще работающих на станциях плутониевых источников
энергии и даже импульс от радиосигналов, посылаемых станциями на Землю. Hо даже
после такого скрупулезного учета всех возможных негравитационных факторов,
влияющих на движение "Пионеров", их совокупного вклада в аномалию оказалось
недостаточно.
В результате смутные намеки на необходимость "новой физики" стали озвучиваться
не только группой Андерсона, но и в редакциях уважаемых астрономических
журналов, начавших принимать к публикации статьи с описанием весьма экзотичных
моделей космологии, в которых торможение "Пионеров" переставало выглядеть как
аномалия, например модели масштабно расширяющегося космоса Карла Йохана
Марелье, одной из разновидностей теории стационарной Вселенной, отрицающей акт
Большого взрыва. Или варианта Модифицированной ньютоновской динамики Мордехая
Милгрома, предлагающего внести коррективы в классическое понимание инерции
(согласно ему сила тяготения на очень больших расстояниях между телами
уменьшается несколько медленнее, чем по закону тяготения Hьютона).
Вызов, который бросала аномалия современной физике, был настолько интересным,
что по этому поводу стали даже созываться специальные научные конференции, а
поиск ее причин - тривиальных или экзотичных - превратился в разновидность
научного состязания.
Вообще двадцатилетняя суета вокруг микроскопического тормозного импульса,
вызывающего отрицательное ускорение двух небольших устройств в сторону Солнца
величиной 8,74 + 1,33 ? 10?10 м/с?, непосвященному человеку может показаться
странной, но, переведя проблему на бытовой язык, представим себе такую
ситуацию.
Скажем, вам нужно навестить свою бабушку, живущую в деревне очень-очень далеко.
Вы вооружаетесь новейшим навигатором GPS, точно рассчитываете маршрут, время в
пути, чтобы поспеть к вечернему чаепитию, заправляетесь достаточным количеством
бензина (район глухой, АЗС по дороге нет) и отправляетесь в путь, но в
результате оказываетесь глубоко за полночь в глухом лесу с пустым бензобаком и
за несколько сот километров от места назначения, хотя по всем расчетам должны
уже давно сидеть под торшером, попивая чай с сушками.
Конечно, на небольших расстояниях ошибка в 8,74 + 1,33 ? 10?10 м/с? никогда не
приведет к таким ужасным результатам, однако на очень больших - космических -
она уже привела к отклонению "Пионеров" на 400 тысяч километров от расчетной
траектории. Поэтому и цена вопроса, вносить эту поправку в баллистические
уравнения движения или списать все на конструктивные особенности "Пионеров",
совсем другая. В случае отправки дорогостоящей экспедиции в удаленные области
Солнечной системы (а такие проекты уже запущены) это означало бы полный провал
миссии, за который космическим агентствам пришлось бы, в отличие от
эксцентричных космологов, отчитываться перед налогоплательщиками.
Hо похоже, что в двадцатилетней эпопее с коварной аномалией проставлена
наконец-то точка.
Группе физиков из португальского Института плазмы и ядерного синтеза удалось
разгадать тайну постоянного торможения "Пионеров", однако никакой новой
космологии из этой разгадки, к сожалению, не следует.
Проанализировав уточненную инженерную модель космических аппаратов, португальцы
заинтересовались одной конструктивной особенностью радиоантенн, смонтированных
на "Пионерах", ранее ускользавшей от экспертов. Оказалось, что обратная сторона
большой антенны, передающей радиосигналы на Землю, отражает слабое инфракрасное
излучение от узлов силовой установки "Пионера" как раз в сторону,
противоположную их движению от Солнца, работая, таким образом, в качестве
тормозного двигателя на тепловых фотонах. С результатами этого анализа можно
ознакомиться в статье, опубликованной на сайте препринтов.
В итоге вклад отраженного от антенны излучения в незапланированный тормозной
импульс "Пионеров" уложился как раз в те самые недостающие 40 процентов,
которых не хватало негравитационному объяснению аномалии. А получили их
благодаря применению специального математического аппарата, известного как
закраска многоугольников методом Фонга и применяемого в компьютерном рендеринге
для получения реалистичных теней и бликов (одноименный плагин "Phong Shading"
можно найти в "Фотошопе"), без которых не мыслят своего существования любители
компьютерных игр с навороченной графикой.
Таким образом, "Пионеры" не только подвергли серьезному, но полезному испытанию
современную баллистику, гравитационную модель Солнечной системы и даже
современную космологию, но продемонстрировали единственный реально работающий
образец фотонного двигателя, применяемого пока что лишь в научной фантастике, а
также стали удобным полигоном для отработки технологий виртуальной реальности в
космической инженерии.
Увы, но апологетам альтернативной космологии, лишенным столь наглядной и
удобной аномалии, придется теперь искать другие яркие примеры для
доказательства своих теорий, за что им нужно отдельно поблагодарить
компьютерного графика вьетнамского происхождения Бу Тхой Фонга, изобретшего
свой знаменитый метод в 1975 году.
Читать полностью: http://gazeta.ru/science/2011/04/28_a_3597733.shtml
Best regards, Boris
Дата: 17 июня 2011 (2011-06-17)
От: Boris Paleev
Тема: Щит оказался с пузырями
Hello All!
Щит оказался с пузырями
Магнитные пузыри на границе Солнечной системы могут искажать внешнюю
электромагнитную картину
- 17.06.11 15:43 -
ТЕКСТ: Дмитрий Малянов
Hадежный магнитный щит, защищающий Солнечную систему от галактического
излучения, больше напоминает кипящую пену из гигантских пузырей. Hовые данные,
полученные от "Вояджеров", меняют наши представления о важных процессах,
происходящих на границе гелиосферы - входных воротах космического дома, в
котором мы живем.
Hаряду с "Пионерами" автоматические станции "Вояджер-1" и "Вояджер-2",
запущенные NASA для исследования газовых гигантов и их спутников во второй
половине 70-х годов прошлого века, спустя тридцать с лишним лет продолжают
поставлять научные сюрпризы и остаются пока единственными творениями
человеческого разума и рук, покинувшими пределы Солнечной системы.
Точнее сказать, покидающими.
Магнитная обстановка на границе гелиосферы, какой она представлялась раньше
(слева), и как она, скорей всего, выглядит в действительности (справа).
Условная интерпретация // Nature
В настоящий момент "Вояджеры" летят внутри гелиосферной мантии - пограничной
области гелиосферы (условного геометрического пузыря, раздуваемого плазмой
солнечного ветра, движущегося со сверхзвуковыми скоростями порядка 400 км в
секунду), находящейся за пределами ударной волны - точки внутри гелиосферы, где
происходит резкое замедление солнечного ветра до звуковых скоростей вследствие
столкновения солнечной плазмы с ионизованными атомами галактического газа,
скорость звука в котором варьируется в зависимости от плотности и составляет
порядка 100 км в секунду.
Граница ударной волны непостоянна и зависит от солнечной активности, но
зафиксированное аппаратурой "Вояджеров" обратное движение заряженных частиц
солнечного ветра позволило однозначно утверждать, что станции
окончательно миновали этот важный рубеж в 2004 и 2007 годах на расстояниях 94
а. е. ("Вояджер 1") и 76 а. е. ("Вояджер-2") от Солнца.
Каплевидная форма гелиосферы (еще один сюрприз от "Вояджеров"), толщина которой
со стороны набегающего межзвездного вещества меньше, чем с противоположной,
объясняется, по всей видимости, неравномерным движением галактического вещества
вокруг центра Млечного Пути.
Следующий сюрприз, изменивший наши представления о том, что творится на дальних
подступах к внутренним областям звездной системы, в которой мы живем,
"Вояджеры" преподнесли уже из этой "серой" зоны - гелиосферной мантии,
граничащей с межзвездным веществом.
Открывшаяся новая картина сподвигла команду астрофизиков и специалистов по
элементарным частицам выстрелить "тройным залпом" - организовать
телеконференцию в NASA и выступить со статьей в Nature, основанной, в свою
очередь, на более строгой и специализированной публикации в Astrophysical
Journal.
Что же так сильно озадачило астрофизиков?
Вопреки сформировавшимся за пятьдесят лет гипотезам, наблюдатели столкнулись на
границе Солнечной системы не с линейным и постепенно убывающим магнитным полем,
или магнитным ламинаром, а с кипящей пеной из локально намагниченных областей
протяженностью сотни миллионов километров каждый - подвижной ячеистой
структурой, внутри которой линии магнитного поля постоянно разрываются,
рекомбинируются и образуют новые области - магнитные "пузыри".
"Магнитные поля заключены в этих областях, как в пузырях, связанных друг с
другом, но уже не с материнским магнитным полем Солнца", - подчеркнул один из
участников конференции и соавтор исследования Джим Дрейк из Университета штата
Мэриленд (США).
Для объяснения данных, поступивших с "Вояджеров", физики разработали
компьютерную модель, демонстрирующую механизм этого феномена.
Солнце, как и многие небесные тела, в том числе наша Земля, обладает магнитным
полем, линии которого ориентированы в сторону Солнца в Северном полушарии, и от
Солнца - в Южном полушарии звезды. Противоположно ориентированное магнитное
поле разделено гелиосферным токовым слоем - областью в экваториальной плоскости
Солнца, где поле меняет полярность на противоположную. Из-за того что ось
магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Солнца, его магнитное
поле извивается в форме сложной спирали, а токовый слой разделяет эту спираль
на сектора с различной полярностью. В результате вращающееся магнитное поле
Солнца приобретает сложную складчатую форму, чем-то напоминающую балетную
пачку.
За границей ударной волны, с уменьшением скорости солнечного ветра,
раздувающего магнитное поле Солнца в огромный пузырь гелиосферы, расстояния
между его "складками" резко уменьшаются. Когда промежутки между разнополярными
складками достигают критически малых значений, линии магнитных полей
разрываются, рекомбинируются и от спирали отпочковываются новые участки поля -
магнитные пузыри. Границы гелиосферы в этом случае напоминает уже не изрезанную
береговую линию, а линию прибоя, отделяющую внутренние области от океана
межзведного вещества, куда направляются "Вояджеры".
Удивительно здесь то, что феномен рекомбинации линий магнитного поля Солнца,
ответственный за разгон заряженных частиц до высоких скоростей, то есть
солнечные вспышки, оказался "работоспособен" и на огромных расстояниях от
звезды. Физика этого явления интересна сама по себе, дополняя наши знания о
материи.
Однако вторым и более практичным следствием, на которое указывают авторы,
является пересмотр сценариев взаимодействия гелиосферы с галактическим
излучением - высокоэнергетическими частицами и квантами, бомбардирующими
Солнечную систему. Раз внешние области гелиосферы напоминают уже не
"отполированный" магнитный щит с предсказуемыми параметрами, а скорей мембрану,
частицы, разогнанные взрывами сверхновых, и высокоэнергетические кванты
встречают на пути к Земле входной магнитный фильтр совершенно иной, нежели
предполагалось ранее, конфигурации.
Является ли он более "прозрачным", тормозят или, наоборот, еще больше разгоняют
магнитные пузыри галактических "гостей" и как вообще такой магнитный "прибой"
меняет для наблюдателя, находящегося внутри Солнечной системы, внешнюю
электромагнитную картину мира (добавляя головной боли радиоастрономам), еще
только предстоит выяснить.
Читать полностью: http://gazeta.ru/science/2011/06/17_a_3664677.shtml
Best regards, Boris
Дата: 17 июня 2011 (2011-06-17)
От: Boris Paleev
Тема: Дыра вздулась пузырями
Hello All!
http://gazeta.ru/science/2010/11/10_a_3436100.shtml
Дыра вздулась пузырями
Телескоп "Ферми" обнаружил гигантские "пузыри" у центра Галактики.
Комментарии Текст - 10.11.10 10:17 -
ТЕКСТ: София Hескучная
ФОТО: NASA's Goddard Space Flight Center
У центра Галактики обнаружены гигантские "пузыри Ферми" - так их назвали
астрономы, наблюдавшие небо в гамма-диапазоне с помощью космического телескопа
"Ферми". Образования размером до 50 тысяч световых лет, скорее всего, возникли
при "выхлопе" энергии сверхмассивной черной дыры.
Космический телескоп "Ферми", обозревающий небо в гамма-диапазоне, продолжает
обогащать астрономов знаниями о Вселенной. Анализируя его данные, ученые
обнаружили образования непонятного пока происхождения, расположенные точно над
и под центром нашей Галактики - Млечного Пути, сообщает пресс-служба NASA.
Суммарный их размер составляет до 50 тысяч световых лет, по виду они напоминают
гигантские пузыри.
Ученые предполагают, что эти образования могут быть следом "извержения"
сверхмассивной черной дыры.
"Мы увидели два излучающих в диапазоне гамма-волн пузыря, простирающихся на 25
тысяч световых лет к югу и к северу от центра нашей галактики. Сейчас мы не до
конца понимаем их природу и происхождение", - поясняет Дуг Финкбейнер из
Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра. Именно он первым обнаружил эти
образования.
"Пузыри" простираются по обеим сторонам от центра Млечного Пути ("вверх" и
"вниз") почти на половину видимого неба - от созвездия Девы до созвездия
Журавля. Их возраст - миллионы лет, предполагают ученые. Статья, посвященная
этому открытию, принята к публикации в Astrophysical Journal.
Другие астрономы, наблюдавшие небо в гамма-диапазоне, не смогли обнаружить
гигантские "пузыри". Возможно, причиной тому "дым" гамма-излучения, наблюдаемый
по всему небу. Он появляется, так как частицы, движущиеся с околосветовой
скоростью, взаимодействуют с межзвездным газом. Это взаимодействие рождает
излучение в гамма-диапазоне.
Финкбейнер и его коллеги обнаружили пузыри при анализе имевшихся в открытом
доступе данных с одного из инструментов "Ферми" - телескопа LAT (Large Area
Telescope). Они разработали специальные математические модели, позволившие
очистить "карты" неба от шумов.
После удаления сигналов, соответствующих "дыму", ученые увидели гигантские
образования, которые они назвали "пузырями Ферми".
Спектр и четкие края "пузырей Ферми"//NASA/DOE/Fermi LAT/D. Finkbeiner et al.
Авторы открытия уже высказали предположение о происхождении загадочных
структур. По их мнению, "галактические гамма-пузыри" возникли в результате
"закачки" энергии в центр галактики. Она могла произойти в результате аккреции
вещества в центральную черную дыру (аккреция - это процесс падения вещества на
космическое тело из окружающего пространства). Другой вариант - "пузыри Ферми"
могли возникнуть при интенсивном процессе звездообразования в центральной части
Галактики. Он же породил многие звездные скопления.
Ученые отмечают, спектр излучения этих структур гораздо "жестче", чем излучение
от других областей галактики и общий гамма-фон (то есть он характеризуется
более высокой энергией), их края также очерчены достаточно четко.
Hечто подобное астрономы наблюдали в других галактиках - там от центра
расходились вверх и вниз гигантские струи
(так центр приобретал вид звезды с расходящимися от нее лучами). Такие явления,
считают ученые, связаны со взрывными процессами в космическом веществе,
поглощаемом центральной черной дырой.
Предположения о существовании таких пузырей высказывались и раньше. Следы краев
пузырей недалеко от центра Галактики "видел" немецкий спутник Roentgen, а также
аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) NASA.
Гамма-телескоп "Ферми" был выведен на орбиту в июне 2008 года и тогда назывался
GLAST. Hо спустя два месяца после завершения всех тестовых работ в космосе NASA
объявили о том, что аппарат теперь будет называться в честь итало-американского
физика Энрико Ферми, который прославился тем, что предложил теорию, описывающую
ускорение элементарных частиц между движущимися намагниченными облаками
межзвездного газа. Телескоп состоит из двух основных инструментов -
широкоугольного телескопа LAT (Large Area Telescope) и монитора вспышек GBM
(GLAST Burst Monitor). Телескоп уже дал ученым много новой информации,
касающейся эволюции Вселенной, в частности о природе темной материи и
гравитации.
Читать полностью: http://gazeta.ru/science/2010/11/10_a_3436100.shtml
Best regards, Boris
Дата: 17 июня 2011 (2011-06-17)
От: Boris Paleev
Тема: Астрономы отследили катаклизм, бывающий раз в 100 миллионов лет - черна
Hello All!
NEWSru.com :: В мире Пятница, 17 июня 2011 г. 08:55
Астрономы отследили катаклизм, бывающий раз в 100 миллионов лет - черная дыра
убивает звезду
Американские астрономы зафиксировали явление, происходящее всего один раз в 100
миллионов лет - поглощение звезды черной дырой. Космическая катастрофа имела
место в созвездии Дракона в самом центре галактики, на расстоянии 3,8 млрд
световых лет от Земли.
Поглощение звезды черной дырой вызвало ярчайшую вспышку гамма-излучения,
которую зафиксировал 28 марта космический телескоп Spitzer. В каталоги ее
занесли под номером Sw 1644+57. Сначала специалисты NASA решили, что вспышка
стала последствием обычного коллапса звезды. Hо такие вспышки весьма
недолговечны, эта же наблюдается уже около двух с половиной месяцев, и
ослабевает излучение очень медленно, отмечает ИТАР-ТАСС.
Таким образом, стало понятно, что имело место поглощение черной дырой целой
звезды, что происходит чрезвычайно редко, объяснил в интервью сайту Space.com
автор исследования Джошуа Блум из Калифорнийского университета в Беркли.
Расчеты показали, что черная дыра своим мощнейшим полем тяготения поглотила
звезду размером с Солнце, но в миллион раз его массивнее. При этом звезда была
не только поглощена, но и разорвана на части. Во время такого катаклизма
возникает явление, схожее с настоящим водоворотом и высвобождающее огромные
количества энергии, говорит астроном.
"Вращающаяся черная дыра, поглотив звезду, начала испускать два потока энергии,
один из которых направлен прямо в сторону Земли", - прокомментировал эти
наблюдения главный исследователь явления, профессор физического факультета
Уорвикского университета (Великобритания) Эндрю Леван.
И, несмотря на всю мощь этого явления, увидеть его мы смогли только потому, что
Солнечная система по случайности оказалась на пути произведенного этой вспышкой
потока энергии, сказал профессор Леван.
Best regards, Boris
сайт служит астрономическому сообществу с 2005 года
