Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Новые космические корабли. Аппаратура для слежения за вулканами


Темы передачи: новые космические корабли, идущие на смену "шаттлам", аппаратура для слежения за вулканами, предупреждающая о приближающихся извержениях, а также последние научные новости.

Лилия Шукаева:

Проектирование и постройка ракетных кораблей нового типа, призванных заменить собою устаревающие космические челноки, "шаттлы", оказалось гораздо труднее, чем это предполагалось раньше. Когда пять лет назад начиналась работа над этой экспериментальной ракетной программой, ее инициаторы в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства, НАСА, и в аэрокосмических фирмах заявляли, что в космонавтике начинается новая эра. Ракетные двигатели типа Х-33, основанные на последних технических достижениях, должны были стать основой для новых, сравнительно дешевых летательных аппаратов, которые обеспечили бы многократное удешевление космических запусков. Первый такой аппарат должен был совершить серию из 15-ти суборбитальных полетов еще в 1999-м году, но непредвиденные проблемы с двигательной установкой, а также неожиданное разрушение топливного бака, выполненного из композитных материалов, передвинуло полеты на 2003-й год.

Хотя сторонники этого проекта считают, что основные трудности уже позади, НАСА, тем не менее, стало придумывать и некоторые альтернативные пути создания нового поколения космических кораблей. Так, американский Конгресс в прошлом году ассигновал 4,5 миллиарда долларов на разработку космических кораблей многократного применения, которые бы заменили теперешние "шаттлы", повысили безопасность полетов и удешевили запуски на 90%. Часть этой суммы предназначается для проектирования небольших беспилотных летательных аппаратов, могущих выводить в космос коммерческие грузы, а также пополнять запасы воды, продовольствия, кислорода, необходимых команде Международной межпланетной станции. Резкое удешевление космических запусков должно также сыграть решающую роль в привлечении средств частных лиц и компаний для быстрейшего коммерческого освоения околоземного космического пространства.

"Необходимо испытывать новые идеи, новые летательные аппараты", - говорит Патришиа Даш, исполнительный директор Американского межпланетного общества, насчитывающего более двадцати тысяч членов. По ее мнению, НАСА недостаточно активно работает над заменой космических челноков, летающих уже двадцать лет. Такую замену необходимо произвести как можно скорее и передать новые корабли в частные руки, чтобы НАСА могло сосредоточиться исключительно на научных исследованиях. Что же касается ракет Х-33, то, несмотря на замечания критиков, считает Клион Лэйсфилд, вице-президент фирмы "Локхид-Мартин", ведущей основные работы, именно эти ракеты обещают сегодня наиболее быстрые результаты. Успешные испытания этих ракет позволят уже в 2010-2012-м году построить летающие прототипы новых космических кораблей.

Программа перестройки ракет Х-33 была задумана в качестве совместного государственно-промышленного начинания с целью удешевить доставку полезных грузов на околоземные орбиты, ибо сейчас доставка туда одного килограмма обходится более чем в двадцать тысяч долларов. В 1996-м году НАСА выделило на это 940 миллионов, к которым компания "Локхид-Мартин" добавила еще 350 миллионов долларов. Ракета Х-33 была спроектирована в виде тупого плоского наконечника стрелы. Она должна была взлетать вертикально, а обратно входить в атмосферу горизонтально, развивая своим плоским корпусом аэродинамическую подъемную силу и садиться на посадочную полосу как самолет. Х-33 был задуман как одноступенчатый летательный аппарат многократного пользования, не имеющий одноразовых отбрасываемых узлов, таких, как дополнительный бак у космического челнока.

В сентябре прошлого года НАСА и "Локхид-Мартин" договорились продолжать работу над Х-33, по крайней мере, до марта, когда станут яснее будущие перспективы финансирования этого проекта. Руководитель проекта Джин Остин считает, что имеется полный смысл его продолжать, поскольку не только истрачено много средств, но и разработано много новшеств: спроектирован корпус корабля, развивающий подъемную силу, изобретена новая металлическая термоизоляционная система для входа в атмосферу с космическими скоростями, успешно испытаны облегченные бессопловые ракетные двигатели. Каждый такой двигатель развивает тягу порядка 94 тысяч килограммов. 95% узлов и деталей кораблей Х-33 уже успешно испытаны, говорит Джин Остин, так что самые сложные проблемы уже позади.

Александр Сиротин:

Действующий вулкан Попокатепетль в Мексике считается самым опасным в мире, потому что в непосредственной близости от него проживают около 30 миллионов человек, а в сорока минутах езды от него на запад расположился город Мехико, в тридцати минутах езды на востоке - город Пуэбло. Более 300 тысяч человек живут, можно сказать, у самого подножия вулкана, веря в его божественную, магическую силу и радуясь плодородию здешней почвы. Но недавно благоговение сменилось страхом перед стихией, когда 18-го декабря произошло извержение вулкана. В прошлом, ХХ столетии, Попокатепетль (что в переводе с языка местных индейцев означает "Дымящая гора"), спал целых 70 лет. Проснулся он в 1994-м году. Сейчас сейсмологи, геологи, вулканологи и математики тщательно регистрируют любое проявление деятельности вулкана. В результате ученые смогли предсказать с точностью до нескольких часов извержение 18-го декабря, и власти эвакуировали более половины жителей долины у подножия огнедышащей горы.

В среднем извержение вулкана на нашей планете происходит каждую неделю. Два-три раза в десятилетие извержение влечет за собой гибель большого количества людей и значительные разрушения. В последние два века в 75% случаев крупнейшими являлись извержения вулканов, ранее неизвестных человечеству. Ныне ученые гораздо лучше понимают природу извержений. Известно, что земной шар состоит из плотного ядра, окруженного полурасплавленной мантией и корой, разбитой на 16 основных тектонических плит, движущихся почти непредсказуемо и сдвигающихся на несколько сантиметров в год. Ученые также знают, что вдоль тихоокеанского побережья обеих Америк от Аляски до Чили тектонические плиты, пролегающие над океаном, трутся друг о друга. По краям этих плит плывут реки расплавленных камней - магма, которая, пузырясь, рвется наружу, к поверхности земли. Достигшая поверхности магма уже называется лавой. Вулканы, собственно, состоят из нагромождающейся лавы, камней, пепла и пыли. В горячих точках вдоль трещин, разделяющих тектонические плиты, магма вырывается наружу с вулканической силой. Но ученые все еще не могут уяснить для себя, почему извержения вулканов происходят именно в тот или иной момент. И пока ученые не узнают это, вулканы будут оставаться смертельной угрозой для тех, кто живет возле них.

С 18 мая 1980-го года, когда произошло извержение вулкана Святой Елены в штате Вашингтон, из-за чего погибли 57 человек, всего в мире в результате извержений вулканов лишились жизни 30 тысяч человек, более 1 миллиона бежали из своих домов и был нанесен ущерб на миллиарды долларов. В 1985-м году погибли более 25 тысяч человек, когда в Колумбии произошло извержение вулкана Невадо-дель-Руиз. Вслед за подземным гулом и грохотанием реки грязи и тепла обрушились сверху на городок Армеро. Но гибель людей можно было бы предотвратить, если бы тревожные сигналы, посылаемые вулканом, были бы учеными вовремя замечены, проанализированы, и по этим данным были бы приняты меры.

И все же, система мониторинга, слежения за вулканами уже успешно работает. После извержения вулкана Святой Елены американские геологи занялись созданием портативных приборов по мониторингу внутренних вулканических процессов. Работа идет над системой раннего предупреждения извержений. Приборы должны будут фиксировать увеличение в воздухе концентрации двуокиси серы и двуокиси углерода, повышение температуры почвы, подземные колебания и даже очень слабые подземные толчки, а также незаметные на глаз мельчайшие выбросы и потоки каменистой пыли. Сбор данных должен быть постоянным и непрерывным.

Первоначально разрабатываемая система предназначалась для изучения сейсмической активности на тихоокеанском побережье США, то есть, в штатах Калифорния, Орегон и Вашингтон, однако, после извержения вулкана Невадо-дель-Руиз в Колумбии, американское Агентство по международному развитию, и, в частности, его отдел по оказанию помощи странам, пострадавшим от стихийного бедствия, предложил американским геологам разработать глобальную программу раннего предупреждения сейсмической активности. И тогда была создана первая и пока единственная в мире группа быстрого реагирования в рамках Программы помощи на случай извержения вулканов. Во главе Программы поставлен геолог Дэн Миллер. Он считает, что в поведении вулканов нет понятной нам логики и потому предсказать извержения заблаговременно пока не удается.

Если вулкан станет активным, группа быстрого реагирования по приглашению того или иного государства и по согласованию с Госдепартаментом США немедленно прибывает на место. Члены группы сейчас наблюдают за 19-ю вулканами в 15 странах. Измерительная аппаратура устанавливается в течение нескольких дней. Причем, прежде всего, исследуется магма, стремящаяся вырваться наружу. И по полученным данным предсказывается приблизительное время извержения. "Правда, точно предсказать время извержения чрезвычайно сложно, - говорит Дэн Миллер. - Извержение может, так сказать, "накипать" много месяцев, а то и лет".

Когда 2 апреля 1991-го года проснулся после 500-летней спячки вулкан Пинатубо на Филиппинах, местные ученые обратились за помощью к американским вулканологам и геологам с просьбой поскорее установить на Пинатубо измерительные приборы. Чувствительные датчики совершенно отчетливо показали, что приближается катастрофа. И она действительно произошло через два месяца. К тому времени из района предполагаемого бедствия были эвакуированы 75 тысяч человек, включая 18 тысяч американских военнослужащих.

"Нам повезло, - говорит Дэн Миллер. - Деструктивные силы внутри вулкана отчетливо давали о себе знать. Поэтому десятки тысяч жизней были спасены. А все расходы по превентивным мерам составили лишь 1,5 миллиона долларов".

Менее удачно получилось на британском острове Монтсеррат в Карибском море. В 1995-м году в районе вулкана Суфриер система мониторинга предупредила о том, что магма поднимается к поверхности, и что этот процесс сопровождается тревожными признаками приближающегося извержения. Власти и местные жители были уведомлены об опасности. Однако, прошло целых два года, прежде чем началось крупное извержение. К тому времени о предупреждении забыли. Дело кончилось гибелью 19 человек и разрушением Плимута - столицы острова.

В декабре 1994-го года Попокатепетль в Мексике, по геологическим характеристикам схожий с хорошо изученным вулканами горной гряды штатов Орегон и Вашингтон, тоже вдруг проснулся от спячки, длившейся более 70 лет. Почему? Чтобы попытаться ответить на этот вопрос мексиканские ученые из Национального университета Мехико и американские ученые из Национального центра предупреждения стихийных бедствий установили 4 сейсмических станции на склонах вулкана. Большинство вулканологов считают, что это один из лучших в мире мониторингов активности вулкана.

Работая вместе, ученые Мексики и США разработали прибор под названием "титлметр" ("измеритель наклона") с помощью которого можно фиксировать ничтожно малые величины сдвигов и перемен в наклоне вулкана, разбухающего при подъеме магмы. Титлметр работает как чувствительный уровень, которым пользуются строители. В нем тоже есть помещенный в середине пузырек воздуха, реагирующий на электрические импульсы, вызываемые малейшими сдвигами внутри жерла вулкана. Установленный на Попокатепетле титлметр настолько чувствителен, что если бы на один конец километрового стального бруска положить гривенник, титлметр зафиксирует сдвиг от этого ничтожного груза на другом конце.

Мексиканские вулканологи вместе с американскими установили специальный сейсмометр, фиксирующий акустические сигналы. На вооружении специалистов есть также лазерный прибор, чувствующий набухание вулкана. Установлены сенсорные устройства, отмечающие газовые выделения, перемены в магнитном и электрополе под воздействием подземного движения магмы. В систему наблюдения включены специальные детекторы, умеющие "слушать" так называемое "гармоничное поземное дрожание", подземную вибрацию, сопровождающую неизвестно почему передвижения магмы. Используется также сеть Попокам - набор видеокамер, наблюдающих за дымящейся горой и связанных с Интернетом. Все это сплетено в единую систему наблюдения за вулканом Попокатепетль под общим названием "Земляной червь". Система позволяет быстро собирать информацию и делиться ею через Интернет. В декабре прошлого года, когда вулкан подал признаки жизни и возникло подозрение, что ожидается сильное извержение, ученые из Национального центра могли наблюдать за происходящим, сидя в компьютерном пункте на южной окраине Мехико. Джим Лур, директор Программы глобального вулканизма при Смитсонианском институте в Вашингтоне назвал контрольный центр в Мехико "чудом науки и техники".

Но работа ученых-вулканологов не имела бы смысла, если бы люди, живущие у подножия вулкана, не получали регулярно сводок о его состоянии, а получая, не обращали бы на них никакого внимания. Когда Национальный центр посредством радио и телевидения объявляет тревогу, в течение нескольких минут об этом узнают жители 217 населенных пунктов, входящих в опасную зону. А в 24 населенных пунктах, куда не доходит радиосигнал, по спутниковым телефонам оповещаются местные лидеры, и тогда начинают тревожно звонить церковные колокола.

По словам Алехандро Риверы Домингеса, сейсмолога из Центра предупреждения стихийных бедствий при университете в Пуэбло, у подножия вулкана Попокатепетль живут 300 тысяч малообеспеченных людей, в большинстве - фермеров, которых особенно трудно побудить оставить свои поля и стада. Для этих людей вулкан - священный объект не подвластный науке, бог дождя и хорошего урождая. Когда за неделю до извержения 18 декабря была объявлена тревога и жителям предложили немедленно эвакуироваться из опасной зоны тысячи людей последовали совету, но другие тысячи отказались уйти, заявил, что они опасаются не столько огненной лавы, сколько солдат и полицейских, которые под видом спасателей могут ограбить их дома. Как сказал 26-летний фермер Хосе Фелипе Пачеко: "Бежав, я могу спасти свою жизнь, а оставшись могу спасти свое имущество, нажитое огромным трудом". В конце концов, лава достигала самых ближайших к вулкану селения всего дважды за последнюю тысячу лет. Бедные фермеры пока предпочитают полагаться на авось, но ученые-вулканологи продолжают упорно совершенствовать систему раннего предупреждения об опасности ради спасения десятков и сотен тысяч жизней.

Научные новости.

Евгений Муслин:

Создав теорию относительности, Альберт Эйнштейн основал в 1905-м году новую физику. И вот теперь законы, установленные Эйнштейном, могут существенно измениться. Профессор Техасского университета, возглавляющий сектор физики космических частиц в Хьюстонском исследовательском центре Дмитрий Нанопулос и его сотрудники установили, что скорость света не постоянна и равна примерна 300 тысячам километров в секунду, а может меняться. По Эйнштейну же, постоянство скорости света во всех системах отчета является краеугольным камнем теории относительности и всех основных физических законов.

Если проверка покажет, что скорость света действительно может меняться даже на ничтожную величину - говорит профессор Нанопулос - это приведет к существенным изменениям в нашей картине мира. Производя сложные математические вычисления, профессор Нанопулос вместе с физиком Мавроматосом из лондонского Королевского колледжа и Джоном Эллисом из Европейского центра физики частиц в Женеве нашли новое выражение для скорости света, в котором она зависит от его частоты. Однако, этого изменения настолько мало, что его можно заметить лишь для лучей, приходящих от чрезвычайно удаленных космических объектов. Именно по этой причине его никто до сих пор не заметил.

Профессор Нанопулос и его коллеги пришли к своим радикальным выводам в процессе работы над теорией квантовой гравитации, цель которой: соединить в единое целое два крупнейших открытия ХХ века - теорию относительности и квантовую физику. Теория относительности устанавливает связь между временем и пространством и объясняет гравитацию, а квантовая физика описывает микромир, где вероятностные закономерности заменяют детерминизм нашего обычного макромира.

Начиная с 20-х годов физики создавали множество сценариев для объяснения квантовой гравитации, но не находили для них экспериментального подтверждения. Гипотеза же, выдвинутая профессором Нанопулосом и его соавторами, сейчас подвергается опытной проверке, и результаты, полученные в последние несколько месяцев, обнадеживают.

"Экспериментальная проверка нашей теории связана с далекими галактиками - говорит Нанопулос. - Мы улавливаем специальным детектором одновременно испущенные ими световые частицы, фотоны различных частот и отмечаем разницу во времени их прибытия. Более высокочастотные фотоны должны прилететь позже".

Частотно-значимое выражение для скорости света связано с гравитационной постоянной, известной со времени Ньютона. Используя временную разницу в прибытии фотонов от шести астрономических объектов Нанопулос и его коллеги вычислили по этим данным гравитационную постоянную и сравнили ее с ранее известной величиной. "Мы были поражены, как близко совпали данные, полученные совершенно различными путями, - заявил Нанопулос. - Это совпадение и является первым доказательством правильности новой теории".

Другое ее экспериментальное доказательство было получено международной японо-австрало-германской группой физиков, использовавших данные лаборатории гамма-лучевой астрономии, расположенной на Канарских островах. "Зависимость скорости света от длины световых волн, - говорит профессор Нанопулос, - радикально меняет наш взгляд на теорию относительности. Она также открывает первую возможность изучения квантовой гравитации и тем самым строго научного изучения происхождения Вселенной. Нанопулос также сказал, что все это отнюдь не значит, что теория относительности не верна - если энергия микрочастицы меньше 1019 протонных масс или если расстояние между астрономическими объектами меньше, чем миллионы световых лет, то эйнштейновские уравнения полностью остаются в силе.

XS
SM
MD
LG