Мир Меркурия… Одни сутки Меркурия равны двум меркурианским годам. Днем над кратерами, горами, обрывами и ущельями – черное небо, но звезд не видно, так как Солнце светит в 10 раз ярче, а его диск в 3 раза больше, чем на Земле. Тени от гор - черные, резкие. Когда Солнце в зените над Равниной Зноя, температура достигает 450°С. Ни ветерка, ни дождя. Солнце движется по небу очень медленно, ведь день длится 88 наших суток. На некоторых долготах Солнце может даже «передумать» и утром вернуться обратно за восточный горизонт, потом опять взойти, а вечером после захода за западный горизонт опять подняться, и только затем окончательно зайти.
Без сумерек наступает такая же долгая (88 наших суток) и очень холодная (-180°С) ночь. Ни снега, ни льда. Все небо в звездах, временами на их фоне сияют Венера и голубая Земля.
В чем причины этих особенностей Меркурия?
Причина длинных суток в том, что огромное Солнце затормозило его суточное вращение вокруг собственной оси.
Причина короткого года (88 наших суток) – необходимость очень быстро двигаться по близкой к Солнцу орбите – иначе Меркурий упадет прямо в пекло.
Орбита – вытянутый эллипс, поэтому от афелия к перигелию скорость значительно возрастает и затем опять уменьшается. Такое сочетание осевой и орбитальной скоростей приводит к сложному движению Солнца по небу Меркурия и «растягиванию» его суток до 176 земных.
Ось суточного вращения планеты практически перпендикулярна плоскости орбиты, поэтому на Меркурии нет смены времен года.
Основной вид рельефа – ударные кратеры, так как глыбы и камни протопланетного облака стремились упасть на Солнце, а Меркурий оказывался на их пути.
Огромный перепад температуры ото дня к ночи, черное небо, отсутствие сумерек и признаков погоды– результат того, что на Меркурии нет атмосферы. Он не может удерживать атмосферу, потому что его масса слишком мала (всего 0.05 массы Земли). Тепловые скорости нагретых Солнцем молекул газа легко преодолевают вторую космическую скорость для Меркурия, равную 4.3 км/с, и улетают по разомкнутым орбитам. Потоки солнечных космических лучей выбивают атомы с поверхности Меркурия и уносят их в межпланетное пространство.
Богатый материал о Меркурии передал на Землю космический аппарат Мессенджер, который превратился в спутника Меркурия и с 2011 по 2015 годы сделал вокруг него 4104 витка.
Исследования проводились во всех диапазонах электромагнитных волн, измерялись высоты гор, влияние солнечных потоков заряженных частиц, исследовалось магнитное поле планеты. Было проведено полное картографирование поверхности Меркурия, получено и передано на Землю 270 000 снимков, последний – при падении на Меркурий, с высоты 50 км.
Прежде, чем стать спутником Меркурия, Мессенджер прошел очень долгий и сложный путь. Казалось бы, чего проще: Меркуриий ближе к центру притяжения Солнечной системы, значит, ниже, чем Земля, можно спрыгнуть, как с крыши сарая на землю, тем более, что ближайшее расстояние до Меркурия, когда он проходит под Землей, всего 0.6 а.е.
А Мессенджеру пришлось пролететь 30 а.е. (расстояние, равное расстоянию до Плутона). На это ушло 6,5 лет. В соответствии с планом разработчиков полета Мессенджер совершил пять пертурбационных маневров и 12 коррекций траектории, при приближении к цели использовал эффект солнечного паруса.
Мессенджер пришлось запустить по такой сложной орбите, чтобы сэкономить на топливе и уменьшить его вес. Для того, чтобы космический аппарат смог «просто спрыгнуть» и по прямой лететь на Меркурий, надо было бы погасить скорость, которая по инерции уносит его вместе с Землей по орбите вокруг Солнца (30 км/с). Чтобы погасить эту скорость, космический аппарат надо направить с такой же скоростью в сторону, противоположную орбитальной скорости Земли. Тогда бы аппарат остановился на орбите Земли, сразу стал бы падать к Солнцу и смог бы попасть на Меркурий.
С такой большой скоростью космические аппараты пока не запускали. Самая большая была достигнута при запуске аппарата «Новые горизонты» – 16,5 км/с.
Пришлось Мессенджеру придать скорость, меньшую, чем 30 км/с, тогда он стал спускаться по спирали, витки которой вокруг Солнца сближались с орбитой Меркурия.
На видео орбиты Земли, Венеры и Меркурия изображены тонкими светлыми линиями, путь Мессенджера - цветной спиралью, витки которой изменяют цвет после пертурбационных маневров в полях тяготения планет..
Когда аппарат приблизился к Меркурию, который мчится по орбите со средней скоростью 50 км/с, Мессенджер перешел на орбиту вокруг самого Меркрия, чтобы стать его спутником. Эти и многие другие сложности полета привели к необходимости проводить столько коррекций орбиты Мессенджера.
В 2017 г. планируется отправить к Меркурию европейско-японский (с участием России) космический аппарат Бепи Коломбо, который прибудет к цели в 2024 г.
Он запустит два искусственных спутника и спускаемый аппарат. Орбиты спутников пройдут над полюсами, чтобы выяснить, есть ли в приполюсных кратерах вода.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
- 6410 просмотров
Впервые на Венере
О запуске первого искусственного спутника Земли, о подвиге Ю. Гагарина, о первой посадке на Луну и о других достижениях Советского Союза, открывших Космическую эру, известно всем, но был еще один подвиг, о котором почему-то мало говорили, и поэтому мне хочется о нем напомнить.
В 1975 году космические аппараты «Венера-9» и «Венера-10» ВПЕРВЫЕ В ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА СОВЕРШИЛИ МЯГКУЮ ПОСАДКУ НА ДРУГУЮ ПЛАНЕТУ И ПЕРЕДАЛИ НА ЗЕМЛЮ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ. Планета, на которую сели аппараты – Венера, чья поверхность скрыта под плотной непрозрачной атмосферой, и что под ней происходит, было неизвестно до самых запусков космических аппаратов. «Венера-9» и «Венера-10» превратились в ПЕРВЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ВЕНЕРЫ, от них отделились посадочные модули, которые с поверхности планеты передавали на спутники полученные сведения. Был передан большой объем разнообразной информации о поверхности и атмосфере планеты. Чтобы принять сигналы со спускаемого аппарата, спутник должен был находиться в определенное время в определенной точке своей орбиты. Со спутников Венеры изображения венерианского пейзажа и все другие данные были переданы на Землю.
С тех пор прошло сорок лет, много космических аппаратов, советских и американских, продолжали исследование Венеры. До ноября 2015 года на орбите вокруг Венеры работал КА Европейского космического агентства «Венера- экспресс».
Чтобы почувствовать обстановку первых лет космической зры приведу свидетельство одного из основных создателей космических аппаратов серии «Венера» Леонида Васильевича Ксанфомалити (Институт космических исследований Академии Наук – ИКИ АН СССР).
«С тех пор как посветлело небо и начался венерианский день, прошло 30 земных суток. Но здесь еще только наступил полдень. Высокое светлое небо Венеры, вечно затянутое облачной пеленой, мягким красноватым светом освещало поверхность планеты. Над крутым склоном, густо усеянным камнями, порывами дул несильный ветер. Этот ландшафт, похожий на некоторые горные склоны Земли, никогда еще не доводилось увидеть человеку. Впрочем, не только этот склон. Загадочная поверхность Венеры всегда была скрыта от его пытливых глаз. Но именно в это время шел отсчет последних минут перед раскрытием тайны.
Высоко в небе появилась черная точка. Она приближалась. Вот уже можно различить детали сложного аппарата. С глухим звуком аппарат опустился на камни. Отброшены штанга измерительных приборов и крышка телевизионной камеры. Автомат включил камеру и прожекторы, которые слегка подсветили камни сбоку. Невидимые радиосигналы впервые понесли телевизионное изображение с поверхности другой планеты. Через несколько минут видеосигнал, ретранслированный первым искусственным спутником Венеры, достиг Земли и был принят в Центре дальней космической связи СССР, на расстоянии более 50 млн км от Венеры. Прошло еще несколько часов и изображение поверхности планеты в месте посадки аппарата «Венера-9» люди увидели на первых полосах газет и на экранах телевизоров. Это произошло 22 октября 1975 г. Спустя 3 дня вторую панораму передал аппарат «Венера-10». В те памятные октябрьские дни 1975 г. одна из лабораторий Центра дальней космической связи СССР не могла, конечно, вместить всех желающих. Именно здесь должно было произойти «главное чудо».
И вот в динамиках раздался голос руководителя эксперимента: «Идет изображение. Видны детали поверхности планеты. Качество картинки хорошее...».
Сигналы с поверхности Венеры, где аппарат всеми заложенными в него силами боролся с огненным дыханием планеты, поступали около часа. Вскоре еще мокрая «картинка» была вывешена для всеобщего обозрения. Люди толпились вокруг, мешали друг другу. Бумага подсыхала и скручивалась. Ее приклеили к стеклу…
Звездные часы ученых и конструкторов! Каждый понимал, что решена задача невероятной сложности, подобно которой человечеству еще никогда не удавалось преодолеть…
Но если бы тогда руководители эксперимента знали, куда садится аппарат, у них прибавилось бы седых волос. Спустя несколько лет у ученых появились основания полагать, что Бета — вулканический массив, причем один из крупнейших в Солнечной системе. Более того, по некоторым признакам, он может и сейчас находиться в активном состоянии. Впрочем, тогда все это было неизвестно».
Поддерживаю замечательную новую статью на сайте - Другие миры - какие они?
Хочется тоже что-то добавить к описанию того, как выглядит тот или иной мир вблизи. Скоро по Солнечной системе будут летать наши корабли, и мы увидим виды других миров воочию, но пока можно помечтать...
Мир Меркурия, видимо, один из самых экстремальных, но он очень важен для будущего. Думаю, там будут построены долговременные станции наблюдения за Солнцем. Людям придется жить с противоположной стороны Меркурия от Солнца, куда Солнце не заглядывает никогда. Но Солнце вблизи - это, видимо, великолепное зрелище. Корону Солнца можно будет видеть и с обратной стороны Меркурия от Солнца. Там будут совершены новые открытия, которые позволят более глубоко разобраться в том, что происходит внутри Солнца и в других звездах.
К тексту RMR_astra надо сделать одно небольшое уточнение. Орбитальная скорость Меркурия порядка 47 км/с, а Венеры - 35 км/с. Поэтому для полета вглубь Солнечной системы к внутренним планетам надо корабли разгонять, а для полета к внешним планетам - тормозить. Разгоняться, вообще говоря, труднее. Чтобы уменьшить скорость, можно стартовать просто в противоположную сторону от направления движения Земли.
Для полета к Меркурию надо увеличить скорость корабля на 17 км/с, что можно сделать с помощью специальных гравитационных маневров у других планет. При полете к Венере достаточно было увеличить скорость на 5 км/с. Поэтому наши космические станции Венера летали туда без специальных маневров.
Я не ошиблась, уважаемый zhvictorm!
Чтобы догнать Меркурий на его орбите, надо сначала попасть на эту орбиту, гораздо более близкую к Солнцу. Для этого необходимо снизить скорость КА относительно Солнца, с которой он движется по инерции вместе с Землей, т.е. затормозить КА и для этого направить его в сторону, противоположную движению Земли по орбите. Не надо увеличивать скорость КА, Солнце само ее увеличит, и КА по спирали будет падать на Солнце. В пределе, если КА полностью становить на орбите Земли, он упадет на Солнце по прямой. Таким образом КА сможет попасть на орбиту Меркурия. (Орбиты планет для простоты примем за круговые). Когда КА попадет на орбиту Меркурия, его не надо будет ускорять, а надо будет тормозить, так как его скорость будет больше орбитальной скорости Меркурия.
Любой космический аппарат (КА), запущенный с Земли, сохраняет по инерции скорость Земли по орбите относительно Солнца. Чтобы попасть на внутренние планеты, КА при запуске должен погасить часть этой скорости. Тогда его орбита превратится во внутренний эллипс с афелием в точке запуска. В перигелии орбиты он подойдет ближе к Солнцу, его орбитальная скорость увеличится и станет больше круговой на расстоянии планеты-цели от Солнца. Чтобы сравнять скорость КА со скоростью планеты, опять, вторично, необходимо будет тормозить.
Чтобы уменьшить скорость КА относительно Солнца при подлете к дальним планетам и сравнять ее с их орбитальной скоростью, надо не тормозить, а увеличивать скорость запуска КА , чтобы его скорость относительно Солнца стала больше орбитальной скорости Земли. Орбита КА окажется внешней по отношению к орбите Земли. При дополнительной скорости менее 12 км/с орбиты будут внешними эллипсами с перигелием в точке запуска. Двигаясь по орбите к афелию, КА будет удаляться от Солнца и терять скорость, которая станет меньше круговой орбитальной скорости на расстоянии планеты-цели от Солнца. Чтобы на нее попасть, опять надо будет увеличивать скорость КА.
При дополнительной скорости КА, равной 12 км/с , он по параболе уйдет из Солнечной системы, если скорость будет больше 12, уйдет по гиперболе. КА к внешним планетам можно запускать не только по эллипсам, но и по параболам и гиперболам. Тогда орбита КА пересечет орбиту планеты.
Коррекции, подправляя орбиты, не изменяют основной принцип запуска: к внутренним планетам надо уменьшать скорость, которую КА имеет по инерции за Землей, и запускать против движения Земли по орбите, а к внешним – увеличивать скорость КА относительно Солнца и запускать КА по направлению движения Земли по орбите.
Более подробное изложение теории можно найти в Справочнике по космонавтике и в энциклопедии «Космонавтика».
В последнее время выяснилось, что на Меркурии происходит смена дня и ночи: 88 земных суток длится день и 88 наших суток длится ночь. Весь год день равен ночи, так как ось суточного вращения почти перпендикулярна плоскости орбиты. Ссылки даны в моем тексте о Меркурии.
Уважаемая RMR_astra! Я, действительно, был не точен. Конечно, при приближении к Солнцу скорость будет расти самопроизвольно. Я как-то это не учел. Прошу прощения. Все можно приблизительно посчитать с помощью простых формул.
Скорость на представленной орбите на расстоянии $R$ от Солнца можно посчитать по формуле: $$V^2=GM\left(\frac{2}{R}-\frac{1}{a}\right),$$ Здесь $a$ - большая полуось орбиты. Если выбрать орбиту с перигелием на орбите Меркурия, а апогелием на орбите Земли, то получатся следующие скорости космического аппарата в перигелии и апогелии: $$V_a=V_{E}\sqrt{2\left(1-\frac{1}{1+R_M/R_E}\right)}\simeq 22 км/c$$ и $$V_p=V_{M}\sqrt{2\left(1-\frac{V_{E}^2/V_{M}^2}{1+R_M/R_E}\right)}\simeq 56 км/c$$. Получается, что нужно тормозить и на орбите Земли, и на орбите Меркурия при подлете к нему. Скорость аппарата будет больше, чем орбитальная скорость Меркурия $V_M\simeq 47 км/с$ на его орбите, при том, что на орбите Земли она должна быть меньше, чем скорость Земли $V_E\simeq 30 км/c.$ В формулах $R_E=1 a.e.$ - расстояние от Земли до Солнца в астрономических единицах и $R_M=0.387 a.e.$ - радиус орбиты Меркурия. Единственно, что могу сказать в свое оправдание, что аппарат все же разгоняется, правда не за счет двигателей, а за счет Солнца. Однако надо тормозить слишком сильно. Поэтому нужны маневры у других планет, причем, возможно, с разгоном у них.
В 19 веке жил в России революционер Николай Кибальчич:
За подготовку покушений на царя Александра II 17 марта 1881 года Кибальчич был арестован и приговорён к смертной казни. Приговор приведён в исполнение 3 апреля 1881 года.
А 23 марта 1881 (за несколько дней до казни) Кибальчич выдвинул идею ракетного летательного аппарата с качающейся камерой сгорания для управления вектором тяги и разработал оригинальный проект летательного аппарата, способного совершать космические перелёты. Его просьба о передаче рукописи в Академию наук следственной комиссией удовлетворена не была, проект был впервые опубликован лишь в 1918 году.
Прошли годы. Именем Кибальчича назван кратер на Луне. Его именем названы улицы в различных городах. Изобретателю и мечтателю о космических полетах посвящена пьеса драматурга Константина Скворцова "Кибальчич".
Невозможность выстроить жизнь на Земле по справедливости устремляет к другим мирам?
Уважаемая Полина!
Ваш материал о Н.Кибальчиче настолько важен и так талантливо написан, что его надо бы поместить на первую страницу, а не маскировать как комментарий, да еще к статье о Меркурии!
Вы, конечно, знаете о Н.Кибальчиче гораздо больше, вот и написали бы. Как было бы полезно, если бы Вы чаще писали на нашем сайте о героях освоения космоса. Может быть, открыли бы такую рубрику.