Новости физики и космоса. 

Выпуск 27 (51) 14 - 31 декабря

Физики изобрели спектрометр для одной молекулы

В Университете Иллинойса изобрели новый метод исследования вещества, сообщает EurekAlert. Он отличается от прежних тем, что с его помощью можно увидеть спектр отдельной молекулы, в частности - сложных биологических соединений, где получить разумные количества "совершенно одинаковых" фрагментов вещества не представляется возможным.

Новая методика, по словам ученых, относится к так называемой "абсорбционной спектроскопии". Все подобные методы основаны на поглощении веществом света. Отдельным длинам волн света сопоставляют переходы между уровнями энергии, по которым можно восстановить геометрическую и электронную структуру вещества.

Одна молекула может поглотить всего несколько фотонов, поэтому обычные спектрометры для изучения таких объектов не подходят. Ученым пришлось соединить лазерный спектрометр с электронным туннельным микроскопом, посредством которого рассматривают нанообъекты.

Главные трудности связаны с тем, что удерживающая образец поверхность сама способна вносить искажения в сигнал. Чтобы этого избежать, молекулу поместили на относительно прозрачную для лазера кремниевую "подкладку", которая, однако, разогревается при прохождении сквозь нее лазерного луча. Тем не менее, создаваемый тепловыми колебаниями кремния "шум" удалось отделить от основного сигнала математическими средствами.

В NASA сфотографировали лунный взрыв

Астрономы NASA утверждают, что им удалось заметить вспышку на Луне. Эквивалентный 70 килограммам тротила взрыв был вызван столкновением с лунной поверхностью 12-сантиметровго метеорита. Ученые - Роб Саггс и Весс Смит - увидели его в первый же день тестирования нового телескопа, созданного для отслеживания таких явлений.

Вспышка произошла на неосвещенном участке Луны. По яркости она оказалась эквивалентна звезде седьмой величины - это значит, что ее можно было бы заметить с помощью слабого бинокля (без оптических приборов человек с нормальным зрением различает объекты шестой звездной величины, то есть примерно втрое более яркие).

Метеорит, оставивший на Луне трехметровый кратер, имел то же происхождение, что и метеоры из потока Таурид. Обычные вспышки метеоров объясняют их сгоранием в земной атмосфере, и поэтому их легко заметить. Максимальная активность Таурид приходится на начало ноября. На спутнике Земли, из-за отсутствия воздуха, каждая частица сталкивается с поверхностью, и вспышка от видимого при этом взрыва на несколько порядков ярче.

На Марс полетят роботы-колобки

Марсоходы вскоре будут напоминать теннисные мячи, сообщает Space.com. Идею отправить на Марс шарообразных роботов одобрил Институт передовых исследований NASA и выделил 400 тысяч долларов на их разработку. Авторы говорят, что по сравнению с аппаратами Spirit и Opportunity у новых устройств будет меньше оборудования, но больше свободы перемещения.

"Робот-колобок" будет передвигаться по поверхности планеты с помощью "искусственного мускула". "Мускул" придется выбрасывать наружу, чтобы он нашел точку опоры, а затем притянул весь шар к себе. По расчетам, скорость такого устройства - один метр в час, но эта небольшая величина не слишком отличается от средней скорости громоздких шестиколесных марсоходов.

Главное преимущество "колобков" состоит в их мобильности: "шары" смогут забираться в пещеры и щели, куда не поместится ни сам обычный марсоход, ни даже его "рука"-манипулятор. Разработчики, Пенелопа Бостон и Стивен Дубовски, собираются таким образом заменить одно универсальное устройство множеством "узкоориентированных" - разных мини-роботов снабдят разными приборами.

Космическую радиацию объяснили космическим пением

Принадлежащий ESA спутник Cluster выяснил, откуда берутся "смертельные электроны", угрожающие будущим межпланетным перелетам, сообщает EurekAlert. Речь идет о сверхбыстрых частицах, которые "населяют" радиационные пояса Земли. Известно, что для них современные защитные оболочки все еще проницаемы, и инженерам придется найти новые средства, прежде чем станут возможны, например, полеты на Марс.

Cluster еще в 2003 году смог наблюдать из космоса за поведением частиц во время двух мощных магнитных бурь. При этом концентрация электронов в радиационном поясе снизилась, а затем восстановилась - но так, что "центр тяжести" пояса переместился ближе к планете.

Известно, что радиационные пояса "колеблются" под воздействием потока зарядов извне - например, солнечного ветра. Такие колебания порождают электромагнитные волны, а они разгоняют частицы до сверхвысоких скоростей. Часть низкочастотных волн приходится на радиодиапазон. Создаваемые ими помехи принято называть "хором" из-за сходства с пением птичьего хора. Cluster смог впервые оценить размеры ансамбля "поющих" частиц: они составляют несколько сотен километров в толщину и несколько тысяч в длину.

Ученые отмечают, что если вовремя предсказывать поведение "хора", то орбиты спутников можно будет изменять заранее, чтобы обезопасить их от радиации. Известно, что телекоммуникационные спутники испытывают сложности с трансляцией во время сильных магнитных бурь и могут даже быть необратимо повреждены. Традиционно их орбиты проходят намного ниже границы радиационных поясов, но теперь стало ясно, что эти границы могут смещаться на значительные расстояния.

Капсула с кометной пылью поставит рекорд скорости на Земле

Капсула со "звездной пылью" станет самым быстрым околоземным объектом, сообщает Astrobiology Magazine. Космический аппарат Stardust, который в 2004 году побывал вблизи кометы Вильда-2, 15 января 2006 года вбросит ее в атмосферу со скоростью 45 тысяч километров в час. Затем капсула раскроет два парашюта и приземлится, после чего ее поиском займутся несколько вертолетов.

Аппарат Stardust был запущен NASA в 1999 году. В 2002-м он пролетел на небольшом расстоянии от астероида 5535 Annefrank и сделал несколько его фотографий. В январе 2004 года, пройдя в 300 километрах от ядра кометы, Stardust собрал с помощью специального пористого уловителя вещество ее хвоста.

Астрономы считают, что внутри комет сохранилось в неизменном виде вещество времен возникновения Солнечной системы. Пыль "вмурована" в смесь водяного и углекислого льда, и по мере приближения к Солнцу "оттаивающие" частицы образуют хвост. "Хвост" намного более разрежен, чем земная или марсианская атмосфера, поэтому количество вещества, которое смог собрать Stardust, исчезающе мало.

"Космического паука" испытают в январе

JAXA и ESA в январе следующего года испытают "космического паука" Furoshiki - аппарат, способный создавать гигантские антенны из нитей в космосе, сообщает SpaceRef.com. Японское космическое агентство поручило часть работ роботехникам из Венского технологического института, которые сконструировали победителей футбольного чемпионата роботов.

Японская ракета выведет на суборбитальную траекторию четыре микроспутника, три из которых будут удерживать заранее заготовленную сеть. Основной космический аппарат будет находиться в центре. В первый раз двух "роботов-пауков" не будут заставлять заниматься своей основной работой - вместо этого они должны будут просто обойти сеть. Весь эксперимент займет меньше десяти минут, а затем приборы сгорят в атмосфере.

Блуждания пауков зафиксируют несколько видеокамер, которые будут передавать изображение на Землю. Астрономы должны будут убедиться, что сеть успешно развернута, а миниатюрные аппараты способны на ней удерживаться.

С "космическими сетями" связывают будущее сразу нескольких проектов. Во-первых, речь идет о радиотелескопах, которые смогут работать в труднодоступных из-за влияния атмосферы диапазонах. Во-вторых, "космическая сеть" может быть основой для системы солнечных батарей, которые смогут накапливать световую энергию и делиться ею, например, с наземной станцией.

За орбитой Плутона нашли "беглый" астероид

Канадские астрономы с помощью телескопа на Гавайях обнаружили за орбитой Плутона астероид, который движется иначе, чем все остальные объекты Солнечной системы. Как сообщает New Scientist, орбита небесного тела, названного 2004 XR190, наклонена под углом 47 градусов к плоскости эклиптики, где лежат орбиты большинства планет.

Точные размеры тела пока не установлены. Основываясь на его блеске, диаметр оценивают величиной от 500 до 1000 километров.2004 XR190 принадлежит поясу Койпера, или "второму астероидному поясу", многим членам которого свойственны сильно искривленные орбиты. Напротив, траектория нового астероида близка к окружности: его удаленность от Солнца колеблется между 52 и 62 астрономическими единицами (где 1 астрономическая единица - среднее расстояние между Солнцем и Землей).

Астрономы утверждают, что "вышвырнуть" астероид из плоскости могло неизвестное массивное тело - Нептун или даже "посторонняя" звезда, которая миллиарды лет назад прошла вблизи Солнечной системы. Но при этом остается непонятным, что произошло с орбитой - согласно расчетам, в каждом из этих случаев она должна была стать сильно сплюснутым эллипсом.

Объяснить все особенности способна экзотическая гипотеза, согласно которой сам Нептун занял свою нынешнюю орбиту в результате "перестановки" планет, а астероид стал жертвой "гравитационного резонанса" - сложного эффекта, вызванного перестановкой.

Вероятно, 2004 XR190 - не единственный объект с такой предысторией, но, по словам исследователей, найти другие крайне трудно. Тусклый астероид на периферии Солнечной системы заметили тогда, когда он пересекал плоскость эклиптики, а вблизи нее он проводит всего 2 процента времени. Еще меньше эта величина для гипотетических объектов с более наклонными орбитами, так что вероятность "случайно наткнуться" на них исчезающе мала.

Астрономы впервые увидели поглощение черной дырой нейтронной звезды

Группе астрономов удалось впервые увидеть поглощение черной дырой нейтронной звезды, сообщает Science Daliy. Именно этим, по их мнению, объясняется короткая гамма-вспышка GRB 050724, которую летом зафиксировал космический телескоп Swift. Затем "эхо" вспышки увидели сотрудники Южной европейской обсерватории в Чили.

Двухсекундная вспышка произошла на периферии эллиптической галактики, расположенной в трех миллиардах световых лет от Земли. Рентгеновское свечение продолжалось еще сутки. Выделившаяся при этом энергия в сотни миллионов раз превышает ту, которая вырабатывается за сравнимое время Солнцем. Обычные гамма-всплески, которые длятся десятки секунд, связывают с рождением звезд. Однако эллиптическая галактика, где произошел последний катаклизм, состоит из старых небесных тел, и это объяснение не подходит.

Расчеты астрофизиков показывают, что так может закончиться существование двойной системы, образованной массивными сверхплотными объектами. Однако слияние двух нейтронных звезд выглядело бы иначе - такое событие Swift заметил еще в мае этого года. Следовательно, остается единственная альтернатива: поглощение нейтронной звезды черной дырой.

Нейтронная звезда исчезла не мгновенно: после сближения она оказалась "разорвана" на мелкие фрагменты, которые окружили черную дыру плотным диском, который затем был поглощен - яркой вспышке и последующему слабому свечению соответствует именно такой сценарий.

NASA ищет мечтателей

Институт передовых решений NASA готов выплатить вознаграждение за "революционные замыслы", касающиеся освоения Солнечной системы. "Намерение института заключается в том, чтобы обнаружить идеи, которые приведут к выгодным изменениям в долгосрочных планах NASA", - говорится в опубликованном на сайте агентства пресс-релизе.

Заявки нужно успеть подать до 13 февраля 2006 года. Затем, после того как они будут рассмотрены группой экспертов, NASA выделит победителям "первого тура" гранты размером 75 тысяч долларов на разработку плана действий. На обдумывание деталей ("второй тур") отводится еще два года, причем итоговая премия составит 400 тысяч долларов.

Глава института отметил, что "смелое воображение" будет поощряться, но при этом заявки должны быть реалистичными. В предыдущих конкурсах победили, например, проекты магнитного двигателя для межпланетных кораблей и генетически модифицированных организмов для заселения Марса.

Американцы заставили прямоточный двигатель самолета работать на керосине

Агентство передовых оборонных исследовательских проектов Пентагона (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) и Департамент исследований ВМС (Office of Naval Research) провели испытания первого сверхзвукового реактивного самолета с прямоточным реактивным двигателем, который работает на углеводородном топливе, сообщает Defence Talk.

Обычно в прямоточных двигателях в качестве топлива используется смесь водорода и кислорода, причем окислитель забирается прямо из воздуха, что позволяет значительно снизить массу аппарата.

C какой целью DARPA разрабатывает прямоточный двигатель, работающий на традиционном авиатопливе, не сообщается. Возможно, это необходимо для более простого ввода в строй таких самолетов в будущем.

Нынешние испытания прошли в рамках проекта Freeflight Atmospheric Scramjet Test Technique (FASTT), который разрабатывают DARPA и Департамент исследований ВМС. В ходе тестового полета самолет был запущен с земли.

Летательный аппарат разработала и построила компания ATK, которая участвовала в разработке знаменитого самолета X-43A, который поставил мировой рекорд скорости, разогнавшись до 11 тысяч километров в час, что почти в десять раз превышает скорость звука.

В ходе испытаний самолета с ПРД на углеводородном топливе компания ATK также осуществляла весь цикл подготовки и проведения теста, начиная с разработки полетного плана и заканчивая непосредственным проведением эксперимента.

По словам представителей компании, этот аппарат, в отличие от X-43A, созданного с чисто научными целями, является разработкой, сделанной по заказу Пентагона. "Мы собираемся разработать современное сверхзвуковое оружие, и нынешний тест - это значительный шаг в этом направлении", - заявил он.

Американские астронавты полетят на Луну в японских скафандрах

Японское аэрокосмическое агентство JAXA разработает скафандры для американских астронавтов, сообщает Kyodo News. Новые устройства будут весить всего 20 килограммов, то есть в шесть раз меньше, чем современные российские и американские модели. Инженеры утверждают, что их можно будет не снимать в течение недели.

Новые модели предназначаются для пилотируемых полетов на Луну, которые NASA предполагает возобновить в 2018 году. Тем не менее, их начнут испытывать десятью годами раньше, а уже к 2014 году представят полнофункциональный вариант.

Скафандры должны изолировать космонавтов от окружающей среды, а также обладать полностью автономной системой жизнеобеспечения. Последнее обстоятельство делает современные модели излишне громоздкими.

Новые спутники Урана угрожают планете хаосом

Космический телескоп Hubble обнаружил у Урана новые кольца и спутники, сообщает PR Newswire. Два небольших небесных тела движутся по неправильным траекториям, пересекающимся с кольцами. Ученые подозревают, что последний спутник и является источником пыли, из которой они состоят.

Спутники собираются назвать Купидоном и Мэб - в честь древнеримского бога и английского фольклорного персонажа. 20-километровая Мэб, по всей видимости, состоит из не очень плотного вещества, которое легко рассеивается при метеоритной бомбардировке и становится частью колец. В свою очередь, при прохождении сквозь кольца на спутник осаждается пыль.

Связанных с этим колебаний массы достаточно, чтобы орбита тела стала непостоянной. "Это случайный, или хаотический, процесс, участники которого обмениваются угловым моментом и веществом", - заявил один из исследователей. Ученые говорят, что для моделирования такой системы нужна не столько классическая небесная механика, сколько "нелинейная динамика" - наука об иррегулярных явлениях, которую научились применять к химическим, биологическим и геологическим процессам.