Новости физики и космоса 

Выпуск 23 (98) 1 - 15 декабря 

Сверхтекучий твердый гелий оказался сверхжестким

Исследуя твердый гелий - вещество, недавно продемонстрировавшее "сверхтекучесть", - канадские ученые обнаружили у него также аномально высокую сопротивляемость деформации сдвига при сверхнизких температурах, сообщает журнал Nature.

Твердый гелий можно получить только при температуре менее двух кельвинов и давлении выше 25 атмосфер. В 2004 году группа ученых под руководством Мозеса Чаня (Moses Chan) обнаружила, что при температуре ниже 0,2 кельвина (-272,95 по Цельсию) гелий, сохраняя свойства твердого тела, парадоксальным образом начинает демонстрировать свойства сверхтекучести: часть вещества приобретает нулевую вязкость и может течь сквозь остальную часть без трения.

Канадские физики подвергли твердый гелий другому испытанию: проверили его сопротивляемость деформации сдвига. Оказалось, что при самых низких температурах гелий становится значительно более "жестким": при температуре менее 0,25 кельвина его модуль сдвига возрастает на 20 процентов.

Чань считает, что это неожиданное изменение свойств связано со сверхтекучестью и, возможно, имеет ту же причину.

Японские ученые решили печатать солнечные батареи

Ученые из Университета Иокогамы и компании Fujimori Kogyo изобрели солнечные батареи, которые выглядят как бумага, но способны, например, давать достаточно энергии для ноутбука. Об этом сообщает The Inquirer со ссылкой на агентство Nikkei.net.

Новые батареи будут представлены в феврале следующего года. Они состоят из трех слоев с отпечатанным полимерными ячейками. Толщина "бумажных" батарей составляет всего 0,4 миллиметра.

При рождении белые карлики получают толчок в бок

Канадские астрономы выдвинули гипотезу о том, что белые карлики при рождении получают асимметричный "толчок в бок" (кик), который определяет их дальнейшее движение и положение в звездном скоплении, сообщает PhysOrg со ссылкой на университет Британской Колумбии.

Белый карлик - звезда огромной плотности: размером примерно с Землю, но массой примерно с Солнце, в которой уже не идет термоядерный синтез и которая светится только за счет остывания. Белые карлики возникают из сжавшихся остывающих ядер красных гигантов, когда те сбрасывают с себя оболочку. Красные гиганты, в свою очередь, возникают, когда в сравнительно небольших обычных звездах заканчивается ядерное "топливо".

Канадские исследователи изучали распределение белых карликов в известном шаровом звездном скоплении NGC 6397. Распределение "старых" карликов соответствовало теоретическим расчетам: более тяжелые - ближе к центру скопления, более легкие - ближе к краю. Однако "молодые" карлики находились совершенно не там, где предсказывала теория: ожидалось, что они будут сосредоточены около центра, но это не соответствовало действительности. Отличить старый карлик от молодого можно по цвету и яркости: молодые горячее, поэтому они ярче, а также имеют более выраженный голубой оттенок.

В марсианской почве нашли условия для жизни

Марсоход "Спирит" нашел в марсианской почве следы потенциально благоприятных условий для жизни, сообщает BBC News со ссылкой на доклад ведущего специалиста миссии Стива Сквайрса (Steve Squyres) на конференции Американского геофизического союза.

К открытию привела случайность: у марсохода заклинило одно из колес, и оно постоянно взрывало почву при передвижении аппарата по поверхности. В мае ученые обратили внимание на необычную яркость вывороченных пластов. Анализ показал, что в почве очень высок уровень диоксида кремния. "Спириту" было дано задание провести более тщательный анализ почвы и близлежащих скал.

Ученые пришли к выводу, что правдоподобно объяснить такую концентрацию диоксида кремния можно двумя способами. Первая гипотеза гласит, что "Спирит" наткнулся на отложения горячих источников: вода вымывала диоксид кремния из одного места и переносила на другое (как гейзер). Вторая - что на отверстие, служившее некогда источником вулканических газов: поднимающиеся сквозь трещины в породе кислотные пары разъели большинство минералов, кроме диоксида кремния, тем самым обнажив его.

Какую гипотезу ни принять - соответствующие геологические области на Земле (горячие источники и фумаролы - источники вулканических газов) буквально кишат бактериями. Таким образом, можно предполагать, что ранее на Марсе были вполне пригодные для жизни условия.

На "Спирите" нет оборудования, которое позволило бы проверить гипотезу, он предназначен для геологических исследований. Будущие миссии, однако, займутся поиском химических следов, которые могли оставить микроорганизмы.

Китайцы отправят свой зонд к Марсу на российской ракете

Китайский исследовательский спутник Марса будет запущен в октябре 2009 года при помощи российской ракеты-носителя, сообщает газета The China Daily со ссылкой на слова одного из разработчиков проекта Чэня Чанъя (Chen Changya).

Спутник, предварительно названный "Инхо-1" (Yinghuo-1), проделает путь в 350 миллионов километров, прежде чем выйти на орбиту Марса. Это предположительно произойдет в сентябре 2010 года, тогда же будут переданы первые снимки.

Спутник проведет на орбите около года. Ранее сообщалось, что "Инхо-1" будет отправлен вместе с российским исследовательским зондом, который возьмет образцы почвы со спутника Марса - Фобоса - и вернется с ними на Землю. Эта информация пока не подтвердилась.

Солнечная система закончилась не так

Космический аппарат Voyager-2 преодолел важный рубеж на пути к другим звёздам. Пересечение границы изрядно озадачило учёных – температура и другие свойства среды за её пределами оказались совсем не такими, как ожидали астрофизики.

Границу Солнечной системы в бесконечном космическом пространстве трудно себе представить. Однако астрофизики давно провели четкую грань, отделяющую нашу звездную систему от «внешнего» космоса. Она проходит в той области, где поток так называемого солнечного ветра – заряженных частиц, испускаемых Солнцем во всех направлениях, – останавливается под давлением межзвездного газа.

Эта граница называется гелиопаузой. И хотя влияние тяготения Солнца заметно и за гелиопаузой – в конце концов, никаких звёзд крупнее в наших окрестностях нет, именно здесь начинается «настоящее» межзвёздное пространство, в котором правят балом звёздные ветра других звёзд и заряженные частицы, траектории которых долгие миллионы лет путает неоднородное магнитное поле нашей Галактики.

Астрономы уверены, что граница эта располагается на расстоянии примерно в 20 миллиардов километров от нашего светила, то есть 130-140 астрономических единиц – средних расстояний от Земли до Солнца. Однако где именно она проходит, и как выглядит отделённый ей от межзвёздного пространства «кокон» – астрономы называют его гелиосферой – пока точно не известно.

Одно понятно – ещё до полной остановки с солнечным ветром должна произойти очень важная метаморфоза – из сверхзвукового потока, который и на ветер, на самом деле, мало похож, солнечный ветер должен превратиться в упругий газ. Происходит это на так называемой ударной волне, где скорость частиц становится меньше скорости звука. Правда, в отличие от ударной волны при взрыве бомбы, разбегающейся от эпицентра, здесь фронт оказывается стоячим (ну или почти стоячим, как мы увидим дальше): Солнце светит уже миллиарды лет, и за это время солнечный ветер и межзвёздная среда успели приноровиться друг к другу.

После этого частицы начинают чувствовать давление, которое они оказывают друг на друга, и именно это давление начинает тормозить их. Эту ударную волну поэтому часто считают границей «внутренних» областей гелиосферы, и до недавнего времени лишь один из созданных руками человека космических аппаратов мог похвастаться тем, что выбрался за её пределы. Это Voyager-1, преодолевший границу ударной волны в декабре 2004 года.

Вторым таким аппаратом недавно стал «брат-близнец» первого Voyager'а – Voyager-2, сообщает NASA. И его свершение оказалось для учёных гораздо более интересным.

Собственно, сам критический момент пришёлся на 30 августа текущего года, однако пока астрономы NASA расшифровали полученную от зонда информацию и разобрались в ней, прошло ещё три месяца. И разбираться было в чём.

Во-первых, границу он преодолел совсем не там, где её три года назад нащупал Voyager-1, а на 1,5 миллиарда километров ближе к Солнцу. Второй аппарат, в отличие от первого, завершив 15 лет назад изучение планет-гигантов, отправился не на север, а на юг. И там, с южной стороны, Солнечная система оказалось более «приплюснутой», чем с севера.

Впрочем, учёные к такому положению вещей были готовы: ещё полтора года назад приборы Voyager'а-2 заметили потоки сравнительно быстрых (на физическом языке – «тёплых») ионов со стороны гелиопаузы. Это тёплое дыхание, прежде зафиксированное первым Voyager'ом в начале 2000-х годов, и позволило предположить, что граница ударной волны близка. Учёные начали готовить приборы и, главное, убедили своих коллег из Службы дальней космической связи NASA, что за Voyager'ом-2 надо следить (пересечение границы Voyager'ом-1 они пропустили, и информация со сделанного 30 лет назад аппарата благополучно «пролетела» мимо Земли: хранить её аппарат не умеет).

Второе отличие Voyager'а-2 в том, что границу он пересек не один раз и не два. Приборы по измерению свойств плазмы солнечного ветра, которые, кстати, у старшего аппарата сломались ещё задолго до прохода знакового рубежа, чётко зафиксировали пятикратное прохождение границы ударной волны за месяц, причём три таких события учёные смогли отследить в реальном времени.

По сути, космический аппарат играл в перегонки с границей волны, которая чуть колышется вперёд-назад в зависимости от активности солнечных вспышек.

Более того, одна из самых подробных на сегодняшний день моделей утверждает, что эта игра ещё не закончена – в середине 2008 года волна вновь догонит Voyager-2, а затем «отхлынет» назад. Это будет последнее напоминание аппарату, стремящемуся к границе с межзвёздным пространством со скоростью в 1,35 миллиона километров в сутки, о внутренних областях нашей Солнечной системы.

Когда аппарат достигнет самой гелиопаузы, пока не рискуют предполагать даже авторы доклада о прохождении им границы ударной волны. Эдвард Стоун, представивший доклад о достижении Voyager'а-2 на съезде Американского геофизического общества в Сан-Франциско, в интервью журналу New Scientist оценил этот срок в 7-10 лет.

Однако даже он не стал делать ставки на то, какой из братьев-близнецов достигнет границы первым. Хотя Voyager-1 находится на 3 миллиарда километров дальше от Солнца и летит быстрее (1,47 миллиона километров в сутки), Voyager-2 приближается к южной границе, которая сильнее «поджата», чем северная – вероятно, из-за влияния магнитного поля Галактики. Сейчас первый аппарат удалился уже на 15,8 миллиардов километров от Солнца, второй – 12,7 миллиардов километров.

Так или иначе, работающие на радиоактивном распаде источники энергии обоих Voyager'ов должны проработать ещё не один десяток лет. Так что если NASA не откажется тратить время своих космических антенн на собранные аппаратами данные, человечеству уже в следующем десятилетии предстоит узнать, как чувствуют отправленные ещё 30 лет в космос его посланники там, в настоящем межзвёздном пространстве.

Артём Тунцов, Алексей Петров

Строение гелиосферы

Гелиосферой (heliosphere) называют область пространства, заполненную солнечным ветром, в которой доминирует околосолнечная плазма и солнечные магнитные поля. Солнечный ветер - это поток быстрых заряженных частиц, выбрасываемых с поверхности Солнца так называемыми солнечными вспышками и корональными массисвными выбросами.

Скорость этих частиц поначалу гораздо больше скорости звука в околосолнечном веществе, однако со временем первая падает, а вторая растёт. На поверхности, называемой границей ударной волны (termination shock), эти скорости сравниваются. Это происходит на расстоянии примерно в 90 астрономических единиц или 13 миллиардов километров от Солнца. На фронте ударной волны вещество тормозится и разогревается, и его свойства начинают напоминать свойства газа - частицы «чувствуют» друг друга, флуктуации давления в неоднородной среде, у газа появляется упругость.

Именно благодаря этой упругости происходит дальнейшее торможение частиц солнечного ветра, и полная остановка происходит на поверхности, называемой гелиопаузой (heliopause), где солнечный ветер приходит в контакт с межзвёздной средой. Именно эта поверхность и являет собой границу гелиосферы.

Строение магнитного поля также претерпевает значительные изменения на обеих поверхностях - как на границе ударной волны, так и на гелиопаузе. Если до границы ударной волны плазма солнечного ветра переносит «вмороженные» в неё магнитные поля, практически не замечая препятствий (за исключением магнитосфер крупных планет), то на границе, с изменением характера течения плазмы меняется и структура магнитного поля. За гелиопаузой бал правят межзвёздные магнитные поля нашей Галактики.

У «набегающего» межзвёздного вещества есть своя ударная волна, на которой она останавливается, она называется внешней ударной волной (external bow shock). Эти ударные волны защищают Солнечную систему (и Землю) от значительной части космической радиации, пропуская внутрь лишь космические лучи относительно высоких энергий - остальные на границе отражаются от сжатого в ударной волне магнитного поля.

Неожиданные потери

Наличие работающих приборов, измеряющих характеристики плазмы в окрестности Voyager'а-2 озадачило астрономов. И если большая, чем ожидалось, напряжённость магнитного поля снаружи гелиосферы стала понятна ещё полтора года назад – именно она, скорее всего, «поджимает» гелиосферу с юга, то поведение температуры на ударной волне и вблизи её стало большим сюрпризом.

Температура плазмы за ударной волной оказалась вдесятеро ниже, чем ожидалось. Именно на увеличение температуры должна, как правило, уходить кинетическая энергия тормозящихся на фронте волны частиц. Куда она делась, учёные пока не знают.

Одно из предположений состоит в том, что часть энергии уходит на ускорение заряженных частиц на фронте - тех самых «тёплых» ионов, которые ещё полтора года назад заметил Voyager-2, а также более высокоэнергичных частиц, зафиксировать которые приборы аппарата не могут. И если расходы энергии на тёплые ионы астрономы учли в своих моделях, то на более горячую составляющую никаких указаний не было. Теперь учёным предстоит пересмотреть свои модели.

Возможно, потери на ускорение частиц смогут объяснить и ещё одну загадку. Ударная волна, пять раз пройденная Voyager'ом-2 оказалась совсем не похожа на классические ударные волны. Вместо резкого изменения плотности, температуры и скорости частиц, специалисты наблюдали их постепенное изменение при приближении к границе и лишь относительно небольшой скачок на самой границе.

С Байконура запустили канадский спутник дистанционного зондирования Земли

В пятницу, 14 декабря, в 16.17 по московскому времени с Байконура был успешно произведен запуск канадского аппарата дистанционного зондирования Земли "Радарсат-2", сообщает новостная служба Роскосмоса.

"Радарсат-2", который сменит запущенный в 1995 году спутник "Радарсат-1" является результатом сотрудничества между правительством Канады в лице Канадского космического агентства (CSA) и компанией MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA).

Информация, передаваемая спутником, будет использоваться в первую очередь для ледовой разведки, а также для морской разведки, мониторинга стихийных бедствий, картографирования и так далее.

C Байконура стартовала ракета-носитель с военным спутником Минобороны

С космодрома Байконур стартовала ракета-носитель "Протон-М", которая должна вывести на орбиту "космический аппарата военного назначения", заявил начальник службы информации Космических войск Алексей Золотухин. Об успешном запуске, который состоялся в 3:16 по московскому времени, сообщило агентство "Интерфакс".

Золотухин уточнил, что старт ракеты контролировался средствами наземного автоматизированного комплекса управления Космических войск. Аппарат отделится от ракеты приблизительно через 9 часов после запуска, то есть в 12:17 по московскому времени, когда он будет находиться вне зоны радиовидимости наземных средств слежения.

Американская компания отказалась запускать спутники с Байконура

Американская компания Space Transport объявила о том, что намерена продать свою долю в International Launch Services (ILS), которая занимается коммерческими запусками спутников с Байконура. Об этом пишут "Ведомости".

Другая доля ILS принадлежит российскому "Центру имени Хруничева" (ГКНПЦ имени Хруничева). По словам начальника управления Роскосмоса Александра Чулкова, государство уже поручило центру изучить возможные варианты приобретения пакета.

В Space Transport отмечают, что покупкой доли в ILS интересуются многие компании, но от дальнейших комментариев отказались. Space Transport также не сообщила и по какой причине собирается избавиться от актива.