сряда, 6 юни 2018 г.

Нови Хоризонти се събужда за историческо близко прелитане в пояса на Кайпер

Нови Хоризонти
 
  Космическият апарат на НАСА "Нови Хоризонти" е отново "буден" и подготвен за най-отдалечената планетарна среща в историята - близкото прелитане край обекта в пояса на Кайпер наречен Ултима Туле, което трябва да стане в първия ден на новата 2019 година.
  Движейки се през пояса на Кайпер на повече от 6 млрд километра от Земята, Нови Хоризонти беше в спестяваща ресурси хибернация от 21.12.2017 г. Радио сигнали потвърждаващи това, че Нови Хоризонти е извършил бордови компютърни команди за излизане от хибернация, са достигнали операциите на мисията в Лабораторията за приложна физика Джон Хопкинс в Лоурел, Мериленд в 2:12 сутринта източно време на 5-ти Юни.
  Мениджърът операции на мисията Алис Боуман докладва, че космическият апарат е в добро състояние и функционира нормално с всички системи върнали се онлайн както се е очаквало.
  През следващите 3 дни екипът ще събира навигационни данни (използвайки сигнали от Deep Space Network на НАСА) и ще изпрати първата от много команди до бордовите компютри на Нови Хоризонти за започване на подготовки за близкото прелитане край Ултима. Траещи около 2 месеца, тези подготовки включват ъпдейти на паметта, извличане на научни данни за пояса на Кайпер и серия от проверки на подсистеми и научни инструменти. През август екипът ще даде команда на Нови Хоризонти да започне отдалечено наблюдение на Ултима, изображения които ще помогнат на екипа да прецизира курса на космическия апарат за да осъществи близкото прелитане до обекта.
  "Нашият екип е вече навлязъл дълбоко в планирането и симулациите на нашето наближаващо близко прелитане на Ултима Туле и е въодушевен че Нови Хоризонти е отново в активно състояние за подготовката на операциите по близкото прелитане, която ще започне през късния август", казва главният изследовател на мисията Алън Стърн от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо.
  Нови Хоризонти направи исторически полет край Плутон и неговите луни на 14-ти юли 2015, изпращайки към нас данни, които трансформираха нашите виждания за тези интригуващи светове близо до вътрешния край на пояса на Кайпер. От тогава Нови Хоризонти навлиза все по-дълбоко в този отдалечен регион, наблюдавайки други обекти от пояса на Кайпер и измервайки свойствата на хелиосферата докато се насочва към близкото прелитане на Ултима Туле - около 1,6 млрд километра отвъд Плутон - на 01.01.2019 г.
  Нови Хоризонти сега е на приблизително 262 млн километра от Ултима, приближавайки се с 1 223 420 км всеки ден. Можете да последвате Нови Хоризонти по неговия път на http://pluto.jhuapl.edu/Mission/Where-is-New-Horizons/index.php.
 
  На 5-ти юни 2018 Нови Хоризонти се намираше на около 6,1 млрд километра от Земята. От там - повече от 40 пъти разстоянието между Земята и Слънцето - радио сигнал изпратен от космическия апарат пътуващ със скоростта на светлината достига Земята 5 часа и 40 минути по-късно.
  165 дневната хибернация, която приключи на 4-ти юни беше втората от два такива периода на "почивки" преди близкото прелитане край Ултима Туле. Апаратът ще остане активен до края на 2020 година, след като е изпратил всички данни от контакта с Ултима обратно на Земята и е приключил останалите научни наблюдения на пояса на Кайпер.

понеделник, 26 февруари 2018 г.

Сфера на Дайсън или как да станем цивилизация тип II?

 
  Много се е изговорило и изписало по темата, откакто през 60-те години на миналия век физикът и математик Фрийман Дайсън е изложил идеята за хипотетична мегаструктура, която да обгражда дадена звезда и да събира всичката енергия излъчена от нея. Тази теоретична структура е станала известна под наименованието Сфера на Дайсън. Според Дайсън такива структури биха били логично продължение на нарастващите енергийни нужди на технологична цивилизация и биха били необходимост за тяхното дългосрочно оцеляване. Той предполага, че търсенето на такива структури в космоса би довело до откриването на интелигентни извънземни цивилизации.
  Съществува една класификация, известна като скалата на Кардашев, която разделя технологично напредналите цивилизации на няколко типа в зависимост от това до каква степен са овладели наличната енергия с течение на еволюцията. Цивилизации, които са тип 1 по тази скала са способни да улавят и съхраняват цялата енергия достигаща родната им планета от нейната звезда. Тип 2 цивилизации са тези, които чрез мегаструктури като например сферата на Дайсън събират и използват цялата енергия излъчвана от звездата майка. Тип 3 са най-технологично напредналите цивилизации по тази скала. Те могат да контролират енергията в мащабите на цялата си галактика. Това разделение е предложено през 1964 година от Съветския астроном Николай Кардашев. В последствие много допълвания от различни учени разширяват скалата от тип 0 до тип 5 цивилизации, като например човечеството в момента се намира някъде между тип 0 и тип 1 цивилизации, тъй като все още не е успяло да улови и използва изцяло частта от Слънчевата енергия, която попада на Земята. Тип 4 цивилизации биха били способни да извършват междугалактически пътешествия и да поставят под свой контрол пространството и времето в цялата ни вселена. Цивилизациите от тип 5 пък биха могли да излязат извън рамките на нашата вселена в предполагаемото пространство на една мултивселена.
  Разбира се естественият ход на еволюцията ни би бил първо да достигнем нивото на цивилизация тип 1 преди да можем да проектираме и конструираме нещо подобно на Сферата на Дайсън, което да ни превърне в цивилизация тип 2. Подобна конструкция, която да е способна да улавя и съхранява цялата енергия на Слънцето би трябвало да е минимум с радиус 1AU (1 астрономическа единица = на разстоянието от Слънцето до Земята или около 150 млн. км.). В противен случай, тя би спряла достъпа на светлина и топлина идващи от нашата звезда и животът на планетата ни би изчезнал. В момента дори теоретичното проектиране на нещо с такива размери е невъзможно за нас, да не говорим за практическото му построяване.
  Често сферата на Дайсън е била представяна като плътна черупка, обгръщаща Слънцето. Това произтича най-вече от буквалното тълкувание на първоначалния труд, който Фрийман Дайсън е издал. Всъщност равновесието на такава плътна черупка около Слънцето би било невъзможно поради теоремата на черупката, според която подобна конструкция би имала нулево нетно гравитационно взаимодействие с обгърнатата звезда. Това би довело до невъзможност черупката да остане в относително стабилна орбита около Слънцето и в крайна сметка тя би се сблъскала със звездата. Затова вместо за плътна черупка, често се говори за алтернативни конструкции, като например рояк, пръстен, балон, мрежа и други. Например роякът на Дайсън се състои от голям брой независими конструкции или сателити, обикалящи в плътна формация около Слънцето. При този модел, се улеснява изпълнението, тъй като отделните модули ще са с много по-малки размери от колкото една солидна конструкция. Събирането на енергията от Слънцето би ставало от соларни панели разположени по отделните сателити съставящи рояка. След това посредством насочен микровълнов лъч могат да бъдат насочвани към приемателна ректена разположена на Земята, която да преобразува микровълновите вълни в използваем постоянен електрически ток. Дори ако развихрим въображението си бихме могли да си представим отделните елементи от рояка като соларни витла, комбиниращи слънчевата светлина и потока от слънчева радиация в токопроизвеждащи устройства с още по-голяма ефективност от обикновените сателити със соларни панели. Потокът заредени частици или т.нар. слънчев вятър би завъртал около оста соларното витло, подобно на вятъра завъртащ перките на вятърните турбини тук на Земята. Витлото завърта генератор, който произвежда електрическа енергия, а самото витло е покрито с фотоволтаични клетки, които също паралелно създават електрическа енергия. Уравновесяването в определена орбита около Слънцето ще се постига чрез баланс между гравитационното привличане на звездата и обратния напор създаван от слънчевия вятър. При наличието на множество такива двойногенериращи електроенергия сателити, орбитиращи около Слънцето в рояк на Дайсън, човечеството би се доближило доста до нивото на развитие на цивилизации тип 2 събирайки и използвайки голяма част от енергията излъчваната от собствената звезда.
  Какво би се случило ако една извънземна цивилизация построи сфера на Дайсън? Какво биха виждали едни далечни наблюдатели като например хората от планетата Земя? Първо бихме очаквали рязък спад в яркостта на звездата, последван от възвръщане на нормалната яркост, и после пак спад. Това би се наблюдавало при сфера на Дайсън изградена около звездата в частичен размер, тоест не плътна черупка, а по-скоро пръстеновидна конструкция въртяща се около звездата. Другото наблюдавано явление би било засилено излъчване в инфрачервената област породено от вероятното загряване на елементите от сферата на Дайсън. Именно тези два признака са използвани от учените търсещи следи от интелигентен извънземен живот за да определят звездите, които са възможни кандидати за дом на такива технологично напреднали  цивилизации.
  На 14.10.2015 година реализацията на странни светлинни сигнали от звезда KIC8462852, наречена звездата на Таби на името на водещия учен открил нерегулярните светлинни флуктуации, уловени от космическия телескоп Кеплер, повдигнаха спекулации, че може да е открита сфера на Дайсън. Хипотезите за естествени източници на този странен феномен бяха няколко. Едната бе, че транзитираща екзопланета е затъмнила нейната масивна звезда, но спадовете в светлината траели между 5 и 80 дена и били неравномерно разделени един от друг, нехарактерно за която и да е орбита на небесен обект, което опроверга хипотезата. Друго възможно обяснение бе, че облак от прах е причината за спадовете в светлината, но звездата не е показала никакви свидетелства, че е млада, така че облакът от прах е бил твърде малко вероятен. Последно е била предложена опцията кометен дъжд да е бил причината. Обаче за да се получи затъмнението, което сме наблюдавали биха били необходими стотици комети. И това са само кометите, които се е случило да минат между нас и звездата. Така че в реалност говорим за десетки хиляди комети. В крайна сметка учените продължават да не могат да дадат еднозначно научно обяснение на наблюдаваното и възможните обяснения за момента витаят в сферата на научната фантастика.
  Но дори и около звездата на Таби да не живеят разумни извънземни същества, имайки предвид огромните размери на вселената, нейната възраст и безброй многото галактики и звезди в нея, бих казал че шансовете някъде там да съществува живот, достигнал технологичното развитие необходимо да се построи сфера на Дайсън са доста добри.

четвъртък, 17 август 2017 г.

Теория на струните - теорията за всичко на 21-ви век

Теория на струните - теорията за всичко на 21-ви век

  Теорията на струните е част от теоретичната физика, която се опитва да реши проблема на стандартния модел с т.нар. квантова гравитация - това е описанието на силата на гравитацията според принципите на квантовата механика.

Основи:

  Релативистичната квантова теория на полето работи много добре за описание на наблюдаваните свойства и начин на поведение на елементарните частици. Но теорията работи добре само, когато гравитацията е толкова слаба, че може да бъде пренебрегната. Теорията за частиците работи само, когато се преструваме, че гравитацията не съществува. Общата теория на относителността осигури прозрения относно вселената, орбитите на планетите, еволюцията на звездите и галактиките, Големият взрив и наскоро наблюдаваните черни дупки и гравитационни лещи. Въпреки това, теорията работи само ако се преструваме че вселената е чисто класическа и че квантовата механика не е нужна за нашето описание на природата. Вярва се, че теорията на струните може да запълни тази празнина.
  Първоначално струнната теория е била предложена като обяснение на наблюдаваната връзка между масата и спина на определени частици наречени хадрони, които включват протона и неутрона. Нещата не проработили и квантовата хромодинамика се доказала като по-добра теория за хадроните.
  Но частиците в струнната теория се появяват като възбуждания на струната и като такива те са частици с нулева маса и спин 2.
  Ако имаше добра квантова теория на гравитацията, тогава частицата, която би носила гравитационната сила би имала нулева маса и спин 2. Това се е знаело от теоретичните физици от много време. Тази теоритизирана частица е наречена гравитон.
  Това доведе до там, физиците да предложат теорията да бъде приложена не като теория на хадронните частици, а като теория на квантовата гравитация, неосъществената фантазия на теоретичните физици от десетилетия.
  Но не беше достатъчно че има гравитон предвиден от струнната теория. Можем да добавим ръчно гравитон към квантовата теория на полето, но тогава калкулациите, които трябва да опишат природата стават безполезни. Това е така, защото сблъсъците на частиците се случват в единична точка от пространство-времето, на нулево разстояние между взаимодействащите частици. За гравитоните математическите операции и пресмятания се държат толкова зле на нулеви разстояния, че отговорите просто нямат смисъл. В струнната теория струните си взаимодействат на малко, но крайно пространство и тогава отговорите имат смисъл.
  Това не означава, че теорията на струните е без недостатъци. Но поведението при нулева дистанция е такова, че можем да комбинираме квантовата механика и гравитацията и можем да говорим за възбуждането на струните, които пренасят гравитационната сила.
  Има няколко начина, по които теоретиците могат да построят теориите на струните. Започват с елементарната съставка: малки вибриращи струни. Следва да се реши: отворена ли трябва да е струната или затворена? След това да се запитат: само за бозони (частици, които пренасят силите) ли ще се отнася или за фермиони (частиците, които съставляват материята)? В теорията на струните, частицата е като нота изсвирена на струната.
  Ако отговорът на последния въпрос е "само бозони, моля!", тогава стигаме до бозонна теория на струните. Ако отговорът е "не, настоявам че материята съществува!", тогава имаме нужда от суперсиметрия, което значи еднакво съвпадение между броя бозони и фермиони. Суперсиметрична теория на струните се нарича суперструнна теория. Има общо 5 вида теории на суперструните.
  Последният въпрос за правенето на струнна теория трябва да бъде: може ли да се обвърже с квантовата механика? За бозонните струни отговорът е положителен само ако пространство-времето има 26 измерения. За суперструните можем да ги намалим до 10. Как стигаме до 4-те измерения, които наблюдаваме в нашия свят е друга история.
  Ако питаме как да стигнем от 10-измерното пространство-време до 4 измерения, тогава броят на струнните теории расте, защото има толкова много възможни пътища да се направят 6 измерения много по-малки от останалите 4 в теорията на струните. Този процес на правене на нежелани пространтво-времеви измерения по-компактни поражда интересни физически свойства от самосебе си.
  Но броят на струнните теории намалява в последните години, защото теоретиците откриват, че това което са смятали за напълно различни теории, всъщност са различни начини на разглеждане на една и съща теория! Този период в историята на теорията на струните е наречен Втората струнна революция. И сега най-голямата надпревара в проучването на струните е за това броят на теориите да се намали до една, която някои хора искат да наричат М теория, като Майката на всички теории.

вторник, 27 юни 2017 г.

Астрономите мислят че има и друга планета в нашата Слънчева Система

 
Планета 10
  Забравете за 9-тата планета! Вече има нова планета, която прикова вниманието ни. Астрономите я наричат "Планета 10". Те все още не са я виждали, но ако тя съществува, ето какво знаем засега:
  Вероятно тя се намира на 8,2 млрд километра от Слънцето. Това е около 2,25 млрд километра по-далеч от Плутон и 96,6 млрд километра по-близо от неоткритата планета 9. За разлика от нея, тази нова мистериозна планета е много по-малка. Астрономите смятат, че нейната маса е подобна на тази на Марс или Земята. Но как те знаят нейната маса, без дори да са я виждали? Нейното гравитационно влияние върху околните обекти е ключът. Учените са изследвали орбитите на 600 обекта в пояса на Кайпер. Орбитите на тези обекти лежат в различна равнина спрямо тази на 8-те планети. Причината може да е гравитационното въздействие на "Планета 10". Но това е само една идея. Други астрономи са скептични относно съществуването на такава планета. Детайлни наблюдения на нашата Слънчева Система могат да доведат до откриването й. Дотогава остава въпросът дали в нашата система има 2 все още неоткрити планети обикалящи в баланс около Слънцето.

понеделник, 26 юни 2017 г.

Марс - спътници

Цветно изображение на Фобос заснето от апарата на НАСА Марс Риконисънс Орбитер през 2008 г.

   Марс има два сравнително малки естествени спътника, Фобос (около 22 километра) и Деймос (около 12 километра в диаметър), които орбитират близо до планетата. Луните на Марс са сред най-малките в Слънчевата система. Фобос е малко по-голям от Деймос и орбитира само на 9400 километра над повърхността на Марс. Няма известни лунни орбити по-близо до планетата си. Той обикаля Марс три пъти на ден, а на по-отдалеченият Деимос му отнема 30 часа за всяка орбита.

Марс - обитаемост и търсене на живот

Обитаемост на Марс
  Настоящото разбиране за планетарна обитаемост - способността на един свят да развива условия на околната среда, благоприятни за появата на живот, прави фаворити планетите, които имат течна вода на повърхността си. Най-често това изисква орбитата на планетата да се намира в обитаемата зона, която за Слънцето се простира от отвъд Венера до дългия радиус на елиптичната орбита на Марс. По време на перихелия, Марс попада в този регион, но тънката атмосфера на Марс предотвратява наличието на течна вода в големи региони за продължителни периоди от време. Следите от древни потоци от течна вода демонстрират потенциала на планетата за обитаване. Последните доказателства предполагат, че всяка вода на повърхността на Марс може да е била прекалено солена и кисела, за да поддържа нормалния Земен живот.

четвъртък, 22 юни 2017 г.

Хъбъл снима портрет на Марс по време на близкия подход през 2016

Портрет на Марс от телескопа Хъбъл

На 12 май 2016 г. астрономите, използващи космическия телескоп Хъбъл, заснеха този удивителен образ на Марс, когато планетата беше на 80,5 милиона километра от Земята. Снимката разкрива подробности за обекти с големина от 30 до 50 километра. Това наблюдение беше направено само няколко дни преди опозицията на Марс на 22 май, когато Слънцето и Марс щяха да бъдат на точно противоположните страни на Земята. Марс тогава беше на 76,3 милиона километра от Земята. На 30 май Марс беше най-близо до Земята от 11 години, на 75,4 милиона километра. Марс е особено фотогеничен по време на опозицията, защото може да се види напълно осветен от Слънцето, гледано от Земята.