марс что за цвет
Какого цвета Марс на самом деле?
Марс часто называют «Красной планетой», хотя его настоящий цвет может вас удивить
Краткий ответ на вопрос, почему Марс кажется красным или, по крайней мере, красно-оранжевым, заключается в том, что поверхность Марса содержит большое количество ржавчины — оксида железа. Оксид железа образует ржавую пыль, которая плавает в атмосфере и покрывает большую часть ландшафта толстым слоем, окрашивая его в соответствующие цвета. Но тогда откуда на Марсе вся остальная палитра?
Из-за пыли в атмосфере Марс из космоса выглядит как красновато-бурая сфера ржавого железа. При взгляде с поверхности видны и другие цвета, потому что ржавчина бывает разных цветов – ведь минеральный состав планеты не ограничивается одним лишь железом. Но даже в этом случае все не так однозначно. В то время как красный — распространенный цвет ржавчины, некоторые оксиды железа бывают коричневыми, черными, желтыми и даже зелеными! Именно поэтому, если вы видите зеленый цвет на Марсе, это не значит, что на планете растут растения или процветает бактериальная жизнь. Как и на Земле, зеленоватый оттенок марсианских скал возникает в первую очередь из-за минералов.
Итак, вам может быть интересно, откуда взялась вся эта ржавчина, поскольку в атмосфере Марса больше оксида железа, чем на любой другой планете. Ученые до сих пор не пришли к единому мнению на этот счет, однако многие считают, что железо было вытолкнуто в атмосферу вулканами, извержения которых сотрясали Марс в далеком прошлом. Солнечное излучение вызывало реакцию водяного пара из атмосферы с этим железом, в результате чего оно окислилось и образовались оксиды. Кроме того, оксиды железа также могут попадать на планету из железных метеоритов, которые точно так же реагируют с кислородом под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения с образованием ржавчины.
Почему Марс красного цвета
Мы так привыкли называть Марс «Красной планетой», что порой даже не задумываемся, почему он такого цвета
Секрет цвета Марса кроется в реголите, то есть осадочной породе на поверхности планеты. В нем содержится огромное количество оксида железа, это же соединение придает нашей крови и ржавчине такой оттенок. Но почему на Марсе так много железа, и почему это железо «окислено»?
Все началось 4,5 миллиарда лет назад. Считается, что в процессе формирования Солнечной системы все планеты получили очень много железа. Земля «забрала» свою порцию в ядро, а Марс, из-за слабой гравитации и малого размера, просто остался покрытым этим элементом.
Однако само по себе железо выглядит темным и блестящим. Элемент приобретает красноватый оттенок, когда он подвергается воздействию кислорода, и при этом кислорода достаточно, чтобы он превратился в оксид железа (III). На сегодняшний день у ученых есть несколько гипотез, как окислилось железо на Марсе.
Первая предполагает, что когда-то на Красной планете шли дожди. Вода окисляла железо и так Марс стал красным. Также предполагается, что бури на планете могли разрушать кристаллы кварца, а он содержит в себе кислород, окисляющий железо. Еще одна теория говорит о том, что окисление происходило из-за перекиси водорода и озона, которые миллионы лет образовывались из углекислого газа под воздействием солнечных лучей над поверхностью планеты.
Цвет планеты Марс
Если наблюдать издалека, с поверхности Земли, цвет Марса кажется красным или даже рыжим. Связано это с обилием в его атмосфере красной пыли. Если присмотреться с более близкого расстояния, можно обнаружить желтовато-коричневый оттенок, имеющий примесь золотистого, бурого, зелёного тона.
История
В древние времена наши предки без особого труда отличали Марс от других космических тел Солнечной системы. Он вызывал ассоциацию с войной и имел немало легенд. В Египте Марс называли «Красная планета», в Индии у неё было аналогичное наименование. Связано это с тем, что объект обладает характерным цветом, который можно заметить невооружённым глазом. Современные исследовательские работы привели к доказательству того факта, что красноватым оттенком обладает не только поверхность, но и атмосфера.
Атмосфера Марса, снимок получен искусственным спутником «Викинг» в 1976 году. Слева виден «кратер-смайлик» Галле
Причина изобилия красного
В настоящее время принято считать, что цвет Марса является красным исключительно в связи с особенностями его верхнего слоя. Он содержит внушительный объём пыли NPOX (наноразмерных оксидов железа), и этот слой имеет толщину всего в несколько миллиметров. Даже в зонах, изобилующих этим веществом, размер слоя не превышает двух метров. Это самая тонкая марсовая оболочка, не распространённая на глубокие территории.
Марс – красная планета в связи с оптическими свойствами оксидов железа, которых во многих участках планеты предостаточно. За счёт инфракрасных датчиков, работающих на расстоянии, принадлежащих спектрометру, планета выглядит именно так, как привыкли видеть её земляне. Также на ней было обнаружено немало минералов (гематит, магнетит, титан), влияющих на цветовые особенности почвы.
Цвет Марса также может быть объяснён высоким показателем массовой доли серы, хлора. Дело в том, что серное вещество имеет способность отлично взаимодействовать с NPOX, что свидетельствует о том, что незначительные изменения могут спровоцировать его возникновение. Также при дистанционном наблюдении было обнаружено, состав пыли, находящейся на поверхности планеты в её атмосфере, схож. Основные компоненты в нём – плагиоклаз, цеолит, пироксен, оливин.
Марса, Кратер Галле
Появление пыли
Цвет Марса также пребывает в зависимости от состояния пыли NPOX. Она имеет способность к окислению вследствие определённых процессов даже без участия свободного кислородного вещества. С течением геологического времени происходят изменения атмосферного характера, что свидетельствует о том, что свободный O2 (кислород), вероятно, существовал всегда и делал это в качестве микрокомпонента.
Одно из таких явлений характеризуется прямой химической реакцией между железом и водой. В итоге получается вещество, которое приводит к возникновению иона (гетита). С точки зрения термодинамики этот процесс проходит недостаточно активно. Изучая вопрос, какого цвета Марс, стоит рассмотреть несколько подтверждений того, что образование гематита может происходить из магнетита вследствие протекания определённых эрозионных процессов.
В лаборатории, посвящённой моделированию условий, преобладающих на Марсе, в Дании, было доказано, что в случае соединения в одной пробирке смеси песком (магнетита и кварца) произойдёт превращение определённой доли магнетита в гематит, а также окрашивание полученной смеси в красный тон. Случится это по той простой причине, что химические связи кварцевого вещества подлежат разрушению, а при контакте с магнетитом наблюдается переход в него атомов кислорода и формирование гематита.
Красный цвет неба на Марсе
Рассматривая вопрос, какого цвета Марс, можно удостовериться, что небо человеческим взглядом также может восприниматься как красное. Этот научный факт был зафиксирован посредством снимков, полученных вследствие реализации программ по изучению космического пространства. Дело в том, что частицами пыли, находящимися на поверхности планеты, происходит поглощение солнечного света, что выступает в качестве ключевой причины красного неба. Вспомогательное воздействие обеспечивает тот факт, что для этих частичек характерно фотонное излучение.
Интересные факты
Человечество к 21 веку далеко ушло в плане понимания космических явлений, поэтому запросто может интерпретировать любые находки. Среди них есть немало сбоев. В частности, утверждение, что Марс – красная планета. Ведь в реальности данный объект имеет другой цвет. Какой именно?
В процессе запуска к поверхности космического тела роботов разработчики наделяют их калибровкой цвета. Однако даже в случае применения высококачественных инструментов окрас материалов может подвергаться изменениям, исходя из уровня яркости и конкретного времени суток.
Проблема в определении, каких цветов Марс, усложняется ещё и тем, что человек стремится к прогнозу реального освещения. Например, гора может быть видимой в свечении и сбалансированной для синего неба в целях транслирования привычного для земного человека вида. Это вызывает много других проблем. Ведь даже скалы с большой толщиной пылевого слоя при условии перемен в окружающей среде могут быть разными по цвету.
Таким образом, открытия планеты приводят к возникновению ещё большего количества вопросов. Например, что происходит с полученными изображениями, есть ли нужда в их адаптации под привычное понимание человека, или же лучше осуществлять передачу тонов в их реальном значении? Пока эти вопросы являются философскими.
Почему Марс – Красная планета?
Марс – чуть ли не самая популярная планета в Солнечной системе. Как несколько десятилетий назад все говорили об Альфе Центавра, так сейчас всеобщее внимание приковано к Красной планете. Но почему Марс называют Красной планетой? Откуда взялось такое название? Кто первым его придумал? Обо всем этом читайте в нашей статье.
Если вы раньше подробно не интересовались Марсом, вы никогда не догадаетесь, в каком году была открыта эта планета. История многих астрономических объектов ведет свое начало от эпох Галилео Галилея, Уильяма Гершеля, Николая Коперника и других известных деятелей астрономии. Но первое упоминание о Марсе появилось на 2000 лет раньше, аж в 1534 году до н. э. Да, Красную планету впервые обнаружили древнеегипетские астрономы. Поэтому сейчас нереально выяснить, кто впервые нарек планету таким именем – слишком давно это было. Но на вопрос «Почему Марс – Красная планета?» мы ответить можем.
Все просто. Если посмотреть на Марс в телескоп, можно увидеть, что он красно-оранжевого цвета. Отсюда и название. Этот оттенок планета получила благодаря наличию в почве гидратов оксидов железа. Их достаточно много – около 15%, и именно они и окрашивают Марс в характерный цвет.
Считается, что и название планета тоже получила из-за своего цвета. С чем, как не с войной и кровью, в первую очередь ассоциируется красный цвет? А ведь Марс – это бог войны из древнеримского пантеона, воин и защитник, покровитель военной мощи. Любопытный факт: у древних греков тоже был бог войны (Арес), но Ареса считали неистовым, беспощадным и яростным, а Марса – справедливым и отважным. Почестей Марсу оказывали гораздо больше. Хотя, возможно, это лишь современный взгляд историков на давние времена.
Спутники Марса, в той же мере, что и сама планета, способны вселять ужас в сердца. Мы, конечно, шутим, но у двух спутников Марса соответствующие названия: Деймос и Фобос. С древнегреческого первое переводится как «ужас», а второе как «страх».
В этой статье мы немного рассказали о четвертой планете Солнечной системы и о том, почему Марс называют ужасной Красной планетой. Но самый важный факт о Марсе – его можно наблюдать в любительские телескопы начального уровня. Уже при апертуре в 100 мм на диске планеты можно увидеть полярные шапки и моря. Облака и пылевые бури можно наблюдать в телескоп с диаметром объектива свыше 150 мм. А облака и мелкие структуры – в 200-миллиметровый рефрактор. А вот для изучения Фобоса и Деймоса понадобится более мощная оптика – телескоп с апертурой не менее 300 мм.
Если вы не знаете, какой телескоп выбрать, рекомендуем обратиться к консультантам нашего интернет-магазина. Мы с радостью подберем подходящий оптический прибор из обширного ассортимента, представленного на нашем сайте. Звоните или пишите!
4glaza.ru
Октябрь 2018
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
И всё-таки, какого цвета Марс?
Забавный пост, в котором автор раскрывает настоящий цвет марсианской поверхности. Забавный потому, что название поста не совсем соответствует действительности.
ТС приводит нам такую фотографию, якобы вот так вот Марс выглядит в реальности:
Сразу же хочу спросить, @Denis56890690, а почему вас не смутило вполне себе земное голубое небо на этой фотографии? Вы же сами прямым текстом пишете в своём посте следующее:
Давайте начнём с заката на Марсе. На Марсе он не красный, а голубой. В результате того, что на Марсе очень разряженная атмосфера, солнечные лучи в атмосфере Марса очень слабо рассеиваются и закат получается голубого цвета.
Это, кстати, правдоподобно, но на фото выше явно не закат. Хотя это уже не важно, потому что следующее предложение как-то не особо состыкуется с вашей надписью:
Никакого красного неба на Марсе. Оно днём белое, смешанное немного с голубым цветом.
Я отыскал эту фотографию, правда в несколько иной цветовой гамме:
Там есть очень интересное предложение:
The image has been white balanced to show what the Martian surface materials would look like if under the light of Earth’s sky.
Здесь и далее я не буду претендовать на хороший перевод (так как не шибко могу в английский и поэтому иногда буду использовать гуглоперевод, поэтому прошу людей, закончивших МГИМО и прочее, не бросаться тяжёлыми предметами в меня).
Именно вот так выглядит марсианский пейзаж в условиях земного освещения. То есть если вырезать с Марса этот участок поверхности, перенести на Землю и посмотреть в условиях дневного освещения Земли (подчёркиваю, земное освещение), то мы глазами увидим примерно вот такую картинку, как на фотке выше. Подкрутили баланс белого таким образом, что стало всё выглядеть как будто это и не Марс какой-то, а пустыня на канадском острове Девон.
Я чувствую необходимость пояснить термин «баланс белого цвета». Этот параметр фотокамер сделан для того, чтобы цвет, который «видит» камера, совпадал с цветом, который видит человек. Наглядно: слева белый лист бумаги, снятый в условиях рассеянного солнечного света с верно выбранным балансом белого в настройках камеры (солнечный свет) и справа с неправильным балансом белого (лампа накаливания)
Мозг человека автоматически регулируют картинку (это довольно сложный механизм), поэтому что в пасмурную погоду, что в солнечную, что на закате и тому подобное мы всегда будем видеть и знать, что перед нами именно белый листок, а не какой-нибудь другой. Камера немного глупа и ей желательно вручную выставить нужную настройку, хотя режим «авто» тоже можно использовать. Профессиональные фотографы вообще не парятся и выставляют верную цветокоррекцию уже после того, как отсняли материал (благо фотографии, которые не подверглись обработке и шакализации компьютером камеры, позволяют проводить широчайшие манипуляции, так как по сути представляют собой своеобразный аналог фотоплёнки, то есть сырой (raw) файл).
Вернёмся к нашей марсианской фотографии. Там же, на странице фотки, указана ссылка на непосредственно оригинал, то есть так, как это выглядит в условиях освещения Марса.
This raw color image is recorded by the camera under Martian lighting conditions.
Марс хуже освещается Солнцем, там много красноватой пыли, которая к тому же прекрасно летает в воздухе, тоньше атмосфера. Всё это создает именно марсианские световые условия. Не надо открывать марсианские фотки в фотошопе, тыкать «автоматическая цветовая коррекция» и, лицезрея земной песок с синем небом, бежать обвинять НАСА в заговоре и красных фильтрах.
Вот ещё несколько примеров. На всех этих фотографиях баланс белого выставлен под земное освещение.
Зачем они делают земную цветокоррекцию? Сами учёные аргументируют это так:
The colors are adjusted so that rocks look approximately as they would if they were on Earth, to help geologists interpret the rocks.
which is helpful in distinguishing and recognizing materials in the rocks and soil.
Всё для того, чтобы геологи смогли опознать материалы скал и грунта.
Я не говорю что Марс весь коричнево-красновато-жёлтый. Там есть вполне себе разноцветные дюны и горные породы и прочее. Но выдавать грубо отфотошопленные фотографии (как в том посте, на который я ссылался изначально) с искусственно настроенным балансом белого это неправильно.
Исследователи космоса
10.5K пост 39.4K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Выглядит как как большая часть Казахстана.
А какого цвета Земля?
Сто лет назад человечество ещё толком летать то не умело, а сейчас мы смотрим фотографии с другой планеты, это поразительно
You sdelal normalny perevod.
Вообще там на корпусе установлена специальная елда с калибровочными цветными маркерами. Если она попадает в кадр, можно откорректировать цвет фото и получить правильную гамму.
Ниче не понял, но спасибо. Вполне аргументировано.
А все таки как Марс выглядит то?
Где то были фотки на которых есть цветовая мишень. Можно по ней сделать в шопе цветокоррекцию и радоваться.
Кстат помню был срачь на тему цвета луны. С подачи экстрасенса всея руси Коновалова. Сотни «ихтымнебыло» стали орать что лунный грунт цвета корки ржаного хлеба, типа темно коричневый.
В сети кагбэ дохрена фотографий с эталонной плашкой в кадре, по ним и смотреть.
Не уверен, что на марсоходах по умолчанию идеально выстроен баланс белого, чтобы показывать Марс так, как увидел бы человеческий глаз. По факту скорее всего мы не узнаем как выглядит Марс, пока человек не увидит его своими глазами и не скажет, что да, вот на этих фотках баланс белого соответствует тому, что он видел.
Так какого он цвета? Можно просто написать? Название поста, а снизу одно слово.
Прекрассное место, никакого смога, выхлопов, пестицидов, химикатов, и кислорода.
после заявления, что атмосфера «разряженная», можно не утруждать себя разоблачениями.
Пздц, залез в посты того чела. 800 плюсов, и в комментах одни уфодрочеры((
Это не Марс, это Плюк
Спасибо большое, кто-то должен был это сделать!!
да блин нормальный цвет луны никак не узнаем
какой скандал был с китайскими фотками.
Конечно да, за этим делают светокоррекцию. Они это делают, чтобы романтизировать свою деятельность. Для масс так сказал, чтобы пипл охотно хавал сказочки.
Марсоход Curiosity отправил шикарную открытку с фотографией Марса
Марсоход Curiosity НАСА сделал потрясающий по красоте снимок со своего последнего места на склоне марсианской горы Шарп. Команда миссии была настолько вдохновлена красотой пейзажа, что они объединили две версии черно-белых изображений в разное время суток и добавили цвета, чтобы создать редкую открытку с Красной планеты.
Curiosity делает 360-градусный обзор окрестностей с помощью своих черно-белых навигационных камер каждый раз, когда завершает поездку. Чтобы облегчить отправку полученной панорамы на Землю, марсоход сохраняет ее в сжатом, низкокачественном формате. Но когда команда ровера увидела вид с самой последней точки остановки Curiosity, сцена была слишком красивой, чтобы не запечатлеть ее в самом высоком качестве, на которое способны навигационные камеры.
Многие из самых потрясающих панорам марсохода сделаны с помощью цветной камеры Mastcam, которая имеет гораздо более высокое разрешение, чем навигационные камеры.
16 ноября 2021 года, на 3299-й марсианский день или сол, инженеры приказали Curiosity сделать два набора фото мозаик, или составных изображений, запечатлев сцену в 08:30 и в 16:10 по местному марсианскому времени. Два времени суток обеспечивали контрастные условия освещения, которые подчеркивали разнообразие деталей ландшафта. Затем команда объединила две сцены в художественном воссоздании, которое включает элементы утренней сцены в синем цвете, дневной сцены в оранжевом и комбинацию того и другого в зеленом.
В дальнем правом углу панорамы находится скалистая «гора Рафаэля Наварро», названная в честь ученого команды Curiosity, который скончался в начале этого года. За ним виднеется верхняя часть горы Шарп, намного выше области, которую исследует Curiosity. Гора Шарп находится внутри кратера Гейл, бассейна шириной 154 километра, образованного древним ударом; дальний край кратера Гейла имеет высоту 2,3 километра и виден на горизонте примерно в 30-40 километров.
Когда твой голливудский ангар закрыли на ремонт и тебе приходится жить у старшего брата
Марсоходы Curiosity и Perseverance лицом к лицу ждут в ангаре следующего съёмочного дня
P.S. конечно, это шутка, на фото «близнецы» марсоходов Curiosity (его зовут MAGGIE) и Perseverance (его зовут Optimism). Они почти полностью идентичны тем, что сейчас колесят по Марсу, и нужны для отработки разничных операций и механизмов.
На Марсе опять нашли органику
По результатам изучения образцов грунта из так называемых дюн Багнольда, которое провел марсоход Curiosity, ученые сделали вывод о существовании на поверхности Марса крупных запасов органики. Это уже второе предполагаемое «месторождение» органики на Красной планете. Описание исследования опубликовал научный журнал Nature Astronomy.
«Аминокислот в этих образцах грунта мы не обнаружили, однако там есть производные бензола и аммиака, фенолы, фосфорная кислота и высокомолекулярные соединения. Происхождение этих веществ мы пока не установили», – пишут исследователи.
Первую органику на Марсе Curiosity нашел примерно три года назад в центральной части кратера Гейл. Химическая лаборатория ровера обнаружила в образцах местных пород следы производных бензола, а также соединения серы и множество простых и ароматических углеводородов.
В ходе нового анализа ученые из команды Curiosity под руководством Пола Махаффи обнаружили еще одно крупное «месторождение» органики на Марсе. На этот раз образцы были из другой области Марса – так называемых дюн Багнольда.
Эта область кратера Гейл заинтересовала ученых тем, что здесь ровер обнаружил залежи пород, сформировавшихся в горячих источниках. В них некогда могла существовать жизнь. Поэтому Curiosity останавливался на разных участках дюн Багнольда, собрал образцы почвы и пород и поместил их в специальное хранилище лаборатории SAM для дальнейшего изучения.
Ранее в ходе анализа марсианские породы нагревали до большой температуры, в результате чего из них выделялись различные газы, которые исследовались при помощи хроматографа. Благодаря этому ученые могли обнаруживать в образцах относительно простые органические соединения, но выделить сложные вещества, которые разлагаются при нагреве, было невозможно.
Для решения этой проблемы на марсоходе установили приборы для проведения опытов по так называемой «мокрой химии». В этом случае размельченные образцы пород промывают специальным веществом, которое растворяет сложную органику и позволяет определить ее существование при помощи хроматографа. На марсоходе установлено ограниченное число емкостей с этим веществом, поэтому для опытов по «мокрой химии» образцы выбирают очень тщательно.
В случае с образцами из дюн Багнольда выбор Махаффи и его коллег был полностью оправдан. Приборы марсохода обнаружили в них соединения бензола, различные амины, фенолы, фосфорную кислоту, а также два десятка сложных органических молекул. Их точный состав пока остается загадкой из-за ограниченных возможностей лаборатории на Curiosity.
Обнаружение сложной органики сразу в двух разных участках кратера Гейл – это важное свидетельство того, что предыдущая находка Curiosity не была случайностью или ошибкой. Махаффи и его коллеги надеются, что благодаря дальнейшим опытам планетологи смогут найти следы аминокислот и других веществ, из которых могла возникнуть марсианская жизнь.
Космическая радиация в полёте на Марс
Часто можно встретить суждения, что полёт на Марс опасен или невозможен из-за космической радиации. Это даже стало темой для шуток, но подобное продолжают высказывать вполне авторитетные люди, от космонавтов до президентов. В то же время данные опасения не останавливают мечтателей, желающих построить марсианскую ракету или планирующих переезд. Что же нам известно о радиационной опасности марсианских полётов?
На сегодня имеется крайне ограниченный опыт пилотируемых полётов людей в межпланетном пространстве. Только двадцать четыре человека совершали экспедиции за пределы земной магнитосферы в программе Apollo, но длительностью не более двух недель. На Марс же лететь около полугода в одну сторону. Поэтому сегодня источником знаний о радиационных угрозах у других планет выступают исследования на борту околоземной Международной космической станции, немногочисленная статистика лунных полётов, дозиметрические измерения на межпланетных зондах, наземные эксперименты на животных и оценки по математическим моделям.
▍ Кратко о космической радиации
Радиацией называют ионизирующее излучение, которое в космосе испускается во время событий, связанных с выделением энергии: процессы на Солнце, взрывы сверхновых, аккреционные диски чёрных дыр, выбросы квазаров… По физическим свойствам радиацию можно разделить на фотонное излучение — рентген и гамма-лучи; и корпускулярное излучение — электроны, протоны, альфа-частицы, тяжёлые заряженные частицы, вторичные нейтроны. По источнику, космическое излучение разделяется на солнечное и галактическое (включая внегалактическое).
Разделение этих типов излучения крайне важно для понимания специфики межпланетных полётов. Например, в земной атомной энергетике приходится учитывать прежде всего гамма и нейтронное излучение. В космосе же гамма незначительна, а нейтроны возникают только от взаимодействия космических лучей с атмосферой, грунтом или корпусом корабля. Зато в открытом космосе наиболее опасными частицами оказываются протоны (ядра атома водорода), альфа (ядра атома гелия) и ядра атомов более тяжёлых элементов.
У Земли есть ещё радиационные пояса, но стартующий на межпланетные орбиты корабль пересекает наиболее опасную их часть всего за полчаса, поэтому в контексте длительных полётов ими можно пренебречь.
При оценке радиационного воздействия сейчас обычно оперируют двумя единицами: в греях измеряется энергия поглощённого излучения, а в зивертах — биологический эквивалент этого излучения. Разница между ними в факторе, имеющем прекрасное название «коэффициент качества». Он означает насколько пагубное для организма воздействие оказывает радиация. Для примера, одинаковая в греях доза гамма излучения и нейтронного излучения в зивертах будет различаться до двадцати раз — нейтроны намного опаснее, т.е. выше их коэффициент качества.
▍ Откуда мы знаем о межпланетной радиации?
В космонавтике применяется несколько разных методов регистрации радиации, одни показывают фон в реальном времени, а другие накапливают воздействие и позволяют оценить суммарную дозу. Например советские лунные «Зонды» несли на борту т.н. «ядерные фотоэмульсии» — чувствительную к радиации фотоплёнку, проявление которой позволяло оценить дозу, накопленную внутри спускаемого аппарата корабля. Астронавты Apollo носили на теле активные дозиметры на основе газоразрядной камеры, и пассивные термолюминесцентные и полимерные детекторы. Сейчас на МКС и лунных аппаратах чаще всего запускают полупроводниковые кремниевые детекторы.
Радиацию у Луны и на Луне принялись изучать ещё до пилотируемых полётов. Так, первая успешно севшая автоматическая станция «Луна-9» несла на борту счётчик Гейгера, орбитальная «Луна-10» также несла несколько детекторов для разных типов излучения. Американцы тщательно регистрировали радиационные условия по пути на Луну и возле неё в 1966-67 гг в многомесячных наблюдениях на пяти аппаратах Lunar Orbiter.
Дозиметрические исследования велись и на орбитальных аппаратах нашего века. Индийцы считали дозу болгарским дозиметром на аппарате Chandrayaan 1 в 2008 году. NASA пять лет собирала данные дозиметром на аппарате LRO. Год назад свои результаты с поверхности Луны опубликовали и китайцы.
По пути на Марс и около него космическое излучение изучалось американским прибором RAD на марсоходе Curiosity, и российско-болгарским прибором на европейском орбитальном зонде ExoMars.
Ещё дальше залетела автоматическая межпланетная станция Rosetta. Она пролетала и рядом с Марсом и улетала до орбиты Юпитера, в своей погоне за кометой 67P Чурюмова-Герасименко.
▍ Какова доза в межпланетном пространстве?
Данные с вышеперечисленных аппаратов я свёл в общую таблицу. Указанная толщина экранирования в пересчёте на алюминий — это усреднённое значение. Так, на ExoMars детектор с одной стороны прикрывает пара миллиметров алюминия, а с другой — пара метров всего четырёхтонного зонда. У Curiosity немного лучше — он летел в аэродинамическом кожухе, который по своим экранирующим свойствам не сильно отличается от пилотируемых кораблей современного типа.
Суточные показания в таблице тоже усреднённые, например, повышенная, по сравнению с остальными, доза экипажа Apollo — это результат неоднократного пересечения радиационных поясов Земли. Данные по «Зондам» брались из двух источников, где они отличаются в несколько раз. Во всех остальных случаях, американские результаты не противоречат измерениям приборов других стран, что делает безосновательными подозрения сторонников лунного заговора о недостоверных показаниях в программе Apollo.
В целом, грубое приближение, без учёта колебаний фона из-за солнечной активности, позволяет утверждать, что средняя доза в межпланетном пространстве составляет около 0,5 миллигрей в сутки. В биологическом эквиваленте это около 2 миллизиверт. Примерно столько средний житель России получает за полгода, а экипаж Международной космической станции за 3-4 дня. Высоко, но не смертельно.
Специалисты Института медико-биологических проблем РАН оценили суммарную дозу при полёте на Марс туда-обратно менее чем в 0,7 зиверт за 350 суток. По современным требованиям радиационной безопасности для российских космонавтов, за всю их карьеру допустимо накопление дозы 1 зиверт, что на 3% повышает риск онкологических заболеваний в течение жизни. Получается, что с точки зрения радиационной безопасности на Марс можно слетать и вернуться только один раз.
Для примера, космонавт Геннадий Падалка, налетал на МКС 878 суток, и, с точки зрения радиационного воздействия, слетал на Марс и возвращается домой.
Доза же на поверхности Марса — это тема для отдельного разбора.
Поскольку эффекты длительного воздействия межпланетной радиации на людей не изучались, некоторые учёные тренируются на мышах и крысах. Однако к их результатам нужно относиться осторожно, важна корректность поставленного опыта. Несколько лет назад была новость о том, что аналог космической радиации повредил мозги мышей и они поглупели. Если же углубиться в детали, то окажется, что мышкам жарили мозги по 1 миллигрей в день (то есть в два раза выше, чем показывают дозиметры в космосе) и исключительно нейтронами (у которых коэффициент качества в 5 раз выше, чем у космического фона). В результате подопытные животные получали дозу в десять раз больше чем ожидается в пилотируемой экспедиции.
Данные по смертности участников лунных полётов показывают повышенный процент смертей от сердечно-сосудистых заболеваний, по сравнению с околоземными астронавтами. Но пока для далеко идущих выводов слишком малая выборка (семь случаев), и рано говорить о прямой угрозе межпланетной среды. Хотя эксперименты на мышах также показали, что сочетание имитации невесомости и облучения тяжёлыми заряженными частицами способно нанести вред сердечно-сосудистой системе.
▍ Можно ли защититься от космической радиации?
Вспомним, у нас есть два типа радиации: солнечная и галактическая. Хотя состав этих космических лучей примерно одинаковый — протоны, альфа, и тяжёлые ядра — но они отличаются количеством и энергией. Солнечных заряженных частиц больше, но их энергия ниже, и эта разница определяет разницу в средствах защиты.
Существует распространённый стереотип, что главная опасность в космосе от солнечных вспышек. Но если изучить данные измерений Curiosity, LRO и Rosetta за пределами околоземного магнитного поля, то окажется, что в суммарной накопленной дозе космических аппаратов вклад солнечных вспышек не превышает 25%. Вместе эти три аппарата пробыли в космосе более 15 лет, то есть статистика собрана немалая, однако ни один из них не попадал под мощную солнечную вспышку, которые бывают примерно раз в 10 лет, вроде случившейся 4 августа 1972 года. По результатам моделирования, такая вспышка способна дать экипажу до 4 зиверт за несколько дней, а это лучевая болезнь с риском смертельного исхода (хотя такая доза считалась допустимой для экипажей Apollo). Правда в моделировании 4 зиверта насчитали для содержимого алюминиевой сферы толщиной 2 см, а в среднем полностью снаряжённый космический корабль, типа командного модуля Apollo или российского модуля МКС «Звезда», экранирует примерно как 10 см алюминия, что снизило бы дозу в несколько раз.
Солнечные вспышки опасны, но от них можно защититься. Мы это знаем благодаря автоматической межпланетной станции Rosetta. У неё на борту было два дозиметра, один на солнечной стороне, второй на теневой. Когда в зонд прилетела мощная солнечная вспышка, то облучение освещённого прибора значительно возросло, теневой же показал лишь незначительные флуктуации.
Внимательное наблюдение за Солнцем позволяет предсказывать наиболее опасные вспышки — солнечные протонные события — примерно за несколько минут. Их должно хватить, чтобы сориентировать летящий марсианский корабль «хвостом» к Солнцу, и защитить экипаж. Гораздо опаснее мощные вспышки во время выхода в открытый космос, и тут служба наблюдения за космической погодой оказывается жизненно важна.
Несмотря на серьёзную опасность мощных солнечных вспышек, в межпланетных перелётах они — не главная проблема. Основной радиационный вред во время полёта на Марс исходит от галактических космических лучей, и рукотворной защиты от них нет. Они способны прошивать хоть 10 см, хоть 50 см алюминия, и летят со всех сторон, поэтому прикрыться кораблём не получится. И здесь единственная наша подмога — это солнечные вспышки! Точнее, солнечный ветер — низкоскоростные потоки солнечных заряженных частиц, которые несут с собой магнитные поля, от центра Солнечной системы к гелиопаузе, туда где заканчивается межпланетное пространство и начинается межзвёздное.
Ещё в докосмическую эру, регистрируя потоки вторичных заряженных частиц в атмосфере Земли, учёные заметили, что их интенсивность падает в периоды высокой солнечной активности. Оказалось солнечные выбросы заряженных частиц и магнитных полей тормозят и рассеивают галактические лучи. Это явление назвали солнечная модуляция галактических космических лучей, а кратковременное падение интенсивности галактического излучения во время солнечных вспышек — «Форбуш-эффект». Разница межпланетного радиационного фона, в зависимости от солнечной активности меняется в два-три раза: в солнечный максимум самая низкая доза. Измерения Curiosity и ExoMars велись примерно на середине этого цикла, а на Луну люди летали в период более высокой активности Солнца.
Суммируя все данные теперь понятно, чтобы обеспечить максимально радиационно безопасный перелёт до Марса, нужно соблюсти несколько условий:
— сократить насколько возможно длительность перелёта;
— лететь в период максимума солнечного цикла;
— развернуться двигательным отсеком и топливными баками в сторону Солнца;
— обложиться оборудованием, запасами продуктов и воды вокруг жилых отсеков.
Но даже без этих всех ухищрений, можно один раз слетать на Марс и вернуться, оставаясь в допустимых пределах облучения для современных космонавтов.
История исследования Марса
Уже более шестидесяти лет Марс привлекает к себе внимание мирового учёного сообщества. Что немаловажно, интерес к планете лишь растёт от года к году, и вот уже не за горами первые пилотируемые полёты. В этом ролике мы поведаем вам об основных вехах изучения красной планеты марсоходами.
UPD: добавили текстовую версию, приятного чтения!
В феврале этого года мы стали свидетелями большого события. Запущенный 30 июля прошлого года марсоход Perseverance совершил мягкую посадку на поверхности красной планеты. В комплекте с ним был доставлен роботизированный вертолёт Ingenuity, предназначенный для демонстрации возможности полётов на Марсе. Чуть позже, в мае, мягкую посадку совершил аппарат Чжужун, находящийся в составе миссии Тяньвэнь-1. Это китайская полномасштабная исследовательская программа, которая, помимо спускаемого аппарата, включает в себя орбитальную лабораторию. Интерес к Марсу сейчас силён как никогда, особенно учитывая планы Илона Маска на первый пилотируемый полёт к планете в ближайшие пять лет. На фоне такого ажиотажа мы решили вспомнить, с чего начинались первые исследования планеты.
Начнём с краткой справки. Марс – четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы. Относится к планетам земной группы, то есть обладает высокой плотностью и состоит преимущественно из кислорода, кремния, железа, магния и других тяжелых элементов. В частности, из-за большого содержания оксида железа, поверхность планеты имеет красноватый цвет. Отсюда и пошло знаменитое название «красная планета». Рельеф Марса разнообразен, здесь есть ударные кратеры, вулканы, долины и даже ледниковые шапки на полюсах, совсем как на Земле. Вокруг планеты вращаются два маленьких спутника неправильной формы, Деймос и Фобос. Все названия заимствованы из древнегреческой и древнеримской мифологий. Марс – бог войны, Деймос и Фобос, они же Ужас и Страх в переводе – его сыновья. Первые упоминания небесного тела относятся к 1534 году до нашей эры.
На протяжении почти трёх тысячелетий с этого момента Марс оставался недосягаем. Но всё резко изменилось в 60-ых годах прошлого века. Первыми покорять планету взялись учёные из Советского Союза. Процесс проходил не очень гладко: аппараты либо не могли совершить мягкую посадку, из-за чего разбивались, когда цель была уже близка, либо теряли связь незадолго после запуска. Но в 1971 году их ждал большой успех. Была запущена Автономная Межпланетная Станция Марс-3. Спускаемый аппарат, являющийся частью проекта, впервые в истории совершил успешную посадку на поверхность красной планеты. Спустя полторы минуты после посадки, станция была приведена в рабочее состояние. Учёные уже готовились получить первые снимки Марса, но через 14,5 секунд вещание было прекращено. Причиной тому послужили неправильные выдержки, выбранные разработчиками фототелевизионной системы. Снимки получались пересветленными и были почти непригодны для дальнейшего анализа. Несмотря на такую оплошность, орбитальная станция Марс-3 проработала больше года и всё это время передавала данные о планете.
В 80-ых были предприняты программы Фобос-1 и Фобос-2, в ходе которых спутник был тщательно изучен. Но их масштаба было недостаточно. К сожалению, Марс-3 так и остался единственным триумфом в истории советских исследований Марса.
По другую сторону океана тоже велись интенсивные работы. Так, с 1962 по 1973 год в рамках программы Маринер к Марсу были запущены 10 аппаратов. Один из них, Маринер-9, стал первым искусственным спутником планеты. Однако по-настоящему знаменательным стало другое событие. Учтя в своих разработках наработки и ошибки советских коллег, 20 августа 1975 года НАСА запустило Викинг-1. Спустя 11 месяцев спускаемый аппарат совершил успешную посадку на планету и начал передавать на Землю снимки. Именно на них люди впервые смогли увидеть марсианские ландшафты, причём в цвете. Аппарат успешно проработал до 11 ноября 1982 года, но в этот день, при неудачной перезагрузке, навсегда пропал из эфира. Параллельно с первым Викингом, на обратной стороне планеты работал Викинг-2, который собирал данные вплоть до 1981 года. Они считаются первыми успешными исследовательскими модулями. Но есть одна загвоздка: они не двигались.
Первым исследовательским модулем, сумевшим покорить марсианский грунт, стал Sojourner. Он совершил посадку на поверхность планеты 4 июля 1997 года в составе спускаемого аппарата Pathfinder. Марсоход работал в течение 83 сол (марсианские сутки, 1 сол = 24ч 39м на Земле) и выполнил 15 анализов пород, благодаря чему ученые смогли сделать выводы относительно климата и атмосферы планеты. В частности, о высокой вулканической активности и присутствии на Марсе воды в прошлом. Прежде чем связь с Pathfinder была потеряна, Sojourner преодолел дистанцию в 100 метров.
Следующими на Марсе побывали роверы-близнецы второго поколения, Spirit и Opportunity. Оба совершили мягкую посадку на поверхность планеты в январе 2004 года, 4 и 25 числа соответственно. Марсоходы были рассчитаны на работу в течение 90 сол, после чего должны были уйти на покой. Однако им на руку сыграл ветер. Он сдувал пыль и песок, оседавшие на поверхности солнечных батарей, благодаря чему выработка электроэнергии значительно превышала планируемые показатели. Таким образом, Spirit удалось проработать целых шесть лет, а Opportunity и вовсе стал настоящим долгожителем. Он работал вплоть до 18 июня 2018 года, тогда всю планету охватила мощнейшая пылевая буря, и аппарат перестал выходить на связь.
С технической точки зрения эти марсоходы крайне примечательны. На момент их создания (2003 год), в них стояли самые совершенные компьютеры, что позволило создать аналитическую систему для определения наиболее лёгкого пути. Работала она следующим образом: две камеры ровера проводили анализ местности на наличие опасных и труднопроходимых мест, после чего делали снимки. Затем изображения совмещались в стереокартинку, на основании которой строился маршрут. Данная система также внесла большое влияние в успех миссий. За свой рабочий цикл аппараты передали обширнейший массив информации о планете.
С августа 2012 года вместе с Opportunity по Марсу колесит ещё один ровер, Curiosity. Он относится к третьему поколению марсоходов НАСА, и значительно превосходит своих предшественников. На Земле аппарат весит внушительные 900 килограмм. Причина такому весу – большое количество исследовательской аппаратуры на борту. Можно даже сказать, что он везёт на себе целую химическую лабораторию. Дабы обеспечить такое габаритное устройство достаточным количеством энергии, инженерами было принято решение отказаться от солнечных батарей. Их эффективность на таком габаритном устройстве была бы крайне мала. Вместо них ровер питает и обогревает радиоизотопный термоэлектрический генератор, использующий в качестве источника энергии процесс распада диоксида плутония-238. Его ресурса хватит ещё на 25-30 лет, так что можно с уверенностью сказать о том, что решение это было крайне успешное.
Основной целью миссии Curiosity является поиск жизни на планете и попутное изучение химического состава различных пород. Так, проводя бурения, марсоход обнаружил водяной лёд под слоем грунта. Помимо этого, с его помощью была найдена галька, образованная потоками жидкой воды. Оба факта окончательно закрепили утверждение о том, что на Марсе есть вода. Вот уже на протяжении девяти лет марсоход ежедневно отправляет на Землю марсианские панорамы, записанные с его 17-ти видеокамер.
Их вы можете посмотреть в видео сверху (с 7:20).
Такова на данный момент история изучения красной планеты марсоходами. Впереди ждут великие открытия и множество интересных проектов, включая российско-европейский ExoMars.
Если вы хотите узнать больше про современные программы освоения Марса, поддержите пост плюсами и оставляйте комментарии. Так мы поймем, что сегодняшняя тема была вам интересна. Спасибо за внимание!