לחקר החלל יש שורשים עמוקים כמעט כמו האנושות עצמה. לאדם היה למעשה תמיד סקרנות לשמים ולאירועים אסטרונומיים, וניסה לאורך זמן לתת את הפרשנות שלו ולהשתמש בשמים כמכשיר.
נקודת מפנה בחקר הקוסמוס וחקירתו התרחשה ב-1957 עם השקת הלוויין הראשון ברית המועצות בחלל, ספוטניק, שסללה את הדרך לחקר חלל אנושי ורובוטי.
הצעד הגדול שהיווה אירוע זה נובע במידה רבה מההקשר ההיסטורי, המלחמה הקרה, בה הייתה תחרות עזה בין ארצות הברית של אמריקה לברית המועצות. בהקשר זה, חקר החלל ניזון מהמאבק בין שתי המעצמות, עד כדי כך שבתקופה מסוימת זה נקרא מירוץ חלל.
במהלך השלב הסוער הראשון הזה הפרימטים במרוץ החלל חולקו בין ארה"ב לברית המועצות, שםברית מועצות טען את ההשקה של האדם הראשון בחלל, יורי גגרין, בשנת 1961 וה טיסת ירח ראשונה עם הלוויין לונה ב-1953 בזמן שה ארה"ב הם אפשרו לאדם להצטלם בפעם הראשונה רגל על אדמת הירח עם ניל ארמסטרונג בשנת 1969. אירוע אחרון ומשמעותי זה מרגיע את הסכסוך בצד החלל ובהמשך, לקראת סוף המלחמה הקרה, מתחיל תקופה של קיפאון וצמצום הכספים שהוקצו לחקר החלל בה התמקדות יותר בחקר החלל. של מערכת השמש כולה למטרות מדעיות ובו החלו שיתופי הפעולה הבינלאומיים הראשונים.
איור 1: ייצוג השוואתי של מודול הפיקוד והשירות של אפולו (NASA) ושל חללית סויוז (ROSCOSMOS).
כיום, החלל הופך למרכיב עיקרי ומכריע עבור הכלכלה והפיתוח של כדור הארץ כולו עם נוכחותם של לוויינים המיועדים לשימושים המגוונים ביותר, כגון תצפית כדור הארץ, תקשורת ומדע, והקשרים, כגון צבאי, אזרחי או מסחרי. .
מערכת השמש ומרכיביה
לכן בהחלט שימושי להבין בקצרה כיצד בנויה מערכת השמש שלנו כדי להבין טוב יותר מהן ההזדמנויות והצעדים הבאים.
לכן במאמר זה נעמיק במאפיינים המדעיים של כמה אובייקטים מעניינים במערכת השמש שלנו וחלק מהטכנולוגיות המשמשות למחקרם.
מערכת השמש די עתיקה, היא נוצרה לפני כ-4.5 מיליארד שנים מענן של גז קר במיוחד שהתמוטט על עצמו. הוא ממוקם על המישור של שביל החלב, הגלקסיה הספירלית המארחת אותו, 8 ק"מ (כ-200 מיליון מיליארד קילומטרים) ממרכזו.
מערכת השמש היא אובייקט מורכב, המורכב ממנו 8 כוכבי לכת וכמה חפצים קטנים יותר, כגון ירחים ואסטרואידים, מוחזק יחד על ידי כוח המשיכה של השמש. השמש היא למעשה השמש דֶבֶק של המערכת שלנו, ממוקם בערך במרכזה ופועל כמרכז המהפכה של כל העצמים שמסתובבים סביבנו. מסלולי כוכבי הלכת הם למעשה אליפטיים בצורתם וזה חשוב כדי להבין כיצד לארגן בצורה הטובה ביותר את תנועות כלי הרכב בין עצם אחד למשנהו בתוך המערכת.
כוכבי הלכת המרכיבים את מערכת השמש מחולקים ל כוכבי לכת יבשתיים, מרקורי, נוגה, כדור הארץ ומאדים, ה כוכבי לכת Jovian, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון.
איור 2: ייצוג סכמטי של מערכת השמש עם העצמים שלה והמרחקים שלהם.
הירח
האובייקט והגיבור הכי קל לחקור את המירוץ לחלל הוא הלוויין הטבעי של כדור הארץ, הירח.
המרחק בין כדור הארץ לירח שווה ל-356400 ק"מ בפריג'ה (הנקודה הקרובה ביותר לכדור הארץ) ול-406700 ק"מ באפוגיה (הנקודה הרחוקה ביותר מכדור הארץ). יש לו תנועת סיבוב סביב כדור הארץ שבה מהפכה בודדת נקראת חודש צדדי ונמשכת כ-27 ימים בעוד שתנועת הסיבוב, על עצמה, שווה למשך החודש הצדדי, ולכן הופכת את תנועת הירח סביב החודש. כדור הארץ א סיבוב סינכרוני. הייחודיות של סוג זה של סיבוב הוא שבדרך זו הלוויין שלנו מפנה תמיד את אותם הפנים לכיוון כדור הארץ.
החיים על פני כדור הארץ הושפעו מאז ומתמיד מנוכחות הירח, הן כדי להסביר את חלוף הזמן דרך הירח פאסי לונארי שבמהלך ניווט עם נוכחות של מארה.
לירח אין כרגע שדה מגנטי כמו כדור הארץ ויש לו אאווירה נדירה מאוד, פני השטח שלו למעשה מנוקדים במכתשים שנגרמו כתוצאה מהפגיעה באסטרואידים, שבזכות התכונות הללו של הלוויין שלנו נותרו מיליוני שנים מאוחר יותר. פני הירח מחולקים בדרך כלל לים, המאופיינים בזרמי לבה שהתקררו כעת, ורמות. יתר על כן, האדמה מורכבת ריגולית ירח, שכבה של פסולת דמוית אבק, ומן ברקיה, או חומר סלעי שנוצר במהלך פגיעות מטאוריטים.
הרגולית הירח הוא מה שמאפשר לנו לחקור את הרכב פני הירח ולא רק בגלל היעדר אטמוספירה ושדה מגנטי, ניתן גם לחקור את פעילות השמש על סמך האטומים המופקדים על ידי רוח השמש ונוכחות של קרניים קוסמיות. אדמת הירח מורכבת ממה שנקרא קריפ, כלומר אשלגן (K), אדמה נדירה (באנגלית אלמנטים אדירים נדירים REE) וזרחן (P) בעוד שלגבי היסודות הנפוצים ביותר יש לנו סידן ואלומיניום ברמות ואילו בים שהם בעיקר בזלתיים יש לנו ברזל וטיטניום.
אחד החומרים המעניינים ביותר שאנו יכולים למצוא על פני הירח הואהליום-3 (3הוא), איזוטופ בעל חשיבות מיוחדת שכן ניתן להשתמש בו בתגובות של היתוך גרעיני ובפרט איך דלק למסע בחלל. היתרון שהשימוש באיזוטופ הספציפי הזה של הליום יביא טמון בייצור של נויטרון בודד שניתן ליירט אותו בקלות במהלך תהליך ההיתוך ולכן יעזור לפתור את אחת הבעיות העיקריות הנוגעות להיתוך גרעיני, כלומר ייצור של אנרגיה אנרגטית. נויטרונים מחלק מהריאגנטים המעורבים אשר גורם להעשרת החומרים הסובבים ולהתפרקות הרדיואקטיבית לאחר מכן.
הסיבה למיזוג א 3הוא עדיין לא מיושם על כדור הארץ הוא המחסור של איזוטופ זה על הפלנטה שלנו. למעשה, הוא מועבר בעיקר על ידי רוחות שמש ולא ניתן להפקידו על פני כדור הארץ בשל נוכחות המגנטוספרה אשר מגן על פני כדור הארץ מרוב הקרינה המגיעה מהשמש. הסכום הכולל של 3הוא על פני הירח מוערך כשווה ל-6.50 × 10^8 ק"ג, בערך ארבעה סדרי גודל יותר מהכמות שנמצאה על כדור הארץ.
הירח, כפי שתואר, היה הגוף החוץ-ארצי הראשון שנחקר על ידי האדם בשל נגישותו הקלה יחסית בהשוואה לעצמים אחרים במערכת השמש. חקר הלוויין רחוק כרגע מסיום ומספר משימות בעיצומן או בהכנה. המשימה ההודית צ'נדראיאן 3 הצליח לאחרונה עם נחיתת ה-Lander ב-23 באוגוסט 2023 באזור קוטב הירח הדרומי. הצלחה זו הפכה את הודו למדינה הרביעית שהגיעה לאדמת הירח, לאחר ההישגים ההיסטוריים של ברית המועצות וארה"ב ונחיתה של הנחתת הסינית. צ'אנג'ה 3 ב2013.
בכל הנוגע לפרויקטים עתידיים, ניתנת חשיבות מיוחדת ל: אקורדים של ארטמיס, חתום על ידי מספר מדינות ובראשם ארה"ב, שמתכננות להחזיר אסטרונאוטים לאדמת הירח ולבנות תחנות סביב הירח.
מאדים
מאדים מייצג מטרה חשובה נוספת לחקר מערכת השמש.
זהו כוכב הלכת הרביעי של מערכת השמש ולכן הכוכב הסלעי הרחוק ביותר מהשמש. יתר על כן, זהו אחד הגופים במערכת השמש המוכרים ביותר והמטרה למשימות מדעיות ולחקירה אנושית ורובוטית.
מימדיו של מאדים קטנים מכדור הארץ, רדיוס כוכב הלכת קטן למעשה בכ-53% מזה של כדור הארץ ומסה שלו כ-11% ויש לו שני לוויינים קטנים יחסית הנקראים פובוס ודימוס. פני השטח של מאדים מכוסים כמעט לגמרי בעדינות אבקה אדומה, עקב נוכחותם של תחמוצת ברזל והידרוקסיד הברזל (Fe(OH3)), הוא נותן לכוכב הלכת את הצבע האדום האופייני שניתן לראות בתצפיות באור הנראה ובעל ממדים של פחות מ-5 מיקרומטר.
L 'אווירה הוא מורכב מ-95% CO2, יחד עם 2% חנקן ו-0.1-0.4% חמצן והם נדירים משמעותית מזה של כדור הארץ בשל ההבדל בגודל של שני כוכבי הלכת שאינו מאפשר למאדים להיות בעל כוח משיכה מספיק כדי לשמור על החלקיקים הקלים יותר. בהתאם לעונה המשטח עשוי להיסחף עשרים שמגיעות למהירויות של עד 100 מ' לשנייה במהלך החורף ואילו בקיץ הממוצעים נעים סביב 10 מ' לשנייה.
La טמפרטורה בגובה פני השטח זה גם משתנה בהתאם לעונה אבל בדרך כלל זה עובר מ-140 K ל-240 K.
כמה טיפות דקות של מים מפוזרות גם הן באטמוספירה, אך בכמויות קטנות מאוד בהשוואה לשפע של שאר היסודות. הנוכחות של כמות קטנה זו של מים באטמוספירה מווסתת על ידי ההמסה וההתקשות של מכסי הקוטב של כוכב הלכת במהלך עונות השנה. למעשה, הכובעים לוכדים כמעט את כלמים קיים על מאדים וההערכה היא שלקרח הקיים שם יש עובי של כ-20 מ'. נוכחותם של מים הושקה גם בעקבות התצפיות הראשונות מכדור הארץ עקב מבנה פני השטח, שכן ישנן תופעות שחיקות המיוחסות לנוכחות המים בימי קדם. נכון להיום, המים הקיימים על פני הקרקע התאדו ומאמינים כי יתכן וקיימת מתחת לאדמה שכבת קרח שטרם עברה את תופעת האידוי. עם זאת, תופעת אידוי המים במאדים נותרה תופעה תעלומה בלתי פתורה.
כוכב הלכת מאדים הוא אחד האובייקטים הידועים ביותר של מערכת השמש שכן מספר משימות התרכזו בחקר כוכב הלכת, הן בגובה פני הקרקע, באמצעות רוברים והן באמצעות בדיקות מקיפות. רלוונטיות היסטורית במיוחד היא תוכנית נאס"א סַפָּן, שב-1965 ו-1968 אפשרו, בהתאמה, את הטיסה הראשונה לכוכב הלכת והתקנת הלוויין המקיף הראשון, עם משימת Mariner 9.
משימות חקר שונות של הפלנטה פועלות כעת, החל מהתוכנית נאס"א מאדים 2020 שבשנת 2020 הביאו את הרובר Perseverance ואת מזל"ט Ingenuity לתוכנית ExoMars בהובלת ESA נוכחת עם מסלולים ונחתות עד לתוכניות הסיניות והאמירויות שהביאו מסלול ורובר למשימה הסינית טיאנוואן -1 ומסלול מסלול, שנקרא הופ, חלק ממשימת האמירויות משימת האמירויות מאדים.
העצמים הקטנים של מערכת השמש
מערכת השמש מורכבת ממגוון עצמים הקטנים מכוכבי הלכת ובעלי גדלים והרכבים שונים. לכן אנו יכולים להבחין בכמה תחומי עניין בהתבסס על מיקומם ביחס למערכת השמש.
החל מהשוליים של האחרון יש לנו את ענן אורט, אשר עשוי בדרך כלל לחפוף ל- הגבול הסופי של המערכת. הוא מורכב מכמות גדולה של עצמים קטנים מכוסי קרח אשר, אם מפריעים להם, ניתן לצפות בהם מכדור הארץ כשביטים ארוכי טווח. בעקבות חישובים על ההשפעה הגרביטציונית שיש למרכיבי ענן אורט על שאר גופי המערכת, נראה שיש לו צורה של קליפה כדורית עם רדיוס פנימי שווה ל-1-2 ⋅ 104 au ורדיוס חיצוני של כ-1.5-2 ⋅ 105 au, או בסדר גודל של פי עשרת אלפים ממרחק כדור הארץ-שמש. ממחקרים עדכניים יותר על מקור הענן הגיעו למסקנה שמספר העצמים שמרכיבים אותו צריך להיות בסביבות 1011, בעל מסה (משוערת) של כ [1-60] Mו (המוני קרקע).
יותר פנימית יש לך את חגורת קויפר, אזור שגם הוא, כמו ענן אורט, מאוכלס בעצמים קטנים קפואים. צורתו בצורת סופגניה וניתן לקבץ את העצמים השייכים לו לפי תנועתם באוכלוסיה בתהודה: קלאסית, מפוזרת ועצמאית. מידות חגורת קויפר הן 31 au פנימית ו-48 au חיצונית. כמה מהאובייקטים המפורסמים ביותר בחגורת קויפר הם כוכב הלכת הננסי פלוטון והאובייקט 486958 ארוקוט, ביקר גם על ידי הגשושית אופק חדש של נאס"א בין 2015 ל-2019.
חגורת האסטרואידים בתוך מערכת השמש ממוקמת בין כוכבי הלכת הארציים והג'וביאניים. כן יש לך אחד להקה ראשית המשתרע בין בערך 2 au ל 3.5 au ועוד כמה משפחות הנקראות הונגריה, Cybele, Hilda ו-Troiani.
בכל הנוגע לסיווג הספקטרלי של אסטרואידים, הוא מבוסס בדרך כלל על זה שהציג ת'ולן ב-1984, ולאחר מכן הורחב: C, P, D, B, S, V, A, R, K, L, E, M. עם זאת. , העיקריים והנפוצים ביותר הם מחלקות C, S ו-M.
La קומפוזיציונה מבין האסטרואידים בחגורה הראשית מגוונת, תופעה זו נובעת ככל הנראה ממנגנון הערבוב הדינמי שהתרחש במהלך היווצרות מערכת השמש. אסטרואידים מסוג C נמצאים בכל מקום, עם שכיחות גדולה יותר החל מהאזור המרכזי של החגורה הראשית, בעוד שאסטרואידים מסוג S שוררים באזור הפנימי ובקרב משפחת הונגריה.
חשיבות מיוחדת למשימות חלל עתידיות הם האסטרואידים מסוג C ו-M אסטרואידים מסוג Cלמעשה, ניתן למצוא אותם חומרים נדיפים כמו H2הו, נ2, הו2, ו-CH4 אשר יכול לשמש במטלורגיה, ייצור דלק, חקלאות וכתמיכה לחיים בחלל. ה אסטרואידים מסוג M במקום זאת הם יכולים להיות מקור לחומרים כגון גרמניום, L 'אירידיו, L 'אַנטִימוֹן, ושאר המתכות השייכות לקבוצת הפלטינום, וכן את פלטינה אותו, כסף, זהב ומתכות יקרות אחרות.
◄ קרא את החלק השני "מערכת השמש, המשאב של העתיד (2/4): חקר האסטרואידים"
◄ קרא את החלק השלישי "מערכת השמש, המשאב של העתיד (3/4): חקר הירח"
► קרא את החלק הרביעי "מערכת השמש, המשאב של העתיד (4/4): שיקולים אתיים-פסיכולוגיים על חקר החלל האנושי"
מקורות
F. E. DeMeo וב. Carry. התפתחות מערכת השמש ממיפוי הרכבי של האסטרואיד חֲגוֹרָה. , 505(7485):629–634, ינואר 2014.
M. J. Duncan, R. Brasser, L. Dones, and H. F. Levison. תפקידה של הגלקסיה ב אבולוציה דינמית של אובייקטים טרנסנפטוניים. ב-M.A. Barucci, H. Boehnhardt, DP
Cruikshank, A. Morbidelli, and R. Dotson, עורכים, The Solar System Beyond Neptune, עמוד 315. 2008.
BL Ehlmann ו-CS Edwards. מינרלוגיה של פני השטח של מאדים. סקירה שנתית של מדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת, 42:291–315, 2014.
W. Fa ו-Y.-Q. ג'ין. הערכה כמותית של התפלגות מרחבית הליום-3 בירח שכבת רגולית. איקרוס, 190(1):15–23, 2007.
H. Karttunen, P. Kröger, H. Oja, M. Poutanen, and KJ Donner. אסטרונומיה יסודית. שפרינגר, 2007.
D.S. McKay, G. Heiken, A. Basu, G. Blanford, S. Simon, R. Reedy, B.M. French, and ג'יי פאפיקה. הרגולית הירח. ספר מקור הירח, 567:285–356, 1991.
T. Montmerle, J.-C. Augereau, M. Chaussidon, M. Gounelle, B. Marty, and A. Morbidelli. 3. היווצרות מערכת השמש ואבולוציה מוקדמת: 100 מיליון השנים הראשונות. כדור הארץ, ירח ו Planets, 98:39–95, 2006.
JH Oort. מבנה ענן השביטים המקיף את מערכת השמש והשערה לגבי מקורו. עלון המכונים האסטרונומיים של הולנד, 11:91–110, ינואר 1950.
ד"ר סמית. תצפיות חללית על האטמוספירה של מאדים. אן. Rev. Earth Planet. Sci., 36:191–219, 2008.
F. W. Taylor, H. Svedhem, and J. W. Head. ונוס: האטמוספירה, האקלים, פני השטח, הפנים וסביבה קרובה לחלל של כוכב לכת דמוי כדור הארץ. סקירות מדעי החלל, 214:1–36, 2018.
R. C. Weber, P.-Y. Lin, E. J. Garnero, Q. Williams, and P. Lognonné. זיהוי סיסמי של ליבת הירח. science, 331(6015):309–312, 2011.
ג'יי ג'יי ריי. מים נוזליים עכשוויים על מאדים? סקירה שנתית של כדור הארץ וכוכב הלכת
מדעים, 49:141–171, 2021
תמונות: OpenAI / ROSCOSMOS / מחבר
