ЗАКОНАТИЦИУСА–БОДЕ

Б.И. Кислый

Введение

В основуразрабатываемой автором новой концепции происхождения Солнечной системы положен на первый взгляд фантастический, а в реальности оказывающийся строго доказуемым тезис о квантовой природе закона Тициуса–Боде, который из разряда приблизительной закономерности, относимой к распределению планет и спутников,возводится в ранг физического закона природы, отражающего существование твердых (силовых) кольцевых границ в структуре гравитационных полей вращающихся гравитирующих объектов (ВГО)-Солнца и планет–гигантов, -которые частицы вещества в процессе соединения их в планеты и спутники высвечивают столь же четко, как железные опилки в поле действия магнита высвечивают структуру магнитных силовых линий.

Именно эта, остававшаяся в течение столетий нереализованной возможность принципиально новой интерпретации физического содержания закона Тициуса–Боде, обеспечивает раскрытие истинного, строго доказуемого механизма формирования Солнечной системы и приводит к полному разрешению космогонических проблем, достичь чего еще не удавалось ни в одной из теорий.

Как в вопросе раскрытия механизма формирования Солнечной системы, так и особенно в вопросе доказательства его истинности абсолютно неэффективными видятся традиционные теоретические методы решения проблем, поскольку отвлеченные теоретические построения, не опирающиеся на факты, в отношении столь сложных проблем, особенно на начальном этапе, не могут быть ни исчерпывающими, ни надежными, и в силу этого в принципе не способны обеспечить полноту исследования проблем и быть основой для утверждения истины. К тому же, как показывает анализ фактического материала, в лице Солнечной системы природа заготовила несколько таких сюрпризов, для раскрытия которых традиционными средствами физико–математики не хватит никаких тысячелетий. В этой ситуации единственным высокоэффективным средством познания законов формирования Солнечной системы оказывается способ геометрических построений , с помощью которого реконструируются реальные физические процессы, протекавшие в дисках, и доказывается их закономерный характер для всех вовлекаемых в анализ четырех систем (планетной и трех спутниковых – Юпитера, Сатурна и Урана). С помощью этого простого средства раскрываются все основные особенности процесса формирования Солнечной системы, в том числе и наиболее сложные элементы этого процесса, и в итоге уже в эмпирическом исполнении представляемая квантово–гидродинамическая модель происхождения Солнечной системы оказывается по сути дела глубоко разработанной, согласованной во всех своих частях физической теорией, пока лишь только не облеченной в язык формул, для чего потребуется творческая работа многих высококвалифицированных специалистов.

В методологическом плане проведенное исследование безупречно в том отношении, что ни в одном своем пункте оно не строится на произвольных предположениях, а полностью основано на многократно проверяемых фактах . Солнечная система в данном случае выступает как природный компьютер, хранящий в себе всю необходимую информацию о механизме своего формирования и задача исследователя состоит лишь в том, чтобы извлечь эту информацию на основе диалога с Солнечной системой и правильно осмыслить ее, опираясь на ресурсы самой Солнечной системы. Квантово–гидродинамическая модель – это в полном смысле диалоговая модель, базирующаяся на геометрических построениях как на единственном средстве, предоставленном нам природой, с помощью которого разрешается, наконец, вопрос о том, как именно сформировалась Солнечная система. И только по получении этого решения возникают все необходимые предпосылки для разработки полноценной физической теории происхождения Солнечной системы и получения ответа на вопрос, почему она так образовалась.

Ключеваяпроблемакосмогонии-

закон Тициуса-Боде

1. Формирование нового взгляда на природу закона Тициуса-Боде

на базе ресурсов Солнечной (планетной) системы

Гравитация остается пока одним из немногих бастионов природы, устоявших перед пытливостью человеческого разума. Тем не менее, и в этой сфере многие физики морально готовы приступить к решительным действиям, свидетельством чего является большое количество работ, посвященных в последние годы проблемам гравитации. Это вселяет надежду на то, что новые идеи в этой сфере не будут оставлены без внимания и могут явиться предметом для конструктивной дискуссии и последующих глубоких теоретических разработок.

Согласно современным представлениям, основывающимся на идеях А.Эйнштейна, гравитационное взаимодействие осуществляется посредством гравитационных волн, являющихся поперечными волнами, распространяющимися со скоростью света, и, следовательно, как и всякие другие волны, они должны излучаться с определенной частотой, иметь определенную длину и амплитуду, и им могут быть присущи явления преломления, отражения, дифракции и интерференции. Другое дело, что пока такие свойства волн и такие явления не изучены экспериментально ввиду принципиальной трудности осуществления экспериментов. Более того, экспериментально не зарегистрированы сами гравитационные волны, хотя подобные попытки предпринимались целым рядом исследователей(Дж. Вебер в США , В.Б.Брагинский в СССР и др.) Исследователи пытались зарегистрировать всплески гравитационного излучения от слияния звезд или от взрывных процессов в удаленных от Земли галактиках. Причина неудач заключается в чрезвычайной слабости той доли энергии гравитационного излучения, которая должна доходить до Земли, что не позволяет пока уверенно зарегистрировать ее с помощью земных средств.

Отсутствие экспериментального подтверждения существования гравитационных волн, как и в целом неразработанность самой теории гравитации, выражающаяся прежде всего в отсутствии объяснения природы и размерности одной из важнейших физических констант – гравитационной постоянной Ньютона, - являются естественным препятствием на пути к использованию в космогонических моделях квантово-волновых эффектов, которые непосредственно связывались бы со свойствами гравитационного излучения. Трудности в этом плане сводятся прежде всего к необходимости преодоления психологического барьера, а также к тому, чтобы увидеть в самой Солнечной системе ресурсы к реальному воплощению столь радикального концептуального подхода. В представляемых намиработах сделан решительный шаг именно в этом направлении, реализация которого подводит нас к возможности практического решения проблем гравитации, основанного на ресурсах Солнечной системы,уже в ближайшем будущем.

Эмпирический закон Тициуса-Боде, открытый в ХУШ веке, определяет существование геометрической прогрессии в распределении планетных и спутниковыхрасстояний в Солнечной системе. Историческисложилось так, что к настоящему времени имеются две основные формы записи этого закона, противопоставляемые друг другу – целочисленная и модифицированная дробная, – несущие различное смысловое содержание.

Первая предложена Тициусом и имеет вид: R = 4 + 3 ∙ 2 ⁿ . Если в этой формуле главный ее член – знаменатель прогрессии2последовательно возвестив степень n = -∞, потом0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7, то, при величине единичного расстояния 15 млн. км, мы получим ряд целых чисел, очень близко отвечающих наблюдаемому распределению планет от Меркурия до Плутона. Пояс астероидов приравнивается к одной планете, а Нептун исключается из общей закономерности, являясь“лишней”планетой, эту закономерность нарушающей.

Последнее обстоятельство явилось главной из причин, узаконившей поиски “лучшей” формы закона, что, по мнению астрономов, подкреплялось анализом спутниковых систем, где первоначальная форма закона вообще никогда не применялась. Астрономов не устраивало также то обстоятельство, что начало геометрической прогрессии в вышеприведенной формуле закона не соответствуетцентру Солнечной системы, будучи вынесенным от него на 4 единичных расстояния (60 млн. км). В итоге появилась формула, устанавливающая пропорциональность расстояний некой непрерывной геометрической прогрессии со знаменателем, меньшим числа 2, отсчитываемой от центра систем

(R µ β ⁿ ).

Указанной формулой устраняются отмеченные выше трудности, но, избавившись от одних неприятностей, астрономы получили другие. Теперь наблюдаемые расстояния далеко не отвечают чистой геометрической прогрессии и приходится вводить поправочные коэффициенты. Особенно велики эти поправки, если попытаться отобразить расстояния во всех системах какой-то общей прогрессией, например, со знаменателем 1.73. Ситуацию усугубляет наличие “люков” (незаполненных уровней) в спутниковых системах планет-гигантов, что подтверждено полетами американских космических аппаратов. В итоге приходится либо ставить под сомнение существование самой прогрессии как таковой, либо, входя в противоречие с теоремой Пуассона (1809 г.) о неизменности больших полуосей орбит на космогонических интервалах времени, предполагать существенную эволюцию орбит, оставляя без ответа вопрос о природе люков. В свете этого вполне логичным выглядит тезис астрономов о том, что закон Тициуса-Боде является ничем иным, как приблизительным соотношением , проявленным на уровне общей тенденции, который опасно перегружать какими бы то ни было деталями. Разумеется, это мнение, как и всякое другое, имеет право на существование, но нельзя забывать, что именно нерешенность этой и других проблем привела к такому состоянию дел в космогонии, когда многие с чувством горького разочарования заявляют о том, что мы, по-видимому, никогда не узнаем, как в действительностисформировалась Солнечная система.

Парадоксальность создавшейся ситуации заключается в том, что все упомянутые проблемы, как и вообще все проблемы космогонии, давно могли быть разрешены, если бы астрономы так быстро не отказались от первоначальной формы прогрессии. В данном случае мы имеем наглядный пример того, как под влиянием субъективных причин научная мысль в течение столетий упорно пыталась пробить путь в тупиковом направлении, оставив нереализованным альтернативный вариант, приводящий к быстрому и четкому результату. Именно этот единственный альтернативный вариант и реализован в представляемых нами работах.

В определении нового подхода к закону Тициуса–Боде исключительно важным является то обстоятельство, что этот закон строится на целочисленной кратности расстояний, выраженной в форме лаконичной закономерности, что зримо сближает его с наиболее фундаментальными законами природы. Часть исследователей, осознанно или неосознанно, пытается провести определенную параллель между Солнечной системой и атомом, где распределение электронных орбит также подчиняется целочисленной кратности. Известно, что первую такую параллель провел Нильс Бор, предложивший на заре становления квантовой механики планетарную модель атома. Это же, но уже на более современном уровне, отмечает и М.Ньето, посвятивший истории закона специальную книгу , в которой он ставит вопрос о том, может ли этот закон "… объяснить свойства планетных орбит, подобно тому, как квантовая механика объясняет на основе так называемых собственных решений распределение размеров электронных орбит". Однако, несмотря на существование среди части астрономов столь радикальных взглядов на природу закона Тициуса–Боде, никому из исследователей пока еще не удалось осуществить каких–либо конкретных разработок в этом направлении. Проблема действительно оказывается исключительно трудной для теоретического осмысления, поскольку именно в исходном пункте природа как бы нарочно утаивает от нас свою главную сущность в этом законе. Тем более мы должны быть предельно внимательными, когда природа, наконец, приоткрывает перед нами эту свою главную сущность. И неважно, что раскрывается она не с помощью физико–математики, а с помощью геометрии. Наш арсенал рабочих средств от этого только расширяется.

В чем же состоит главная загадка этого закона? Ответ одновременно и слишком прост, и слишком глубок, и слишком неожидан, чтобы не вызвать настороженности у определенной части физиков. Он состоит в том, чтобы, сохраняя целочисленную кратность в распределении расстояний, отнести этот закон не к позициям планет, а к исходным границам их зон питания , существование которых как раз и обусловило формирование планет на занимаемых ими позициях. Целочисленность расстояний для постулируемыхграниц в этом случае обеспечивается кратностью межпланетных расстояний числу 3 , присутствующему в формуле закона и позволяющему поделить каждое такое расстояние в области непрерывной прогрессии, начинающейся от Венеры, в пропорции1: 2. Относя первый из этих отрезков в каждом межпланетном промежутке к позиции предшествующей, а второй – последующей планеты, мы получаем кольца, определяющие собой исходную ширину зон питания каждой из планет (рис. 1). Распределение выделенных нами границ относительно центра системы отображается формулой

R ′ = 4 + 2 n

при значенияхn = 1, 2, 3, 4и т.д., а от начала геометрической прогрессии – формулой R ″ = 2 n при тех же значениях n . Ширина колец также отображается геометрической прогрессией со знаменателем 2 (S = 2 n ) и составляетдля Венеры2 единичных расстояния, для Земли – 4, Марса – 8, астероидов – 16, Юпитера – 32, Сатурна – 64, Урана – 128 и Плутона – 256 (рис. 2).Из наших построений становится ясно, что исходная ортодоксальная форма закона в области непрерывных значений n отображает распределение средних линий выделенных нами колец.

Уже из этого результата, даже без его физического осмысления, мы видим, что наш природный компьютер, Солнечная система, положительным образом откликается на наши действия. Мы расширяем и конкретизируем наши представления о геометрической прогрессии и достигаем предельно лаконичной формы для ее выражения. По отношению к выделенным нами кольцевым границам мы избавляемся от нулевого значенияn и получаем естественный ряд значений степенного показателя, начинающийся от единицы. Поскольку такие ресурсы таятся в Солнечной системе, то они должны иметь и соответствующий физический смысл, над которым нам необходимо задуматься.

Прежде всего, если признавать полученный нами результат за реальность, мы должны будем признать, что Солнечная система строится на строгих принципах дискретности расстояний и, следовательно, мы должны признать факт квантованности Солнечной системы. Закон Тициуса–Боде в этом случае – физический закон, имеющий квантовую природу, и нам остается лишь оценить, какими причинами эта квантованность, столь удивительным образом проявленная в Солнечной системе, может быть обусловлена. Весь комплекс данных по Солнечной системе и спутниковым системам планет – гигантов

однозначносвидетельствуето том, что этадискретность самымпрямым и непосредственным образом обусловливается массой центральных объектов, что свидетельствует в пользу ее гравитационной природы. Естественно, что в таком случае эта квантованность может быть объяснена только через свойства гравитационного излучения этих объектов.

Обратимся к фактам. Прежде всего, для уяснения физической природы закона Тициуса–Боде необходимо внимательно рассмотреть свойства единицы длины, которая лежит в его основеи на которой, как это становится ясно из наших построений, созидается вся структура Солнечной системы. Можно отметить, что эта единица длины всегда рассматривалась астрономами как некая случайная величина, лишенная какого–либо физического содержания, однако в нашей ситуации мы должны признать ее важнейшей характеристикой Солнечной системы , имеющей исключительно глубокий физический смысл, который необходимо понять, чтобы понять смысл самой геометрической прогрессии. Пока что единственным критерием оценки физического смысла этой единицы длины является ее эвристический потенциал, который связан с численным значением этой единицы длины, равным 15 млн.кмили 15 × 10 9 м.Исходя из той функции, которую несет в себе эта единица длины, назовем ее базисным расстоянием Солнечной системы , обозначив индексомВ s . Указанная величина базисного расстояния позволяетвысказатьмысльоеевозможнойзависимостиотскоростисветаввакууме (Вs µ 50 × c ) , или, что все равно, от скорости гравитационного взаимодействия, равной скорости света. Тогда более точное ее значение будет равно 14,99 млн.км. В то же время, величина базисного расстояния такова, что ее можно поставить в зависимость и от гравитационной постоянной Ньютона:

(В s µ 1/ G в системе СИ), что, в свою очередь, позволяет высказать предположение о существовании зависимости между скоростью света и гравитационной постоянной Ньютона:

где К – коэффициент, равный 1 м 4 / кг × сек 3 в системе СИ. При скорости света в вакууме с = 299792458 м/сек это дает значение гравитационной постояннойG = 6,671282 × 10 -11 м 3 /кг × сек 2 . Правомочность такого предположения определяется предельной близостью устанавливаемого экспериментальным путем значения гравитационной постоянной к соотношению 1 / 15 × 10 9 , а также тем соображением, что в физическом плане, очевидно, трудно будет изыскать другие столь рациональные ресурсы для объяснения существования такого соотношения. Размерность коэффициента К в этом случае необходимо рассматривать как интегральную от нескольких физических параметров, которые необходимо будет ввести в формулу, - например, ускорения (м/сек 2), плотности (кг/м 3), времени (сек) или других параметров, комбинации которых будут давать указанную конечную размерность. Высказывая эти предположения, автор основывается на убеждении, что эмпирический подход способен внести свою лепту в постижение природы гравитации и факторов, определяющих собой величину и свойства гравитационного взаимодействия, что ни в коей мере не должно рассматриваться как умаление роли теоретических выводов, за которыми остается последнее слово.

Рис. 2. Кольца Тициуса-Боде в околосолнечном диске

Разумеется, изложенные выводы в отношении гравитационной природы базисного расстояния как основы закона Тициуса–Боде могут быть поставлены под сомнение, однако мы призываем каждого оппонента задуматься над тем, почему все же величина В s оказалась такой, что ее можно поставить в зависимость от скорости света и, что особенно важно, от гравитационной постоянной Ньютона. Ведь этого могло и не быть, как могло не быть и числа 3 в формуле закона Тициуса–Боде, и тогда не было бы оснований для выдвижения новой концепции происхождения Солнечной системы.

2. Закон Тициуса-Боде в системах Юпитера, Сатурна и Урана

Естественно, что в исследовании закономерности Тициуса–Боде мы еще не исчерпали все ресурсы и нам необходимо обратиться к спутниковым системам планет – гигантов, чтобы посмотреть, какую информацию выдаст нам наш природный компьютер – Солнечная система – в этой сфере. Если закон Тициуса–Боде – это действительно квантовый физический закон, возникающий в связи с гравитационным излучением центральных гравитирующих объектов, то этот же закон в неизменном виде должен был действовать и в спутниковых системах планет–гигантов. Насколько эта мысль является принципиально новой можно судить по тому, что за всю более чем двухвековую историю исследования закона, кстати, претерпевшего за этот срок десятки, а то и сотни всевозможных модификаций, эта мысль просто никому не пришла в голову. По–видимому, эта мысль должна была казаться полнейшей нелепостью, как это казалось в свое время и самому автору. Тем не менее, наш природный компьютер просто обязывает нас предпринять в этом направлении вполне определенные действия и исследовать этот кажущийся парадоксальным вариант.

При исследовании возможности распространения ортодоксального закона Тициуса-Боде на спутниковые системы планет-гигантов (Юпитера, Сатурна и Урана) основная задача сводится к правильному определению базисного расстояния этих систем как единственной неизвестной величины в полной формуле закона Тициуса-Боде, которая должна иметь вид:

R =В (4 + 3 × 2 n ),

где В – базисное расстояние системы, являющееся квантовой величиной, определяемой массой центрального объекта.

Хотя эта задача на первый взгляд кажется исключительно сложной, однако ее решение достигается относительно просто благодаря тому, что, во–первых, нам известен тот конечный результат, который мы должны получить, а, во–вторых, потому, что сами системы содержат в себе искомый нами ответ.

Определение искомой величины – базисного расстояния спутниковых систем планет-гигантов – осуществляется точно таким же образом, как это было сделано Тициусом для Солнечной системы, то есть эмпирическим путем, и здесь мы сразу же выходим на ошеломляющие нас открытия. Прежде всего, учитывая то, что массы центральных планет – Юпитера, Сатурна и Урана – значительно разнятся между собой, можно было ожидать, что базисное расстояние будет различным для всех этих систем . Особенно контрастно это должно было проявиться в системах Юпитера и Урана, массы центральных тел в которых разнятся между собою более чем в 20 раз. Однако уже из сопоставления расстояний регулярных спутников во всех трех системах можно отметить, что эти расстояния имеют один и тот же порядок величины (табл. 1), и, более того, для целого ряда спутников в различных системах наблюдается практически точное совпадение расстояний(Амальтея-Мимас-Ариэль, Ио-Титания), что сразу же наводит на мысль о том, что спутниковые системы могут быть построены на основе единого базисного расстояния. Тогда становится понятным, что слишком "круглая"величина базисного расстояния Солнечной системы (В s = 15 млн.км) характеризует собой свойства гравитационного излучения не только Солнца как звезды со случайной массой, а является общей характеристикой объектов класса звезд.

Сопоставляя теперь между собой расстояния регулярных спутников, легко можно заметить, что эти расстояния для всех систем в среднем являются кратными 60 тыс.км, при этом легко выделяются спутники (Фива, Энцелад, Умбриэль), отвечающие началу классической геометрической прогрессии Тициуса–Боде, удаление которых от центра систем как раз соответствует 4 найденным нами единичным расстояниям (~ 240 тыс.км), что позволяет нам принять величину 60 тыс.км за искомое базисное расстояние этих систем. Сразу же обращает на себя внимание примечательная кратность этой величины по отношению к скорости света (В g µ × c ), благодаря чему эта величина получает тот же физический подтекст, что и базисное расстояние в планетной системе.

Приведя теперь к этой единице длины спутниковые расстояния всех трех систем, мы получаем, с учетом трех "люков" в системах Юпитера и Сатурна, исключительно хорошую степень согласия их с законом Тициуса–Боде (табл. 2), подтверждающую реальность сделанных нами выводов и надежность определения величины базисного расстояния, которая в дальнейшем подтверждается анализом строения этих систем. На основании сопоставления величины базисных расстояний Солнечной системы и спутниковых систем планет–гигантов, устанавливается скачкообразное изменение масштаба этих систем по отношению к Солнечной системе ровно в 250 раз. В каждой из систем обособляется внутренняя гравитационная область радиусом 4 единичных расстояния, где геометрическая прогрессия не действует. Полная система колец и их наименование в околопланетных дисках Юпитера, Сатурна и Урана даны на рис. 3.

Таблица 1

Расстояния (в тыс.км) и распределение спутников по кольцевым уровням

в спутниковых системах планет-гигантов

Система Юпитера		Система Сатурна		Система Урана
Спутники	Расстояния	Спутники	Расстояния	Спутники	Расстояния
Адрастея		S 1,S3
Амальтея
				Умбриэль




Каллисто		Гиперион


VI , VII , X , XIII
XII , XI , VIII , IX

Таблица 2

Сопоставление закона Тициуса-Боде, описывающего центры колец, с реальным

распределением планет и спутников

Закон

Тициуса-Боде

Планетная система

Система Урана

Примечания. Планетная система представлена без Нептуна, выделившегося из кольца Плутона. В системе Юпитера для двух крайних групп спутников даны средние расстояния от центра системы.

Рис.3. Распределение спутниковых колец планет-гигантов.

В итоге, при переходе к спутниковым системам планет-гигантов мы получаем новые, весьма весомые доказательства квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде, которые непосредственно вытекают из факта скачкообразного изменения величины базисного расстояния этих системВ g относительно величиныВ s при сохранении кратной зависимостиВ g от скорости света. Сомнительно, чтобы такого рода скачкообразность была обусловлена процессами, протекавшими в дисках, для которых более естественными являются непрерывные функциональные связи между параметрами и, как результат, обычные, неэкзотические характеристики динамически развивающихся систем, даже в случае появления наведенной дискретности как продукта самоорганизации в развитии этих систем.

С другой стороны, рассматриваемая скачкообразность также не может быть обусловлена каким-либо установленным к настоящему моменту типом взаимодействий центральных объектов с окружающими их дисками кроме гравитационного, так каксколько-нибудь сопоставимых по масштабу (соотносительно с размерами дисков) таких типов взаимодействий у светящегося Солнца и несветящихся планет-гигантов просто нет.

Остающаяся гравитационная причина рассматриваемой дискретности не может быть обусловлена и приливными эффектами во взаимодействии центральных объектов с окружающим их веществом, поскольку для таких взаимодействий не устанавливается никаких других связей, кроме функционально-непрерывных. В итоге установленный скачкообразный характер изменения величиныВ g относительно величины В s можетбыть объяснен только свойствами гравитационного излучения, связанными с изменением массы центральных объектов при переходе от класса звезд к классу планет-гигантов, и именно в этом пункте кроется корень всех проблем гравитации, содержащий в себе потенциальную возможность разгадки этих тайн, для чего в будущей теории гравитации необходимо найти ответы на вопросы о том, при какой критической массе совершается скачкообразное изменение базисного расстояния излучающего гравитирующего объекта и каким образом и почему это происходит.

Другой комплекс вопросов касается выяснения причин и механизма формирования внутренней гравитационной области и ограничивающей ее сферы с радиусом 4 базисных расстояния вокруг центральных гравитирующих объектов, а также формирования твердых кольцевых границ на расстояниях, соответствующихклассической прогрессии Тициуса-Боде со знаменателем 2 во внешней, структурированной гравитационной области, и выяснения роли вращения центральных гравитирующих объектов в этом механизме.

В целом проведенный на основе диалога с Солнечной системой анализ закона Тициуса-Боде подтверждает версию о его квантово-гравитационной природе и позволяет получить лавину эмпирической информации о параметрах гравитационного излучения объектов класса звезд и планет-гигантов, которую невозможно получить никаким другим путем и которая может явиться бесценным ресурсом при разработке основ квантово-волновой теории гравитации.

3. Сопоставление Солнечной системы с атомом

В процессе разработки квантовой теории гравитации неизбежно обращение к атому как к единственному прототипу квантующейся системы, в отношении которой осуществлены глубокие теоретические разработки, поэтому имеет смысл провести сопоставление Солнечной системы с атомом, чтобы, во-первых, определить, по каким элементам строения двух систем можно проводить их сравнение, и, во-вторых, чтобы выяснить, в чем заключается сходство этих систем между собой, если таковое имеется. При всей бездне различий между Солнечной системой и атомом, проявляющихся в различии масштабов и энергетической природы этих объектов, между ними обнаруживается то сходство, что эти системы строятся на принципах квантования (дискретности) расстояний в распределении существующих неоднородностей в структуре физических полей этих объектов, и что законы распределения этих неоднородностей в двух системахявляются принципиально сходными между собой. При этом, с учетом полученных данных по Солнечной системе мы сознательно должны отрешиться от проведения напрашивающейся аналогии между орбитами планет и электронов и ориентироваться только на эффекты, отражающие внутреннее энергетическое состояние этих объектов. В качестве таких неоднородностей в атоме могут рассматриваться кольцевые (сферические) уровни максимальной плотности нахождения электронов каждой из электронных оболочек, в Солнечной системе - твердые силовые кольцевые границы, точный физический смысл которых еще предстоит установить.

Сопоставление законов распределения обнаруживаемых физических неоднородностей в двух системах показывает, что эти законы, основу которых составляют всего лишь два элемента – число 2 и натуральный ряд чисел n , - строятся на принципе симметрии друг относительно друга: г = n 2 для атома и R = 2 ⁿ для Солнечной системы при значениях n = 1, 2, 3, 4и т.д.исоответствующих значениях единичных расстояний 0,529 Å в атоме и 15 · 10 9 мвСолнечной системе. При этом в атоме, как и в Солнечной системе, правомочно выделение колец, аналогичных кольцам Тициуса-Боде, только там их ширина будет подчиняться уже не геометрической прогрессии со знаменателем 2, а арифметической прогрессии с основанием и разностью 2 (рис. 4). Распределение границ колец в атоме в этом случае будет описываться формулой:

r b = n (n - 1) и вполне возможно, что эти границы также могут отражать энергетическое состояние в атоме, например, соответствоватьминимумам суммарной плотности нахождения электронов соседних электронных уровней, которым в Солнечной системе по своей физической сущности будут соответствовать уровни, отвечающие средним линиям колец Тициуса-Боде. Естественно, что в качестве эталонного объекта микромира для сопоставления с Солнечной системой необходимо рассматривать наиболее простой из атомов – атом водорода, лишенный в сфере проводимых сравнений тех осложняющих эффектов, которые являются характерными длясложных атомов.

Рис. 4. Кольцевые зоны (сферы) в атоме (а) и кольца Тициуса-Боде в околосолнечном диске (б) в сопоставлении между собой.

Пунктиром обозначеныграницы колец и кольцевых зон, утолщенными линиями – их средниелинии.

В плане оценки сходства двух систем и разрешения главного вопроса, касающегося раскрытия физической природы геометрической прогрессии, представляется естественным исходить из того положения, что если формула r = n 2 ватоме характеризует собой квантовую систему с симметричным относительно центрального объекта кольцевым распределением энергетических неоднородностей, то и формула R = 2 ⁿ вСолнечной системе не может характеризовать собой ничего иного как только квантовую систему с идентичным кольцевым распределениемсобственных энергетических неоднородностей. Принципиальное сходство двух систем проявляется в том, что в обоих случаях на базе указанных формул мы получаем кольцевую структуру распределения физических неоднородностей, симметричную относительно центрального объекта и что максимумы этих неоднородностей и формальныепо отношению к ним минимумы соответствуют границам и средним линиям колец. В то же время, по всем тремэлементам внутренней организации сравниваемых систем(ширина колец – границы колец – средние линии колец)мы имеем полную антиподальность в плане их физического наполнения (табл.3), которая обусловлена симметричным обращением законов квантования двух систем. Образно выражаясь, можно сказать, что Солнечная система по своей внутренней организации адекватна атому, вывернутому наизнанку. Тем не менее в главном пункте, касающемся квантовой природы распределения существующих неоднородностей в двух системах, мы должны признать их адекватность друг другу, поскольку реализуютсяони на объединяющей их единой фундаментальной математической основе, общей для электромагнитного (в микромире) и гравитационного (в макромире) типов взаимодействий.

Таблица 3

Внутренняя организация атома и Солнечной системыкак квантующихся систем

Сравниваемыеэлементы внутренней организации атома и Солнечной системы		Солнечная система
Вид прогрессиив распределении шириныколец	Арифметическая с основанием и разностью 2	Геометрическая со знаменателем2
Начало отсчета прогрессии	Совпадает с центром системы	Соответствует границе сферы с радиусом 4 базисныхрасстояния
Характер распределения максимального уровня энергетических неоднородностейотносительно элементов колец	Средние линии колец	Границы колец
Характер распределения формального минимального уровня энергетических неоднородностей относительно элементов колец	Границы колец	Средние линии колец

Выявление принципиального сходства между Солнечной системой и атомом дает все основания рассматривать также и этот факт в качестве еще одного весомого аргумента в пользу именно квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде, что следует из самой формы и физического смыслового содержания сопоставляемых закономерностей.

На примере проведенного сопоставления столь разнородных по своей физической природе объектов мы имеем возможность убедиться в справедливости замечания Ньютона о том, что природа проста и не изобилует причинами. Пользуясь предельно ограниченным арсеналом средств, только комбинируя их в разных соотношениях между собой, с помощью столь несложных перестановок, она ухитряется создать удивляющий нас своей гармонией мир. Обнаружение столь разительного сходства между Солнечной системой и атомом дает основание утверждать, что основные законы,лежащие в основе макро-и микромира строятся на принципиально единой основе и это вселяет уверенность в возможности реализации давней мечты физиков – разработки единой теории взаимодействий для окружающего нас материального мира.

Выводы

По результатам проведенного анализаосновными аргументами в пользу квантово-гравитационной природы закона Тициуса-Боде являются:

Целочисленная кратность в распределении твердых силовых кольцевых границ в дисках, реализуемая на основе базисного расстояния систем как неделимой основы закона Тициуса-Боде;

Примечательная целочисленная кратность базисного расстояния Солнечной системы (15 млн.км) по отношению к скорости светав вакууме и к гравитационной постоянной Ньютона;

Скачкообразность изменения величины базисного расстояния при переходе от планетной системы(15 млн.км) к спутниковым системампланет-гигантов(60 тыс.км);

Большое сходство законов, описывающих распределение существующих физических неоднородностей в атоме и в Солнечной системе, свидетельствующее о внутреннем физическом единстве этих законов.

Каждому, кто попытался бы представить закон Тициуса-Боде в ином свете, т.е. пожелал бы дать ему другую физическую интерпретацию, неизбежно придется столкнуться с необходимостью объяснения этих четырех главных свойств закона Тициуса-Боде, утверждение которого в форме реализации твердых силовых кольцевых границв дисках приводит к полному разрешению космогонических проблем.

Литература

1.Вебер Дж. Общая теория относительности и гравитационные волны. Москва, Изд-во Иностр. литература, 1962.

2.Брагинский В.Б. Проблема обнаружения гравитационных волн.// “Земля и Вселенная”, 1980, №3, с. 28-33.

НьетоМ.М. Закон Тициуса-Боде. Москва, “Мир”, 1976.

Наша Галактика содержит около 100 млрд. звезд, а всего галактик, которые в принципе наблюдаемы, примерно 10 млрд. Почему же тогда надо тратить время на выяснение подробностей рождения Солн-ца? Оно представляет собой посредственную...

Вселенная и пути ее эволюции

Как и в случае со Вселенной, современное естествознание не дает точного описания этого процесса. Но современная наука решительно отвергает допущение о случайном образо-вании и исключительном характере образования планетных систем...

Зарождение Солнечной системы

В примечании к своему знаменитому трактату "Математические начала натуральной философии" Ньютон пишет: "… удивительное размещение Солнца, планет и комет может быть только творением всемогущего существа", однако...

Зарождение Солнечной системы

Звезды-сверхгиганты А и Звезды-сверхгиганты В в ходе своей эволюции постепенно расширяются, а звезды Главной Последовательности и звезды Белые карлики Д постепенно сжимаются...

Земля - планета Солнечной системы

Возраст наиболее древних пород, обнаруженных в образцах лунного грунта и метеоритах, составляет примерно 4,5 млрд лет. Расчеты возраста Солнца дали близкую величину - 5 млрд лет. Принято считать, что все тела...

Земля как планета солнечной системы. Проблемы целостного освоения Земли

Планеты - это небесные тела, обращающиеся вокруг звезды. Они, в отличие от звёзд, не испускают света и тепла, а светят отражённым светом звезды, к системе которой принадлежат. Форма планет близка к шарообразной...

Наша Солнечная система

Расширение спектрального диапазона наблюдений способствовало изучению планет и других объектов Солнечной системы...

Наша Солнечная система

В арсенале космической техники к настоящему времени появились достаточно отработанные (в том числе в летных испытаниях) средства, которые позволяют поднять на качественно новый уровень эксперименты по изучению Солнечной системы...

Происхождение Вселенной

Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять больших планет, десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероидов)...

Современные представления о мегамире

Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается...

Солнечная система

Происхождение Солнечной системы из газопылевого облака межзвездной среды является наиболее признанной концепцией. Высказывается мнение, что масса исходного для образования Солнечной системы облака была равна 10 массам Солнца...

Солнечная система и Земля

Характеристика планет земной группы

Солнечная система является для нас, жителей Земли, ближним космосом. Каждый человек, хотя бы раз в жизни, глядя на ночное небо, задавал себе вопрос: "Интересно, а что там дальше?"...

Эволюция Вселенной

Как и в случае со Вселенной, современное естествознание не дает точного описания этого процесса. Но современная наука решительно отвергает допущение о случайном образовании и исключительном характере образования планетных систем...

Ядерный синтез. Образование планетных систем

Решение вопроса о происхождении солнечной системы встречает основную трудность в том, что другие подобные системы в других стадиях развития мы не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем сравнивать. Правда, около некоторых ближайших звезд...

Вода - вещество достаточно распространенное во Вселенной, обнаруживается и в обширных рассеянных облаках, и на далеких экзопланетах. Замерзшие ледники найдены на Луне и у марсианских полюсов, и даже в вечной тени глубоких кратеров на Меркурии. Однако чтобы вода стала той несущей жизнь влагой, какой мы ее привыкли видеть на Земле, она должна быть жидкой. И в этой форме она встречается гораздо реже.

Если не считать нашей планеты, до сих пор достоверно было известно о наличии жидкого океана лишь на одном теле Солнечной системы, спутнике Юпитера Европе. Однако на этой неделе воды в окрестностях Земли прибыло: наблюдения космических аппаратов показали, что глубоко под ледяными оболочками Ганимеда и Энцелада скрываются обширные и соленые океаны.

Энцелад исследовал работающий в системе Сатурна зонд Cassini, который обнаружил на его ледяной поверхности микроскопические - даже наноразмерные, величиной от 6 до 9 нм - гранулы силикатов. На анализ этих данных астрономам потребовалось несколько лет, за которые были проведены и компьютерные симуляции, и лабораторные эксперименты, позволившие отработать разные сценарии появления этих минералов на поверхности Энцелада.

В результате этой кропотливой работы ученые показали, что наиболее вероятный сценарий требует наличия обширного океана в южном полушарии этого спутника - океана, время от времени прорывающегося на поверхность. «Мы провели методический поиск возможных объяснений происхождению наногранул, но все указывает на единственный, наиболее вероятный сценарий», -пояснил работающий с данными Cassini немецкий астрофизик Франк Постберг.

Энцелад в разрезе: жидкий океан воды пробивается сквозь десятки километров льда горячими гейзерами. Изображение: NASA / JPL

Двигаясь в мощном гравитационном поле Сатурна, Энцелад подвергается интенсивному воздействию приливных сил, которые вызывают его деформацию и создают трение, разогревающее недра до весьма значительных температур. Этот нагрев и позволяет существовать океану, скрытому под 30–40 км ледяной корки, более того, по оценке ученых, температура воды в нем должна превышать 90 °С. Кипяток растворяет придонные минералы, становится соленым и иногда пробивается сквозь ледяную кору горячими гейзерами, вынося с собой и растворенные вещества. На поверхности вода быстро замерзает, а затем и испаряется, оставляя за собой лишь мельчайшие фрагменты силикатов.

Интересно, что аналогичная гидротермальная активность известна и на Земле. Подобные гейзеры создают весьма «богатую» химию, в которой высокая температура и активное перемешивание сочетается с разнообразием минеральных веществ и контактом разных сред. Это делает их многообещающими кандидатами на роль «колыбели жизни» - и, теоретически, ту же роль они могут играть и на Энцеладе. На фоне планируемой в США сложной миссии к Европе, где можно будет провести поиски возможной жизни, новые сведения об Энцеладе могут оказаться особенно полезными.

Впрочем, не менее перспективным может стать и Ганимед - крупнейший спутник у Юпитера и во всей Солнечной системе. Указания на то, что под его ледяной корой, толщина которой составляет около 150 км, скрывается обширный океан, имелись и раньше. Однако теперь его существование подтвердил самый зоркий глаз современной оптической астрономии, космический телескоп Hubble.

Диаметр Ганимеда превышает 5200 км, поэтому недра его дифференцировались под действием собственной гравитации. Более тяжелые элементы - прежде всего, железо - сумели сформировать полужидкое ядро, которое, как и на Земле и некоторых других планетах, создает на спутнике глобальное магнитное поле. Одним из проявлений этого магнитного поля являются знакомые всем полярные сияния, возникающие при взаимодействии магнитного поля с заряженными частицами, прилетающими на Ганимед из космоса. Эти полярные сияния и наблюдали немецкие и американские ученые с помощью Hubble.

Поведение полярных сияний здесь определяется не только собственным магнитным полем спутника, но и полем соседней гигантской планеты. И если под толстой ледяной корой Ганимеда имеется океан с растворенными в нем солями, магнитное поле Юпитера должно взаимодействовать с ним, и это взаимодействие должно проявляться в подавлении движения полярных сияний.

Проведя моделирование различных сценариев, ученые сравнили эти результаты с данными наблюдений Hubble, показав, что реальная картина подтверждает существование океана, причем весьма обширного. По их расчетам, глубина его должна составлять около 100 км, и в общей сложности он содержит больше воды, чем все океаны Земли, вместе взятые.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Таким образом становится очевидным, что главной задачей космонавтики является преодоление барьера удельного импульса тяги жидкостных реактивных двигателей (5-6 км/сек) для практического освоения космического пространства. Для решения всех этих проблем необходимы новые, радикальные изобретения, новые источники энергии, новые двигательные системы.

Поэтому очевидна назревшая необходимость использования неограниченной ядерной энергии для осуществления заветной мечты человечества о освоении бесконечных ресурсов Космоса. Для обеспечения безопасности при взлете и посадке наиболее целесообразно использование энергии управляемого термоядерного синтеза при отсутствии радиоактивных отходов. С этой целью автором спроектирован многоразовый космолет " Сокол " с термоядерным реактивным двигателем (ТЯРД), который позволяет развивать значительные скорости в необходимых пределах: 1000 км/сек - 150 000 км/сек и более в свободном космическом пространстве.

Освоение ресурсов Солнечной системы с помощью ТЯРД навсегда решит проблему защиты от загрязнения окружающей среды, безграничного жизненного пространства, изобильного энергообеспечения, сырья и их практического использования. За счет значительного увеличения удельного импульса тяги (более 2000км/сек) расход топлива значительно уменьшится, а это приведет к увеличению массы полезной нагрузки и значительному снижению стоимости выведения на орбиту единицы массы полезного груза.

ТЯРД решает главную проблему значительного сокращения времени межпланетных перелетов многоразовых космолетов и увеличивает их грузоподъемность. Затраты на разработку и создание экспериментального многоразового космолета с ТЯРД составят 5 млрд.долл.с последующим снижением затрат до 2млрд.долл.при серийном производстве. Для сравнения стоимость МТКК " Спейс Шаттл " свыше 2млрд.долл.Ожидаемая сверхприбыль за счет использования изобилия дешевой энергии управляемого термоядерного синтеза на реакторе " Прометей " значительно перекрывает все расходы и обеспечивает энергетическую независимость Украины (и других государств использующих эту эффективную технологию), заменяя энергоресурсы нефти и газа. Это перспективный путь развития мировой энергетики, который обеспечивает изобилие дешевой энергии. За счет многоразового использования вывод на орбиту 1кг полезной нагрузки обойдется примерно 1 долл.с последующим снижением в процессе эксплуатации.

Благодаря использованию мощного многоразового космолета специальной конструкции с ТЯРД возможно будет осуществлять регулярные пилотируемые полеты на Луну и транспортировку грузов по трассе Земля-Луна- Земля. Эти полеты будут подобны современным трансконтинентальным авиационным перелетам из Европы в США и станут экономически выгодными благодаря дешевизне таких перелетов. Луна станет межпланетной промышленной базой и экспериментальным полигоном ученых.

Транспортировка комет и астероидов из пояса между орбитами Марса и Юпитера с помощью ТЯРД позволит создавать из их вещества межпланетные базы и космические автономные системы производства (АСП) на основе роботов и компьютеров. Неизбежный вынос АСП в Космос с помощью ТЯРД диктуется необходимостью сохранить Землю от гибельного загрязнения промышленными отходами как уникальный космический заповедник, а также выгодой использования космических технологий в производстве. Космолеты с ТЯРД позволят осуществлять регулярные полеты людей на Марс вначале за несколько месяцев и создание на нем постоянных поселений вместе с АСП.

Используя безграничную энергию ТЯРД человечество сможет развить широкую астроинженерную деятельность, что дает возможность осуществить изменение климата Марса искусственным путем и преобразовать его в подобие Земли. Это позволит восстановить атмосферу и гидросферу, а также возродить жизнь на Марсе и заселить его земными растениями и животными, чтобы в дальнейшем превратить Марс в новое жилище для всего человечества. Изменение химического состава атмосферы Венеры (преобразование углекислого газа в кислород) с помощью микроорганизмов и растений позволит создать планету по природным условиям похожую на Землю и где смогут жить люди в будущем.

Создание гигантских космических поселений в околосолнечном пространстве сделает человечество практически бессмертным и безгранично могущественным при изобилии энергии Солнца и продуктов питания (которые будут выращиваться в больших оранжереях или синтезироваться на биохимических фабриках в Космосе).Таким образом в будущем люди будут жить на Марсе и Венере как на Земле, постепенно заселяя всю Солнечную систему - спутники Юпитера, Сатурна и других больших планет, а также астероиды. Спутники и кольца планет-гигантов станут легко доступны для освоения и использования. Очевидно, что Юпитер, Сатурн и другие большие планеты будут использоваться как топливные базы космолетов и источники сырья за счет химического состава их обширных атмосфер. Планеты Солнечной системы и их спутники станут надежным плацдармом человечества перед прыжком к звездам и расселением сперва по нашей Галактике, а в будущем и по всей Метагалактике.

Для этого на околоземной орбите можно будет собирать большие межзвездные звездолеты, которые с помощью ТЯРД смогут развивать релятивистскую скорость, сравнимую со скоростью света в вакууме. Гигантские богатства космических миров станут достоянием всего человечества. Таким образом ключ к Вселенной заключается в использовании энергии звезд.

Для примера приведу ряд расчетов межзвездных перелетов исходя из постоянного ускорения ракеты 20м/сек2 и Специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна. Будущие космонавты смогут путешествовать не только в пространстве, но и во времени согласно СТО. Рассмотрим космический полет к ближайшей нашему Солнцу тройной системе звезд альфа Центавра (Толиман), находящейся на расстоянии 4,3 световых лет. Причем половину пути ракета ускоряется, а другую половину замедляется. К моменту достижения главной желтой звезды альфа Центавра А для космонавтов в ракете пройдет время 2,26 лет, а на Земле 5,16 лет. Эта звезда по своим параметрам (светимость, масса, размер) очень похожа на Солнце, а ее яркий оранжевый спутник альфа Центавра В имеет меньшую светимость - 0,28, тогда как третий спутник - звезда Проксима (Ближайшая) Центавра является холодным красным карликом. Согласно расчетам американского астронома С. Доула вероятно, что возле главных звезд альфы Центавра А и В существуют землеподобные планеты, на которых возможна жизнь и обитание разумных существ. А после обратного возвращения на Землю у космонавтов пройдет 4,52 года, но они убедятся в том, что на самой Земле прошло уже 10,32 года. Полет к центру нашей Галактики в созвездии Стрельца на расстоянии 10 кпк (1пк =3,263 св.лет) займет у космонавтов время 5,61 года, а на Земле пройдет 32 630 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 11,22 года, тогда как для Земли пройдет 65 260 лет.

Полет к спутникам нашей Галактики: Большому Магелланову Облаку в созвездии Тукана на расстоянии 52 кпк займет у космонавтов время 6,2 года, а на Земле пройдет время 170 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,4 года, тогда как для Земли пройдет 340 000 лет.

Полет к Малому Магелланову Облаку в созвездии Золотой Рыбки на расстоянии 71 кпк займет у космонавтов время 6,4года,а на Земле пройдет время 232 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,8 года, тогда как для Земли пройдет 464 000 лет.

Полет к знаменитой галактике-туманности Андромеды, находящейся на расстоянии 690 кпк займет по времени космонавтов 7,5 лет, а на Земле пройдет 2,26 миллионов лет. Вернувшись на Землю, космонавты по своим часам отметят 15 лет полета, а на Земле пройдет 4,52 миллионов лет с момента старта.

Соотношение двух факторов - длительность жизни и способности переносить ускорение у человека таково, что он в принципе мог бы совершить путешествие до любых, даже самых отдаленных из наблюдаемых галактик Вселенной! Так для достижения далеких скоплений галактик, расположенных на расстоянии 1000 Мпк, потребуется только 11,1 лет времени космонавтов, тогда как на Земле пройдет 3,263 миллиарда лет. Использование гидроамортизаторов и анабиоза позволит значительно увеличить ускорение, для достижения скорости света, следовательно сократит для космонавтов время межзвездных перелетов. Космические Колумбы и Магелланы на звездолетах покорят Вселенную и встретятся с братьями по разуму. Они найдут годные для обитания потомков новые прекрасные миры, когда наше Солнце исчерпает запасы ядерного топлива и неизбежно начнет угасать, а Солнечная система превратится в гибнущую пустыню.Таким образом решение проблемы межзвездных полетов обеспечивает бессмертие и бесконечное развитие человеческой цивилизации.

10. В космический полёт под солнечным парусом

Несмотря на быстрое развитие космической техники и появление все новых типов космических аппаратов, повсеместно возникают задачи, выходящие за рамки возможностей имеющихся средств. Особенно это касается таких специфических областей науки, как исследование солнечно-планетных связей, космическая астрометрия и другие. Исследование космической плазмы возможно, например, только при достаточной собственной «чистоте» КА, которая не обеспечивается на многопрофильных космических объектах. В космической астрометрии главный фактор, определяющий точность измерений,-- детерминированность собственного углового движения КА. Она достигается только при минимизации механических возмущений аппарата. В подобных случаях нужны малые и дешевые аппараты для решения задачи «одного эксперимента». Важные предпосылки создания таких космических аппаратов -- общий рост уровня техники, доступность современных конструкционных материалов, накопление опыта конструирования приборов, функционирующих в открытом космосе, развитие микроэлектроники и техники связи.

Ученые Института космических исследований АН СССР разрабатывают проект «Регата», предусматривающий создание Малой космической лаборатории, для ориентации и стабилизации которой в пространстве будет использоваться сила светового давления.

Пример КА «одного эксперимента» -- разрабатываемая в ИКИ АН СССР Малая космическая лаборатория (МКЛ). В ней для ориентации и стабилизации положения в пространстве КА используется сила давления солнечного света. Это позволило упростить служебные системы, уменьшить их массу по отношению к полезной нагрузке, повысить надежность и снизить стоимость. Полезная нагрузка МКЛ может достигать 50 % ее массы.

10.1 С истема стабилизации

Система пассивной ориентации, использующая силы светового давления, в значительной степени определяет облик КА и сферу его возможных применений. Взаимодействие со световым потоком осуществляет солнечный парус, включающий две части -- неподвижную (стабилизатор) и подвижную (рули).

Кроме паруса, в состав системы ориентации входит жидкостный демпфер нутационных колебаний. Продольная ось МКЛ ориентируется на Солнце. Остальные две оси могут оставаться неподвижными в орбитальной гелиоцентрической системе координат (постоянная солнечно-звездная ориентация) или медленно (до нескольких оборотов в сутки) вращаться вокруг направления на Солнце (постоянная солнечная ориентация). Оба режима в одинаковой степени благоприятны для поддержания постоянного теплового режима на борту и для работы системы электропитания. Со хранение солнечной ориентации обеспечивается одним стабилизатором (без помощи рулей). Изменяя геометрию паруса (при отклонении рулей), можно закручивать МКЛ с необходимой угловой скоростью. Рули используются также на участке начального успокоения, когда требуется погасить угловые скорости, полученные аппаратом при отделении от разгонного блока (РБ). Заметим, что изучение динамики космического аппарата, стабилизируемого давлением солнечного света, представляет собой самостоятельный научный интерес.

Специфика ориентации и стабилизации МКЛ позволяет использовать этот КА наиболее эффективно в областях космического пространства, где гравитационные воздействия на ориентацию МКЛ со стороны Земли и других небесных тел существенно ниже влияния давления солнечного света. В околоземном космическом пространстве такие условия надежно выполняются на расстояниях от Земли больше пяти ее радиусов.

Некоторые из планируемых на МКЛ экспериментов требуют быстрого вращения датчиков. Поэтому отдельные модификации МКЛ содержат массивную вращающуюся платформу с установленной на ней научной и служебной аппаратурой. Ось вращения платформы направлена на Солнце и совпадает с продольной осью космического аппарата. Масса полезной нагрузки на платформе составляет 35--45 кг. Скорость вращения до 15 об/мин. Действующий на КА со стороны платформы гироскопический момент компенсируется маховиком, вращающимся навстречу платформе.

10.2 « Регата-плазма »

На первом этапе использования МКЛ (1994--1997 гг.) наиболее важным будет проект «Регата-Плазма» (РП), Цель проекта -- исследование солнечно-планетных связей (солнечной активности, механизмов передачи солнечных влияний через межпланетную среду и реакций околопланетного пространства на солнечные возмущения).

Солнечная активность уже давно изучается наземными средствами, а в последние двадцать лет и с помощью космической аппаратуры, позволяющей исследовать ультрафиолетовую и рентгеновскую части спектра, непосредственно регистрировать корпускулярное излучение. Однако до сих пор неясен механизм цикличности активности Солнца, механизм солнечных вспышек и ускорения в них частиц до весьма больших энергий, не отработаны способы прогнозирования солнечных вспышек, только начинается экспериментальное изучение внутреннего строения Солнца. Немало задач предстоит решить экспериментаторам и в исследовании солнечной короны. Несмотря на крупные успехи в изучении солнечного ветра, его пространственная структура и ряд характеристик известны явно недостаточно.

Особый интерес представляют плазмофизические эксперименты для обеспечения программы исследования Марса. Необходимо, во-первых, накопить материал и создать задел для решения научных вопросов марсианской программы. Во-вторых, нужно обеспечить радиационную безопасность полетов к Марсу для будущих космонавтов.

(рис. 2) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Плазма» (РП). Основная особенность этого типа МКЛ -- наличие вращающейся платформы (1) и паруса (2) из отражающего «зеркального» материала. Продольная ось МКЛ направлена на Солнце солнечной панелью (3), являющейся основным источником питания. Вращающаяся платформа (15 об/мин) имеет свои солнечные панели (4). Научная и служебная аппаратура располагается на термостатированной раме (5), на которой укреплено жидкостное демпфирующее устройство (6), гасящее поперечные колебания МКЛ. Для компенсации ошибок наведения, а также для программных разворотов и вращения вокруг продольной оси МКЛ используются управляемые солнечные паруса (7), имеющие двухстороннее покрытие: «зеркальное» и «черное» (поглощающее).

Марс и Земля находятся очень близко друг от друга. Ясно, что закономерности, которые управляют солнечно-земными связями, определяют и связи Марса с Солнцем. Поэтому многие вопросы, связанные с обеспечением марсианской программы, могут быть решены в ходе экспериментов на околоземных орбитах. Нужно только, чтобы космические аппараты большую часть времени проводили вне магнитосферы Земли.

Концепция проекта «Регата-Плазма» предусматривает создание в 1994--1997 гг. экспериментальной спутниковой сети. Она будет включать 4--5 МКЛ, выстроенных вдоль линии «Земля-Солнце» (передняя точка либрации, экваториальная орбита, близкий хвост (20 R), средний хвост (60--70 R), задняя точка либрации). Эта сеть представит собой вытянутую цепочку спутников, которая обеспечит многозондовое исследование магнитосферы совместно с искусственными спутниками Земли Европейского космического агентства «КЛАСТЕР» и «СОХО», а также, возможно, и со спутниками НАСА «ПОЛЯРНЫЙ» и «ВИНД» и японским ИСЗ «ГЕОТАЙЛ». Коррекции измерений, которые будут получены на этих космических аппаратах, а также их совместный анализ, использующий одновременно наземные данные и данные низковысотных спутников, позволят существенно продвинуться в понимании природы солнечно-земных связей, физики магнитосферы и в решении физических проблем, с которыми исследователи встречаются в астрофизике, физике плазмы, термоядерных исследованиях.

10.3 « Регата-астро »

В тот же период (1994-- 1997 гг.) МКЛ предполагается использовать для реализации первого этапа проекта «Регата-Астро» (РА). Цель этого проекта -- проведение астрометрических и радиометрических космических исследований звезд и других небесных тел.

Решение астрометрических задач с космических платформ имеет ряд существенных преимуществ:

Исключается влияние земной атмосферы, вызывающей рефракцию, дисперсию и поглощение света;

Исключается влияние гравитационного поля Земли, вызывающего деформации как в конструкции КА, так и оптическом инструменте;

Появляется возможность получить все данные в единой системе координат;

Отпадает необходимость учета параметров вращения Земли, неточное знание которых ухудшает с течением времени точность опорной системы координат;

Наблюдения с КА можно вести практически непрерывно в течение многих суток, месяцев и даже лет.

Благодаря этому существенно повысится точность создаваемых звездных каталогов. Проведение прецизионных астрометрических измерений с КА позволит создать координатную основу для изучения развития кинематики и динамики Солнечной системы. Совокупность полученных данных о собственных движениях, параллаксах, радиометрических характеристиках разных типов звезд расширит наши знания в области звездной астрономии и астрофизики (уточнение шкалы расстояний во Вселенной, определение светимости и массы звезд, исследование структуры, динамики, возраста и эволюции Галактики). Проведение астрометрических измерений с точностью до тысячных долей угловой секунды (что недостижимо для наземных инструментов!) даст возможность изучить и некоторые релятивистские эффекты (в частности, релятивистское смещение перигелиев Венеры и Марса).

Прикладное значение данных космической астрометрии и радиометрии состоит, в первую очередь, в существенном повышении точности астроориентации и астронавигации космических аппаратов, а также в обеспечении прецизионного определения координат искусственных и естественных небесных объектов. В частности, при полетах к Марсу повышение точности наведения позволит эффективно использовать аэродинамическое торможение КА и увеличить вес полезной нагрузки за счет сокращения запаса горючего.

Идея использования МКЛ для размещения астрометрических инструментов базируется на следующих основных положениях:

Движение МКЛ относительно центра масс обеспечивает полный обзор звездного неба и оптимальные условия для определения годичных параллаксов и собственных движений звезд. Важно, что постоянная ориентация КА по отношению к Солнцу гарантирует постоянство теплового режима на борту и, следовательно, отсутствие тепловых деформаций измерительных инструментов.

Конструктивная схема МКЛ предусматривает модификации базовой конструкции. Благодаря выбору орбит и режима работы бортовых систем угловое движение МКЛ приобретает высокую детерминированность. Это, в свою очередь, открывает возможность использовать статистическую обработку больших массивов измерений, объединяющих далеко отстоящие по времени наблюдения одних и тех же звезд.

(рис.3) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Астро» В этом проекте для МКЛ необходимо обеспечить минимальные возмущающие факторы. Для этого выбираются орбиты, удаленные на несколько млн км от Земли, и вводятся некоторые конструктивные изменения. Основные паруса (1) делаются из поглощающих «черных» материалов, а в управляемых парусах (2) -- материал с двухсторонним покрытием («черным» и «зеркальным»).

На рисунке показаны: солнечная панель (3), блок телевизионных звездных камер (4), приборная рама (5), демпфирующее устройство (6). Медленное вращение МКЛ (1 об/сут) вокруг продольной оси (в направлении на Солнце) и использование четырех звездных камер (4) (установленных в плоскости, перпендикулярной направлению на Солнце) позволит получить карты звездного неба за полгода орбитального полета

При выполнении астрометрических измерений нужно точно знать положение инструмента в момент измерения или определить его в процессе обработки измерений. Традиционно в астрометрии используется первый подход. Высокая степень детерминированности углового движения МКЛ позволяет использовать второй подход, в котором положения звезд, параметры инструмента и ориентация КА определяются совместно, в едином процессе статистической обработки измерений.

Выбор орбиты МКЛ в проекте «Регата-Астро», в первую очередь, подчинен требованию минимизации возмущений в угловом движении. Учитываются, конечно, и условия организации связи с Землей. Поэтому требуется, чтобы во время своего активного существования (5 лет) КА не сближался с Землей до расстояний, меньших 1 млн км, и удалялся бы от нее более чем на 10 млн км. Выведение на рабочую орбиту с промежуточной должно осуществляться однократным включением разгонного блока, а дальнейший полет должен происходить без орбитальных коррекций. Этим и другим условиям удовлетворяют квазиспутниковые орбиты (КСО) в системе «Солнце-Земля». Они намного ближе к Земле, чем к Солнцу, но располагаются далеко за границами сферы действия Земли (движение по ним определяется в основном притяжением не к Земле, а к Солнцу). КСО в проекте «Регата-Астро» имеет малую полуось 5 млн км и наклонение к плоскости эклиптики 10°. Удаление КА от Земли меняется в пределах 2-- 10 млн км.

Основные характеристики астрометрической МКЛ, ее орбита и ориентация позволяют эффективно использовать этот тип КА для решения ряда других задач, в частности, для картографирования небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах электромагнитных волн. Картографирование небесной сферы в тепловой ИК-области целесообразно провести в трех спектральных зонах (2--7, 10--12 и 15--20 мкм) с пространственным разрешением 6" с охватом звезд до 15-ой звездной величины. Составление радиояркостных карт небесной сферы может быть осуществлено на основе измерений в областях трех длин волн (1,0--1,5--3,0 мм) с пространственным разрешением не хуже 0,5."

Картографирование небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах позволит обнаружить и исследовать не регистрируемые в видимой ближней ИК-области источники излучения, изучить процессы звездообразования, а также решать другие задачи астрофизики, звездной астрономии, космологии.

Для решения указанных астрофизических задач необходимы две МКЛ -- одна с радиометрической и вторая с ИК аппаратурой. Они могут функционировать на одинаковых орбитах и иметь тождественные режимы ориентации, принятые для МКЛ проекта «Регата-Астро».

10.4 П олеты к астероидам и кометам

На последующих этапах реализации проекта «Регата» (после 1997 г.) предполагается не только продолжить плазмофизические и астрометрические космические исследования, но также использовать МКЛ в качестве платформы для осуществления сближения и облета малых тел Солнечной системы и проведения их астрофизического исследования.

Для сопровождения малых тел (астероидов, ядер комет) и, тем более, посадки на них потребуется снабдить МКЛ реактивным двигателем, способным создавать импульс большой тяги. Собственно говоря, сблизить МКЛ с малым телом можно в принципе и с помощью солнечного паруса, но тогда практически исключается возможность оперативной коррекции орбиты. Поэтому осуществлять тесные сближения придется с помощью корректирующих реактивных двигателей.

Траекторию КА можно выбрать так, чтобы обеспечить в одном пуске облет нескольких малых тел. Для КА с парусным движителем их число, как правило, равно двум (старт -- облет первого астероида -- гравитационный маневр в поле Земли -- облет второго астероида). Продолжительность полета по таким траекториям составляет один-два года.

Интересно направить к малому телу космический аппарат, ранее выведенный на орбиту у границы сферы действия Земли, например, на гало-орбиту. Такая возможность впервые была продемонстрирована аппаратом ISEE-3, который с гало-орбиты был после нескольких гравитационных маневров в поле Луны переведен на траекторию полета к комете Джакобини-Циннера. Планируется в конце 1990-х годов осуществить подобные экспедиции к той же комете или к комете Хонда-Мркос-Пайдушаковой. Полет к последней из названных комет особенно привлекателен, потому что точка встречи располагается на расстоянии всего 0,18 а. е. от Земли, а на гало-орбитах в это время по программе реализации проекта РП должны находиться две МКЛ («Регата-В» и «Регата-C»). Можно будет запустить и специальную МКЛ для полета к комете. Заметим, что практически совместимы требования к участку выведения МКЛ на орбиту перехвата кометы и на орбиты МКЛ «Регата-В» и «Регата-С».

Литература

1.http://cloudland.ru

2. http://krugosvet.ru

3. http:// sunsystem.nm.ru

4. http:// kiam1.rssi.ru

5. http://evpagrad.org

6. http:// astrolab.ru

7. http://epizodsspace.testpilot.ru

Подобные документы

Общая характеристика планет Солнечной системы. Солнце-центр Солнечной системы. Внутренняя или земная группа (расположенные ближе к Солнцу)-Меркурий, Венера, Земля, Марс. Внешняя группа (планеты-гиганты)-Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Плутон.

контрольная работа , добавлен 24.10.2007

Гипотезы о происхождении солнечной системы. Современная теория происхождения солнечной системы. Солнце – центральное тело нашей планетной системы. Планеты-гиганты. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

реферат , добавлен 21.03.2004

Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

доклад , добавлен 16.10.2002

Жидкие озера на Титане. Самый крупный спутник Нептуна. Пересечение плоскости колец Сатурна Кассини. Пылевой хвост кометы МакНота в двух полушариях. Атмосфера на двух планетах не солнечной системы. Астрономическая характеристика планет солнечной системы.

презентация , добавлен 28.06.2010

История создания и развития Солнечной Системы. Звезды и их возраст. Характеристика и строение Солнца, планет нашей системы. Астероидное кольцо и планеты Гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Ледяной шар, вращающийся вокруг Солнца – Плутон и его спутник.

реферат , добавлен 30.01.2011

Общие сведения об астероидах: понятие, изучение, гипотезы. Астероидный пояс в Солнечной системе между Марсом и Юпитером. Обломки гипотетической планеты Фаэтон или "зародыши" планеты, не сумевшей сформироваться. Крупнейшие астероиды Солнечной системы.

реферат , добавлен 20.08.2017

Строение Солнечной системы. Солнце. Солнечный спектр. Положение Солнца в нашей Галактике. Внутреннее строение Солнца. Термоядерные реакции на Солнце. Фотосфера Солнца. Хромосфера Солнца. Солнечная корона. Солнечные пятна.

реферат , добавлен 10.09.2007

Общие сведения о Солнечной системе как планетарной системе, имеющей центральную звезду и естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё. Характеристика планет земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс и планет: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

презентация , добавлен 21.04.2011

Планеты Солнечной системы, известные с древних времен и открытые недавно: Меркурий, Венера, Земля, Марс, планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Происхождение их названий, расстояния от Солнца, размеры и массы, периоды обращения вокруг Солнца.

реферат , добавлен 11.10.2009

Состав Солнечной системы: Солнце, окруженное девятью планетами (одна из которых Земля), спутники планет, множество малых планет (или астероидов), метеоритов и комет, чьи появления непредсказуемы. Вращение вокруг Солнца планет, их спутников и астероидов.

Как колонии на других планетах будут обеспечивать свои потребности в ресурсах без помощи Земли? Как же все-таки будет происходить добыча ресурсов в космосе? На первый взгляд два простых вопроса на которые даст ответ даже школьник, скажете вы. Делов то построить шахту, взять инструмент в руки и пойти “ долбить” камни. Но не все так просто как кажется, условия на всех планетах Солнечной системы сильно отличаются от Земных. И даже если работа кажется легкой и понятной, на другой планете это может отобрать в рази больше усилий и времени. Даже на самой более-менее благоприятной для колонизации планете Марс, добыча полезных ископаемых будет радикально отличатся.

Вопрос колонизации других планет обсуждают все более интенсивней с каждым днем. По мере обсуждения появляется все больше вопросов и проблем которые нужно решить перед отправкой людей в такое долгое и опасное путешествие. Одной из главных проблем является обеспечение инопланетной колонии ресурсами. Постоянные отправки с Земли будут стоить очень дорого, да и нет гарантии что такие посылки будут всегда доходить к месту назначения. Конечно в первое время без них не обойтись ведь нужно с чего-то начать, но по мере разрастания колонии она должна будет научиться обеспечивать себя сама. Так что давайте разберемся какие полезные ископаемые можно встретить на планетах Солнечной системы и какой из этих космических объектов будет самим выгодным для постройки колонии если смотреть на природные богатства.

Меркурий

Небольшая планета которая находится ближе всех к Солнцу. Несмотря на это температура на Меркурие может падать до -200 градусов. Самый ценный ресурс на планете это почва, и это не потому что она очень плодородная. Все дело в том что в почве Меркурия находится очень много Гелия-3 который планируют использовать для получения чистой энергии без радиоактивных отходов. Также есть основания полагать что в глубине много магния, серы и залежей руды которая очень пригодится при колонизации планеты.

Венера

Планета на которой во время дождя с неба падает серная кислота вместо привычной для землян води. Вторая планета от Солнца богата на свинец и висмут. Какраз благодаря свинцу планета так ярко светится, ее всегда можно увидеть ночью в небе не вооружённым глазом. Так как планета очень близко к звезде температура порой достигает +500 градусов по цельсию. Добыча ресурсов там может быть очень не простой задачей.

Марс

Красная планета считается наиболее благоприятной для колонизации не только из-за сравнительно небольшого расстояния к нам. В далеком прошлом Марс был очень похож на Землю, поэтому есть основания полагать что под поверхностью есть большой запас жизненно необходимой воды. Также предполагают присутствие железа, меди и золота которые будут очень полезны для развития марсианской колонии.

Вывод

Кроме планет в Солнечной системе есть еще много очень богатых на ресурсы спутников, таких как Луна, Ио, Европа, Ганимед , Калисто . О полезных ископаемых на остальных планетах известно почти ничего. Пока на них не будет построена космическая колония ученые могут только гадать.

Камни