Очень просто!
Слушатели курса активно ищут материалы для написания контрольных эссе на те же самые темы:

Этот пик обеспечен переходами из списка ниже.

Третье, финальное, эссе в рамках курса «Основы астрономии» на платформе «Открытое образование».
Первое эссе, второе, с чего началось.

Технологии, которыми сейчас располагает человечество, не позволяют преодолевать межзвёздные и межгалактические расстояния в течение человеческой жизни. Например, ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Кентавра — расположена на расстоянии 4,2 световых года. До Альфы Кентавра (ближайшей к нам звездной системы, в которую входит и Проксима Кентавра) 39 триллионов километров. Современные космические корабли смогут преодолеть это расстояние примерно за 70 тысяч лет. Понятно, что ни о каких пилотируемых путешествиях к другим звёздам пока речи не идёт. Пока не изобрели новых двигательных систем.

Что предлагается уже сейчас?

Один из способов, позволяющих нам добраться до звёзд, — создание очень лёгкого космического корабля. Межзвёздный зонд с парусом придумал в 1985 году американский физик Роберт Форвард и даже дал ему название Starwisp («Звёздная дымка»). Парус имеет диаметр 100 м и вместе с зондом весит приблизительно килограмм. Строительство такого корабля потребует ряда новаций в области нанотехнологий. Парус-корабль будет приводиться в движение микроволновым лучом от большого энергетического спутника, вращающегося по орбите вокруг Земли. Пучки микроволн фокусируются с помощью огромной линзы. Находясь под воздействием мощных микроволн, Starwisp способен быстро ускориться на старте. Для достижения максимальной скорости необходимо меньше месяца. Затем передатчик микроволн отключается, и полет Starwisp продолжается практически до пункта назначения.

Форвард придумал также вариант более тяжелого солнечного паруса. Управляемый лазером мощностью 10 млн ГВт, такой космический зонд сможет нести 3 тыс. тонн полезной нагрузки, так что на нём найдется место для экипажа, а время в пути до ближайшей звезды составит всего 10 лет. Осталось только найти источник энергии мощностью в 10 тыс. раз больше той, которую Земля производит сегодня.

Очень популярная идея, возникшая еще в начале 1960-х, состоит в том, чтобы запустить космический корабль, взрывая малые ядерные бомбы позади звездолёта. Ряд учёных, в том числе известный физик Фриман Дайсон, провели эксперименты, показавшие, что идея заслуживает внимания. Космический аппарат такого типа должен отличаться особой прочностью конструкции. Кроме того, экипажу необходимо использовать эффективную противорадиационную защиту. Применяются небольшие бомбы, взрывать их нужно очень быстро, до пяти бомб в секунду. От идеи пришлось отказаться после запрета на проведение ядерных испытаний в атмосфере. Впоследствии расчеты показали, что корабли этого типа способны развивать скорость, равную 10% скорости света, что позволяет преодолеть расстояние до ближайшей звезды менее чем за 50 лет.

Одна из проблем межзвёздных путешествий — необходимость обеспечить космический аппарат огромным запасом топлива. Прямоточный двигатель Бассарда получает топливо (водород) непосредственно из окружающего космического пространства. Атомарного водорода в космосе очень много, необходимое его количество для запуска термоядерного реактора должна обеспечить воронка из мощного магнитного поля — протяженностью в несколько тысяч километров.

В принципе межзвездный прямоточный двигатель Бассарда способен развивать скорость, близкую к скорости света, и преодолевать практически неограниченные расстояния.

Теория относительности Эйнштейна не допускает скоростей больших, чем скорость света. Поэтому физики ищут экстремальные состояния материи и экзотические лазейки во Вселенной.

«Кротовые норы» — своего рода теоретическая возможность, обходящая постулаты общей теории относительности Эйнштейна. Кротовая нора осуществляет смычку двух частей Вселенной подобно прорубленному тоннелю. К сожалению, «кротовые норы» возможны только в абсолютном вакууме. В нашей Вселенной эти физические артефакты крайне неустойчивы: они попросту могут сколлапсировать до того, как мы отправим сквозь них космический корабль. Но для создания стабильных «кротовых нор» можно использовать эффект Казимира. Благодаря этому эффекту вакуум не совсем пуст, в нем происходят квантовые флуктуации гравитационного поля, в котором спонтанно возникают и исчезают частицы, в том числе и микроскопические «кротовые норы».

С помощью «двигателя искривления» (варп-двигатель) космический корабль может лететь со скоростью, превышающей скорость света. Волны в пространстве-времени создает сам звездолет, поэтому теория относительности не нарушается.

В 1994 году физик Мигель Алькубьерре выполнил расчеты согласно уравнениям Эйнштейна и нашел теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума. При этом пространство будет сжиматься перед космическим кораблем и одновременно расширяться позади него. Звездолет как бы помещается в пузырь искривления, способный передвигаться с неограниченной скоростью. Гениальность идеи состоит в том, что космический корабль на самом деле покоится в пузыре искривления и законы теории относительности не нарушаются. Движется при этом сам пузырь искривления, локально искажающий пространство-время.

Совершенно иной подход к межзвездным путешествиям состоит в признании того факта, что звезды чрезвычайно далеки от нас и при современном уровне техники нам потребуется очень много времени, чтобы до них добраться. И нужно исходить именно из этого, планируя путешествия, в течение которых произойдет смена многих поколений, так называемый «Корабль поколений». Если смириться с такой продолжительностью путешествий, то в качестве космического корабля можно использовать даже астероид, создав внутри него полое пространство, где смогут находиться люди во время путешествия. Астероид можно оснастить ядерным двигателем, топливом для которого станут полезные ископаемые самого астероида. Такой способ не очень эффективен, и путешествие даже до ближайших звезд будет весьма продолжительным — скорее всего, оно займет около 2 000 лет, в течение которых успеют сменить друг друга 40 поколений. Может так случиться, что за долгое время путешествия население астероида либо забудет о своем происхождении, либо полностью утратит интерес к целям путешествия, в которое их отправили далекие предки. И будет совсем обидно, если астероид на пути к цели опередит скоростной космический корабль, созданный с использованием совершенно новых технологий.

Ближайшие объекты для возможного посещения:

Альфа Кентавра. Расстояние: 4,3 светового года. Тип: тройная звёздная система с солнцеподобными альфой Кентавра А и В и небольшим красным карликом Проксима Кентавра. Цель: альфа Кентавра — наш ближайший сосед. Кроме того, высока вероятность существования на орбите вокруг звезд А и В планет земного типа, так как обе звезды похожи на Солнце.

Звезда Барнарда. Расстояние: 6 световых лет. Тип: небольшой красный карлик, на несколько миллиардов лет старше Солнца. Цель: возможность существования планет земного типа, в том числе вблизи тусклых красных карликов.

40 Эридана. Расстояние: 16 световых лет. Тип: 40 Эридана — тройная звезда, в которой только А-звезда напоминает Солнце; возможны планеты земного типа. Цель: увидеть звезды В и С, представляющие собой двойную звезду, можно только с планеты, движущейся по орбите вокруг А-звезды. В-звезда — белый карлик размером с Землю.

Глизе 67. Расстояние: 41 световой год. Тип: солнцеподобное светило. Тип звезды предполагает наличие планет, схожих с Землей. Цель: относительно далекий объект. Возможно наличие планетной системы с подходящими условиями для существования жизни.

18 Скорпиона. Расстояние: 46 световых лет. Тип: настолько похожа на Солнце, что может быть названа его близнецом. Цель: вероятно наличие одной или нескольких планет земного типа.

Задание было сдано 8 декабря и однокурсники оценили его на 65 из 75 баллов.

Второе эссе в рамках курса «Основы астрономии» на платформе «Открытое образование». Первое эссе, с чего началось.

В поисках наиболее удобного места расположения мощных астрономических инструментов будущего, астрономы все чаще обращают своё внимание на Луну. И дело осталось только за технологиями.

Выведение астрономических инструментов за пределы земной атмосферы — важнейшая тенденция современной астрономии. Прежде всего, это связано с негативным влиянием турбулентности атмосферы на чувствительность и разрешающую способность телескопов, которая в результате далека от теоретической. С другой стороны, непрозрачность атмосферы во многих спектральных областях (инфракрасной, ультрафиолетовой, рентгеновской, гамма) до сих пор существенно ограничивала возможности наземных инструментов, и лишь с появлением первых орбитальных инструментов астрономия получила возможность стать в полной мере «всеволновой». Увеличение разрешающей способности телескопов и собираемого ими света напрямую связано с увеличением апертуры телескопов. Однако, большие размеры объективов телескопов ведут к невероятному усложнению механической конструкции. У наземной астрономии свои границы возможного. И, кажется, мы их достигли.

Отсутствие атмосферы и магнитного поля открывает реальную возможность всеволновой астрономии с запредельным (по сравнению с наземным) разрешением самых удалённых объектов известной нам части Вселенной.

Очень слабая сейсмичность, пониженная по сравнению с Землёй сила тяжести, медленное вращение Луны вокруг своей оси, наличие естественного экрана от земного радиоизлучения, низкие ночные температуры лунной поверхности. Всё это позволяет разместить на Луне телескопы всех диапазонов спектра, а также создать радиоинтерферометр с базой, равной расстоянию Земля-Луна, что, по сути, сделает Луну частью радиотелескопа.

Проведение астрономических наблюдений и астрофизических исследований с поверхности Луны как стабильной платформы в космосе имеют ряд уникальных преимуществ. В условиях малой силы тяжести и отсутствия атмосферы становятся реальными монтаж и эксплуатация конструкций значительных размеров при минимальной их деформации.

Длительность непрерывных наблюдений одного и того же объекта может достигать более 300 часов. Определённое расположение обсерватории на лунной поверхности может обеспечить непрерывный мониторинг избранных объектов или значительных областей небесной сферы, а также уникальные условия для наблюдения особых эффектов. При расположении обсерватории в околополярных районах возможно наблюдение растянутых заходов и восходов небесных объектов в течение нескольких земных дней, что создаёт уникальные возможности при анализе, например, объектов-радиоисточников. Таким образом, основным достоинством лунной астрономической обсерватории является возможность выполнять оптические и радионаблюдения во всем диапазоне электромагнитных волн. Радиоастрономическая обсерватория на Луне имеет несомненные преимущества в том, что отсутствие у Луны ионосферы позволяет наблюдать радиоисточники непосредственно у горизонта.

Установка оптических и радиоастрономических телескопов в краевых областях видимого с Земли полушария за склонами деталей рельефа позволит экранировать их от земных помех естественного и искусственного происхождения.

В области радиоастрономии открываются возможности исследования очень низкочастотных излучений космических объектов, которые не проходят через земную атмосферу. Продолжительный по времени сидерический период обеспечивает медленное перемещение небесных объектов относительно наблюдателя, что создает дополнительные удобства для длительных непрерывных наблюдений выбранных объектов.

Специфические условия Луны предполагают в полном объеме проводить гамма — и рентгеновские исследования космических объектов, также как и регистрацию потоков космических лучей и нейтронов от небесных объектов.

Широкие перспективы на Луне имеет оптическая интерферометрия с целью исследования слабых и удаленных объектов. При этом специалисты особо выделяют перспективные возможности субмиллиметровой интерферометрии. Установка однотипных инструментов на Земле и на ее естественном спутнике и работа подобной пары в согласованном режиме создает интерферометрическую установку с сверхдлинной базой «Земля — Луна».

Широкие перспективы имеет низкочастотная радиоастрономия (на частотах менее 2 МГц), использующая Луну, как платформу для наблюдений.

Наконец, наблюдения с поверхности Луны могут внести неоценимый вклад в решение такой фундаментальной задачи астрофизики как обнаружение, регистрация и анализ гравитационных волн.

Задание было сдано 18 ноября и однокурсники оценили его на 60 из 75 баллов.

Решил, поделиться своим эссе, которое написал в рамках курса «Основы астрономии» на платформе «Открытое образование». Тогда я чуть не опоздал и сдал работу в последние часы.

Человек всегда смотрел в небо и всегда пытался понять, как оно устроено. Веками, он мог надеяться только на собственное зрение, чуть позже на простейшие угломерные инструменты и только в 17 веке был изобретён первый телескоп с двумя линзами. Следующие 3 века перевернули представления о небе. Развитие науки и техники ускорялось и дарило новые возможности. И как это часто бывает, открытия совершаются случайно.

В 1931 году радиоинженер Карл Янский занимался поиском источника помех, которые так сильно мешали радиосообщению через Атлантику. В ходе экспериментов, он обнаружил шум, который коррелировал со звёздными сутками. Его источником была центральная часть нашей галактики. На работы Янского не сразу обратили должное внимание. Датой рождения радиоастрономии можно считать 1937 год, когда Гроут Ребер, радиолюбитель из США прочитавший работы Янского, построил первый радиотелескоп. Конструкция оказалась на удивление успешной — современные аппараты строятся по той же схеме. Используя свой радиотелескоп, Гроут построил карту неба в радиодиапазоне.

Карл Гуте Янский, 22 октября 1905 — 14 февраля 1950

Активное развитие радиоастрономии началось после Второй Мировой войны, когда ведущие державы начали развивать ракетную технику и вышли в космос. Связь с космическими аппаратами требовала создания больших радиоантенн, которые стали использоваться, в том числе и астрономами.

Что наблюдают в радиотелескопы? Космические объекты путём исследования их электромагнитного излучения в диапазоне радиоволн. Объектами излучения являются практически все космические тела и их комплексы, а также вещество и поля, заполняющие космическое пространство (межпланетная среда, межзвёздный газ, межзвёздная пыль и магнитные поля, космические лучи, реликтовое излучение).

Основным инструментом радиоастрономии стал телескоп, каким его построил Гроут — большая параболическая тарелка для концентрации волн в одной точке и чувствительное приёмное устройство. Разрешающая способность радиотелескопов зависит от длины волны и диаметра апертуры. Проще увеличивать апертуру, что к тому же увеличивает другую важную характеристику — чувствительность.

Гроут Ребер, 22 декабря 1911 — 20 декабря 2002

Самая большая чаша телескопа не поворачивается, а лежит на земле. Она сделана в естественной выемке, и этот радиотелескоп построен американцами на острове Пуэрто-Рико. Размер отражающей чаши — 300 метров, то есть гигантский размер. Но чаша собирает радиоволны, значит, они сходятся над ней, соответственно, приемник должен быть над чашей, поэтому на стальных тросах подвешена платформа с приемниками излучения на высоте 150 метров.

Чтобы построить еще более резкие картинки радионеба, пришлось идти на ухищрения. Радиотелескопы начали объединять друг с другом, и они могут находиться на разных расстояниях друг от друга, от нескольких десятков метров до нескольких тысяч километров. И если они одновременно ведут работу по источнику, то существуют такие методы обработки, которые позволяют получить карту этого источника так же резко, как если бы он наблюдался на радиотелескопе размером равным расстоянию между телескопами. Такие системы называются радиоинтерферометры. Кроме этого, существует Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ) — вид интерферометрии, в котором приёмные элементы интерферометра располагаются не ближе, чем на континентальных расстояниях друг от друга. При этом управление элементами РСДБ интерферометра производится независимо, без непосредственной коммутационной линии связи, в отличие от обычного радиоинтерферометра. Запись данных осуществляется на носители информации с последующей корреляционной обработкой на специализированном вычислительном оборудовании — корреляторе.

Но не все объекты поддаются изучению с поверхности Земли. Но рядом с нами есть очень удобная площадка — Луна. Почти идеальное место для размещения инструментов радиоастрономии. Отсутствие атмосферы, меньшая сила тяжести, и медленное вращение Луны вокруг своей оси. Это позволяет разместить на Луне телескопы разных диапазонов спектра, а также создать радиоинтерферометр с базой, равной расстоянию Земля — Луна.

Но пока мы не добрались до Луны, а вот в космосе, на разных орбитах работают телескопы в самых разных диапазонах электромагнитного излучения, в том числе и радиотелескопы. Один из самых любопытных на сегодня проектов был реализован в России — это запуск на орбиту радиотелескопа, который называется «Радиоастрон». Он установлен на космическом аппарате «Спектр-Р», который изготовлен в научно-производственном объединение им. С. А. Лавочкина. Он в настоящее время работает на орбите, но орбита его очень любопытна: она сильно вытянутая, так что на самом большом расстоянии от Земли аппарат удален от нее на 350 тысяч километров. Он только недавно начал свою работу, но уже подаёт большие надежды. И это только начало космической радиоастрономии!

Радиотелескоп «Спектр-Р»

Задание было сдано 16 октября и однокурсники оценили его на 65 из 75 баллов.
На обложке газетная фотография советского (российского) радиотелескопа РАТАН-600. РАТАН-600, с диаметром кольца около 600 метров, крупнейший кольцевой радиотелескоп с антенной переменного профиля. Расположен на Северном Кавказе.