Космос будоражит сознание людей многие века. Так, первая обсерватория была открыта в Китае еще в XII веке до нашей эры. С тех пор человечество проделало огромный путь в изучении космоса. Желание познать неизведанное пространство стало одним из главных локомотивов развития технологий в XX веке. А какие открытия подарил нам век XXI?
Астрофизик кандидат физико-математических наук спикер курса Skillbox «Астрономия и космос»Антон Бирюков рассказывает про ключевые достижения нашего времени в истории освоения космоса.
С чего все началось, или как связаны космос и застежка-липучка
Многие люди ошибочно полагают, что все наши знания о Вселенной были добыты только в XX веке. Но начинать разговор о космосе стоит с астрономии — науки о Вселенной, существующей уже несколько тысяч лет. Еще в III веке до нашей эры греческий ученый Эратосфен Киренский совершил открытие поистине космических масштабов: он измерил радиус Земли.
Однако стремительное освоение космоса в XX веке изменило мир до неузнаваемости и помогло разработать множество технологий, связанных с электроникой и программным обеспечением. Например, рентгеновские сканеры в аэропортах, метод получения изображения в компьютерной томографии, wi-fi-связь, технология беспроводных устройств. Даже знакомую всем застежку-липучку придумали для удобства полетов в невесомости.
Если говорить именно о космонавтике, то ее первое достижение — пересечение линии Кармана во время Второй мировой войны, в июне 1944 года. Это условная граница между атмосферой Земли и космосом, которая находится на высоте в 100 км над уровнем моря. Плотность воздуха там настолько низкая, что летательному аппарату для движения нужно набрать скорость, превышающую первую космическую (7,91 км/с). Итак, ракета «Фау-2» достигла высоты в 180 км над уровнем моря и упала на Землю, не выходя на околоземную орбиту, то есть не став искусственным спутником нашей планеты. С этого первого полета началось развитие космонавтики. Уже через 13 лет, 4 октября 1957 года, на орбиту вышел первый искусственный спутник Земли, который положил начало долгой гонке за освоение космоса.
Первый искусственный спутник Земли «Спутник-1»
Выход за атмосферу Земли дал нам возможность наблюдать Вселенную не только в видимом свете, но и в других электромагнитных диапазонах. Благодаря этому мы сформировали современное представление об устройстве Вселенной. В первую очередь речь идет о рентгеновском и гамма-диапазоне. Это высокоэнергетичные кванты, которые не проходят через атмосферу.
За последние 20 лет астрофизики и космологи совершили ряд открытий, которые в корне изменили наше представление о Вселенной.
Темная энергия Вселенной
Если говорить про главные достижения нашего века, то первым в голову приходит открытие ускоренного расширения Вселенной. Формально это событие произошло в 1998 году. Именно тогда появилась первая публикация с анализом наблюдений сверхновых типа Ia в далеких галактиках. Это особенный тип сверхновых, которые связаны с термоядерными взрывами белых карликов. Мы можем достаточно точно вычислить светимость таких звезд, а значит, и расстояние до них. Наблюдения показали, что чем больше расстояние до галактики, тем быстрее она удаляется от нас. Это и есть эффект ускоренного расширения Вселенной. Полноправной частью астрофизической картины мира это открытие стало уже в XXI веке.
Эффект ускоренного расширения Вселенной
Современное объяснение этого эффекта заключается в том, что Вселенная на 70% состоит из необычной «темной энергии», которая заставляет наш мир расширяться все быстрее и быстрее. Этой субстанции гораздо больше, чем привычной материи, из которой состоят окружающие вещи или мы сами. А её главное экзотическое свойство — обладание «отрицательным давлением», в итоге и приводящим к ускоренному разбеганию галактик. Можно сказать, что темная энергия заставляет Вселенную расширяться, как воздух заставляет расширяться воздушный шар.
Детализация свойств микроволнового фона
Лучше понять феномен темной энергии помогли детальные и высокоточные наблюдения так называемого космического микроволнового фона. Такие наблюдения проводились последние 20 лет и стали возможны благодаря космическим телескопам WMAP и «Планк».
Что такое космический микроволновый фон? Это излучение возрастом более 13 млрд лет: оно сохранилось во Вселенной с ранних этапов ее эволюции. В нем зашифрована информация о том, как появился мир и почему сейчас он именно такой.
Итак, вторым важным достижением нашего века стало изучение свойств этого микроволнового фона с очень высокой детализацией. Оно подтвердило теорию Большого взрыва, описывающую хронологию развития Вселенной. В частности, эти наблюдения позволяют сказать, что с большой долей вероятности расширение Вселенной будет длиться вечно.
Внеземная жизнь
Третье достижение последних десятилетий, связанное с возможностью обнаружения внеземной жизни, — открытие экзопланет. Это планеты, которые находятся вне Солнечной системы. Часть из них, как ожидается, обладает условиями, позволяющими предположить наличие живых организмов на их поверхности. Экзопланеты находятся в так называемой зоне обитаемости своих звезд: не слишком близко к ним и не слишком далеко. Это дает основания полагать, что на их поверхности может существовать жидкая вода и достаточно плотная атмосфера. Определяющий вклад в изучение экзопланет внесли космические телескопы: ранее «Кеплер», а сейчас пришедший ему на замену TESS.
Еще 20 лет назад количество известных экзопланет исчислялось единицами, сейчас нам известно уже несколько тысяч. Возможно, в будущем ученые смогут найти ту самую экзопланету с внеземной жизнью.