Золото повертається до космосу

1. Від міфів та фантастики до перших досліджень

З давніх часів людина на різних континентах пов'язувала золото з небом, дарувала богам золоті фігурки, місця поклоніння прикрашала золотом, оформляла золотими статуями. А у другій половині ХХ століття люди відправили до космосу золото у вигляді покриттів деталей ракет, інформаційних носіїв та космічних телескопів.

Навіщо? У міфах і легендах багатьох народів з покоління в покоління передається інформація про всемогутніх мешканців неба, суші та води, їх досягнення. Розвиваючи геліоцентричну теорію М. Коперника та філософію М. Кузанського, Джордано Бруно заявив про безмежність Всесвіту, про існування невідомих у його час планет у межах нашої Сонячної системи, про те, що зірки — це далекі сонця, навколо яких обертаються планети. Він підтримав ідею можливості життя інших планетах.

З ХІХ століття цю тему розвивають письменники-фантасти. У ХХ столітті уфологи та прихильники палеоконтактів вивчають та пояснюють багато здобутків минулих цивілізацій та деякі сучасні явища діяльністю прибульців з інших космічних світів.

Палеоастронавти ведуть пошук слідів візитів інопланетян на Землю: ознак астроінженерної діяльності високорозвинених цивілізацій у космосі; упорядкованих сигналів у різних електромагнітних діапазонах.

Звичайно, реальна наука не може залишатися осторонь і для вирішення цих питань використовуються всі можливості сучасних досягнень техніки. З середини XX століття ведуться активні пошуки позаземного життя взагалі і особливо. - Неземного розумного життя. Найбільш сучасним методом є радіотелескопія.

За сучасними уявленнями, на планетах Сонячної системи немає розумного життя, проте позаземні цивілізації можуть існувати на планетах інших зоряних систем, які називаються екзопланетами. 1961 року астроном Френк Дрейк розрахував, що тільки в системах зірок Чумацького Шляху має існувати близько 10 тисяч розвинутих цивілізацій. З ним згодні багато астрономів. Якщо тільки в одній нашій Галактиці налічуються мільярди планет і мільйони мільярдів планет у Всесвіті, то, безперечно, питання про те, чи можуть існувати там інші цивілізації чи ні, набуватиме все більшої актуальності.

Звичайно, пропонувалися різні способи контакту із позаземними цивілізаціями.

Так, у XIX столітті К. Гаус запропонував розмістити в Сибіру гігантську фігуру, яка відтворює Евклідову інтерпретацію теореми Піфагора, і таким чином надіслати сигнал жителям Місяця, який вважався населеним людьми-лунатиками. Пізніше Ш. Кро запропонував подавати сигнали на Марс та Венеру світловими спалахами електричних ламп. З початку XX століття основним можливим засобом передачі повідомлень іншим світам стало радіо

Перше в історії людства радіотелеграфне повідомлення було передане в космос 19 листопада (слово «Світ») і 24 листопада (слова «Ленін» і «СРСР») 1962 з Євпаторійського центру далекого космічного зв'язку, Правда завданням експерименту не ставилося передача повідомлення позаземним цивілізаціям. Першим осмисленим цілеспрямованим вважається «Послання Аресібо», відправлене на 12 років пізніше. З того часу неодноразово посилали в космос сигнали, які могли б бути прийняті та розшифровані позаземними цивілізаціями. Розрізняють два види міжзоряних послань: речові та енергетичні (радіопослання).

Відкриття екзопланет, що стали численними з появою спеціалізованих космічних телескопів типу Kepler, Цей орбітальний телескоп з надчутливим фотометром створений в «Лабораторії реактивного руху» НАСА і запущений 6 березня 2009 року. За три роки обсерваторія Kepler виявила 530 506 зірок і до 16 червня 2023 відкрив 2778 планет, у тому числі планети розміром із Землю і менше. Електронна пам'ять (твердотільний накопичувач) має ємність 16 Гбайт та розрахована на збір даних протягом 60 днів. Дані на обробку транслюються пакетами раз на 30 днів.

2. Платівки із «золотою інформацією»

2 березня 1972 року NASA запустила зонд Pioneer 10. Він став першим апаратом, який перетнув пояс астероїдів, відвідав Юпітер і набрав достатню швидкість, щоб назавжди залишити Сонячну систему. Однак це далеко не єдині досягнення Pioneer 10. Щоправда, золота відлетіло цього разу зовсім небагато – лише на електронних системах управління. Зонд увійшов в історію науки завдяки тому, що він поніс у космос анодовану під золото алюмінієву пластину розміром 152 на 229 мм (6 на 9 дюймів), на ній стисло і дуже виразно розмістили посланням розумним мешканцям інших цивілізацією. (На той випадок, якщо у далекому майбутньому його підберуть).

У лівій верхній частині пластинки знаходиться схема випромінювання атома водню - найпоширенішого елемента у Всесвіті. Довжина хвилі цього випромінювання дорівнює 21 см, тому вона використовується як базова одиниця виміру. Нижче розміщена карта, що показує положення Сонця стосовно чотирнадцяти пульсарів. Ще нижче — загальна схема Сонячної системи (ще з дев'ятьма планетами), на якій стрілкою вказано траєкторію польоту Pioneer 10. І нарешті, на платівці зображено сам апарат, а на його тлі — постаті оголених чоловіка та жінки. Для позначень використана двійкова система: вертикальна рисочка – одиниця, дефіс – нуль.

Аналогічна платівка також була розміщена на борту запущеного в 1973 Pioneer 11.

17 лютого 1998 року, на відстані близько 10,4 млрд км від Сонця (69,419 астрономічних одиниць) «Піонер-10» перестав бути найвіддаленішим рукотворним об'єктом, оскільки його «обігнав» космічний апарат «Вояджер-1». 18 липня 2023 року космічний апарат «Вояджер-2» також перевершив «Піонер-10» на відстані від Сонця.

Останній успішний прийом даних телеметрії від "Піонера-10" відбувся 27 квітня 2002 року. Останній дуже слабкий сигнал від «Піонера-10» було отримано 23 січня 2003 року. У цей час апарат знаходився на відстані 82,19 а.е. від Сонця і продовжував віддалятися від нього з відносною швидкістю 12,224 км/с. Відстань від Землі до «Піонера-10» складала 12,21 млрд км, час проходження радіосигналу туди й назад — 22 години 38 хвилин. Наступні спроби встановити контакт із «Піонером-10» 7 лютого 2003 року та 3—5 березня 2006 року були безуспішними. Причиною втрати радіозв'язку фахівці NASA вважають виснаження радіоізотопного джерела живлення.

Передбачається, що «Піонер-10 продовжує політ. Його швидкість достатня, щоб залишити Сонячну систему, а курс лежить у бік зірки Альдебаран. Якщо з «Піонером-10» нічого не станеться шляхом, його подорож до околиць цієї зірки триватиме понад два мільйони років.

3. Послання до позаземних цивілізацій на золотих платівках «Вояджерів»

Через п'ять років після запуску Pioneer 10, NASA відправила в космос два апарати серії Вояджер: Вояджер-1 і Вояджер-2. "Вояджер" (англ. Voyager - "Мандрівник"). Це була набагато складніша і дорога місія.

Апарати було створено в Лабораторії реактивного руху (англ. Jet Propulsion Laboratory - JPL) НАСА. Проект вважається одним із найуспішніших і найрезультативніших в історії міжпланетних досліджень — обидва «Вояджери» вперше передали якісні знімки Юпітера та Сатурна, а «Вояджер-2» вперше досягли Урана та Нептуна.

На кожен Вояджер поміщений позолочений мідний диск діаметром 12 дюймів (близько 30 см), на якому записані звуки та зображення, що дають уявлення про земні культури та життя на Землі - "послання у пляшці", кинуте в космічне море. «Пляшкою» була позолочена алюмінієва коробка. На внутрішній і зовнішній поверхні кришки вигравірована схема, що зображує спосіб перетворення відеосигналів у зображення (точно такі ж, як на платівці).

На диску 116 фотографій слайдів, на яких зображені види Землі, її континентів, різні ландшафти, сцени з життя тварин і людини, їх анатомічна будова та біохімічна структура, включаючи молекулу ДНК. У двійковому коді зроблено необхідні роз'яснення та вказано місце розташування Сонячної системи щодо чотирнадцяти потужних пульсарів. Як «мірну лінійку» вказана надтонка структура молекули водню (1420 МГц). Крім зображень, на диску записані і звуки: шепіт матері та плач дитини, голоси птахів та звірів, шум вітру та дощу, гуркіт вулканів та землетрусів, шелест піску та океанський прибій.

Приблизно три чверті платівки Voyager займає музика. Автори послання вважали, що вона може передати інопланетянам уявлення про нашу естетику, філософію та почуття. У посланні Voyager знайшлося місце як класичній західній, так і азіатській музиці, а також творам інших куточків земної кулі. На платівку також було нанесено звернення президента США та генсека ООН, вітання 55 мовами, а також добірка різних звуків нашої планети, пісні китів і навіть запис мозкових хвиль.

Золоті платівки Voyager залишили значний слід у культурі та науковій фантастиці. Вони, зокрема, фігурували у фільмі «Людина із зірки» та серіалі «Секретні матеріали».

Але, у будь-якому разі, після того, як Сонце перетвориться на червоний гігант і поглине Землю, вони мають непогані шанси залишитися останніми предметами у Всесвіті, які доводять, що на нашій планеті колись існувало розумне життя. Щоправда, в американському телесеріалі «Життя після людей» показано, що за мільйон років «Voyager» значно постраждають від взаємодії з міжзоряним середовищем (молекулами міжзоряного газу, космічним пилом та метеороїдами). Апарати в цілому, ймовірно, ще збережуть відомий вигляд, але золоті платівки будуть пошкоджені і непридатні для відтворення.

4. Телескоп із золотими дзеркалами

25 грудня 2021 року в космос було відправлено орбітальну інфрачервону обсерваторію з найбільшим дзеркалом з коли-небудь запущених людством. Над створенням «Космічний телескоп нового покоління» (англ. Next-generation space telescope, NGST) працювали спеціалісти 17 країн: Національної космічної агенції США (НАСА), Європейського та Канадського космічних агентств. Визначним спорудам прийнято давати імена і в 2002 проект телескопа перейменований на честь керівника НАСА в 1961-1968 роках Джеймса Вебба.

Космічний телескоп «Джеймс Уебб» (англ. James Webb Space Telescope, JWST) не обертається навколо Землі, як космічний телескоп з величезною лінзою Хаббл, він обертається навколо Сонця на відстані 1,5 мільйона кілометрів (1 мільйон миль) від Землі в так званій. Його конструкція принципово нова, незвичайна.

Оптичний елемент телескопа складається з первинного, вторинного та третинного дзеркал. Ефективне фокусне відношення становить f/20.

Первинне дзеркало складається з 18 шестикутних дзеркальних сегментів (зі сторонами ~1,3 м від площини до площини). Вони розташовані в два кільця навколо центру, що призводить до квазішестикутної форми з діаметром 6,5 м від площини до площини. Площа збирання складає 25 квадратних метрів. Для цього. щоб розмістити дзеркало в головній частині ракети Арідан 5, його довелося зробити складовим. Два «крила» первинного дзеркала складаються.

Сегменти прикріплені до стійкої жорсткої конструкції з графітового композиту. Кожен сегмент відносно жорсткий і матиме правильну позаосьову поверхню за номінальної кріогенної температури 40 К первинного дзеркала. Кожен сегмент має шість приводів для регулювання свого положення та сьомий для зміни радіусу кривизни (фокусної відстані). Дзеркало з точним керуванням забезпечує точне наведення та високоякісне зображення для інтегрованого модуля наукових інструментів. Вторинне дзеркало має 6 ступенів регулювання для колімації та загального фокусування.

Первинне дзеркало телескопа складається із 18 шестикутних сегментів розієром 1,32 метра від ребра до ребра. Разом вони об'єднаються в одне дзеркало загальним діаметром 6,5 метра. А площа збору світла вийшла 25,37 м², приблизно в 5,6 рази більше, ніж у цільного дзеркала телескопа «Хаббл» діаметром в 2,4 метра, На відміну від «Хаббла», який веде спостереження в ближньому ультрафіолетовому, видимому і ближньому інфрачервоному (0,1- Вебб» веде спостереження в нижчому діапазоні частот, від довгохвильового видимого світла (помаранчевий та червоний) до середнього інфрачервоного (0,6-28,3 мкм). Це дозволяє йому спостерігати найбільш далекі об'єкти у Всесвіті, перші галактики та зірки у Всесвіті, які надто слабкі та далекі для телескопа «Хаббл». Розміщення телескопа у космосі дає можливість реєструвати електромагнітне випромінювання у діапазонах, у яких земна атмосфера непрозора; насамперед — в інфрачервоному діапазоні. Завдяки відсутності впливу атмосфери роздільна здатність телескопа в 7-10 разів більша, ніж у аналогічного телескопа, розташованого на Землі. 15 червня 2017 року було опубліковано список перших цілей у роботі телескопа, що включають понад 2100 спостережень. Ними стали планети та малі тіла Сонячної системи, екзопланети та протопланетні диски, галактики та скупчення галактик, а також квазари.

Як же влаштований цей унікальний незвичайний телескоп і де тут нагоді золото.

Для конструкції телескопа були використані досягнення комплексного проекту Пентагону Advanced Mirror System Demonstrator (AMSD) з розробки сегментованих дзеркал для супутників інфрачервоної розвідки та для ударного супутника Space Based Laser (SBLМи не будемо описувати всю конструкцію телескопа. Вона містить декілька складних систем, що забезпечують розгортання, розробку та розгортання. Спрямування на об'єкт спостереження та ін. Слід лише відзначити, що для захисту основного дзеркала та наукових приладів обсерваторії від теплового випромінювання Сонця, Землі та Місяця розроблено теплозахисний екран з 5 шарів каптону, на кожен з яких нанесено покриття з легованого кремнію та алюмінію. розгортання екрана має 90 натяжних тросів, а також встановлення 107 спускових пристроїв, які утримуватимуть шари каптону в правильному положенні до моменту розгортання.

У 2016 році NASA опублікувало відео «Джеймса Вебба», де було знято кришку із задньої частини вторинного дзеркала, що дозволяло побачити мікромеханіку його регулювання, яке дозволяє його повертати з точністю 140 нанометрів у кінцеву позицію, тобто приблизно на розмір вірусу ВІЛ. Зображення блоку адаптивної оптики було розмито через те, що цей пристрій "Джеймса Вебба" потрапляє під закон США про "Звернення технологій озброєння". Мало відомо про прилади спостереження, які прикріплені до дзеркал – виготовлені за секретними технологіями AMSD.

А дзеркала для телескопа виготовлені з берилію. Цей метал має надзвичайно малу зміну коефіцієнта теплового розширення при температурах 30-80 і зберігає свою форму при кріогенних космічних температурах. Технологія виготовлення складна та трудомістка. Порошок берилію міститься в контейнері з нержавіючої сталі і пресується в плоску форму. Після того, як сталевий контейнер видалений, шматок берилію розрізається навпіл, щоб зробити дві заготівлі дзеркала. Розмір кожного з 18 шестикутних сегментів дзеркала становить 1,32 метра від ребра до ребра, маса безпосередньо самого дзеркала в кожному сегменті - 20 кг, а маса всього сегмента в зборі (разом з приводами точного позиціонування тощо) - 40 кг. Заготівлі обрізали та відполірували. Далі сегмент охолоджували до температури −240 °C, уточнили розміри та остаточно полірували. І тільки тепер на поверхню дзеркала нанесли золота.

Сегмент знову випробували на вплив кріогенних температур – охолодження 37 °К тривало 100 днів.

28 серпня 2019 року фахівці вперше з'єднали основне дзеркало з платформою, що включає сонцезахисний екран. Апарат пройшов серію випробувань на вторинні навантаження. У спеціальній вакуумній камері його піддавали дії температури від -148°С до +102°С.

28 серпня 2019 року інженери успішно зістикували захисний екран із основним дзеркалом майбутнього телескопа, провели функціональні випробування, запакували у спеціальну капсулу для запуску та відправили на космодром Куру у Французькій Гвіані. І знову випробування – перевірялося, чи зможе «Джеймс Вебб» пережити навантаження під час старту ракети та його виведення на орбіту.

До 2 січня 2022 року основну частину робіт з розгортання сонцезахисного екрану було завершено. 4 січня 2022 розкриття теплового щита телескопа було повністю завершено, 8 січня 2022 телескоп успішно розгорнув головне дзеркало. 11 травня 2021 року під час випробувань востаннє перед відправкою до космосу було розгорнуто головне дзеркало телескопа.

Через тиждень телескоп був успішно запущений ракетою Аріан-5 з космодрому Куру. Його довели до точки Лагранжа L2, акуратно розгорнули та налаштували. Перші наукові дослідження розпочалися влітку 2022 року. Запасу палива для маневрування близько точки L2 має вистачити на 20 років. Щоправда, за цей час пил і метеорити можуть пошкодити найтонші шари дзеркалі. Та й не всі прилади можуть опрацювати стільки часу.

Вже в перший офіційний день роботи телескопа - 12 липня 2022 телескоп Джеймс Вебб почав робити сенсаційні відкриття. Протягом перших кількох місяців були отримані несподівані дані для різних небесних тіл від віддалених галактик до планет Сонячної системи та їх супутників. Webb дає інформацію про історію нашого Всесвіту, починаючи з перших спалахів, що світяться після Великого вибуху і закінчуючи утворенням сонячних систем, здатних підтримувати життя на планетах, подібних до Землі, і еволюцією нашої власної Сонячної системи. хмари та туман у верхніх шарах її атмосфери. Також вдалося зняти скупчення галактик за 13 млрд світлових років від Сонця. З інших дивовижних спостережень телескопа зіткнення відразу п'яти галактик.

У 2022 році науковий журнал "Science" назвав "Джеймс Вебб" "Проривом року" за майбутню революцію в уявленнях людини про космос, а "Nature" відніс його до десяти найважливіших історій новин 2022 року. Науковий журналіст Олександра Вітце вважає, що «Джеймс Вебб» кардинально змінює астрономію, вже за перші місяці своєї роботи даючи несподівані відомості про небесні театри - від планет Сонячної системи до далекого Космосу. Телескоп відкриває нові сфери астрономії.

4. Цитати знаменитостей на зонді Lucy та Lego для Юпітера

З 2021 року NASA відновила традицію розміщення табличок із посланнями на борту космічних апаратів. Вона була встановлена ​​на зонд Lucy. Щоправда, оскільки на відміну від попередніх апаратів, про які ми розповіли в цій статті, він не покине Сонячну систему, це послання скоріше призначене не для прибульців, а для наших нащадків або тих істот, які населятимуть Землю в далекому майбутньому.

Послання на позолоченій табличці вигравірувано: схему Сонячної системи в передбачуваний день запуску апарату, траєкторію його польоту, зображення нашої планети, логотип місії та дата «Жовтень 2021», цитати відомих діячів науки та мистецтва. Серед них Альберт Ейнштейн, Карл Саган, Мартін Лютер Кінг, Джон Леннон, Пол Маккартні, Орхам Памук, Ольга Токарчук та інші.

А на борту зонда Juno, що вивчає Юпітер, знаходиться вельми незвичайна «експозиція» у вигляді меморіальної таблички на честь Галілео Галілея та трьох фігурок Lego: одна зображує Галілея, тоді як дві інші – Юнону та Юпітера. Щоправда, оскільки наприкінці своєї місії апарат буде спалено в атмосфері газового гіганта, вони навряд чи дістануться якимось космічним колекціонерам.

К.А. Момчилова, магістр

За темою: Історія техніки

№10, 2025

Є такий музичний інструмент - орган

№10, 2025

Історія та загибель повітряного «Титаніка»

№9, 2025

Вибух перетворюється на супер технологію