Записывает все импульсы. Спутник NASA будет кружить над нами 8,4 млн лет
Как спутник NASA сможет фиксировать все импульсы и почему его орбита над Землёй продлится 8,4 млн лет — последствия для науки и наблюдений.
В 1976 году NASA вывело на орбиту аппарат, в котором отсутствуют привычные для современных спутников элементы — нет ни электронной начинки, ни двигателей, ни источников питания. Тем не менее, спустя полвека он остаётся работоспособным и, по расчётам специалистов, пробудет на своей орбите ещё около 8,4 миллиона лет. Что представляет собой этот объект и зачем его отправили в космос полвека назад — в материале aif.ru
Латунное ядро в алюминиевой оболочке
LAGEOS-1, или Laser Geodynamics Satellite, «спутник лазерной геодинамики», представляет собой компактную сферу диаметром 60 сантиметров и массой приблизительно 400 килограммов. Более трети массы конструкции приходится на массивное латунное ядро, заключённое под алюминиевой оболочкой. Такая простая, но продуманная форма обеспечивает спутнику устойчивую орбиту и высокую инерционную стабильность в самых разных условиях космического пространства.
Вся внешняя поверхность покрыта 426 уголковыми отражателями из спекшегося кварца, причём четыре из них выполнены из германия для проведения инфракрасных опытов. С виду аппарат напоминает огромный мяч для гольфа или диско-шар, однако за этой внешней простотой скрывается блестящее инженерное решение, достойное восхищения и по сей день.
Без двигателей и электроники: как работает пассивный спутник
Внутри LAGEOS нет батарей, передатчиков или подвижных механизмов — его главная задача проста и точна: служить мишенью для импульсов, посылаемых с Земли.
Наземные станции направляют на сферу лазерные импульсы, которые отражаются уголковыми отражателями так, что возвращаются точно в сторону источника независимо от ориентации спутника. Измеряя время, за которое свет идёт туда и обратно, и зная скорость света, учёные вычисляют дистанцию с точностью до нескольких миллиметров.
Ранее точность измерений с помощью других аппаратов была порядка метра, а LAGEOS позволил добиться погрешности в миллиметры и даже меньше — этого уровня точности оказалось достаточно, чтобы отслеживать движения тектонических плит. Современные методы в дальнейшем повысили точность ещё на порядок.
Что удалось узнать за полвека
Долгие годы наблюдений с LAGEOS-1 помогли выстроить современное представление о Земле как единой динамической системе. В частности, именно этот спутник впервые дал возможность измерять скорость и направление смещения тектонических плит в режиме реального времени. Благодаря ему выяснилось, что Европа и Северная Америка раздвигаются примерно на два сантиметра в год — это открытие было основано на данных LAGEOS.
Аппарат также фиксирует полярное движение — смещение оси вращения планеты, и регистрирует изменения продолжительности суток, вызванные перераспределением массы в атмосфере и океанах. Небольшие вариации орбиты использовали для построения ранних моделей гравитационного поля Земли. Кроме того, анализ этих отклонений дал ценную информацию об эффекте Ярковского — влиянии солнечного нагрева на орбиты мелких тел, включая околоземные астероиды.
С помощью LAGEOS удалось зафиксировать и восстановление земной коры в регионах, которые тысячи лет назад были вдавлены ледниковыми покровами — это касается районов Гудзонова залива, Финляндии и Скандинавии. Данные спутника использовали и для оценки эффекта Лензе-Тирринга — искривления пространства-времени, вызванного вращающейся массой, предсказанного общей теорией относительности; тогда точность определения составила порядка 10 %.
Послание потомкам
В настоящее время орбита LAGEOS-1 пролегает на высоте примерно 5900 километров, где практически отсутствует атмосферное сопротивление. Отсутствие электроники и подвижных узлов означает, что в спутнике просто нечему ломаться. По оценкам, он пробудет на этой орбите ещё около 8,4 миллиона лет — неизвестно, что будет с жизнью на Земле к тому времени. Для сравнения: вид Homo sapiens как биологическая единица существует порядка 300 тысяч лет, а LAGEOS-1 пробудет в космосе в 28 раз дольше.
Авторы проекта позаботились и о тех, кто придёт после нас: на корпусе закреплена пластина из нержавеющей стали размером примерно 10 на 18 сантиметров. Две её идентичные копии находятся внутри спутника — этот необычный дизайн разработал астроном Карл Саган. В верхней части пластины нанесены числа от одного до десяти в двоичной системе и схема обращения Земли вокруг Солнца, где двоичная единица соответствует одному году — это основной эталон времени на табличке.
Ниже расположены три карты Земли: первая показывает прошлое — континенты, какие существовали около 268 миллионов лет назад, собранные в Пангею; вторая — настоящее, с положением материков на момент запуска в 1976 году и изображением спутника, покидающего базу Ванденберг; третья — будущее, где представлено ожидаемое расположение континентов через 8,4 миллиона лет. На последней карте Калифорния отделена от материка к западу от разлома Сан-Андреас и дрейфует в сторону Тихого океана.
Тот, кто однажды обнаружит эту пластину, сможет соотнести изображение с реальным положением континентов и определить, сколько времени прошло с момента запуска. Скорость дрейфа — примерно два с половиной сантиметра в год — служит тем самым «часы». Как писал Саган: «Кто бы ни населял Землю в ту далёкую эпоху, он, возможно, оценит маленькую „открытку“ из далёкого прошлого».