Зачем отражать тепло обратно в космос?

РОСКОСМОС. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА В БРАЗИЛИИ

5 апреля 2017 г. на территории обсерватории Пико дос Диас (OPD), расположенной в 37 км. к западу от г. Итажуба, шт. Минас-Жерайс, Бразилия, состоялась официальная церемония ввода в эксплуатацию оптико-электронного комплекса обнаружения и измерения параметров движения космического мусора (ОЭК ОКМ) производства АО «НПК «СПП».

В торжественной церемонии открытия приняли участие представители Госкорпорации «РОСКОСМОС», АО «НПК «СПП», Бразильского космического агентства, Министерства науки и технологий Бразилии и Бразильской национальной астрофизической лаборатории.

Выступая на открытии оптико-электронного комплекса обнаружения и измерения параметров движения космического мусора, генеральный директор Госкорпорации «РОСКОСМОС» Игорь КОМАРОВ отметил, что ОЭК ОКМ — это отличный пример сотрудничества России и Бразилии в области освоения космического пространства, демонстрирующий высокий уровень и глубину взаимодействия двух стран.

Размещенный в Бразилии комплект ОЭК ОКМ – первая российская серийная промышленная станция мониторинга околоземного космического пространства, размещенная за рубежом; она предназначена для автоматического обнаружения космических аппаратов и объектов космического мусора, определения их угловых координат и их идентификации с объектами, внесенными в базу данных комплекса, и выдачи полученной координатной и некоординатной информации в центр сбора и обработки данных.

Комплекс реализует автономный поиск и обнаружение объектов на различных орбитах на высотах от 120 до 40 тысяч км и содержит в своём составе три типа телескопов различного назначения, которые по солнечному блеску способны обнаружить космические объекты и элементы космического мусора, имеющие блеск до 18-й звёздной величины.

Информация, получаемая ОЭК ОКМ, будет использоваться, в том числе бразильской стороной, для научных астрометрических исследований, контроля характеристик траекторий и орбит своих космических аппаратов.

ОЭК ОКМ в Бразилии – первый из четырех специализированных оптико-электронных комплексов, создаваемых Госкорпорацией «РОСКОСМОС»  для автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП). Основная цель АСПОС ОКП – выявление опасных сближений действующих космических аппаратов с объектами космического мусора и сопровождение падающих космических спутников.  

Между мало- и многокамерными профилями почти нет разницы

Нет почти никакой разницы между мало- и многокамерными профилями для пластиковых окон

3, 4, 5 камер – неважно. Важно, какое у вас отопление

Всё дело в том, что тепло улетучивается из помещения в первую очередь через ПЛОЩАДЬ окна, а уж во вторую – через его толщину.

Посмотрите на своё окно – неважно, пластиковое оно у вас или деревянное (я имею в виду деревянное старого образца). Большая часть площади любого окна – это СТЕКЛО

Вот от количества, толщины и расположения стёкол в стеклопакете (да! бывает, что центральное стекло в двухкамерном (трёх стекольном) стеклопакете располагается не по центру) удержание тепла в квартире зависит в большей степени, чем от того, во что это стекло вставлено. А во все пластиковые окна (и с 3-х, и с 4-х и с 5-ти камерным профилем) ставиться стандартный стеклопакет толщиной 32 мм. И с 3-х, и с 4-х и с 5-ти камерным профилем на стекле возможно наледь, если в квартире сыро и/или холодно. Нет, конечно, если стекло подвешено в проёме окна на полосы скотча (допустим такой безумный вариант), то тепла в квартире останется гораздо меньше, чем тогда, когда стекло стоит в раме. Но мы такие экстремальные примеры и не рассматриваем.

Мы рассматриваем физику процесса. Помните, в начале было сказано, что нет почти никакой разницы между количеством камер в профиле. Это почти состоит вот в чём: изнутри окно нагревается теплом комнаты. Снаружи охлаждается холодом улицы. Со временем холод улицы понижает температуру окна даже внутри помещения. (Почему происходит именно так, спросите профессиональных учёных.)

На таком остывшем окне комнатный воздух начинает остужаться и стекать вниз (как и положено остывшему воздуху), что создаёт ощущение небольшого сквозняка (от окна «тянет холодом»), хотя никакого сквозняка нет). Так вот. Безусловно, чем больше в профиле пластикового окна камер, тем медленнее оно будет остывать. Пятикамерный профиль остынет медленнее, чем четырёх-, а тем более трёхкамерный. Но он все равно остынет! Не в ноябре, так к январю. И точно так же с него будет подтекать холодный воздух, создавая эффект сквознячка.

И ещё – не забывайте, что тепло уходит и через наружные стены. Поэтому, если вы живёте в панельном доме с толщиной стены 40 см где-нибудь на Урале или в Сибири, то в морозы гораздо больше тепла, чем через окно, у вас улетучится через стену.

По настоящему важно другое. Важно какое у вас отопление

Если в комнате комфортное тепло 22-25 градусов Цельсия (а не 18-22, как по нашим жилищным нормативам), то хорошо нагреваемый пластиковый профиль окна будет дольше сопротивляться наружному холоду. Если батарея у вас, как и положено, торчит из-под подоконника и создаёт тепловую завесу перед окном (когда тёплый воздух поднимается вверх), тогда у вас не будет с этого пластикового окна «сквознячка».

Особенно это следует учитывать тем, кто ставит себе модные секционные алюминиевые батареи. Эти батареи, хотя и отдают почти полностью всё тепло, которое получают с теплоносителей, всё же не могут «пробить» козырёк подоконника. Поэтому, либо выносите батарею из под подоконника дальше в комнату, либо утапливайте в стену подоконник.

Окно в космос

Первая часть поверхности инновационного материала излучает инфракрасный свет прямо в космос. Сверхтонкое покрытие было тщательно спроектировано, чтобы отправлять инфракрасный свет от зданий на точно заданной частоте, которая позволит ему проходить через атмосферу, не нагревая воздух

Эта ключевая особенность берется во внимание из-за глобального потепления

Однако просто отправлять тепло в космос недостаточно. Многослойное покрытие действует и как высокоэффективное зеркало, поглощая 97% солнечного света, падающего на здание и нагревающего его.

Излучение и отражение вместе позволяют фотонному радиационному охлаждающему материалу оставаться на 9 градусов холоднее, чем окружающий воздух в течение дня. Многослойный материал имеет толщину всего в 1,8 микрон, это тоньше алюминиевой фольги.

Он состоит из семи слоев диоксида кремния и оксида гафния, нанесенного сверх на тонкий слой серебра. Эти слои не обладают одинаковой толщиной. Внутренняя структура материала позволяет излучать инфракрасные лучи с частотой, которая позволяет им проходить в космос, не нагревая воздух и здания.

Как это работает?

В основе изобретения лежит сверхтонкий многослойный материал, который взаимодействует со светом, как видимым, так и невидимым, совершенно новым образом.

Невидимый свет в форме инфракрасного излучения — это форма тепла, которую излучают все объекты и живые существа. Когда мы стоим перед закрытой печью и не касаемся ее, тепло, которое мы ощущаем, это и есть инфракрасный свет. Этот невидимый свет и предлагают ученые Стэнфорда отправлять обратно в космос.

Конечно, солнечный свет серьезно нагревает здания. Новый материал, взаимодействуя с излучением, будет выступать в качестве потрясающе эффективного зеркала, которое будет отражать практически весь входящий солнечный свет.

В основе работы лежит так называемое фотонное радиационное охлаждение — которое не только будет разгружать инфракрасное тепло внутри здания, но и отражать солнечный свет. В результате могут появиться охлажденные здания, не требующие кондиционирования воздуха.

Исследователи говорят, что спроектировали материал, который будет экономически эффективным при крупномасштабном развертывании на крыше строящегося здания. Хотя эта технология еще очень молода, в один прекрасный день она может привести к существенному снижению спроса на электроэнергию. На системы кондиционирования воздуха в одних только США приходится порядка 15% используемой энергии.

На практике, считают исследователи, это покрытие можно будет распылять на более твердый материал.

Нагревающийся мир нуждается в технологиях охлаждения, не требующих питания, так считает Раман, ведущий автор работы. «В развивающихся странах фотонное радиационное охлаждение сможет обеспечить охлаждение без необходимости энергопитания в сельских районах, а также серьезно снизить необходимость кондиционирования в городских небоскребах».

Технические данные

Космический телескоп Хаббл, представляет собой сооружение цилиндрической формы протяжённостью 13,3 м, окружность которого составляет 4,3 м.

Масса телескопа до оснащения спец. оборудованием составляла 11 000 кг, но после установки всех необходимых для исследования приборов общая его масса достигла 12 500 кг.

Питание всего установленного в обсерватории оборудования осуществляется за счет двух солнечных батарей, установленных прямо в корпус данного агрегата.

Телескоп Хаббл — строение

Принцип работы представляет собой рефлектор системы Ричи-Кретьена с диаметром главного зеркала 2,4 м, это дает возможность получать изображения с оптическим разрешением порядка 0,1 угловой секунды.

Установленные приборы

В данном устройстве имеется 5 отсеков предназначенных для приборов. В одном из пяти отсеков долгое время находилась с 1993 по 2009 годы корректирующая оптическая система (COSTAR), она предназначалось для того, чтобы компенсировать неточность главного зеркала. Благодаря тому, что все приборы, которые были установленные, имеют встроенные системы коррекции дефекта, COSTAR демонтировали, а отсек стали использовать для установки ультрафиолетового спектрографа.

На момент отправки аппарата в космос, на нем были установлены следующие приборы:+

1. Планетарная и широкоугольная камеры;
2. Спектрограф высокого разрешения;
3. Камера съемки и спектрограф тусклых объектов;
4. Датчик точного наведения;
5. Высокоскоростной фотометр.

Российский комплекс «Окно-М» зафиксировал рост космической деятельности

Российский оптико-электронный комплекс (ОЭК) обнаружения космических объектов «Окно-М», расположенный в Таджикистане в горах Санглок (горная система Памир) на высоте 2200 метров над уровнем моря, за четыре месяца 2021 года обеспечил контроль движения около 30 тысяч космических объектов. В 2020 году, на основе информации, полученной российской системой контроля космического пространства от средств ОЭК «Окно-М», был обеспечен контроль более 25 тысяч космических объектов. Об этом сообщает Департамент информации и массовых коммуникаций Министерства обороны Российской Федерации.

ОЭК «Окно-М» обладает высокими обнаружительными характеристиками, пропускной способностью и возможностями по обработке данных, что позволяет осуществлять контроль космических объектов на орбитах в диапазоне высот от 120 км до 50 000 км. После проведенной модернизации дальность обнаружения комплекса повысилась на 10 тысяч километров (с 40 тысяч километров до модернизации до 50 тысяч километров в настоящее время). При этом «Окно-М» способен обнаруживать на таком расстоянии космические объекты, размер которых не превышает теннисный мяч.

С момента постановки в 1999 году на опытно-боевое дежурство боевыми расчетами комплекса «Окно» проведено свыше 12,5 миллиона измерений по космическим объектам, обнаружено более 7,5 тысячи новых высокоорбитальных космических объектов, осуществлен контроль вывода на рабочие орбиты около 800 космических аппаратов. В состав комплекса входят современные оптико-электронные станции обнаружения и сбора информации о космических объектах, телевизионная аппаратура обнаружения и вычислительные средства нового поколения, созданные на основе отечественной элементной базы.

Работа комплекса полностью автоматизирована. В течение рабочего сеанса, занимающего все сумеречное и ночное время суток, он может функционировать без операторов в реальном масштабе времени, выдавая информацию, как об известных, так и вновь обнаруженных космических объектах. Обнаружение происходит в пассивном режиме, вследствие чего комплекс «Окно-М» обладает низким энергопотреблением. Характерной особенностью оптико-электронных систем ОЭК «Окно-М» является использование ими в качестве носителей информации сигналов, получаемых в результате отражения солнечного излучения от космических объектов.

Высокие технические характеристики комплекса позволяют использовать его как высокоэффективное средство обеспечения испытаний и эксплуатации отечественных космических аппаратов, выводимых на различные орбиты, а также экологического мониторинга космического пространства в рамках реализации программ по наблюдению малоразмерных объектов («космического мусора»), представляющих угрозу для пилотируемых полетов.

Будущее телескопа Хаббл

Хаббл должен сойти с орбиты после 2030-го года. Этот факт кажется грустным, но на самом деле телескоп на много лет превысил длительность своей изначальной миссии.

Телескоп несколько раз модернизировали, меняли оборудование на все более совершенное, но основной оптики эти доработки не касались.

Значительное превышение бюджета и отставание от графика постройки «Джеймса Уэбба» вынудили НАСА перенести предполагаемую дату старта миссии сначала на сентябрь 2015 года, а затем — на октябрь 2018 года. В настоящее время запуск запланирован на март 2021 года. Но и после этого Хаббл продолжит работать, пока не выйдет из строя. В телескоп вложены невероятные объемы труда ученых, инженеров, астронавтов, людей других профессий и денег американских и европейских налогоплательщиков.

В ответ человечество имеет беспрецедентную базу научных данных и объектов искусства, помогающих понять устройство вселенной и создающих моду на науку.

Сложно понять ценность Хаббла не астроному, но для нас это прекрасный символ достижений человечества. Не беспроблемный, со сложной историей, телескоп стал успешным проектом, который еще, будем надеяться, больше десяти лет будет трудиться на благо науки.

Управление

Управляется и контролируется телескоп в реальном времени 24/7 из центра управления в городе Гринбелт в штате Мэриленд. Задачи центра делятся на два вида: технические (обслуживание, управление и мониторинг состояния) и научные (выбор объектов, подготовка задач и непосредственно сбор данных). Еженедельно Хаббл получает с Земли более 100 000 разных команд: это корректирующие орбиту инструкции, и задания на съемку космических объектов.

Хаббл — телескоп занятой, но даже его плотный график позволяет помочь совершенно любому, даже непрофессиональному, астроному. Ежегодно в Институт Исследований Космоса с Помощью Космического Телескопа поступает по тысяче заявок на бронирование времени от астрономов из разных стран. Около 20% заявок получают одобрение экспертной комиссии и, по данным НАСА, благодаря международным запросам проводится плюс-минус 20 тысяч наблюдений ежегодно. Все эти заявки стыкуются, программируются и отправляются Хабблу из все того же центра в Мэриленде.

Осложняющие факторы в работе телескопа

• Поскольку телескоп находится на низкой орбите, что необходимо для обеспечения обслуживания, значительная часть астрономических объектов затемнена Землёй чуть меньше половины всего времени.
• Из-за повышенного уровня радиации наблюдения невозможны, когда телескоп пролетает над Южно-Атлантической аномалией.
• Минимально допустимое отклонение от Солнца составляет около 50° для предотвращения попадания прямого солнечного света в оптическую систему, что, в частности, делает невозможными наблюдения Меркурия, а прямые наблюдения Луны и Земли ограничены.
• Так как орбита телескопа проходит в верхних слоях атмосферы, плотность которых меняется с течением времени, невозможно точно предсказать местоположение телескопа. Ошибка шестинедельного предсказания может составлять до 4 тыс. км. В связи с этим, точные расписания наблюдений составляются всего на несколько дней вперёд, чтобы избежать ситуации, когда выбранный для наблюдения объект будет не виден в назначенное время.

Значение в культуре человечества

Ценность работы телескопа Хаббл столь велика, что он перестал быть сугубо научным достижением, давно став культурным явлением, часто появляясь в кино и других видах искусства в разных ипостасях:

• Голливуд не мог пройти мимо истории с зеркалом, и в фильме «Голый Пистолет 2 с половиной» 91-го года его изображение можно заметить в сцене вечерней депрессии лейтенанта Фрэнка Дребина среди фотографий главных катастроф века.
• Упоминание телескопа можно встретить в масштабном фантастическом фильме «Армагеддон» 98-го года, где именно Хаббл делает первые снимки огромного метеорита, летящего к Земле.
• Одно из первых заметных появлений полученных телескопом снимков в массовой культуре — четвертый сезон сериала Стар Трек Вояджер в 97-м году.
• Хаббл много снимается в кино и на телевидении, и перечислять все фильмы с его участием слишком долго. Одним из самых красивых применений фотографий телескопа, помимо документальных, можно назвать Контакт 97-го года с Джоди Фостер. Также завязка недавней Гравитации происходит во время ремонтной миссии на Хаббле.
• Из неожиданных применений наследия Хаббла: меметичные космические леггинсы. Ну и в качестве принтов для одежды в целом.

Видео

Источники

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Хаббл_(телескоп)https://spacegid.com/orbitalnyiy-teleskop-imeni-edvina-habbla.htmlhttps://habr.com/ru/post/410735/https://www.bbc.com/russian/science/2015/04/150423_hubble_silver_jubiliehttp://wildwildworld.net.ua/foto/teleskop-khabbl-istoriya-dostizheniya-i-milliony-snimkov-kosmosahttps://habr.com/ru/post/410735/https://gagadget.com/science/18432-15-samyih-izvestnyih-fotografij-teleskopa-habbl/

Наиболее значимые наблюдения Хаббла

1. Съемка столкновения кометы Шумейкеров — Леви с Юпитером в 1994 году.
2. Получены подробные кадры поверхности Плутона и Эриды (еще одна карликовая планета).
3. Засняты ультрафиолетовые полярные сияния Сатурне, Юпитере и на его спутнике Ганимеде.
4. Найдены планеты вне Солнечной системы, а также большое количество протопланетных дисков вокруг звезд в Туманности Ориона. Были найдены доказательства того, что формирование планет происходит у многих звезд в нашей галактике.
5. Способствовал частичному подтверждению теории о присутствии сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.
6. Получено доказательство того, что Вселенная расширяется с ускорением, а не с постоянной (или затухающей) скоростью.
7. Подтвержден точный возраст Вселенной — 13,7 млрд. лет.
8. Обнаружено наличие аналогов гамма-всплесков в оптическом диапазоне.
9. Подтверждение гипотезы об изотропности (т.е. одинаковости самой Вселенной и ее свойств в отдельных ее частях) Вселенной.
10. Сфотографированы самые дальние участки Вселенной, вплоть до времени образования первых звезд (т.е. Хаббл позволил заглянуть в прошлое на 12,7 — 13 млрд. лет).
11. Телескопу удалось снять крупным планом одну из самых древних среди известных галактик во Вселенной, которая существует на протяжении 500 млн. лет после Большого Взрыва.

Передача, хранение и обработка данных телескопа

Данные «Хаббла» сначала сохраняются в бортовых накопителях, на момент запуска в этом качестве использовались катушечные магнитофоны, в ходе последующих экспедиций они были заменены на компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Затем, через систему коммуникационных спутников TDRSS, расположенных на геостационарной орбите, данные передаются в Центр Годдарда.

Архивирование и доступ к данным

В течение первого года с момента получения данные предоставляются только основному исследователю (подателю заявки на наблюдение), а затем помещаются в архив со свободным доступом. Исследователь может подать просьбу на имя директора института о сокращении или увеличении этого срока.

Наблюдения, выполненные за счёт времени из резерва директора, а также вспомогательные и технические данные, сразу становятся общественным достоянием.

Анализ и обработка информации

Астрономические данные должны пройти ряд преобразований, прежде чем станут пригодными для анализа. Институт космического телескопа разработал пакет программ для автоматического преобразования и калибрации данных. В настоящее время этот процесс происходит автоматически. Однако из-за большого объёма информации и сложности алгоритмов обработка может занять сутки и более.

Данные могут быть обработаны при помощи различных программ, но Институт телескопа предоставляет пакет STSDAS (англ. Space Telescope Science Data Analysis System — «Система анализа научных данных космического телескопа»). Пакет содержит все необходимые для обработки данных программы, оптимизированные для работы с информацией «Хаббла».

Палитра Хаббла

Снимки Хаббла — это не совсем фотографии в привычном понимании. Очень много информации недоступно в оптическом диапазоне. Многие космические объекты активно излучают в других диапазонах. Хаббл оборудован множеством устройств с разнообразными фильтрами, что позволяют уловить данные, которые позже астрономы обрабатывают и могут свести в наглядное изображение.

Широкоугольная камера, главный прибор «Хаббла», сама по себе чёрно-белая, но оснащена широким магазином узкополосных светофильтров. Полученные снимки выравнивают по яркости, совмещают и обрабатывают для передачи. Именно в этой палитре из красного, зеленого и синего цвета сделаны большинство известных цветных изображений с Хаббла.

Богатство цветов обеспечивают разные диапазоны излучения звезд и ионизированных ими частиц, а также их отраженный свет.

Нужно понимать, что цвета не истинные, и при съёмке в истинных цветах (например, на фотоаппарат) туманность Пузырь будет красной.

10 известных снимков телескопа Хаббл

Столпы творения

Это Столпы Творения, названные так потому, что из этих скоплений газа формируются звезды, и потому, что напоминают формой. На снимке — небольшой кусочек центральной части туманности Орел. Туманность эта интересная тем, что крупные звезды в ее центре частично ее же развеяли, да еще и как раз со стороны Земли. Такая удача позволяет посмотреть в самый центр туманности и, например, сделать знаменитый выразительный снимок.

Галактическая роза

Объект Арп 273 — красивый пример коммуникации между галактиками, оказавшимися близко друг к другу. Ассиметричная форма верхней — это следствие так называемых приливных взаимодействий с нижней. Вместе они образуют грандиозный цветок, подаренный человечеству в 2011-м году.

Крабовая туманность

Крабовая туманность находится на расстоянии 6,5 тысяч световых лет и представляет собой остатки взрыва сверхновой в созвездии Тельца. Туманность выступает в качестве источника излучения для изучения небесных тел, которые заслоняют её.

Галактика Самбреро

Галактика M104, более известная как «Сомбреро», получила своё название благодаря выступающей центральной части (балджу) и ребру из тёмного пылевого вещества. Находится на южной окраине созвездия Девы. Была снята телескопом в 2004 году.

Новый вид туманности Конской головы в инфракрасном спектре

В 2013-м году Хаббл переснял туманность Конская голова или Барнард 33 в инфракрасном спектре. И мрачная туманность Конская Голова в созвездии Ориона, почти непрозрачная и черная в видимом диапазоне, предстала в новом свете. То есть, диапазоне.

До этого Хаббл уже фотографировал ее в 2001-м году.

Галактика Андромеды

В 2014 году телескоп Хаббл сделал наиболее высококачественную фотографию галактики Андромеды за всю историю ее наблюдения. Данная галактика самая близкая к Млечному Пути из гигантских галактик. Скорее всего, наша галактика выглядит идентично Андромеде. Миллиарды звезд, составляющие Андромеду вместе образуют мощное диффузное свечение.

Кассиопея А: красочные последствия смерти звезды

Этот снимок наглядно показывает один из сценариев дальнейшей судьбы Сверхновых звезд после взрыва.

На фото 2006-го года — последствия взрыва звезды Кассиопеи А, что случилось прямо в нашей галактике. Прекрасно видна волна разлетающегося из эпицентра вещества, со сложной и детальной структурой.

Туманность Кошачий глаз

Кошачий глаз имеет официальное название NGC 6543, и представляет собой уникальную планетарную туманность  в созвездии Дракона. Это одна из наиболее сложных по структуре туманностей. На снимке, сделанным Хабблом в 1994 году, можно наблюдать множество различных сплетений и ярких дугообразных элементов. В центре туманности находится огромное гало диаметром 3000 световых лет, состоящее из газообразного вещества.

Звезда V838 Mon

По неизвестным причинам звезда V838, находящаяся в созвездии Единорога, пережила мощный взрыв в начале 2002 года. После взрыва, внешняя оболочка V838 внезапно расширилась, сделав эту звезду самой яркой во всем Млечном Пути. После этого, также внезапно, звезда снова стала слабой. Ученые до сих пор не выяснили причину этого взрыва.

Туманность Бабочка

Биполярная планетарная туманность в созвездии Скорпион получила свое название благодаря схожести с крыльями бабочки. В центре туманности находится, вероятно, одна из самых горячих звезд во Вселенной — ее температура превышает 200000°C.