Die Erforschung des Weltraums hat Wurzeln, die fast so tief sind wie die Menschheit selbst. Tatsächlich war der Mensch schon immer neugierig auf den Himmel und astronomische Ereignisse und versuchte im Laufe der Zeit, seine eigene Interpretation zu geben und den Himmel als Instrument zu nutzen.
Ein Wendepunkt in der Erforschung des Kosmos und seiner Erforschung erfolgte 1957 mit der Einführung des erster Satellit Die Sowjetunion im Weltraum, Sputnik, der den Weg dafür ebneteWeltraumforschung durch Menschen und Roboter.
Der große Fortschritt, den dieses Ereignis darstellte, ist größtenteils auf den historischen Kontext zurückzuführen, den Kalten Krieg, in dem es eine starke Konkurrenz zwischen den Vereinigten Staaten von Amerika und der UdSSR gab. In dieser Hinsicht wurde die Weltraumforschung durch den Kampf zwischen den beiden Supermächten so sehr vorangetrieben, dass sie in dieser besonderen Zeit als „Weltraumforschung“ bezeichnet wurde Weltraumrennen.
Während dieser ersten turbulenten Phase wurden die Primaten im Weltraumrennen zwischen den USA und der UdSSR aufgeteilt, wo dieUdSSR behauptete den Start der erster Mann im Weltraum, Yuri Gagarin, im Jahr 1961 und die erster Mondvorbeiflug mit dem Luna-Satelliten im Jahr 1953, während die USA Sie erlaubten dem Menschen zum ersten Mal, zu posieren Fuß auf dem Mondboden mit Neil Armstrong im Jahr 1969. Dieses letzte und bedeutende Ereignis beruhigt den Konflikt auf der Weltraumseite und leitet anschließend gegen Ende des Kalten Krieges eine Zeit des Stillstands und der Kürzung der für die Weltraumforschung bereitgestellten Mittel ein, in der der Schwerpunkt mehr auf der Weltraumforschung lag des gesamten Sonnensystems für wissenschaftliche Zwecke und in dem die ersten internationalen Kooperationen begannen.
Abbildung 1: Vergleichsdarstellung des Apollo Command and Service Module (NASA) und der Sojus-Raumsonde (ROSCOSMOS).
Heutzutage wird der Weltraum zu einem Protagonisten und entscheidenden Element für die Wirtschaft und Entwicklung des gesamten Planeten, da es Satelliten gibt, die für die unterschiedlichsten Zwecke wie Erdbeobachtung, Kommunikation und Wissenschaft sowie für militärische, zivile oder kommerzielle Zwecke bestimmt sind .
Das Sonnensystem und seine Komponenten
Daher ist es sicherlich nützlich, kurz zu verstehen, wie unser Sonnensystem aufgebaut ist, um die Chancen und die nächsten Schritte besser zu verstehen.
In diesem Artikel werden wir uns daher eingehender mit den wissenschaftlichen Eigenschaften einiger interessanter Objekte in unserem Sonnensystem und einigen der für ihre Untersuchung verwendeten Technologien befassen.
Das Sonnensystem ist ziemlich alt, es entstand vor etwa 4.5 Milliarden Jahren aus einer Wolke aus extrem kaltem Gas, die in sich zusammenfiel. Sie befindet sich auf der Ebene der Milchstraße, der Spiralgalaxie, die sie beherbergt, 8 kpc (etwa 200 Millionen Milliarden Kilometer) von ihrem Zentrum entfernt.
Das Sonnensystem ist ein komplexes Objekt, bestehend aus 8 Planeten und mehrere kleinere Objekte, wie z Monde und Asteroiden, zusammengehalten durch die Schwerkraft der Sonne. Die Sonne ist in der Tat die klebrig unseres Systems, befindet sich ungefähr in dessen Mitte und fungiert als Rotationszentrum für alle Objekte, die uns umkreisen. Die Umlaufbahnen der Planeten haben tatsächlich eine elliptische Form und dies ist wichtig, um zu verstehen, wie die Bewegungen von Fahrzeugen zwischen einem Objekt und einem anderen innerhalb des Systems am besten organisiert werden können.
Die Planeten, aus denen das Sonnensystem besteht, sind unterteilt in Terrestrische Planeten, Merkur, Venus, Erde und Mars, z Jupiterplaneten, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Abbildung 2: Schematische Darstellung des Sonnensystems mit seinen Objekten und deren Entfernungen.
La Luna
Das am einfachsten zu erforschende Objekt und Protagonist des Weltraumrennens ist der natürliche Satellit der Erde, der Mond.
Die Erde-Mond-Entfernung beträgt 356400 km am Perigäum (der erdnächste Punkt) und 406700 km am Apogäum (der am weitesten von der Erde entfernte Punkt). Er hat eine Rotationsbewegung um die Erde, bei der eine einzelne Umdrehung als Sternmonat bezeichnet wird und etwa 27 Tage dauert, während die Rotationsbewegung an sich gleich der Dauer des Sternmonats ist und daher die Bewegung des Mondes um ihn herum ausführt Erde a synchrone Drehung. Die Besonderheit dieser Rotationsart besteht darin, dass sich unser Satellit auf diese Weise immer mit der gleichen Seite zur Erde wendet.
Das Leben auf der Erde wurde schon immer von der Anwesenheit des Mondes beeinflusst, beides um den Lauf der Zeit durch den Mond zu erklären Fasi Lunari dass während der Navigation mit der Anwesenheit von Stute.
Der Mond hat derzeit kein Magnetfeld wie die Erde und verfügt über einsehr erlesene AtmosphäreTatsächlich ist seine Oberfläche mit Kratern übersät, die durch den Einschlag von Asteroiden entstanden sind und dank dieser Eigenschaften unseres Satelliten auch Millionen von Jahren später bestehen bleiben. Die Mondoberfläche ist normalerweise in Meere, die durch jetzt erkaltete Lavaströme gekennzeichnet sind, und Hochebenen unterteilt. Darüber hinaus besteht der Boden aus Mondregolith, eine Schicht staubartiger Trümmer, und von Verletzungoder felsiges Material, das sich bei Meteoriteneinschlägen bildet.
Der Mondregolith ermöglicht es uns, die Zusammensetzung der Mondoberfläche zu untersuchen, und zwar nicht nur, weil es dank der Abwesenheit von Atmosphäre und Magnetfeld auch möglich ist, die Sonnenaktivität anhand der vom Sonnenwind abgelagerten Atome und der Anwesenheit von zu untersuchen kosmische Strahlung. Der Mondboden besteht aus dem sogenannten KREUZ, d. h. Kalium (K), seltene Erden (auf Englisch). seltene Erdvorkommen REE) und Phosphor (P), während es sich bei den häufigsten Elementen um Kalzium und Aluminium in den Hochebenen handelt, während wir in den Meeren, die überwiegend aus Basalt bestehen, Eisen und Titan haben.
Eines der interessantesten Materialien, die wir auf der Mondoberfläche finden können, istHelium-3 (3He), ein Isotop von besonderer Bedeutung, da es in den Reaktionen von verwendet werden kann Kernfusion und insbesondere wie Treibstoff für die Raumfahrt. Der Vorteil, den die Verwendung dieses speziellen Heliumisotops mit sich bringen würde, liegt in der Produktion eines einzelnen Neutrons, das während des Fusionsprozesses leicht abgefangen werden kann und somit zur Lösung eines der Hauptprobleme der Kernfusion beitragen würde, nämlich der Energieerzeugung Neutronen aus einem Teil der beteiligten Reagenzien, was zur Anreicherung der umgebenden Materialien und deren anschließenden radioaktiven Zerfall führt.
Der Grund, warum die Fusion a 3Aufgrund der Knappheit dieses Isotops auf unserem Planeten wurde es noch nicht auf der Erde umgesetzt. Tatsächlich wird es hauptsächlich durch Sonnenwinde transportiert und kann aufgrund der Anwesenheit der Magnetosphäre, die die Erdoberfläche vor dem Großteil der von der Sonne kommenden Strahlung abschirmt, nicht auf der Erde abgelagert werden. Der Gesamtbetrag von 3Es wird geschätzt, dass er auf der Mondoberfläche 6.50 × 10^8 kg wiegt, etwa vier Größenordnungen mehr als die auf der Erde vorkommende Menge.
Der beschriebene Mond war der erste außerirdische Körper, der vom Menschen erforscht wurde, da er im Vergleich zu anderen Objekten im Sonnensystem relativ leicht zugänglich ist. Die Erforschung des Satelliten ist derzeit noch lange nicht abgeschlossen und mehrere Missionen sind im Gange oder in Vorbereitung. Die indische Mission Chandrayan 3 war kürzlich mit der Landung des Landers am 23. August 2023 im Bereich des Südpols des Mondes erfolgreich. Dieser Erfolg machte Indien nach den historischen Erfolgen der UdSSR und der USA sowie der Landung des chinesischen Landers zum vierten Land, das den Mondboden erreichte Chang'e 3 in 2013.
Bei zukünftigen Projekten wird besonderer Wert auf Folgendes gelegt: Artemis-Akkorde, unterzeichnet von mehreren Ländern und angeführt von den USA, die die Rückkehr von Astronauten auf den Mondboden und den Bau von Mondstationen im Orbit planen.
Mars
Der Mars stellt ein weiteres wichtiges Ziel für die Erforschung des Sonnensystems dar.
Er ist der vierte Planet des Sonnensystems und daher der am weitesten von der Sonne entfernte Gesteinsplanet. Darüber hinaus ist er einer der bekanntesten Körper im Sonnensystem und das Ziel wissenschaftlicher Missionen sowie menschlicher und robotischer Erkundungen.
Die Abmessungen des Mars sind kleiner als die der Erde, der Radius des Planeten ist tatsächlich etwa 53 % kleiner als der der Erde und seine Masse beträgt etwa 11 % und er hat zwei relativ kleine Satelliten namens Phobos und Deimos. Die Marsoberfläche ist fast vollständig mit Feinstaub bedeckt rotes Pulver, aufgrund der Anwesenheit von Eisenoxid und Eisenhydroxid (Fe(OH).3)) verleiht dem Planeten die charakteristische rote Farbe, die bei Beobachtungen mit sichtbarem Licht sichtbar ist, und hat Abmessungen von weniger als 5 μm.
L 'Atmosphäre Es besteht zu 95 % aus CO2, zusammen mit 2 % Stickstoff und 0.1-0.4 % Sauerstoff und ist aufgrund der unterschiedlichen Größe der beiden Planeten deutlich verdünnter als die der Erde, wodurch der Mars nicht über genügend Schwerkraft verfügt, um die leichteren Teilchen zurückzuhalten. Abhängig von der Jahreszeit kann die Oberfläche durchgefegt werden zwanzig die im Winter Geschwindigkeiten von bis zu 100 m/s erreichen, während im Sommer die Durchschnittsgeschwindigkeit bei etwa 10 m/s liegt.
La Temperatur Auf Oberflächenniveau schwankt sie ebenfalls je nach Jahreszeit, liegt aber im Allgemeinen zwischen 140 K und 240 K.
Einige feine Wassertröpfchen sind auch in der Atmosphäre verteilt, allerdings in sehr geringen Mengen im Vergleich zur Häufigkeit der anderen Elemente. Das Vorhandensein dieser geringen Wassermenge in der Atmosphäre wird durch das Schmelzen und Verhärten der Polkappen des Planeten im Laufe der Jahreszeiten reguliert. Tatsächlich fangen die Kappen fast alle einWasser auf dem Mars vorhanden und es wird geschätzt, dass das dort vorhandene Eis eine Dicke von etwa 20 m hat. Aufgrund der Beschaffenheit der Oberfläche wurde auch nach den ersten Beobachtungen von der Erde auf das Vorhandensein von Wasser geschlossen, da es in der Antike zu Erosionserscheinungen kam, die auf das Vorhandensein von Wasser zurückzuführen waren. Derzeit ist das auf dem Boden vorhandene Wasser verdunstet und man geht davon aus, dass sich unter der Erde möglicherweise eine Eisschicht befindet, die noch nicht verdunstet ist. Das Phänomen der Wasserverdunstung auf dem Mars bleibt jedoch ein Phänomen ungelöstes Rätsel.
Der Planet Mars ist eines der bekanntesten Objekte des Sonnensystems, da sich mehrere Missionen auf die Erforschung des Planeten konzentrierten, sowohl vom Boden aus, durch Rover als auch durch umlaufende Sonden. Von besonderer historischer Bedeutung ist das NASA-Programm Seemann, die 1965 und 1968 mit der Mariner-9-Mission den ersten Vorbeiflug am Planeten und die Installation des ersten umlaufenden Satelliten ermöglichte.
Ausgehend vom Programm sind derzeit verschiedene Erkundungsmissionen des Planeten aktiv NASA Mars 2020 das im Jahr 2020 den Rover Perseverance und die Drohne Ingenuity ins Programm brachte ExoMars unter Führung der ESA mit Orbitern und Landern bis hin zu den chinesischen und Emirates-Programmen, die einen Orbiter und einen Rover für die chinesische Mission mitbrachten tianwen-1 und ein Orbiter namens Hope, Teil der Emirates-Mission Emirates Mars-Mission.
Die kleineren Objekte des Sonnensystems
Das Sonnensystem besteht aus einer Vielzahl von Objekten, die kleiner als die Planeten sind und unterschiedliche Größen und Zusammensetzungen haben. Wir können daher einige Interessengebiete anhand ihrer Position im Sonnensystem unterscheiden.
Ausgehend von den Rändern des letzteren haben wir die Oortsche Wolke, was normalerweise mit dem zusammenfällt ultimative Grenze des Systems. Er besteht aus einer großen Menge kleiner eisbedeckter Objekte, die bei Störung von der Erde aus als langperiodische Kometen beobachtet werden können. Nach Berechnungen zum gravitativen Einfluss, den die Komponenten der Oortschen Wolke auf die anderen Körper des Systems haben, scheint sie die Form einer Kugelschale mit einem Innenradius von 1-2 ⋅ 10 zu haben4 au und Außenradius von etwa 1.5-2 ⋅ 105 au, oder in der Größenordnung des Zehntausendfachen der Erde-Sonne-Entfernung. Aus neueren Studien zum Ursprung der Wolke wurde geschlossen, dass die Anzahl der Objekte, aus denen sie besteht, etwa 10 betragen sollte11, mit einer (geschätzten) Masse von ungefähr [1-60] M⊕ (Landmassen).
Innerlich hast du das Kuiper Gürtel, ein Gebiet, das ebenso wie die Oortsche Wolke von kleinen eisigen Objekten bevölkert ist. Seine Form ist donutförmig und die dazugehörigen Objekte können entsprechend ihrer Bewegung in einer Resonanzpopulation gruppiert werden: klassisch, diffus und unabhängig. Die Abmessungen des Kuipergürtels betragen innen 31 AE und außen 48 AE. Zu den berühmtesten Objekten des Kuipergürtels gehört der Zwergplanet Pluto und das Objekt 486958 Arrokoth, ebenfalls von der Sonde besucht NASA-Neue Horizonte zwischen 2015 und 2019.
Der Asteroidengürtel im Sonnensystem liegt zwischen dem terrestrischen und dem Jupiterplaneten. Ja, du hast eins Hauptband die sich zwischen etwa 2 AE und 3.5 AE erstreckt, und einigen anderen Familien namens Hungaria, Cybele, Hilda und Troiani.
Was die spektrale Klassifizierung von Asteroiden betrifft, basiert sie normalerweise auf der von Tholen 1984 eingeführten und später erweiterten Klassifizierung: C, P, D, B, S, V, A, R, K, L, E, M. Allerdings , die wichtigsten und häufigsten sind die Klassen C, S und M.
La Zusammensetzung Obwohl die Zahl der Asteroiden im Hauptgürtel unterschiedlich ist, ist dieses Phänomen vermutlich auf den dynamischen Vermischungsmechanismus zurückzuführen, der während der Entstehung des Sonnensystems auftrat. Asteroiden vom Typ C sind ziemlich allgegenwärtig, mit einer größeren Prävalenz ausgehend von der zentralen Zone des Hauptgürtels, während Asteroiden vom Typ S in der inneren Zone und in der Hungaria-Familie vorherrschen.
Von besonderer Bedeutung für zukünftige Weltraummissionen sind die Asteroiden vom Typ C und M Asteroiden vom Typ CTatsächlich können sie gefunden werden flüchtige Materialien wie h2AUF2, The2, und CH4 die in der Metallurgie, der Kraftstoffproduktion, der Landwirtschaft und als Lebensgrundlage im Weltraum eingesetzt werden können. Der Asteroiden vom Typ M Stattdessen können sie eine Quelle für Materialien wie z Germanium, die Iridium, die Antimon, und die übrigen Metalle, die zur Platingruppe gehören, sowie die Platinum gleich, Silber, Gold und andere Edelmetalle.
►Lesen Sie den zweiten Teil“Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (2/4): die Erforschung von Asteroiden"
►Lesen Sie den dritten Teil“Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (3/4): Monderkundung"
►Lesen Sie den vierten Teil "Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (4/4): Ethisch-psychologische Überlegungen zur bemannten Weltraumforschung"
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Bilder: OpenAI / ROSCOSMOS / Autor
